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要約

放射線計画と配信モデルとして前立腺癌を用いた陽子線治療のための基礎が掲載されています。選択した病気の他のサイトへのこれらの原則の適用は、陽子線治療は、がん患者の臨床転帰を高めることができる方法を示しています。

要約

放射線療法は、固形癌の治療のための頻繁に使用されるモダリティです。細胞死のメカニズムが放射のすべての形態に類似している光子・陽子ビームの体内プロパティは異なる臨床転帰を最適化するために大きく、たぶん悪用。特に、体を通過するとき、プロトン粒子が予測可能な方法でエネルギーを失います。このプロパティは、陽子ビームを終了とターゲット領域を超えて制限線量の深さを制御する臨床的に使用します。この戦略は、腫瘍ターゲットを超えて位置して正常組織への放射線量を大幅に減らしての許可できます。ただし、体のプロトン エネルギーの低下は組織の密度に非常に敏感。結果として、治療の過程で組織密度の変更では、プロトンの線量も大幅に変更します。このような変更は体重、呼吸や腸充填/ガスの変化を介して発生する可能性し、不利な投与法があります。本稿では、我々 は受動的散布と鉛筆ビーム走査前立腺癌のための技術を使用して陽子線治療の配達のための詳細な方法を提供します。記述されていたプロシージャの前立腺がん患者に直接関係しているそのメソッドは適応し、事実上すべての固形腫瘍の治療のために適用される可能性があります。私たちの目的は、ガン治療中にこの療法の適切な統合を促進するためにプロトン療法配信、結果のよりよい理解の読者を装備することです。

概要

それは、アメリカ合衆国で 170 万個人と診断されるがんの 2018 年に 600,000 以上の病気1に屈することが推定されます。現在の治療法の選択肢を伴うモノ modality 療法手術、放射線療法 (RT)、全身トリートメントを使用します。RT に関してこの新規診断患者の四分の一を初期がん治療とほぼ半分の部分が最終的に彼らの病気のコース2,の3の中にそれを必要と表示されます。

1895 ブラウン管4ドイツのヴュルツブルク大学で彼の研究室での作業中、ウィリアムコンラッドのレントゲンが x 線を発見するときに戻って RT 日付の出現。それから間もなく、ループスや癌などさまざまな疾患の患者は、ラジウム放射線を用いた治療を受け取っていた。早期合併症はすぐに実現したし、も彼のノーベル賞受賞講演5でピエール ・ キュリーによって議論されました。放射常態および腫瘍組織に影響するので慎重に制御された放射線量は受け入れられない毒性の確率対腫瘍制御の確率として定義されて、治療率を最大限に利用しなければなりません。放射線生物学と物理学のよりよい理解と同様、技術の漸進的な進歩は、この治療の比率が大幅に時間と改善します。RT の使用では、癌治療6,7,8,9の要領で包含によって反映いくつかのがんの成果を大きく強化しました。いくつかのケースで RT 使える唯一のモダリティとして療法10、に対して、他の病気でそれが複数の集学的治療の一環としての使用ローカル病気制御または病理11の撲滅。多くの RT 患者が痛みや腫瘍による圧縮、侵略、またはロコ地域設定で正常組織の破壊から開発その他の症状の緩和の治療、転移性または広範囲にわたる多くの場合治癒目的で使用、病気。

RT の背後にある基本的な原則は、簡単です。放射光の応用、エネルギーは原子のイオン化を介して細胞に沈着します。このエネルギーによってそれ・のみ、数マイクロをケルビン ・、照射領域の温度を上げるかもしれないが、直接 DNA 損傷12,13を経由して露出損傷細胞のフリーラジカルが生成されます。高エネルギー粒子線と物質との相互作用の私達の理解の多くは宇宙線と大気の初期の 20th世紀14で実施の相互作用の理論的・実験的研究から来る。高エネルギー (GeV に MeV) 荷電粒子は電磁力で主に問題と対話: これらの粒子は、物質または組織を通過、軌道電子との非弾性衝突イオン化と対象物質の励起につながると原子核との弾性衝突は、散布やパーティクルのパスの変形に します。さらに、原子核衝突と電子ではハード ディスクの衝突は粒子放射線の電離の効果を追加する二次放射の連鎖に します。こうして問題を通過する高エネルギー粒子はこれらの電離のフィールドにさらされている生物にイオン化された原子、分子、および自由な電子が化学的に反応性と潜在的生物学的変化を誘発したり損傷をきっかけを残します。

