Medical Science Review

がん治療における重粒子線治療の現状と将来
放射線医学総合研究所
フェロー（つじい・ひろひこ）
辻井博彦

放射線治療の原則は、出来るだけ放射線をがん病巣ている。このように重粒子線のピーク部分は、平坦部よに集中させ、かつ周辺正常組織への影響を軽く押えるりも単に物理線量が高いだけでなく、生物学的に有利ことである。1895年末に発見されたエックス線は、翌な性質を有しているので、エックス線に抵抗性を示す

年にはがん治療に用いられるようになったが、それ以がんに対しても優れた効果が期待出来る。これが重粒

来放射線治療の役割は増大し、線量集中性の改善を目子線の最大の魅力なのである。

指して技術革新がなされてきた。20世紀後半には定位

重粒子線治療は、単に治療成績の向上が得られるだ照射法（SRT、SBRT））や強度変調照射法（IMRT）といけに止まらず、治療期間を大幅に短縮させることが可った革命的な高精度照射法が開発され、その結果、適能である。その分多くの患者を治療できることを意味

応疾患の拡大と治療成績の向上において眼を見張るよしているので、施設の有効活用という面で非常に有利うな成果が得られるようになった。

である。事実、放医研の重粒子線治療においては、一人一方、陽子線と炭素イオン線に代表される粒子線治療は、近代光子線治療と軌を一にして実施され、これま当たりの治療回数は平均約12回であり、これは一般の放射線治療の3分の1以下の回数である。

で着実に普及してきた。いずれの粒子線治療も米国で開始されたが、その成果は大変優れていたため、間もなく日本や欧米でも行われるようになった。1994年、放医2. 世界の粒子線治療施設

研で炭素線による重粒子線治療が開始されたが、優れた線量集中性と高い生物効果を有していることから、治荷電粒子線治療の発祥の地は米国バークレー国立研

療成績の改善と適応疾患の拡大に大きく寄与している。

究所（LBNL）である。1954年に陽子線治療が開始され、本稿では、世界における重粒子線治療の現状と将来1977年には主にNeイオンを用いて重粒子線治療が行展望について紹介する。

われた。一部の疾患で良好な成績が得られたが、残念ながら1990年に財政難を理由にすべての臨床研究が打ち切られた。これにとって替わるようにして重粒子線

1. 重粒子線治療の特徴治療を開始したのが、日本の放射線医学総合研究所（放医研）である。1993年に医療用として世界初の重粒子重粒子線の特徴は、陽子線と同様、体内で高線量ピ加速装置（ハイマック）を完成し、翌年6月から炭素イーク（Bragg peakという）を形成し、病巣の選択的照射オン線を用いた重粒子線治療を開始した（図3）。ハイマが可能なことである（図1）。これに加えて重粒子線は、ックは、臨床研究とともに物理・生物学的研究にも供さ陽子より12倍重い炭素核を加速した粒子線なので、それてきた装置であるが、その成果として今日の粒子線のピーク部分の生物効果（細胞致死作用）は陽子線やX治療があるといっても過言ではない。

線よりも2〜3倍高く（図2）、一旦損傷を受けた細胞は放医研の照射法は拡幅ピーク法（ブロードビーム照回復しにくく、また病巣内の酸素濃度や細胞周期によ射法）といわれるものであったが、2010年に完成した

