2014 年 9 月 25 日

25萩野＝陽子線治療の現状と展望

トピックス

陽子線治療の現状と展望
荻 野 浩 幸＊

1．はじめに治療（IMRT：intensity modulated radiotherapy）は放射線治療は機能や形態の温存に優れる治療法その代表であり、近年急速に臨床応用が進むととで、身体への影響を可能な限り少なくすることをもに 1）, 5）、これら高精度放射線治療に対する基礎的目指したがんの治療法であり、年々日本国内にお生物学的検討も進んできている 5）。

いても治療患者数が増加している 。しかしなが陽子線治療は放射線治療の一つであり、その物

ら、アメリカやヨーロッパの約60%のがん患者が理的特性から腫瘍への線量集中が X 線よりもすぐ一生涯のうちに放射線治療を利用するのに対し、れるため、有害事象の低減が可能と考えられる次

国内では 30% 弱の患者の利用にとどまっており、世代放射線治療の主流となることが期待される治国内でのがんの部位別発生件数が放射線治療の適療法である。

1）

応になりにくい胃がんが多いことを差し引いても十分に利用されているとは言い難い 2）。

２．粒子線治療の歴史

放射線治療の目標は、がん病巣にできる限り線

1903 年、イギリスの Bragg は陽子のような荷量を集中し、正常組織への照射を極力減らすこと

電粒子は加速した速度に応じてある一定の深さでで有害事象の減少をはかりながら、治癒率の向上止まり、その近傍で非常に大きなエネルギーを周を目指すことであり、結果として QOL（quality of囲に与えて止まる現象を発見し、その後ブラッグlife）の高い治療へとつながる。最近のコンピューピークと呼ばれるようになった（図１）。1946 年

ター技術の急速な進歩に伴い、X線を用いた放射線にアメリカの Wilson は、このブラッグピークを治療においても複雑な形状の病変に対して放射線利用することで深部がん組織に強い放射線を照を集中して照射することが可能となり、がん病巣射するとともに周囲正常組織の線量が軽減できに対してはより強く、周囲の正常組織に対してはると考え、放射線治療へ応用することを提唱しより少ない照射線量での治療が可能となりつつあた。その提唱をうけ、1954 年にアメリカのバークる 3）。1940 年代にスウェーデンの Leksell により考201方向から病巣を狙い撃ちすることで、脳実質の影響を最小に抑えながら、病巣の線量を高めることで優れた治療成績報告している 4）。その後、脳以外の体幹部病変に対しても同様の方法が試みられるようになり、多方向から病変部に放射線を集中させる定位放射線治療や、同一照射野内の放射線の照射線量を変えることが可能な強度変調放射線

120

エネルギー強度（％）

案されたガンマナイフは、コバルト線源を用いて

Ｘ線

100806040200050100150200250300

深さ(mm)
図1＊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（おぎの ひろゆき）

陽子線

X 線と陽子線の線量分布の比較

Ｘ線は表面に近い所にエネルギーのピークがあるのに対し、陽子線は加速に応じて深部にピークが来る。

26

明日の臨床

萩野＝陽子線治療の現状と展望

レー研究所で加速器を用いたがん治療の研究が始

Vol.26No.1

３．放射線の殺細胞効果

まり、1961 年にはハーバード・サイクロトロン研

がん治療には X 線をはじめとした電離放射線が究所とマサチューセッツ総合病院が共同で陽子使用されるが、そのターゲットは DNA であり、線治療を開始するにいたった。しかしながら、治DNA に修復不能な損傷を与えることで細胞分裂

療開始当初はがん病巣の位置と形状が正確に診断時に細胞死へと誘導する。DNA の損傷のされ方できなかったため、眼球など限られた部位への治はがん細胞も正常細胞も同様におこるため、正常療のみが行われるに過ぎなかった。その後、コン細胞への照射線量を減じることは放射線治療の主ピューター技術の進歩により、1973 年にイギリス要課題の一つである。の Hounsfield が CT（computed tomography）を発

電離放射線は、細胞内外の水などを電離するこ明したことで、がん病巣の形と位置が正確に診断とでフリーラジカルを生じさせ、そのフリーラジできるようになり、さらなるコンピューター技術

カルにより DNA に損傷を与える間接効果と、放の進歩により、治療計画やシステムの制御なども射線が直接 DNA を切断する直接効果と呼ばれる容易に行えるようになったため全身への応用が二つの効果をもち、X 線に比べ陽子線は直接効果可能となった。国内では 1979 年に放射線医学総の割合が高いことが知られている 8）。直接効果に合研究所で、1983 年には筑波大学で物理実験用のよって損傷を受けた DNA は修復されにくい 2 本