放射線療法の主要な長期的な目標は、効果的に人間の病気を治療する方法でフィールドを電離これらを活用する最善の方法を学ぶしています。放射 (光子、陽子、電子、重イオンなど) の理想的な形が周囲の普通の最小限電離の同じ時間の原因が治療の抗腫瘍効果を提供する疾患ターゲットに十分なイオン化を誘発する臨床的に有害な影響を最小限に抑えるために、組織。RT の放射線の種類が選択されている治療を受けている疾患に依存します。体内深くにある、また手術操作できない場合があります腫瘍、メガボルト光子、陽子、重イオンは最適な15,16と見なされます。などを含む皮膚の表在癌の電子療法が最適な整容手術することに望ましいかもしれない。一方、メガボルト光子を利用は皮膚への損傷を制限しながら、組織に深く浸透する能力にあります。電子、陽子、重イオンなどの荷電粒子の場合の主な利点は、彼ら '停止' の特性;つまり、荷電粒子は、上記で説明した非弾性衝突を介して継続的にエネルギーを失う、このエネルギー損失は非常にミリ波規模で予測。したがって、必要とする深さに正確なエネルギーを持つ荷電粒子ビームが患者に配信されます。さらに、荷電粒子は、ほとんど出口線量17を生成しません。対照的に、光子のような非荷電粒子は、しばしばターゲットに遠位健全な組織を危険にさらす可能性があります重要な出口線量につながる深さの増加とともに指数関数的減衰 (減衰) を展示します。図 1、放射線各種臨床的に使用される放射線の線量 (イオン化) のプロパティが表示されます、これらの概念を説明します。深い腫瘍ターゲットの光子の代わりに陽子や炭素イオンを使用するための中央刺激は最小量のエントリの線量をがあると、ターゲット組織を超えてゼロの出口の線量に近い。表 1は、光子とプロトンのビームの臨床的に関連する特性のいくつかをまとめたものです。

陽子線治療を含む放射線治療の分野での進歩は 2 つの主要な面で発生した: 1) の効率的な粒子加速器シンクロトロンやサイクロトロン加速器のような高エネルギー (MeV) 放射を作り出すことができる建物と 2)疾患イメージング データとコンピュータ シミュレーションを許可する放射線輸送計算を組み合わせた洗練された計算方法の開発"治療計画."治療計画は、患者は通常、コンピューター断層撮影 (CT) 画像を受けます。CT 画像には、組織密度の患者として正確な定量化に関する 3 次元の解剖学的情報が含まれています。CT 画像と密度マップ、コンピューター シミュレーションで計画に用いられる放射線治療: エネルギーと放射場の強さは患者ごとに最適化数学的に。陽電子放出断層レントゲン写真撮影 (ペット) スキャンや磁気共鳴画像 (MRI) スキャンは、CT データを補完するために使用する可能性があります。

陽子線治療特定の腫瘍のタイプの例に続いて、放射線治療のコースを通して患者をナビゲートする方法のステップバイ ステップの概要をご紹介いたします。

プロトコル

正確な放射線治療計画および配信プロトコル病サイトによって異なりますが、それぞれの患者に個別化を必要とします。また、手順も制度の設定と機器の可用性に対応するための変更を必要があります。この議論の目的のためは、プロトンは、これは最も一般的な癌米国センター18で陽子線治療の典型的な前立腺がんの場合の計画のための手順を概説します。このプロトコルは、標準のケアの臨床手順について説明し、人間研究倫理委員会の機関承認する必要はありません。

