強度変調放射線治療

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強度変調放射線治療(Intensity-Modulated Radiation Therapy: IMRT)は、電離放射線X線を用いて、悪性疾患および一部の良性疾患を治療する放射線治療のひとつである。従来の放射線治療と比較して、自由度の高い線量分布が得られるのが特徴で、有害事象を低減することができる。

近年では、画像誘導放射線治療を併用した画像誘導強度変調放射線治療(Image-guided Intensity-Modulated Radiation Therapy: IG-IMRT)が普及しつつある。在来、治療時の標的位置の系統的・偶発的誤差(Systematic and Random Error)が、「標的の形状と高度に一致した線量分布」と「急峻な線量勾配」というIMRTの強みに陰を指していた。しかし、IG-IMRTでは治療機の画像誘導装置によって、患者(または腫瘍)を計画時の座標系に一致させることが可能となり、IMRTは遺憾なくその実力を発揮できるようになった。

照射野をいくつかのセグメントに分け、それぞれの線量強度を変調させた上で、複数の方向から照射を行ない、これにより、自由度の高い空間的な線量分布を得ることを可能とする。通常の放射線治療では避けにくかった放射線に弱い正常臓器を避けて治療を行うことができるため、有害事象の低減が図れる。さらに、病変部への照射線量を増加させることが可能な場合もあり、制御率向上に寄与することが期待される。

IMRTの臨床応用[編集]

  • 上・中・下咽頭癌をはじめ、耳鼻咽喉科で扱われる頭頸部領域の癌では、多くの症例で両側耳下腺への被曝を免れず、放射線治療後の唾液分泌低下は避けられない有害事象であった。こうした頭頸部癌に対しIMRTを用いることにより、耳下腺への被曝を大幅に低減でき、治療後の唾液分泌低下を避けることができる。耳下腺以外でも、従来では硝子体視神経の被曝が避けられなかった症例で、IMRTによる被曝低減で視力の温存が期待できる例などがあり、生活の質に大きく関わる臓器が集中する頭頸部癌でIMRTが果たす役割は大きい。
  • また、前立腺癌では、治療にあたって81Gyといった高線量を処方しても、直腸の高線量領域を少なくすることで、直腸出血を低下させることができる。このようなことから、有害事象を許容範囲内に抑えつつ、治療成績を向上させる試みがなされている。
  • そのほか、全身の多くの固形腫瘍に対してIMRTが試みられているが、IMRTでは低線量被曝の領域が広がることから、小児における照射後の成長障害や若年者では二次発がんの可能性が高まる可能性があることなど、今後解決していくべき課題も多い。
  • IMRTは、腫瘍に対して高い放射線量を集中させ周囲の正常組織への影響を少なくし、放射線治療による有害事象を最小限に抑えるといった特殊な放射線治療技術であることは確かであるが、IMRTが常に最良の照射法であるという根拠はなく、状況によっては様々な観点から通常照射を選択する方がよい場合もあり得る。

治療計画方法[編集]

  • コンピュータ断層撮影(Computed tomography: CT)の画像を基本として治療計画が行なわれる。治療計画用CTは120-140kv程度で撮影されるのに対し、実際の治療では6-10MVといったX線が用いられるため、治療時の体内各部位の吸収線量を求めるために、あらかじめ、CT値と電子密度を変換するテーブルを用意しておく必要がある。これにより、X線と物質との相互作用が光電効果であるCT画像においてX線の吸収の度合いを数値化したCT値を元に、コンプトン散乱が主体である治療時の吸収線量を算出することができる。実際の線量計算には、superposition法相当か、モンテカルロ法などが用いられる。
  • CTのみでは、癌の広がりや正常臓器との位置関係を把握するのが難しいこともあり、このような場合、核磁気共鳴画像(Magnetic resonance image: MRI)や陽電子放射断層撮影(Positron Emission Tomography: PET)の画像をCTに重ね合わせて、参考とすることもある。
  • 通常の放射線治療(三次元原体照射(3D-Conformal Radiation Therapy: 3D-CRT))と比べ、遙かに複雑な照射を行なうIMRTでは治療計画におけるコンピュータへの依存度が高い。このため、両者の治療計画の方法は大きく異なる。

通常の放射線治療の治療計画[編集]

通常の放射線治療(3D-CRT)の治療計画では、照射野の方向と形状、各方向からの線量を決め、治療計画装置がそれに基づいて計算した線量容積ヒストグラム(DVH: Dose Volume Histgram)を確認して、計画標的体積(PTV: Planning Target Volume)および危険臓器(OARs: Organs at Risk)の線量制約を満たしていれば、それで完成となる。照射法を決め、DVHが決まり、評価というのを順方向計画(forward planning)という。