る放射線感受性への影響が小さい、などの特徴を有し新治療棟では、スキャニング照射法が用いられている。

30 Vita Vol.32 NO.1 2015 / 1•2•3㻝㻜㻜㻌㼄線㻔㻝㻜㻹㼂㻕㻣㻡㻌㻡㻜㻌

㻞㻡㻌
㻜㻌㻜
図1

Medical Science Review

ブラッグピーク㻌

陽子線
炭素イオン線

㻞

㻠

㻢

がん病巣

㻤

速中性子線

㻝㻜 㻝㻞 㻝㻠深度 （ 㼏㼙 ）

㻝㻢

㻝㻤

㻞㻜

各種放射線の線量分布

陽子線と炭素イオン線は体内で高線領域（ブラッグピーク）を形成し、病巣の選択的照射が可能。

図2 各
 種放射線のDNA損傷

Ⅹ線や陽子線は単鎖切断が主であるが、炭素イオン線では2重鎖切断が多いので、その分だけ生物学的効果比（RBE）が高く、局所進行がんに対しても高い局所制御が可能である（Courtesy of NIRS:Nature 508,133-138〔03〕April 2014）。
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イオン源
重粒子線の元になる原子をイオン化する
入射器 / 線型加速器
2つの加速器でイオン粒子を光速の約11%まで加速する

ACEFB

G

図3 H
 IMAC棟の全景（120m×65m）

本棟では1994年からブロードビーム照射法、第2治療棟では2011年からスキャンニング照射法が行われている。現在、小型ガントリーの研究開発が進行中。

表1

世界の荷電粒子線治療施設（PTCOG Secretary,March 2014）
国

北•中部
欧州

重粒子線

陽子線＋重粒子線合計
国別

英国

11

フランス

22

ドイツ

3

1

4

イタリア

213

スウェーデン1

地域別

12 (23.5%)

1

スイス

11

チェコ

1

1

ポーランド

11

ロシア

ロシア

3

33 (5.9%)

アフリカ

南アフリカ

1

11 (2.0%)

日本

83112中国

1113東欧アジア

北米

32 Vita Vol.32 NO.1 2015 / 1•2•3陽子線

韓国

11カナダ

11

米国

1616

合計

4344512 (3.9%)

16 (31.4%)

17 (33.3%)100%

3. 重粒子線治療の臨床成績

小型回転ガントリーの開発も進行中である。
現在、陽子線と重粒子線治療は世界の50施設以上で実施され（表1）、さらに多くの施設が建設中あるいは計

現在、世界で最も臨床データが豊富なのは放医研の画中である。世界で治療患者数は年々増加しており、陽重粒子線治療である。放医研では、1994年6月に炭素イ

子線治療は9万5000人以上、重粒子線治療は1万2000オン線を用いた重粒子線治療が開始され、それ以来各人以上が治療されている（表2）。国別にみると、陽子線

種 の が んに つ いて 臨 床 試 験 が 行 わ れ てきた（図5）。

治療は米国が4万4000人以上と圧倒的に多く、次いで2003年には、厚生労働省より「固形がんに対する重粒日本、フランス、スイス、ロシアが続いている。重粒子子線治療」という名称で高度先進医療（今の先進医療）

線治療は日本が世界の85%以上の患者数を治療していの承認が得られた。先進医療費は一括で314万円であるが、その殆どは放医研の実績である。

る。これまでの治療患者数は8,500例以上で、そのうち日本の粒子線治療は、陽子線および重粒子線治療と60％以上の患者が先進医療で治療されている。毎年右も、放医研でそれぞれ1979年と1994年に始められたが、肩上がりで増加してきた治療患者数は、2011年に福島

いまでは13施設（陽子線9、重粒子線3、陽子線＋重粒子第一原発事故の影響で減少したが、その後は回復の傾線1）が稼働中で、1カ所が建設中である（図4）。日本の向にある（図6）。

重粒子線治療は世界で最も盛んである。放医研以外に、重粒子線治療は放射線抵抗性難治がんである骨・軟部兵庫県立粒子線医療センター（兵庫県）、群馬大学重粒腫瘍に有効である。特に骨盤や脊椎骨とその近傍、ある子線医学研究センター（群馬県）、および九州国際重粒

いは後腹膜腔から発生した肉腫は、根治手術が困難でエ子線がん治療センター（佐賀県）で行われ、さらに神奈ックス線に抵抗性のものが多いが、重粒子線治療により川がんセンターで建設中である。世界の重粒子線治療外科療法と同等以上の成績が得られている（図7）。また直は日本4施設以外に、中国（2施設）、ドイツ、イタリアで腸がんの手術後の局所再発率は5〜20％にみられる。こ行われている。いずれの施設に対しても放医研から技れらは一般に切除困難であるが、重粒子線により外科療術支援がなされ、研究交流が継続している。