1 放射線治療のためコンピューター断層撮影シミュレーション

  1. 治療テーブルの拡張テーブルの挿入し、それがロックされていることを確認します。
  2. テーブル トップと脚型患者の膝のレベルでのインデックスのバーに水増し固定クッションを置きます。
  3. テーブルの上に固体のヘッドレストを配置します。F サイズのヘッドは、ほとんどの患者さんに対応を開始します。
  4. 患者が 16 を飲むことによって完全な膀胱プロセスを完了したことを確認液前にスケジュールされたスキャン時間 45 分-24 オンス。このステップは、ステップの 1.12 の前に完了する必要があります。
  5. 患者を CT 患者登録システムに登録します。
  6. 3 mm スライス厚で前立腺スキャン プロトコルを選択します。
  7. 確認治療同意、コントラストの同意とシミュレーションを注文担当医によって完了していること。
  8. ガウンに着替え、ダウン上半身の衣服を脱ぐ患者を求めます。
  9. 患者の識別を確認するには、口頭で患者の名前、生年月日の確認と手続き。
  10. 患者の顔の写真を撮る。
  11. テーブルの上に座るし、仰臥位、先頭位置に患者を支援する患者を求めます。
  12. 水増し固定クッションに患者の足を置き、胸に自分の指をインター レース、青色のリングを与えることまたは彼らの腕の周りのストラップを適用することによって患者の腕の位置します。
  13. レーザー システムと患者の配置を確認します。
  14. 固定クッションのノズルにデュアルの真空ポンプを接続します。
  15. 金型に足の側面を包むおよびまた足の間の障壁を作成するために、固定クッションに足を配置します。固定クッション骨盤下にある足を超えることを確認します。
  16. 挿入し、治療医師/臨床的に示されている場合 ab 直腸バルーンを膨らませます。
  17. 前後 (AP) と外側 (LAT) スカウト kilovoltage x 線画像 (トポグラム) 患者の配置を最適化することを確認するを実行します。AP イメージの真直度と横方向の画像を回転配置の検証が含まれます。腸のガスが最小限であることを確認するのに両方のイメージを使用します。位置決めする必要がありますすべてが修正し、イメージの再作成を確認します。腸のガスが存在し、過剰の場合トイレに患者を言い訳し、ステップ 1.15 からプロセスを再起動します。
  18. 患者は、目的の位置には、かつては、足およびフィートのまわりの固体型を形成する Q 修正二重真空ポンプを使用して固定クッションから空気を削除します。
  19. レーザー照準が患者の腰のレベル、腰と股関節のレベルで腹部の正中線治療テーブルを手動で調整します。マーキング ペンを使って患者の十字の場所を指定します。放射線配信中に検証シミュレーションの開始点を指定するのには十字にローカリゼーション マーカーを配置します。
  20. セット CT 半ば大腿骨に L3 脊椎から骨盤領域に含めるパラメーター。
  21. 前立腺のスキャンのプロトコルを使用して、患者をスキャンします。
  22. スキャンが治療計画の受け入れを確認します。膀胱をいっぱいにする必要がありますそして、最小限の空気や便で直腸が必要です。
  23. 治療計画ソフトウェアをデジタル スキャン ファイルをエクスポートし、線量を通知します。
  24. 患者の ID、治療医師名、およびセットアップと忍耐強い固定クッションにラベルを付ける治療中にその後使用するため保存する前に指示します。
  25. 患者は鉛筆ビーム陽子線治療を受けている場合手順 2.1 に進みます。患者は受動的な散布陽子線治療を受け取る場合は、ステップ 3.1 に進みます。

