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1．はじめに

陽子線治療は、最先端の放射線治療として、世界中で広がりつつある 1）～3）。名古屋陽子線治療センターは、日立製作所製の陽子線治療機を導入し、2013年 2月に治療開始した（図1）。1室の水平ポートと2室のガントリーポートを有し、装置の稼働は順調であり、また、治療に熟知洗練されたスタッフも新しい陽子線治療に何らの違和感無く対応している。その結果、全3室での一日の治療数は、時に50名を超えるようになり、開始以来2015年8月までに1,000名を超える治療を施行した（図2）。

Patient specific collimatorを使用した陽子線Spot scanning照射法の有用性

Utility of the Spot Scanning Irradiation Method Using Patient Specific Collimator

論　文

Key Words: Proton Therapy, Spot Scanning, Passive Scattering, Patient Specific Collimator

陽子線治療は、最先端の放射線治療として、世界中で広がりつつあり、特にScanning照射法は、腫瘍形状に対して塗り潰すように照射することで、より形状に合わせた、かつ周囲臓器への線量低下が可能となり、今後加速的に導入が予想される。不整形な頭頸部癌に対する至適な照射方法を検討するため、従来のPassive照射法とSpot scanning照射、またPatient specific col-

limatorを装着したSpot scanning照射の治療プランニングをそれぞれ立案し、解析・比較すると、collimatorを装着したSpot

scanning照射が、腫瘍に対してより集中性が高く、また均一性に優れており、有用であると考えられた。

Proton therapy is spreading worldwide as it is a state-of-the-art. Particlularly, Scanning irradiation method, by irradi-

ating to fill to the tumor shape tailored to more shape and dose to surrounding organs possible reduction in the will, is

expected accelerated introduced in the future. In order to examine the optimal irradiation method for irregular of head

and neck cancer, when the dose distributions of conventional Passive scattering, Spot scanning without the patient-spe-

cific collimator, and Spot scanning with the patient-specific collimator plans were compared, Spot scanning irradiation

with the patient-specific collimator improve conformity and homogeneity with respected to tumors, and it was considered

to be useful.

1）名古屋市立大学大学院医学研究科　放射線医学分野2）名古屋市立西部医療センター　名古屋陽子線治療センター　陽子線治療科

眞鍋　良彦1） Yoshihiko Manabe 岩田　宏満2） Hiromitsu Iwata

図1：名古屋陽子線治療センター外観

〈MEDIX VOL.64〉　5

実際に行われている治療部位は、前立腺・肺・肝・頭頸部・骨軟部・膵の腫瘍などで、おのおのの疾患別にプロトコールを作成して治療を施行中である。水平固定ポートを使用した前立腺癌に対する陽子線治療は、37～39回（7.4～7.8

週間）で治療を行うプロトコールで250人以上がすでに治療を施行されており、さらに2014年10月からは線量分割法を20～21回（4～4.2週間）に短縮したプロトコールで治療を施行中である。すでに180名近くが治療を施行しているが、以前の治療に比較し、照射に伴う副作用はより軽微であり、治療期間の短縮による日常生活への復帰も早くなっていると考えられる。肺腫瘍や肝腫瘍などの呼吸移動を伴う治療では400名以上の治療が行われ、X線では治療不可能な大きな腫瘍や部位の腫瘍に対して、その効果を発揮している。特にⅢ期進行肺がんに対する化学療法との同時併用の治療はその有望性に世界中でも期待が集まっている 4）。また、2015年1月から開始された膵腫瘍に対する治療は、プロトコールに従い抗がん剤併用の治療が行われているが、副作用も軽微で、今後の治療成績に期待しているところである。