法に匹敵する成績（5年生存率51%）が得られている（図8）。

Medical Science Review

新治療棟では同時に、世界初の超伝導技術を用いた超表2 世界の治療患者数（PTCOG Secretary,March 2014）
世界地域

国合計陽子線

重粒子線

英国

2,446

フランス

11,368㻌㻌

11,368

ドイツ

4,658

1,368

6,026

イタリア

426

105

531

スウェーデン

1,356

1,356

スイス

7,045

チェコ

140

ポーランド

39

ロシア

ロシア

6,701

アフリカ

南アフリカ

521

㻌
㻌
㻌
㻌
㻌
㻌

日本

13,858

11,056

24,914

中国

1,078

249

1,327

韓国

1,158

175

米国

44,455

㻌
㻌
㻌

1,158

カナダ

44,455

合計

95,424

12,778108,202

国別

北•中部
欧州

東欧

アジア

北米

世界地域

2,446

28,772 (26.6%)

7,045
140
39

179 (0.2%)

6,701

6,701 (6.2%)

521

521 (0.5%)

175

27,399 (25.3%)

44,630 (41.2%)
108,202 (100%)

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北大病院（北海道）（陽子線） 2014.4～

群馬大学（群馬県）
重粒子線医学研究センター㻌 㻌 㻌 㻌 （炭素線） 2010.3～
福井県がん陽子線治療センター（福井県）
㻌 （陽子線） 2010～

南東北がん陽子線治療センター (福島県）（陽子線） 2009.2～
相澤病院（長野県）(陽子線) 2014.10～

筑波大学陽子線医学利用研究センター㻌 （茨城県）（陽子線） 2001.9～

兵庫県立粒子線医療センター（兵庫県）㻌 㻌
㻌 （陽子線+炭素線） 2001.5～

国立がんセンター東病院（千葉県）（陽子線） 1998.11～

九州国際重粒子線がん治療センター（佐賀県）
㻌 （炭素線）㻌 2013.8〜

放射線医学総合研究所
重粒子医科学センター（千葉県）（炭素線） 1994.6～

建設中（神奈川県）
神奈川がんセンター
㻌 （炭素線）㻌 2015末開始予定
メディポリス医学研究財団（鹿児島県）
がん粒子線治療研究センター
㻌 㻌 （陽子線） 2010.10～

クオリティライフ２１城北（愛知県）（陽子線） 2012.4～

静岡県立静岡がんセンター（静岡県）（陽子線） 2003.10～

図4 わが国の粒子線治療施設

ここに載せた施設以外にも数施設の計画が進行中。

腎臓㻌㻡㻔㻜㻚㻝㻑㻕㻌
乳腺㻌㻢㻔㻜㻚㻝㻑㻕㻌

照射後再発㻢㻜㻜㻔㻣㻚㻜㻑㻕㻌
先進㻦㻥㻤㻌㻿㻦㻝㻝㻌

総合㻌㻥㻜㻜㻔㻝㻜㻚㻡㻑㻕㻌
先進㻦㻡㻥㻠㻌 㻿㻦㻤㻌

前立腺㻌㻞㻜㻥㻣㻔㻞㻠㻚㻢㻑㻕㻌
先進㻦㻝㻣㻢㻡㻌㻿㻦㻠㻢㻠㻌骨･軟部㻌㻥㻤㻝㻔㻝㻝㻚㻡㻑㻕㻌
先進㻦㻣㻢㻠㻌㻿㻦㻝㻤㻌頭頸部㻌㻥㻠㻣㻔㻝㻝㻚㻝㻑㻕㻌
先進㻦㻢㻞㻠㻌㻿㻦㻝㻣㻌

