原体照射(読み)げんたいしょうしゃ(英語表記)conformation irradiation

日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

原体照射
げんたいしょうしゃ
conformation irradiation

病巣の形状にあわせて回転または多門照射にて立体的に放射線を当てる照射方法。

沿革

1960年代にコバルト60を大量に利用できるようになり、照射装置も一般的に軸・線源間80センチメートルを標準とする同軸回転照射機を用いた遠隔照射が標準となった。照射野(放射線が照射される範囲)は左右、上下対称に動くブロックで長方形につくられ、病巣(clinical target)を完全にカバーするように照射された。この方式では病巣は完全に照射されても、その放射線の通り道も同じように照射される。この通り道への照射は障害の原因となり不要である。そこでこの不要な照射を少なくするため、照射方向を二つ、三つに分ける多門照射の装置が登場した。門数を多くするほど周囲組織への不要な照射を少なくすることが可能である。よって一周線源を回転させながら照射する回転照射が有利であり、この照射方法が可能な回転照射装置がかなり使用された。しかし、回転照射では線巣(照射容積)は円柱形になる。病巣は円柱形であることは少なく、楕円(だえん)の方がまだ近い。病巣を完全にカバーする楕円柱の照射容積をつくるため、原寸の照射容積楕円をベークライト板にくりぬき、その楕円を用いて機械的に左右のブロック(コリメータ)を制御する装置を名古屋大学で開発した。これが原体照射の始まりである。
 原体照射は欧米ではconformation therapy(絞り込み治療)とよばれた。conformation therapyは欧米では一般に固定照射で行われた。その意味では原体照射はdynamic(or rotational)conformation therapyである。次に左右のコリメータを非対称的に動かすため独立に制御できる偏心コリメータが開発され、より病巣の形に近い線巣をつくることができるようになった。1970年代になるともっと絞り込みを良くするため、左右のコリメータを1対ではなく4、5対に分割し独立に制御する多葉コリメータが開発された。これにより線巣の形をますます病巣の形に近づけることが可能となってきたが、それに伴い治療計画も複雑になってきた。線巣内の線量を均一にするには、病巣の位置、形、大きさの要素が重要であるが、その判断が困難であるなどの問題が生じた。その対策として回転横断断層撮影が開発され、利用されるようになった。[赤沼篤夫]

