Proton beam therapy has high potential for substantial improvements in the efficacy of radiation therapy due to the physical characteristics of the beams. Namely, the range of the protons is finite and is dependent on the particle energy. This permits the design of beams which penetrate just sufficient to irradiate the target tissues but to give no dose to the deeper non-target tissues. As a consequence, there can be important reductions of treatment volumes for some anatomic sites. The benefit from the smaller treatment volumes is that patient tolerance is increased and accordingly, dose to the target is raised with a resultant higher tumor control probability. As lesser volumes of normal tissues will be irradiated, the frequency and severity of radiation injury will be cut. An important truism is that radiation damage never appears in unirradiated tissues.
Clinical applications of proton beam therapy have yielded clinical gains in situations where smaller treatment volumes and higher doses to the targets have been realized. These are discussed. Results of proton therapy for 2800 patients with uveal melanoma treated by 70 CGE/5 fractions or 60 CGE/4 fractions from 3 centers show local control within the globe and survival rates to be 96% and 80% respectively. The local control rate for the high dose area was>99%. For chondrosarcoma and chordoma of the skull base and cervical spine, the 5 year actuarial local control rates were 76% and 67% respectively [176 and 39 patients respectively] in the series at the MGH/HCL. Quite promising results are being obtained for smaller groups of cancer patients with tumors at other sites. Also, the experience in the treatment of patients with AVMs by proton/helium ion beams are good and competitive with those from “Gamma Knife” and “Stereotactic Linear Accelerators”.
The design of clinical evaluations of proton radiation therapy is discussed. The two main points of attention in such studies are: 1] selection of the appropriate tumor targets; and 2] definition of the control treatment. For the latter, the highest feasible technology photon arm is considered a must. The challenge is not merely to achieve results superior to the medical standard of today but rather that of the end of the decade when the photon therapy in major centers will be based upon systems featuring 3 D planning, optimization software, on-line portal imaging, multileaf collimation etc. The choice of target tumors is recommended to concentrate on those with tumor control probabilities in the range of 0.2-0.6 for the high tech photon therapy, viz on the steep portion of the dose response curve for local control. This is so in order that the numbers of patient required to demonstrate the gain from an increment in dose of ≈10-15% be reasonably easy to obtain.

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原体照射の有用性を評価する目的で, 原体照射と従来の照射技法の治療計画の比較を行い, 正常臓器の容積線量ヒストグラム (以下DVH) を取りその優位性を定量的に評価した. ターゲット容積の平均線量を等しくし, 正常臓器のDVHを計算比較した. Histogram Reduction Methodを使用して, 正常臓器全体への等価線量, 及び障害発生確率を算出した. 個々の正常臓器の障害発生確率が独立であると仮定して, 個々の臓器の障害非発生確率を乗じて, その積を1から引くことにより, 正常臓器全体の障害発生確率を算出した. 更に投与線量を変化させ, 障害発生確率曲線を描き, 両技法 (原体照射と従来の照射技法) のTD 50とTD 10を求め比較した. 比較した腫瘍の部位は脳, 肺, 胆管, 傍大動脈リンパ節, 前立腺, 子宮頸部, 及び直腸である. すべての部位につき, 原体照射は従来の照射技法に比し4Gyから41Gy (6%から82%) の優位であった. それらの差は容積線量の差より大きなものであった. 腹部, 骨盤部では原体照射は特に有望であったが, 胸部では肺の放射線感受性のため相対的に有望でなかった. この結果より, 原体照射は少なくとも理論的には有望であると結論できるが, 今後ドーズエスカレイションスタデイを行って, この優位性を裏付けて行かねばならない.