2. 放射線治療計画を使用して鉛筆ビーム療法

  1. CT シミュレーション データを治療計画ソフトウェア (TPS) にインポートします。
  2. 計画システムのすべての関連する幾何学的なボリュームを定義するツールを輪郭が取得した CT 画像を基に治療を使用します。これらの構造は、膀胱、直腸、大腸、小腸、大腿骨頭、身体の外側の表面、一方、直腸のスペーサーおよび直腸バルーンに含まれます。
  3. 体、治療テーブル、および任意の固定デバイスを含む追加外側の輪郭を作成します。放射線量は、この輪郭の内でのみ計算されます。
  4. 輪郭の最初の臨床標的容積 (CTV1) 前立腺、精嚢、リンパ節などに。CTV1 45.0 Gy (RBE) が処方されます。CTV1 ボリュームは、軸方向の画像を U 字構造の出現があります。小さい腸、直腸、膀胱の正常組織は、U 字のターゲット ・ ボリューム内に格納されます。
  5. 第二臨床ターゲット ・ ボリュームに前立腺と精嚢を含める (CTV2) を輪郭します。CTV2 34.2 Gy (RBE) の総投与量が処方されます。
  6. 90、ガントリー角度で 3 つのビームを選択 CTV1 ボリュームの治療のため、180、270 度。90 のみを選択し、270 度ビーム角度 CTV2 治療します。
  7. 2 幾何学的なブロック構造 (回避ボリューム) をデザインします。
    1. U 字 CTV1 ボリューム内の正常組織を取囲む「中部ブロック」回避ボリュームを作成します。
    2. 「直腸・ ブロック」を用いた前立腺の一番上レベル下の後方 (180 度) 梁の下面をブロックします。
  8. PPTV1 をという名前のターゲット ボリュームを計画陽子を形成する CTV1 の等方性 7 mm 拡張を作成します。プロトン ブラッグ ピーク (プロトン「スポット」とも呼ばれる) など、カバー、CTV1 計画オプティマイザーで配置されますスポット配置ボリュームを定義する、pPTV1 を使用します。
  9. ステップ 2.6 と同様に、pPTV2 を形成するが、左から右の方向での 8 mm 拡大、5 mm 前後と上-下方向の両方に展開を使用 CTV2 ボリュームの同じように展開を作成します。
  10. ロバスト最適化を有効にするには、セットアップ不確実性、範囲の不確実性、および腸の変数のガス充填を考慮できる機能は 2 つの人工 (「オーバーライド」) CT のデータ ・ セットを作成: 最初は大きい腸、小腸全体空気の密度と 2 番目に上書き直腸、筋肉の密度に上書きこれらのボリューム。
  11. 最適化する前に、CTV1 の新しい治療計画を作成します。計画で使用される、処方量と 45 gy (RBE) 25 画分に分画を割り当てるし、CTV1 に主なターゲットを定義する陽子治療マシンを指定します。すべて 3 ビーム (右横ずれ、側方と後方の左) を用いた CTV1 ボリュームの少なくとも 98% をカバーする処方量の 100% を割り当てます。
  12. 2 ビームを CTV2 に別の治療計画を作成します。まず、18 Gy、CTV2 に左の横ビームのみを使用して 10 の分数に配信される (RBE) を割り当て、16.2 Gy のみ右横ビームを用いた、CTV2 に 9 分画で配信される (RBE) を割り当てます。CTV2 量の 100% をカバーする処方量の 100% を割り当てます。
  13. CTV1 計画の最適化のための準備します。
    1. 横梁の範囲余白として中間ブロック構造を割り当て、後方ビームの範囲余白として直腸ブロック構造を割り当てます。
    2. エネルギー層間隔、スポットの間隔、およびターゲット余白の自動設定 (既定) 設定の最適化を開始します。
    3. 10、および 1.5 モニター ユニットの最小スポット重量の 40、「スポット フィルタ リング」前に最適化の最大数イテレーションの最大数を指定します。処理機によって配信されることプロトンの数に技術的な最小制限はフィルタ リング削除は未満 1.5 モニター ユニット、プロトン スポットを見つけます。
    4. CTV1 の最適化の最初のラウンドでプロトン スポット位置のグリッドを確立する pPTV1 として、ターゲットを指定します。指定した目標が 45.5 Gy (RBE) (重量 = 100)、pPTV1 と 45 から 0 Gy (RBE) 距離 1 cm 以内の線量フォールオフする (重量 = 2)。
    5. 上記の pPTV1 の目標を削除することによって CTV1、最適化の第 2 ラウンドを開始します。新たな目標と客観的重み最適化を再開します。強度変調計画、またとして知られている複数のフィールドの最適化 (MFO) を作成する次のようにこれらのパラメーターを指定します。
      1. 外部ボリューム 2 の重量と 1 cm の距離 0 45 Gy (RBE) の線量の減衰を設定します。
      2. CTV1 ボリューム重量 100 の最小線量 45 Gy (RBE) を設定します。
      3. CTV1 ボリュームの均一な線量 45.5 Gy (RBE) と 100 の重みを設定します。堅牢なこの目標を設定します。
      4. PPTV1 ボリューム 46 Gy (RBE) 100 の重量で最大の線量を設定し、堅牢なとしてこの目標を設定します。
      5. 直腸ボリュームの 50 の重量と最大線量 45.8 Gy (RBE) を設定します。堅牢なこの目標を設定します。
      6. 膀胱容量の 50 の重量と最大線量 45.8 Gy (RBE) を設定します。堅牢なこの目標を設定します。
      7. 小腸、重量 50 の最大線量 45.8 Gy (RBE) を設定します。堅牢なこの目標を設定します。
      8. 大きい腸の 50 の重量と最大線量 45.8 Gy (RBE) を設定します。堅牢なこの目標を設定します。
    6. 特定の目的に加え 5 mm 位置変化、3.5% の範囲の不確実性を軽減するために堅牢性設定を割り当てるし、アドレス腸ガス変動する上記人工 (「オーバーライド」) の CT データを組み込みます。これらの目標は、「堅牢な」として指定したにのみこれらの頑健性の設定を適用します。
  14. CTV1 プランの最適化を完了し、処方の目標が達成されていることを確認する、結果として得られる最適化プランを確認します。
  15. CTV2 計画の最適化を準備します。
    1. CTV1 計画としてスポット配置グリッドを達成するために、pPTV2 を使用して CTV2 計画の最初の最適化を完了します。
    2. PPTV2 目標を削除し、(割合は、CTV2 の処方に関しては) 新しい目標と最適化を再開します。CTV2 計画の左と右のビームのためのこれらの目標を個別に最適化します。これは単一フィールドの最適化 (SFO) として知られている、各ビームの目標は次のとおりです。
      1. 外部ボリューム 0 Gy (RBE) 5 mm の距離と 2 の重量内に 34.2 Gy (RBE) の線量の減衰を設定します。
      2. CTV2 ボリューム最小線量 34.37 Gy (RBE) の 120 の重量を設定します。
      3. CTV2 ボリュームの均一な線量 34.54 Gy (RBE) の 100 の重量を設定します。堅牢なこの目標を設定します。
      4. PPTV2 ボリュームの最大線量 34.88 Gy (RBE) の 100 の重量を設定します。堅牢なこの目標を設定します。
    3. 最適化のため同じ頑健性の設定を使用します。
  16. 2 計画はりセットを作成する左右の梁ごとに個別に最適化を完了します。これは左または右横ビーム放射 CTV2 にいずれかを使用して配信が許可されます。これは CTV1 線量配信 (RL、LL と PA) すべての治療に使用されるすべての 3 つのビームを必要とするのとは対照的です。
  17. 単独および米国 0126 トライアル19によって確立された前立腺癌照射線量制約を満たすために合計で CTV1 と CTV2 治療計画を確認します。
    1. 膀胱容量のことを確認 80 Gy を受ける組織の割合は 15% 未満、75 Gy を受け取る割合は 25% 未満、70 Gy を受け取る割合は 35% の下 65 Gy を受け取る割合は 50% 未満。
    2. 直腸のボリューム、75 Gy を受ける組織の割合が 15% 以下、70 Gy を受け取る割合は 25% の下、65 Gy の受信率が 35% 未満と 60 Gy を受ける割合が 50% 以下を確認します。
    3. 陰茎の球根のボリュームの平均線量が下 52.5 Gy であることを確認します。
    4. CTV1 と CTV2 ターゲットのボリュームでは、両方のボリュームの少なくとも 95% が所定の線量を受け取ることを確認します。
  18. 計画と線量分布は、受け入れられている線量制約ガイドラインと堅牢性を満たす場合、医師の承認を取得し、計画を治療配信システムにエクスポートします。
  19. 測定放射線検出器の型電離箱検出器アレイを使用予定投与量の正確さを確認します。
  20. 第 2 の独立した線量計算ソフトウェアを使用して線量計算の精度を確認します。
  21. 品質管理を確保するため医療物理学者で、測定結果、計算結果、および計画の技術プロパティを確認します。
  22. 治療計画ドキュメントを生成し、計画士、物理学者、主任医師、それらを承認します。
  23. すべての治療が患者の治療のため治療配信システムにデータを計画をエクスポートし、プロトン療法配信手順 4.1 に進みます。