2014年1月から始まった陽子線によるSpot scanning照射法を用いた治療は、当施設がアジア地域初の施設であり、頭頸部や骨軟部腫瘍を中心に100例を超え、良好な線量分布を生かした治療が行われている 5）。Spot scanning照射法は、腫瘍の大きさまでビームを拡大してから照射する従来のブロードビーム法とは異なり、細いビームをそのまま利用し、ビームが止まる位置を腫瘍が存在する領域に、走査電磁石を利用して、3次元的にコントロールしながら、腫瘍の形状に合わせて塗り潰すように照射を行う。陽子線の到達する深さはシンクロトロンからのビームの取り出しエネルギーにより調節する。実際の照射は、最初に体表から最も深いレイヤー（層）をねらって、すなわちビームのエネルギーを最大にして照射を行い、次にエネルギーを少し下げて少し浅いレイヤーを照射し、これを最も浅いところまで繰り返していく（図3A、B）。現行では、Spot scanning照射法では、Single-Field Opti-

mization（SFO）による照射法を採用しているが、陽子線治療の究極の治療法である強度変調陽子線治療（IMPT ; Inten-

sity Modulated Proton Therapy）を将来的には可能とし、正常組織の線量をより軽減した、最良な線量分布での治療が可能となると考えられる 6）。

2．目的

頭頸部癌に対する陽子線治療は、過去にさまざまな良好な成績が報告されている7）8）。頭頸部癌は、腫瘍が非常にいびつであり不整形な腫瘍が多いこと、また神経など重要な臓器が多数存在することなどにより、腫瘍への線量集中性や重要臓器の線量制限、また皮膚線量などが重要な課題となる。Spot

scanning照射法では、従来のPassive照射法（ブロードビーム法）と比較して、照射法の進歩により、線量集中性などが向上し、また皮膚線量の低減などの可能性が予想される。しかし、病変が皮膚表面から浅い部位にある場合、腫瘍に対する線量カバーを十分にSpread-Out Bragg Peak（SOBP）で確保するには、腫瘍の前方側にアブソーバーなどの使用が必須となる。そのため、このアブソーバーやスポットサイズに起因するペナンブラの増加が問題となってくる。当施設では世界で初めて患者ごとにcollimatorを実装した治療を行い 5）、これによりペナンブラの改善が望まれる（図4）。本研究では、頭

図2：名古屋陽子線治療センターでの年間陽子線治療数の推移

1200人

1000人

800人

600人

400人

200人

0人

60人

50人

40人

30人

20人

10人

0人

通算治療数月別治療数

5月2013年2月 8月 11月 2月 5月 8月 11月 2月 5月 8月 11月

図4：アブソーバーとPatient specific collimator

Type 1 Type 2

Type 3 Type 4

照射口装着Collimator（square shape）

アブソーバー

図3：

総線量

Next Layer

Distal side

走査電磁石

陽子線ビーム

腫瘍

Spot

Spot

B：Spot scanning照射法での線量付与例

総線量

Next Layer

Distal side

走査電磁石

陽子線ビーム

腫瘍

Spot

Spot

A：Spot scanning照射法の概念図

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頸部癌に対する陽子線治療の至適照射方法の検討としてPassive照射とSpot scanning照射のcollimatorなし・ありを、実際のプラン比較を施行し、有用性や問題点などを検討した。

3．方法

2015年5月までに、名古屋陽子線治療センターにて治療を施行した、根治目的の頭頸部癌症例から無作為に20例を抽出した。20例の内訳は図5のとおりである。陽子線治療機はPROBEAT※-Ⅲ（日立製作所製）。治療計画機はVQA plan

ver. 3.0（日立製作所製）。症例ごとに同一のROI（Region Of

Interest）を使用して、Passive、Spot scanning without

collimator、Spot scanning with collimatorの3プランを作成し、Dose Volume Histogram（DVH）比較をMIM Mae-

stro（ユーロメディック株式会社製）にて施行した。評価項目は、CI95（RTOG）、CN、HI（ICRU）、皮膚線量、中性子被ばく量。中性子被ばく量に関しては、Monte Carlo simula-

tionにて施行した。治療プランに関しては、重要臓器の線量制約を満たす、実臨床プランを作成、Spot scanning照射はSFOで立案。Collimatorに関しては実際に使用できる角度のみ使用した。

4．結果

代表的な各プランの線量分布図を図6に示す。Passive照射法のほうがペナンブラは少ないが、Spot scanning照射法のほうがより、皮膚の高線量を軽減しつつ、腫瘍の形状に線

量分布が fitしており、またcollimatorを使用することで周囲のペナンブラ増加が軽減されている。それぞれの評価項目の解析結果を図7に示す。ターゲットの集中性ではcollimator