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温熱療法は, 近年がん治療の新しい有効な手段として注目されつつあり, CT画像を利用した生体内温度分布の計算法も開発され実用化がすすみつつある. しかし, 温熱療法の温度の分布がどのような生物効果をもたらし, また従来使用されている放射線の効果と比較してどのように違うのかを読み取るのはむずかしい. 本研究では単純なモデルをあてはめ, 腫瘍に集中して線量を照射することができると考えられている4門照射の放射線線量分布を計算により求め, さらに同等の効果をひきおこす温熱療法の温度の分布に変換を試み, これを計算により求めたRF温熱治療温度分布と比較した. その結果, FR温熱治療温度分布は放射線4門照射の線量分布と比較して腫瘍の中心部で大きな効果を示し, また正常組織では反対に障害が小さいことが示された. しかし, 腫瘍辺緑では放射線4門照射の線量分布と比較して効果が小さいことが示された. これらのことは温熱療法における温度分布を読み取る上で生物効果を考慮する必要性を併せて示すものである. より正確な生物効果を温度分布より予測するには, より多くのヒト細胞, 正常組織及び腫瘍の生物効果の研究が必要とされるであろう.

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19名の食道癌患者の癌細胞核DNA量測定をフローサイトメトリーを用いて行ない, DNAの異数体 (aneuploidy) の有無により2群に分類した. 異数体は13名に認められた. 50Gy以上の外照射を行った17名について局所一次効果を治療終了1カ月後の食道造影により判定し, 異数体検出の有無と臨床所見および局所一次効果との関係について検討を加えた. 17名中15名には高線量率腔内照射を併用した. リンパ節転移の認められた4例は異数体が検出された.放射線治療の局所一次効果は異数体が検出された群が良好であった. フローサイトメトリーによる異数体の有無の判定は放射線感受性予知に際して, 有用な指標の一つとなる可能性が示唆された.

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1975年9月より1985年7月までに, 北大病院及び関連施設で単純子宮全摘出術後, 放射線治療を受けた, 子宮頸癌Ib期“occ”16例, Ib期4例, IIb期1例の計21例についてその成績を検討し, 不充分な手術後の術後放射線治療の臨床的意義を評価した. 年齢は30歳から68歳までであり, 病理組織診はすべて扁平上皮癌であった. 40～50Gy/16～25fractions/4～6weeksの外照射治療のみの症例が8例, 同様の外照射と20～30Gy/4～6f/2～3wの高線量率腔内照射を併用した症例が13例であった. Kaplan-Meier法による5年, 10年生存率は各々89.9%で, 外照射単独群は各々100%, 腔内照射併用群は各々83. 9%で両群間に有意な差は認められなかった. 晩期放射線障害は33.3%に認められたが, すべて軽症で一過性であり治療を必要としなかった. 不充分な治療である単純子宮全摘出術が行なわれた, Ib期“occ”症例を中心とした子宮頸癌症例に対して, 術後放射線治療は良好な結果をもたらし, 臨床的に充分受け入れられる方法であると思われた.

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放射線治療の目的で1959年から1989年の間に当科を受診した原発性悪性骨腫瘍125例のなかの骨巨細胞腫の新鮮例4症例について, 病理組織診, 手術術式, 放射線治療, 照射効果ならびに臨床経過の各項目について分析, 放射線治療の意義について検討した.初発部位は4例中3例までが躯幹骨であり, 年齢は16～21歳 (平均19歳) といずれも若年者で, 全例とも女性であった. 各組織の悪性度は, 1度2例, II度およびIII度各1例ずつであった.放射線治療は照射単独が2例, 術前および術後各1例で, 線量は40～69Gyが照射された.有痛症例の除痛は3/3にえられ, 20Gy以下で疼痛緩和が可能であった.病巣骨の再骨化は3～5カ月の間にみられた. 局所制御は3/4にえられたが, 制御の成否と初回腫瘍径との相関はなかった.観察期間は2年2カ月～最長17年であったが, 全例生存しており, うち3例が無病生存し, さらに組織学的悪性度Iの2例は各々17年, 15年の長期健在であった.現時点では全例局所は制御されており, 現在まで悪性転化したと考えられる症例は経験していない.骨盤骨や椎骨などの躯幹骨に発症した外科的処理の困難な骨巨細胞腫に対しては, 放射線療法は根治が可能で, 機能保持が容易であることから, 積極的に採択されるべき治療法と考えられた.