スキャニング照射㻝㻝㻔㻜㻚㻝㻑㻕㻌肺㻌㻤㻝㻣㻔㻥㻚㻢㻑㻕㻌
先進㻦㻞㻟㻠㻌

㼀㼛㼠㼍㼘㻌

涙腺㻌㻞㻣㻔㻜㻚㻟㻑㻕㻌
先進㻦㻢㻌㻿㻦㻡㻌㻤㻘㻡㻟㻝㻌
先進医療：㻡㻘㻝㻥㻡㻌
ｽｷｬﾆﾝｸﾞ：㻡㻞㻢㻌肝臓㻌㻡㻜㻞㻔㻡㻚㻥㻑㻕㻌
先進㻦㻞㻣㻞㻌

腹部リンパ節㻢㻥㻔㻜㻚㻤㻑㻕㻌
先進㻦㻢㻞㻌㻿㻦㻝㻌膵臓㻌㻠㻡㻣㻔㻡㻚㻠㻑㻕㻌
先進㻦㻞㻝㻡㻌

消化管㻤㻝㻔㻜㻚㻥㻑㻕㻌
頭蓋底㻌㻥㻝㻔㻝㻚㻝㻑㻕㻌
先進㻦㻢㻞㻌

図5中枢神経㻝㻜㻢㻔㻝㻚㻞㻑㻕㻌眼㻌㻝㻡㻟㻔㻝㻚㻤㻑㻕㻌
先進㻦㻝㻝㻝㻌

婦人科㻌㻞㻠㻢㻔㻞㻚㻥㻑㻕㻌
先進：㻞㻟㻌㻿㻦㻞㻌

直腸術後㻌㻠㻟㻡㻔㻡㻚㻝㻑㻕㻌
先進㻦㻟㻢㻡㻌

放医研における重粒子線治療の登録患者数（1994年6月〜2014年7月22日）

34 Vita Vol.32 NO.1 2015 / 1•2•3

888

900
804800

登録患者数合計：㻤㻡㻟㻝人㻌（先進医療：㻡㻝㻥㻡人）㻌

700

642

600

684 692 691

648549
先進医療
臨床試験

500
400
300
200

100

Medical Science Review

患者数

83

126

159 168

188 201

333
276
241
56

396

277

210437476

495 509

411

681

458

752

494

304

286 324253

166
110 113 138

189 183 233 154

123 13651

94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14
年度
図6

集計期間：1994.6 - 2014.7.22

放医研における年度別治療患者（1994年6月〜2014年7月）

a
図7b巨大な仙骨脊索腫症例（a）。重粒子線治療4年後のMRI（b）

腫瘍は著明に縮小している。

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Medical Science Review㼍
図8㼎

直腸がんの手術後再発症例（a）。重粒子線治療1年後、腫瘍は著しく縮小していた（b）。

さらに、頭頸部がん、頭蓋底腫瘍、肝がん、肺がん（I期がん、局所進行がん）、食道がん（I期がん）、前立腺が現在は全例に対してスキャニング照射法を用いて12回/3週治療法を行っている。

ん、子宮頸部腺がん、膵がん（局所限局性）、および脈絡膜悪性黒色腫等が良い適応で、従来の治療法と同等あるいは勝る成績が得られている。なお、膵がんや頭頸部

4. 今後の課題

原発悪性黒色腫は遠隔転移が特に多い疾患であるが、重粒子線と抗がん剤を併用することにより、明らかに粒子線治療の存在意義を考えるとき、まず適応疾患生存率の向上が得られた（図9）。放医研ではこれ以外についての検討が重要である。粒子線治療が絶対的ににも、進行性食道がんや子宮頸部扁平上皮がんなどに有利な腫瘍は、組織学的に骨軟部肉腫や腺がん系の腫対して、抗がん剤を併用した臨床試験を行っている。最瘍、および他の組織型であっても局所進行がんがあげ