3. 放射線治療は、受動的な散布図または陽子線治療をスキャン制服の計画:

  1. CT シミュレーション データを放射線治療計画システムにインポートします。
  2. 取得した CT 画像に基づくすべての関連する幾何学的なボリュームを輪郭します。これらの構造は、膀胱、直腸、大腸、小腸、大腿骨頭、身体の外側の表面、一方、直腸のスペーサーおよび直腸バルーンに含まれます。
  3. 別の外部輪郭線を作成します。体、治療テーブル固定デバイスなど、ブール演算ツールを使用します。放射線量は、この輪郭の内でのみ計算されます。
  4. 前立腺、精嚢、リンパ節などに輪郭 CTV1。CTV1 45.0 Gy (RBE) が処方されます。
  5. 前立腺と精嚢を含める輪郭 CTV2。CTV2 34.2 Gy (RBE) の総投与量が処方されます。
  6. 7 mm pPTV1 を作成し、5 mm を除くすべての方向に 7 mm 後方 CTV2 を展開して pPTV2 を作成して CTV1 を展開します。
  7. 治療計画 pPTV1 と pPTV2 を対象とするシステムにビームを作成します。pPTV1 は、pPTV2 の 90 ° と 270 ° の横梁を使用する対象となる中シングル 180 ° PA ビームを使用する対象となります。
  8. PPTV1 と pPTV2 のボリュームに 0.5 cm の均一の余白とビームごとにブロックを追加します。
  9. PPTV の各ボリュームのサイズに基づいて、最小ビーム開口サイズ可能なブロック サイズの選択を使用しています。ビームのアパーチャは、各プロトンのビームの形状横方向のエッジ鼻ガントリーに添付される真鍮カスタム カットアウトです。
  10. 適切な梁パラメーターを次のように選択して各プロトンのビームの遠位と近位のマージンを形成するために必要な適切なワックス補償をモデル化します。
    1. 3.5% プラス追加の 1-2 mm の範囲の不確実性の値を入力します。
    2. 絞り値と患者の適切な空気ギャップの距離を入力します。
    3. 滑らかにし、補償形に必要な線量のグラデーションを塗る。
    4. 陽子ビーム受け入れに必要な患者の変化を最小限に抑えることを目標に同じ場所に pPTV1 と pPTV2 の isocenters を設定します。
  11. PPTV1 と pPTV2 の両方の目標計画の手順 3.10.1-3.10.4 に入力したパラメーターを使用して線量を計算します。
  12. 単独および関する 0126 トライアル19によって設立され、手順 2.17.1-2.17.4 で説明されている前立腺がん照射線量制約を満たすために合計では、pPTV1 と pPTV2 の治療計画を確認します。
  13. 線量分布のオールとターゲットの目標が達成されていない必要な場合は、目標が達成されるまで 3.8 3.10 の手順で示すように、TPS のブロックおよび補償パラメーターを調整します。目標を達成すると、医師の承認を取得し、ステップ 3.14 に進みます。
  14. 二次、独立した線量計算ソフトウェア パッケージを使用して承認された計画線量計算の精度を確認します。
  15. 品質管理を確保するため医療物理学者で、測定結果、計算結果、および計画の技術プロパティを確認します。
  16. 適切なベンダーからブロックと補償を注文します。
  17. QA ベンダーからブロックと補償を受け取った。
  18. 治療計画ドキュメントを生成し、計画士、物理学者、主任医師によるデジタル署名を介してそれらを承認します。
  19. すべての治療が患者の治療のため治療配信システムにデータを計画をエクスポートし、手順 4.1 に進みます。