線量の処方は、PTVを代表する点に対しての点処方とすることが多い。

IMRTの治療計画[編集]

IMRTでは、まず目標とするDVHを定め、照射法を決めるという順序で計画を立てる。これを逆方向計画(インバース・プランニング: inverse planning)と呼ぶ。IMRTの照射は極めて複雑であり、コンピュータを用いた最適化により、目標とする線量制約を満たす照射法を導き出す。

線量の処方は、PTV内の一定の容積に対する容積処方とすることが多い。例えば、PTVの95%の容積に74Gy照射するというように処方する。PTVの95%の容積に処方する場合はD95処方、PTVの50%の容積に処方する場合はD50処方というように呼ぶ。

線量制約[編集]

線量制約とは、脊髄ならば最大線量45Gy、耳下腺ならば30Gy照射される体積が全体の50%未満などというにDVHで評価しやすい形で決まっている。

なお、照射による吸収線量の空間的分布(線量分布)を治療計画装置で計算する際、線量分布を計算する範囲内を三次元的に格子で区切り、治療計画の複雑度などに見合うだけの小さな体積が線量分布を構成する最小の単位を定義し、これをしばしばボクセル(voxel)と呼ぶ(強度変調放射線治療の治療計画を作成する際には、2mm×2mm×2mm以下のボクセルが推奨される)。

危険臓器の線量制約を最大線量で定めると、危険臓器内のボクセルのうちのたった一つだけが線量制約を越えていても、線量制約を満たさないことになる。しかし、通常このような制約逸脱は臨床的意義に乏しく、より有害事象を反映する適切な線量制約が求められる。このため、小体積への吸収線量の上限という形式がとられることが多い。たとえば、45Gy照射されるのが2cc未満というような線量制約が用いられ、「D2cc < 45Gy」のように表記される。

ほかには、ある線量が照射される危険臓器の体積の上限を線量制約とすることがある。たとえば、20Gy照射される体積が肺の25%未満といった制約であり、これは「V20 < 25%」のように表記される。

(ただし、線量制約の多くは経験的なものであり、放射線治療医の間である程度のコンセンサスが得られている、ある臨床試験で条件として決まっている、といったことを参考に申し合わせる。ここで挙げた数字は単なる例であり、妥当性を一切保証しない。)

運用[編集]

線量分割[編集]

1回線量は従来の放射線治療で用いられてきた1.8 - 2 Gy用いられることが多い。しかし、従来の点処方の2GyとIMRTのD95処方の2Gyとでは、後者の方がより高線量が投与されることになるので、注意する必要がある。こういう議論の際は、概ねD50処方が従来の点処方に対応するとされることが多い。

治療成績向上や治療期間の短縮などの目的で、分割回数を少なくして1回線量を大きくする試みも盛んに行われている。分割回数の少ない照射のことを寡分割照射(hypofractionated radiation therapy)と呼ぶ。

また、肉眼的腫瘍体積(Gross Tumor Volume: GTV)を含む臨床的標的体積(Clinical Target Volume: CTV)への一回線量を予防領域を含む臨床的標的体積への一回線量よりも大きくして照射する技術も存在する(SIB)。総治療期間を短くできる利点があるが、スケジュールによっては予防領域の一回線量が通常分割照射の一回線量よりも小さくなることがあり、その場合の予防領域の制御率が下がるのではないかという疑念も残る。

精度管理[編集]

IMRTでは、複雑な照射を行うことから、検証作業が必要となる。実際には物理ファントムと線量計を用いて、治療計画装置で得られた線量分布と実測で得られた線量分布を比較検討することが多い。この作業ははQuolity Assurance(QA)と呼ばれる。

保険収載[編集]

2008年4月に保険収載され、

が保険適用となった。

さらに、2010年4月からは、全ての限局性固形腫瘍での保険診療が認められた。

施設基準[編集]

放射線治療を専ら担当する常勤の医師が2名以上(1人は放射線治療の経験を5年以上有すること)、放射線治療を専ら担当する診療放射線技師(放射線治療の経験を5年以上有するものに限る。)および放射線治療に関する機器の精度管理・照射計画の検証・照射計画の補助作業等を専ら担当する者(診療放射線技師、その他の技術者等)がそれぞれ1名以上いること。 さらに、年間にIMRTを10例以上実施している必要がある。

全国の治療装置数に比較し、放射線治療医は充足しておらず、マンパワー的にIMRTを行なうことのできない施設も多い。

脚注[編集]

参考文献[編集]

  • 放射線治療物理学 第3版 2011年

関連項目[編集]

外部リンク[編集]