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重粒子線治療の全身被ばく線量評価システム RT-PHITS for CIRT の開発
古田

琢哉

Furuta Takuya

する低線量の領域までの線量評価は行われない。そ1．はじめにこで，重粒子線治療後の副作用の発生原因の調査に

放射線治療では，腫瘍に放射線のエネルギーであ必要となる詳細な被ばく線量データを取得するためる線量を集中させることにより，治療効果の最大化に，日本原子力研究開発機構（原子力機構）と量子を狙いつつ，できるだけ周辺の正常組織への影響を科学技術研究開発機構（QST）では，治療部位から軽減するように計画される。しかし，正常組織に当遠く離れた正常組織までを含む患者全身の線量評価たる線量を完全に無くすことはできず，これが 2 次を可能とするシステム RT-PHITS for CIRT を開発しがん等の晩発の副作用の発生要因となり得る。重粒た 2）。

子 線（ 炭 素 線 ） 治 療（Carbon Ion RadioTherapy:CIRT）においても，従来の放射線治療に比べて，より線量を腫瘍に集中できるものの，正常組織の副3．RT-PHITS for CIRT作用の発生リスクは無視できない。2 次がん等の確本システムは，QST の保有する世界最多の症例率的に非常に低い割合で起きる晩発の副作用の原因数のブロードビーム法による重粒子線治療データをを究明するには，腫瘍から離れた領域まで含めた患対象に，患者ごとの照射体系を再現する。この体系者全身の詳細な被ばく線量分布を基に，臓器ごとのに 対 し て， モ ン テ カ ル ロ 放 射 線 挙 動 解 析 コ ー ド

被ばくがどの程度で，それにより副作用がどれくらPHITS3）によりシミュレーションを実施することで，い発生しているのかを膨大な数の患者に対して調べ正確な線量分布を評価する。PHITS には，放射線治る必要がある。しかし，重粒子線治療では，X 線治療シミュレーションを支援する目的で，患者 CT 画療に比べて 2 次がんの発生率が優位に低いとの報像から患者全身体系を構築し，患者体内での放射線告があるものの，統計的に十分な症例データにの 挙 動 を 解 析 す る パ ッ ケ ー ジ（RadioTherapy

対して，治療部位から離れた正常組織への被ばく線

package based on PHITS: RT-PHITS）が用意されてい量を調べるシステムがなく，定量的な評価がなされる 4）。これを拡張する形で新しいモジュールとして，ていない。

重粒子ビームを患者ごとの腫瘍形状に合わせるため

1）に調整した照射装置（レンジシフタやコリメータ）

2．従来の線量評価と本システムの開発の目的の部品配置等の情報を重粒子線の DICOM 規格の治療計画データ（RT-Plan）から抽出し，患者全身体重粒子線治療の治療計画時に実施する従来の線量系を含めた重粒子ビーム照射体系を再構築する機能評価では，治療効果と周辺重要臓器の急性障害の回を開発した。PHITS では重粒子ビームと照射装置部

避を目的に治療部位近傍に範囲を限定した評価が行品や体内の物質との衝突（核反応）をあらわに扱うわれるため，2 次発がん等の低確率の副作用に影響ことで，従来の線量評価では直接取り扱わない核反20

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2023 年 6 月号

No.787

図1

開発した重粒子線治療時の患者全身の線量評価システム（RT-PHITS for CIRT）の概要

図2

RT-PHITS for CIRT のグラフィカルユーザーインターフェース

応由来の 2 次粒子の挙動を考慮する。治療部位から本 シ ス テ ム は，PHITS の 計 算 結 果 の 線 量 分 布 を離れた低線量領域への寄与は中性子等の 2 次粒子がDICOM データ（RT-Dose 形式）に変換する機能も支配的であり，照射体系を再現した PHITS シミュ有するので，一般の治療計画支援装置を用いて，患レーションにより，治療部位から離れた正常組織ま者 CT 画像に線量分布を重ねた描画や治療計画装置で含む広い領域の線量評価を可能にした。治療計画の線量分布との比較等の詳細解析が可能である。ま

データを直接読み込み，線量分布を自動的に計算すた，独自のグラフィカルユーザーインターフェースるシステムとすることで，疫学研究に必要とされる（GUI）を開発し，直感的な操作による容易な設定や，膨大な数の患者データを処理できる体制を整えた。

視覚的な照射装置体系及び患者体系の確認，そして

図 1 に開発した RT-PHITS for CIRT の概要を示す。

線量分布の評価を可能とした（図 2）。

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No.78721図3

従来の線量計算方法（左）と本システム（右）で評価した人体模擬ファントム内の線量分布の比較＋印がアイソセンタ（100％）を示す

図4

開発した線量評価システム（RT-PHITS）の役割のイメージ図領域に対しても正確に線量分布が計算できるためで

4．適用例ある。

模擬的な治療計画として，重粒子ビームを人体模擬ファントムの前立腺に照射する症例を用意し，本システムを用いて線量分布を計算した（図 3）。従5．今後の予定

来の線量計算（図 3 左）と本システム（図 3 右）の本システムを用いて，QST の保有するブロード線量分布を比較した結果，アイソセンタ（照射中心）ビーム法による重粒子線治療の症例を対象に，過去近傍では，従来の線量計算と PHITS で分布が良くの治療計画に対する線量分布の再評価を実施する予一致するが，アイソセンタから離れた場所での分布定である。評価結果を治療後の 2 次がん発生等の疫では両者に違いが見られた。特にビームに垂直な方学データと組み合わせることで，放射線治療後の副向の違いは大きく，本システムの結果ではアイソセ作用と被ばく線量の相関関係を明らかにすることがンタから離れた領域でも低い線量値が示されるのにできる。この症例データの再評価を通して重粒子線対し，従来の線量計算ではアイソセンタから離れた治療の 2 次がん発生率の低い理由や放射線治療にお場所で急激に 0 になった。この違いの要因は本シスける副作用の発生の仕組みの解明が期待できる。そテムでは従来の線量計算で無視されていた 2 次粒子して，現状の腫瘍周辺のみの線量評価の治療計画をの挙動を物理的に正しく扱い，治療部位から離れた超えて，将来的な副作用の発生リスクの低減を考慮

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No.787

した新たな放射線治療計画への発展が期待できる学の石川諒尚氏，原子力機構の橋本慎太郎氏，佐藤（図 4）。

達彦氏との共同研究内容の解説です。共同研究者のなお，本研究で開発した RT-PHITS for CIRT は最新版の PHITS 配布パッケージに内包され，公開さ協力に深く感謝いたします。

れている。PHITS 配布パッケージはホームページ

参 考 文 献（https://phits.jaea.go.jp）から申請を行うことで，無1） O. Mohamad, et al.,Lancet Oncol., 20, 674（2019）2） T. Furuta, et al.,Phys. Med. Biol., 67, 45002（2022）
3） T. Sato, et al.,J. Nucl. Sci. Technol., 55, 684（2018）4） T. Furuta, et al.,Radiol. Phys. Technol., 14, 25（2021）

償で入手可能である。
謝辞
本稿は，QST の古場裕介氏，米内俊祐氏，都立大学の Weishan Chang 氏，松本真之介氏，名古屋大（日本原子力研究開発機構ンター

原子力基礎工学研究セ

放射線挙動解析研究グループ）

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No.78723