4. 放射線治療配信

  1. 治療の最初の日、放射線計画が処理システムにおける計画パラメーターを一致することを確認します。
  2. CT シミュレーションの間に使用される患者のセットアップを再現する処置室を配置します。患者を固定クッション ラベルに一致ことを確認 ID と正しいインデックスの治療テーブルの上の後の場所。テーブルの先頭にシミュレーションで利用するヘッドレストを配置します。
  3. 患者とフル膀胱プロセスを完了し、治療用のガウンに変更されたことを確認します。
  4. 治療室に患者をエスコートし、固定クッションに脚部と胸部の間で握りしめられる手仰臥位治療テーブルの上に彼を置きます。
    1. 挿入し、シミュレーション中に使用されている場合、直腸バルーンを膨らませます。
  5. 電子負荷位置シミュレーションの間に配置されているマークに患者を配置するアイソ センターの方から治療テーブルを移動します。ヨーし、ピッチ、回転などの位置の患者で総エラーを修正してテーブルを調整します。
    1. 患者が正しくシミュレーション マークに配置されて、所望の治療アイソ センターに患者を配置する線量治療計画時に決定されたものに開始位置からシフトを完了します。
  6. 直交 KV を確実に骨盤の骨と以前泌尿器科前立腺内で配置されたマーカを適切な内部患者連携イメージングを実行します。
    1. 計画シミュレーション ct から再構成されたデジタル レントゲン写真に取得した KV 画像をオーバーレイすることに基づいて位置の調整が必要かを決定します。配置を確保するために必要なシフトを適用します。
    2. KV イメージが過剰な腸のガスを示す場合、可能であれば治療テーブルの上に横たわっている間、空気を吐き出す患者を求める再編成し、イメージを再作成。
      1. 患者は治療テーブルの上にリリースすることが、治療を中止し、患者がトイレに行かなければ。患者がトイレから戻った後は、ステップ 4.3 からプロトン配信プロセスを再起動します。
  7. 受け入れ可能な KV 画像が取得され、確認、膀胱・直腸を充填を評価するコーンビーム CT (CBCT) スキャンが完成します。CBCT スキャンに基づいて追加の患者位置決め調整を適用します。として KV イメージングに基づく位置決め補正、CBCT のデータを使用して行った変更送信されますイメージングのコンソールから直接治療テーブルに自動アプリケーションの。
    1. 陽子線治療の最初の日に治療を開始する前に、主治医とすべての位置の修正を確認します。
  8. ガントリ傾斜角度、モニター ユニット走査スポットとレイヤー数の 2 人のセラピストと各治療角度の鼻の位置の間の音の検証と治療配信を開始します。治療コンソールと線量評価, 物理学, 治療の医師によって署名された計画文書には、これらのパラメーターが表示されます。
  9. 治療後毎日配置の治療アイソ センターをマークし、マークを削除します。
  10. その後の治療のすべての分数の 4.2 4.9 の手順を繰り返します。