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転移性骨腫瘍の放射線治療による効果をMR画像から検討した. 対象は2群に分かれる. 第1群は治療前後にMRIが施行された肺癌, 乳癌, 腎癌等の骨転移32例であり, 第2群は乳癌骨転移巣に放射線治療を行い, 5年以上経過の現在再発のみられない3例である. 信号強度の評価の基準は照射野内骨髄 (1), 筋肉 (L) より低信号 (LL), 皮下脂肪 (H) より高信号 (HH) の5段階表示とした. 治療前の転移巣は大多数がTl強調画像 (L), T2強調画像 (H) を示し, Gd-DTPAで造影された.放射線治療中あるいは治療後2年以内に撮像された32例のMRIはTl/T2強調画像の変化からみてType ILL/HH (31%), Type II I/I (13%), Type III LL/LL (9%), Type IV混合変化 (16%), NC不変 (31%) に分類された.Gd-DTPA造影能は治療前は23/27例がsolid enhancementを示したが, 治療後は18/23の症例で造影能が低下し, mottledenhancement7例, ring-shaped enhancement4例, no enhancement7例に分類された.造影能の低下は放射線治療効果を反映したものであろうと思われる.腫瘍の縮小は12/35例に認められた. 一方, 骨転移照射後5年以上経過した3例のMRIはType IIIを示し, Gd-DTPAで造影を受けなかった. Type Iは腫瘍の液性変性, Type IIは脂肪化, Type IIIは骨硬化ないし線維化を示す画像であると考えられた.以上の結果からT1, T2強調画像における信号強度の変化, Gd・DTPA造影能の変化, 腫瘍の大きさの変化の3つの指標を用いれば, MRIを用いた腫瘍効果の判定が可能になると思われる. MRIで放射線治療効果のみられた27例のうち20例 (74.1%) は早期に判定がくだされた. 内訳は5例が照射期間中に, 15例が照射終了後2カ月以内であった. 従来X線写真, 骨シンチグラフィー, CTで行われてきた転移性骨腫瘍の診断は, MRIにより放射線治療効果の判定を含め適用されるようになるであろう.画像変化の病理学的うらづけは今後の検討課題であろう.

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⁶⁰Coによる高線量率胆管腔内照射用アプリケータを開発し, 腔内照射を行った15例の進行胆道癌 (胆嚢癌2例, 胆管癌13例) について治療効果を中心に検討した.アプリケータはガイドワイヤ用の小管腔を有する二重管であり, 外径14Frと細く, ドレナージチューブとの交換を容易に行うことができるために, 患者の負担なく短時間に手技を終えることができた.腫瘍マーカーであるCAl9-9は治療効果の指標および治療後の経過観察に有用であった.平均生存期間は8.3カ月, 平均チューブ抜去期間は5.9カ月であった.剖検例の病理組織学的検討では腔内照射 (30 Gy) と外照射 (30 Gy) 併用例は, 線源からlcm未満にある腫瘍の局所制御が良好であった.比較的長期生存が得られた症例は胆管の閉塞長が短く, 進行度はStage III, あるいはStage IVでも浸潤が胆管周囲に限局している胆管癌であり, 胆管癌の腫瘍局所に確実に根治線量を与え得る高線量率腔内照射と胆管周囲の線量を補う外照射の併用の有効性が示唆された.

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ライナックの4MVおよび6MVの超高圧治療用X線を用いたCT画像撮影装置を完成した.タングステン酸カドミウム製シンチレータにフォトダイオードを組み合わせた素子120個からなる検出器をライナックのガントリーに対向して, 線源から160cmの位置に装着し, 回転照射の要領で撮像する.画像再構成はエンジニアリングワークステーション上でフィルタ関数逆投影法によって行う.撮影時間は1スライスあたり35秒, 画像再構成時間は約1分である.空間分解能は約4mmと劣るが, 治療計画及び照合に実用可能な画質を有すると考えられる.被曝線量は4Mv, 6Mvx線に対してそれぞれ約1.4cGyおよび2.8cGyであり, 放射線治療を受ける患者が照射野に被曝する線量としては容認されるものと思われる.超高圧X線CTを用いることにより, 患者セットアップの誤差が容易に検出できる.また, 超高圧CTを治療計画用に用いることにより, CT寝台から治療機寝台への患者の移動によるずれを解消できるため, セットアップの誤差を大幅に減少させることが可能である.本システムは高精度放射線治療の有用性を高めると考えられる.

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