ありのSpot scanning照射が有意に良い結果となった。均一性に関しても同様な結果となった。皮膚線量に関しては高線量域でPassive照射が劣った結果となったが有意な差はみられなかった。中性子被ばくに関しては、collimatorなしのSpot

scanning照射は、Passive照射の約1/20程度で、collimator

を装着しても約1.1倍であり、許容範囲内と考えられた。

5．結論

複雑な腫瘍形で、周囲重要臓器が多数存在する頭頸部癌に対しては、従来の陽子線Passive照射法より、陽子線Spot

scanning照射法のほうが望ましいと考えられた。Patient

specific collimatorを使用したSpot scanning照射は、さらにペナンブラ等を改善できるため、ターゲットへの集中性をより改善することができ、中性子被ばくも許容範囲内であり、最適な方法と考えられた。将来的には、Patient specific col-

limatorを使用したMulti-field-optimizationでのIMPTを導入することで、さらに線量分布が向上する可能性があり、現在名古屋陽子線治療センターでは、IMPTの鋭意検証中であり、今年中に治療開始予定である。

※ PROBEATは株式会社日立製作所の登録商標です。

参考文献

1） Merchant TE, et al. : Proton beam therapy: a fad or a

new standard of care. Curr Opin Pediatr. 26（1） : 3-8,

2014.

図5：患者背景

症例数

年齢 中央値（範囲）

性 男性/女性

部位 鼻腔 / 上顎 / 篩骨洞 / 舌下腺・耳下腺など

組織 悪性黒色腫 / 腺癌 / 嗅神経芽細胞腫 / 腺様嚢胞癌

照射線量 70.2GyE/26Fr / 60.8GyE/16Fr

20

67（28-82）

9 / 11

8 / 5 / 2 / 5

8 / 8 / 1 / 3

12 / 8

Characteristics

図6：鼻腔癌に対する陽子線照射法による線量分布の違い

Scanningcollimator（－）

Passive

Scanningcollimator（＋）

図7：各評価項目における陽子線照射法による違いCI95（RTOG）：V95/VPTV　CN95：（TV95）2/（VPTV×V95）　HI（ICRU）：（D2-D98）/D50Average（range）　P＜0.05

評価項目 Passive Scanningcollimator（－）

Scanningcollimator（＋）

CI95（RTOG） 0.81（0.73-0.91）0.79（0.66-0.87） 0.82（0.68-0.95）

CN95 0.62（0.51-0.80）0.66（0.53-0.81） 0.73（0.56-0.89）

HI（ICRU） 0.28（0.15-0.47）0.23（0.11-0.39） 0.18（0.10-0.36）

皮膚線量V90％ / 70％ / 50％ / 30％（cc） 8.0 / 17 / 29 / 45 4.9 / 20 / 35 / 57 6.0 / 19 / 33 / 51

中性子被ばく（Targetから50cm位置、相対比） 15-30 1.0 1.0-1.1

〈MEDIX VOL.64〉　7

2） Iwata H, et al. : Long-term outcome of proton therapy

and carbon-ion therapy for large （T2a-T2bN0M0） non-small-cell lung cancer. J Thorac Oncol. 8（6） : 726-

35, 2013.

3） Iwata H, et al. : High-dose proton therapy and carbon-

ion therapy for stage I nonsmall cell lung cancer. Can-

cer. 116（10） : 2476-85, 2010.

4） Nguyen QN, et al. : Long-term outcomes after proton

therapy, with concurrent chemotherapy, for stage II-

III inoperable non-small cell lung cancer. Radiother

Oncol. 115（3） : 367-72, 2015.

5） Yasui K, et al. : A patient-specific aperture system

with an energy absorber for spot scanning proton

beams: Verification for clinical application. Med Phys.

42（12） : 6999, 2015

6） Lewis GD, et al. : Intensity-modulated proton therapy

for nasopharyngeal carcinoma: Decreased radiation

dose to normal structures and encouraging clinical

outcomes. Head Neck, 2015. [Epub ahead of print]

7） Zenda S, et al. : Proton beam therapy as a nonsurgical

approach to mucosal melanoma of the head and neck:

a pilot study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 81（1） : 135-

9, 2011.

8） Takagi M, et al. : Treatment outcomes of particle radio-

therapy using protons or carbon ions as a single-

modality therapy for adenoid cystic carcinoma of the

head and neck. Radiother Oncol. 113（3） : 364-70, 2014.