結果

利用可能なデータは、特定の癌20,21の陽子線治療と実質的な利益を示唆しています。PT は、選択の小児腫瘍、照射領域の再発の癌や他の癌の正常組織傷害の危険は光治療と高の支持があります。以下では、アプリケーションと前立腺、胸髄芽腫に陽子線治療の利点について述べる。私たちの目的は、人、女性、および子供の一般的な腫瘍に対する陽子線治療の適用のより良い理解を読者に提供することです。

アメリカ合衆国の前立腺がんは、最も一般に診断された男性と男性の間で癌関連死の 2 番目の最も一般的な原因の悪性腫瘍です。2018 年に、推定 164,690 新たな症例、診断され、以上 29,000 人が病気で死にます。非転移性前立腺癌患者は、アクティブな監視、前立腺全摘除、小線源治療、光子や陽子22外部ビーム放射線を含む治療オプションの対象です。正確な治療の決定は、患者の解剖学、併存疾患、腫瘍の段階、医師の判断と患者の好みに応じて作られています。

放射線につきましては早期前立腺癌は、前立腺に限定されます。中間リスク前立腺癌の場合、近位の精嚢は同様対象と。部分的な前立腺療法が検討されていますが全体の腺治療の標準治療のままです。閉鎖、前仙骨、内部腸骨, と外部, 腸骨リンパ節は不利な中間および高リスク疾患患者の多い。

前処理 kilovoltage 画像を用いた画像誘導治療を許可する放射線治療前に計画、基準マーカーを配置する可能性があります (すなわち。、標準的な x 線)23。また、ハイドロゲルのスペーサーは、直腸と前立腺の直腸組織24,25にそれ以上の限界用量との間のギャップを作成する CT シミュレーションの前に挿入されるかもしれません。治療計画、中に患者は、カスタマイズされたクッション装置を用いて固定した骨盤と仰臥位でシミュレートする必要があります。直腸バルーンは、前立腺の動きと直腸のボリュームと密度26に関する不確実性を制限する CT シミュレーションで置かれるかもしれない。快適なフル膀胱小腸と膀胱27の前部への線量を制限する勧めします。MRI シミュレーションもより正確なターゲット ボリューム描写26を許可する勧めします。

治療は 75.6 79.2 節の選挙報道のためお勧めします 45 50.4 Gy の線量で、前立腺に Gy の線量を提供するように設計や精嚢顕微鏡による病気の危険な地域に広がる9。すべての分数は、分数あたり 1.8 を 2 Gy の 1 日 1 回配信されます。小線源治療の後押しを受けて、中間および高リスク患者のため外部ビーム放射線量は約 45 Gy に限定されるべきです。110 Gy の照射線量は、I-125 低線量率永久的なインプラントで使用ください。高線量率腔内照射カテーテルを介して配信されるとは、一般的に使用されるブースト レジメンは、13 に 15 Gy x 1 分数、11.5 8 Gy x 2 分数、5.5 から 6.5 Gy x 3 分数、4.0 から 6.0 Gy x 4 分数9を含めます。

治療計画の線量測定は、膀胱、直腸と腸への線量を制限する最適化されています。対陽子 --光子間の線量の比較によって基づく療法 (すなわち。、IMPT 技術対 IMRT) 後者のアプローチ28と正常組織への線量の改善・ スペアリングを実証しています。

前立腺癌死は、治療選択に関係なく初期の段階病22人のための 10 年の 2% 未満です。用量強化 RT 高リスク患者も 9 年29で 5% の低い前立腺癌別死亡率を示します。死亡率は主に転移性の設定では有効のまま全身療法の可用性のために低いままです。IMRT とプロトン療法により優れた30,31のままです。PARTIQoL (NCT01617161) の研究では、陽子線治療 (PBT) 間継続的な無作為化試験および他の上に 1 つのモダリティは優れたかどうかを決定するうまくいけば低、中間リスク前立腺癌に対する強度変調放射線治療。

乳がんは、最も一般に診断された女性と米国女性の癌関連死亡の 2 番目の最も一般的な原因の悪性腫瘍です。推定の 268,670 新しいケースは、2018 年に診断され、41,400 女性疾患1死ぬでしょう。前立腺癌患者のほとんどが、単独療法として放射線を受けるのとは異なり、乳がん患者は受け取る11がん再発のリスクを軽減する術後放射線。手術の程度によって必要な放射線腫瘍腫瘍摘出手術後残存乳房や乳房切除術11,32後胸壁に標的になりうる。腫瘍の広がりのリスクがあると認められる場合、腋窩、鎖骨上窩、乳腺の内部領域リンパ節を対象可能性があります。