加速器を利用して陽子線によるがん治療が始まっ鎖切断となる確率が高くなるため、結果として抗た。1990 年にはアメリカのロマリンダ大学で世腫瘍効果の向上も期待されている。

界初の医療専用陽子線治療装置が導入され、病院併設型の治療専用装置を用いた治療が開始され４．陽子線治療装置た。本邦でも 1998 年に国立がんセンター東病院

陽子線は水素の原子核を光速の 60% 程度にまに医療専用装置が導入された。その後国内でいくで加速することで、体表から約 30 ㎝の深さにブつかの施設が稼働し、2013 年２月には日本国内でラッグピークを形成することができるが、加速を8 番目の陽子線治療施設として名古屋陽子線治療するためにはシンクロトロンあるいはサイクロトセンターが稼働を開始した。当初は前立腺がんのロンとよばれる大型の加速器が必要となる。名古みの治療を行っていたが、その後 360 度いずれの屋陽子線治療センターではシンクロトロンを採用

方向からでも照射を可能とするガントリー照射室しているが、その直径は約７ m、一周約 23m で（図２）も稼働し、2014 年４月現在肝臓、肺、骨軟ある（図３）。加速した陽子線は、その後輸送系と部、頭頸部腫瘍などの治療も開始している。

よばれるシステムを介して治療室へと運ばれる。

図2

回転ガントリー蛇腹構造が回転することで 360 度どの方向からでも照射が可能

図3

加速器シンクロトロン

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萩野＝陽子線治療の現状と展望

治療後 1 ヵ月

図4

肝細胞がんに対する陽子線治療

病変部に集中して照射することが可能であり、治療後1カ月のMRIでは病変部の血流は消失し、残存肝の照射範囲も最小限であったことがわかる。

当センターの治療室は主に前立腺癌の治療に用い果をうけ本格的な治療が開始された。2001 年かる固定照射室１室と、360 度のいずれの方向からら 2006 年に治療を行った 266 例の解析では 5 年局

でも陽子線を照射可能なガントリー照射室２室の所制御率が 81% と良好な結果であった 10）。また、計３室を擁している。ガントリーは電磁石により予後が悪いとされる門脈本管あるいは一次分枝に陽子線をコントロールするため多くの電磁石から浸潤のある 35 例の検討でも、局所無増悪生存期なり、その重量は約 200 トンにも及ぶ。

間が２年で 46% と良好であり、晩期有害事象で陽子線治療には上述した加速器やガントリーなど巨大装置が必要となるため建設コストが高くなはグレード３以上のものはなかったと報告している 11）。
（図 4）

り、結果として治療費が高くなる原因となっている。最近は小型化の研究も進んでいるが、現在の5 － 2．肺癌

放射線治療の主流である直線加速器を用いた X線

I 期の原発性非小細胞肺癌に対する標準治療発生装置に比べると依然高額であり、普及のためは外科手術であるが、近年では定位放射線治療がにはさらなる小型化は重要なテーマと考えられて特に手術非適応症例において通常の放射線治療にいる。

かわる治療法として位置づけられつつある。陽子線治療においては以前から良好な成績が報告さ

５．陽子線治療の臨床成績
代表的な疾患の報告を以下に述べる。

れ、筑波大学で 2001 年～ 2008 年の間に治療した
55 例の I 期非小細胞肺癌に対する治療では２年無増悪生存率が 88．7% であった 12）。

5 － 1．肝細胞癌

最近ではⅢ期進行肺癌に対する抗がん剤併用化

肝細胞がんは肝硬変に発生することがほとんど

学陽子線治療の報告も増えてきており、MD アンであるが硬変肝は放射線の耐容性が非常に低いた

ダーソンがんセンターから 44 例のⅢ期非小細胞め、従来は放射線治療の対象になりにくい疾患で進行肺がんに対し、カルボプラチンとパクリタキあった。陽子線はブラッグピーク部で進行が止まセル併用の陽子線治療を行ったところ、生存中央ることで、X 線よりも非腫瘍部分への影響を低減