近、乳がんに対して形態温存を目指して、重粒子線治られる。比較的患者数の多いがんについては、肺がん、療の臨床試験を開始した。

肝がん、前立腺がん、膵がんなどに対して短期照射法

重粒子線とて手術と同様に局所療法の一つなので、万が実施され、QOLおよび医療経済的に有利であること能ではない。悪性リンパ腫や小細胞肺がんなど全身性のが示されている。これらcommon cancerに対しては、疾患、および既に広範囲に転移したものは適応外であり、陽子線はもとよりSBRTやIMRTで比較的良い成績も胃や腸など管腔臓器原発腫瘍も不向きである。神経膠芽報告されているので、これらとの比較検討が求められ腫という超難治がんに対しては、従来の治療成績を超えている。第3相試験が殆どなされていない現実に鑑み、ることが出来ず、捲土重来を期しているところである。

今後、JASTROや臨床試験グループ等において、適応重粒子線治療は、エックス線や陽子線治療よりも短疾患についてコンセンサスを得る努力が大事である。

期間での治療が可能である。放医研では、患者1人当り最近われわれは、重粒子線治療5施設参加のもとの照射回数は平均12回（治療期間は平均3週間）である

J-CROS（Japan Carbon-ion Radiation Oncology

が、これは一般の放射線治療の半分以下である。I期肺Study Group）を立ち上げた。目的は、多施設共同の臨がんや肝がんに対してはそれぞれ1、2回の照射で済み、床研究を通して、より多くの患者についての再現可能

前立腺がんは1,000例以上が16回/4週照射法が行われ、な治療成績をベンチマーク値として得ることにある。

36 Vita Vol.32 NO.1 2015 / 1•2•3

Medical Science Review

ac100%bd

図9左 上顎洞粘膜の悪性黒色腫症例


線量分布の断面図（a）。皮
膚表面の線量分布（b）。上顎 洞を占 拠していた腫 瘍（c）は、抗がん剤併用重粒子線治療後消失した（d）。

0 Surface model

これにより、将来比較試験が行われた場合、このベンチ

この傾向は、これまで陽子線治療しか行ってこなかっマーク値を比較指標とすることが可能となるのである。

た米国においても同様である。米国のNCIは最近、重粒粒子線治療は高度技術を要する治療法であるため、子線治療を推進するためのグラント（P20）の募集を始

どこでも簡単にできるものではない。実施するためにめ、数施設がそれに応募中である。このように、現在陽は、放射線腫瘍医や医学物理士などを中心とした体制子線治療しか行われていない米国でも、数年後には2、整備が求められる。施設内および周辺医療機関の支援3施設が重粒子線治療が開始されるのは間違いのない体制の構築が重要である。これは高精度X線治療でもところである。

同様で、人材育成、基盤整備の推進が、日本で放射線治療が本来の役割を担えるかどうか課題となっている。

5. まとめ重粒子線治療は、これまで世界で1万数千人の患者が治療され、他の放射線治療（陽子線や高精度エックス線治療）では難治性のがんに対して有効であることが示されている。このため、重粒子線治療の導入を目指す施設が増加しており、最も臨床経験の豊富な放医研に対して技術支援および研究交流の要望が高まっている。

文献
1）
Tsujii H and Kamada T： A review of update
clinical results of carbon ion radiotherapy. Jpn
J Clin Oncol 42: 670-685, 2012.
2）
Tsujii, H.; Kamada, T.; Shirai, T.; Noda, K.;
Tsuji, H.; Karasawa, K. (Eds.): Carbon-Ion
Radiotherapy. Springer Japan 2014.
3）
Vivien Marx: Cancer treatment: Sharpshooters. Nature 508, 133–138 (03 April2014) doi:10.1038/508133a.
4）
辻井博彦、
遠藤真広: 切らずに治す-がん重粒子線治療が良く分かる本- コモンズ、
2004.
5）海堂尊: 日本の医療-この人を見よ- PHP新書、2012.

Vita Vol.32 NO.1 2015 / 1•2•3 37