コンピュータ原体治療

1980年代になるとコンピュータ横断断層撮影装置(CT)が出回るようになった。このCT画像を利用すると病巣の位置、形、大きさをきわめて正確に把握できる。複雑な病巣内の線量を均一にする線巣(Planning target)をつくり出す治療計画もコンピュータの発達で可能となった。この治療計画コンピュータから出る多量のデータで多葉コリメータを制御するのは手動では不可能となり、デジタル通信を用いたコンピュータ制御となった。治療計画に用いる画像も、当初は写真にした画像を見て病巣を判断し、線画で治療計画コンピュータに入力していたが、CT装置から直接デジタル入力し、その画像データを治療計画の吸収補正に用いるようになった。
 治療照射時の照射位置については、透視装置(照射シミュレーター)を用いて皮膚上にマーキングして決める方法をとり、このマーキングに治療装置の照射野をあわせ治療を行っていた。しかし複雑な形の線巣が治療計画されると照射野はコンピュータに任せることになる。よって、患者と照射装置の位置関係は装置の数個の参照点に体表の参照点をあわせる方法に変わってきた。この参照点が体表にあるよりは体内の病巣内もしくはその近辺にある方が正確に位置決めできる。病巣近くの重要臓器への照射を避けるためには、この位の精度で照射位置を決めなくてはならない。それには位置決め装置が透視装置でなく、CT装置である必要がある。しかも同室で照射装置と直結している必要がある。
 1983年(昭和58)東京大学では11対の多葉コリメータを備えたリニア・アクセレレーター(リニアック)の治療室にCT装置を入れ、治療テーブルと撮影テーブルを共通にして直結させ、双方のすべての動きをコンピュータ制御にし、病巣近傍の骨の突起などを利用して参照点とするCTセットアップの治療装置を開発し多数の原体照射(dynamic conformation therapy)を行った。毎年100例近くの原体照射を行っていたが、その後装置は発達してトモセラピーtomotherapy(強度変調放射治療機)へと移っていった。
 リニア・アクセレレーターの改良が進み、小型化された4MV-X線照射装置なら、CT撮影装置のようなガントリーの中で連続的に回転させることができるようになった。アメリカのハイアートシステム社はこの全周連続回転できる照射装置にヘリカルCTの原理を応用して横断画像(tomography)を撮り、その画像を用いて治療計画や照射の位置決め(CTセットアップ)を行うことができる装置を開発し、それをトモセラピーとよんだ。この照射装置では回転させながら照射線量率(単位時間当り照射される放射線量)を変化させる強度変調放射線治療(Intensity modified radiotherapy:IMRT)が可能である。治療計画は、ある照射方法である線量を照射すれば腫瘍(しゅよう)の線量がいくらになるか、またその線量の分布はどうなっているかを計算するのであるが、この場合はこの装置から得られるCT画像を利用して線巣(planning target)と治療線量を決める。すなわち基本的線量の分布を先に決めれば(inverse planning)、各方向からの線量率(intensity)が計算されて照射装置が制御される。これにより重要臓器への被曝(ひばく)を少なくしやすくなる。照射装置の回転と治療テーブルの動きを連動させて原体照射を行う。原体照射では治療の線量が絞り込まれるので、体と照射装置の少しのずれも問題である。この装置では治療のたびにCTを撮り位置が決められるので装置と体の位置再現性はきわめて良くなる。しかし、治療照射中の体の動きに追随する制御は不可能である。
 人体そのものも動いてしまうこともあるが、体が装置に対して絶対に静止しているとしても肺や腹部臓器は動いている。これら臓器中の腫瘍に対する治療容積(planning target)を決定することは困難であるし、原体照射をするにしてもかなりの周辺正常組織が犠牲となる。臓器の動きに追随するようにビームを制御できるとよい。ドイツのブレインラボ社が開発した治療計画装置「ノバリス」のシステムでこれを可能とした。
 「ノバリス」のガントリーはアーク(円弧)状になっており、線源が回転し前後にも動かすことができる。治療オプションの一つであるサーキュラーアークは、リニア・アクセレレーター(リニアック)ベースであり、円錐型コリメータ(照射野を設定する補助装置)を用いてナロービームで複数のアークをつくり、そのアークに沿ってガントリーを回転させながら腫瘍に集中的な照射を行うことができる。コリメータは、円錐型のもののほかに、高分解能ビームシェーパとよばれるマルチリーフコリメータ(mMLC)を使用する。mMLCには厚さ3ミリメートルのリーフが搭載されており、コンピュータ制御で瞬時に腫瘍の形に一致させたビームをつくり照射することができる。mMLCを使用することにより、コンフォーマルアーク治療やダイナミックコンフォーマル治療、IMRTの治療が可能である。またこのビームシェーパを用いて定位放射線治療を行うこともできる。
 治療計画は「ノバリス」のインバースプラニング・アルゴリズムで行われ、治療容積や危険臓器への線量を適切にする線量やビーム配置が決められる。位置決めは、まず治療計画に用いたCT画像からデジタルリコンストラクション(DRR)画像を作成し、このDRR画像と治療テーブル上の患者のX線撮影写真とをオートフュージョン(画像の重ねあわせ)をさせて決まる。治療時のセットアップはX線と赤外線カメラで自動的に行われる。6方向から位置決めのX線画像が撮られて、CTリコンストラクション画像とオートフュージョンさせ得られた差分の補正を治療テーブルが自動的に動いて行う。チルト、ロール、ピッチ方向の補正も行うことができる。[赤沼篤夫]

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