値が 29．4 カ月、局所生後率 91% との良好な成績することができるため、筑波大学において肝細胞が報告された 13）。

がんに対する臨床試験が開始され、その良好な結28

明日の臨床萩野＝陽子線治療の現状と展望

陽子線

図5Vol.26

No.1

強度変調放射線治療（IMRT）

前立腺がんに対する陽子線治療と強度変調放射線治療の比較

前立腺部の照射線量に差はないが、周囲正常組織への線量および照射範囲が陽子線の方が狭い。

5 － 3．前立腺癌
前立腺癌に対する治療法は、手術、放射線治同じく国立がん研究センター東病院からなされ療、ホルモン治療およびそれらの組み合わせなどた嗅神経芽細胞腫 14 例に対する陽子線治療の報が選択されることが多いが、アメリカでは公的保告では、５年局所無増悪生存率が 84% と良好で険のメディケアやほとんどの民間保険でカバーさあり、グレード３以上の有害事象は発生しなかっれていることもあり、陽子線治療が盛んに行われたとのことである 16）。ている。
前立腺がんの治療法に対する評価法として６．今後の展望

PSA を用いた生化学的再発をエンドポイントと陽子線治療の分野で新しい照射技術として注目した場合、いずれの治療法においても大差がないされるのがスポットスキャニング法を代表としたとの報告が多いため、有害事象の発現頻度が有力ペンシルビームスキャニング法である。現在の照な治療法の評価法となるが、国内３施設（国立が射法の主流はブラッグピークを拡大して腫瘍全体ん研究センター東病院、静岡県立がんセンター、をカバーする拡大ブラッグピーク法であるが、ペ兵庫県立粒子線医療センター）による直腸晩期有ンシルビームスキャニング法は加速されたままの害事象をエンドポイントにした第 II 相試験の結果細いビームを電磁石でコントロールすることによでは、151 例の登録のうち治療後 2 年のグレード 2

り、腫瘍の形状を塗りつぶすように照射する方法

以上の有害事象の発生が 2% と低率であったことで（図６）、すでにアメリカの MD アンダーソンがが報告されている 。
（図５）んセンターおよび当センターにおいて臨床応用が14）行われている。拡大ブラッグピーク法では腫瘍以5 － 4． 頭頸部腫瘍

外にも高線量域ができてしまう点や、腫瘍形状に一般に X 線治療抵抗性とされる非扁平上皮癌合致させるために患者ごとにボーラスやコリメーの報告が多く、国立がん研究センター東病院からタとよばれる器具を作成する必要がある点、さは鼻腔・副鼻腔原発悪性黒色腫に対する報告がならにはそれらの器具に陽子線があたることで 2 次され、症例数は 14 例と少ないものの、無増悪生中性子が発生する点などが問題点としてあげられ存率の中央値が 25．1 カ月、３年生存率が 58% で、ているが、ペンシルビームスキャニング法であれT4 症例が９例と大部分を占めたことを考慮する

ばそれらの器具の作成は不要となるため放射性廃と非常に良好な結果といえる 15）。

棄物を削減でき、中性子の発生を抑制することで2014 年 9 月 25 日

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萩野＝陽子線治療の現状と展望

加速器７．まとめ今後陽子線治療の成績が臨床試験を伴いながら発表されてくる。治療計画装置上では線量集中の良さは明らかであるが、それが実臨床レベルでど走査電磁石
線 量 モニタビーム
標的(患 部 )
レイヤ ー
スポ ット

図6

スポットスキャニング法

病変を塗りつぶすように陽子線を照射することで正常組織への照射線量をさらに減らすことが可能となる。のように反映されるのか注目される。また、化学療法や手術療法などさまざま方法を組み合わせることで適応拡大を目指すことが今後の方向性と考えられ、各診療科との連携体制の構築が一層重要となってくると思われる。
普及の妨げの原因である初期導入コストの高さについては、装置の小型化技術を進めることで解決を目指し、いずれは現在の直線加速器による X線治療に置き換わる存在となる可能性もあると考えている。

小児など若年者において２次発がんの危険性を低下させられることが期待される。さらには治療計

参考文献

画装置を発展させることで腫瘍の線量集中性がよ

１ . JASTRO データベース委員会：全国放射線治療施設の 2010り高く、危険臓器の線量をより減少させられる強度変調陽子線治療（IMPT：intensity modulatedproton therapy）へと治療法を発展させることが可能となる 17）。
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療室を複数もつことで、ひとつの部屋で患者入れ

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替えを行っている間にも他の治療室で照射を行う

５ . Shibamoto Y, Hashizume C, Baba F. et al Stereotactic bodyことを可能とし、結果として加速器の利用効率を上げている。しかしながらガントリー照射室を複数持つことは初期コストを高額にする原因にもなるため、最近では複数の治療室をもたずに加速器

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