乳がん患者の治療スケジュールは、通常週 5 日、1 日 1 回治療を伴います。初期段階患者が一般に扱われる従来の分別 (1.8 2.0 Gy/分数; 50 Gy 合計) や乳房全体11,33(2.67 Gy/分数; 40.05 42.56 Gy 合計) に対する治療法。高度なが限局性疾患の患者は、乳房や胸の壁を全体とリンパ節に 50 gy (1.8 2.0 Gy/分画) 従来の分別と扱われます。これらの線量である手術があるかもしれない潜在性疾患に有効であります。

乳房がんの放射線治療のための CT シミュレーション、通常は仰臥位で行います。前立腺がんとは対照的は、両腕は胸の壁や乳房組織の露出を許可するオーバーヘッド拉致されました。さらに、カスタマイズされた接続デバイスと乳房のボードが頻繁に胸骨が治療テーブルに平行になるので、上げられた位置で胸郭を固定します。これにより、乳房組織が、頸部に上方に該当しないこと。

乳がんの中に心の被曝は34将来の虚血性疾患のリスクの増加に関連付けられています。その結果、中心線量を最小限に抑えるテクニックが重要です。1 つは、深吸気の呼吸ホールド胸腔内空間と心と前胸部の壁/胸の間の距離を増やす (DIBH) を採用することです。メソッドが示すように DIBH 患者が自分の呼吸のサイクルを中断、インスピレーションの最大のポイントで治療を受けます。しかし、すべての患者がこの技術を許可するのに十分な長さの息を保持しているを許容できます。一部の患者で腹臥位は有利であるかもしれません、心35を含む重要な正常組織からハングアップする乳房組織を許すことができます。この方法の欠点は、そのターゲット リンパ管地域に能力に制限です。陽子線治療は、実質的な心臓線量 DIBH となりやすいテクニック36,37を必要とせず温存を実現できます。

陽子線治療は乳がん患者の採用し、肺、心臓38など重要な構造温存効果に関して光子ベースの技術に優れていることが示されています。鉛筆の単一フィールド ビーム範囲シフター (PBS) プランを走査は、胸壁とリンパ節にプロトン放射線を管理するために利用されるかもしれない。受動的な散布方法も使用されるかもしれない。複数のフィールドは、全体の胸壁とフィールドの制限のため地域のノードを扱うために必要がある場合フィールド マッチングによる方法を採用する必要があります。1 つの戦略は、一致する鎖骨と鎖骨頭39下 2-4 mm の皮膚のギャップに対応胸壁フィールドを採用することです。フィールドの境界線は、ホット/コールド スポットを最小限に抑えるため放射中に異なる時点で 1 cm の距離に移動されます。

乳房癌の放射線治療成績は、初期段階の疾患11の 50%、20 年フォロー アップ32で局所進行患者の 37% の全生存率を示します。長い寛解期間を考えると、治療の最小化関連毒性は大きな懸念。潜在的心臓毒性リスクを下げるには、陽子線治療が期待されている、この質問は光子またはプロトンの放射線治療乳がん患者をランダム化する継続的な RADCOMP コンソーシアム試験 (NCT02603341) で指摘されています。

がんはアメリカ合衆国に 1-14 歳の子供の死の 2 番目の最も一般的な原因のままし、は事故だけで突破します。2018 年に 10,590 子供たちは、がんと診断され、1,180 でその悪性腫瘍1死にます。このグループの中で 250-500 患者は髄芽腫と診断されます。髄芽腫の診断の年齢の中央値は 4-6 年です。脳脊髄液の関与と普及 (30-40%) の高いリスクを考えると、頭蓋照射 (CSI) は、適切な治療と存続の約 80% にこれらの患者のケアの標準です。

髄芽腫患者の外科的切除後残存腫瘍量や転移、異型の存在、自分の年齢に基づく標準リスク、高リスクのグループに重層します。どちらの場合では、治療には術後放射線が含まれています。髄芽腫の RT には初期 CSI 23.4 36 Gy の線量が含まれます。追加投与量は、原発サイト4050.4 55.8 Gy の線量を達成するために腫瘍床に与えられます。治療計画に関する考慮事項は、それぞれ脳幹と脊髄 54 Gy と 45 Gy、最大線量の制限を含めます。CSI は、光子またはプロトン療法を使用して配信することができます。CT シミュレーションと治療はしばしば患者が治療41中移動しないように麻酔が必要です。

放射線、胸部および腹部の構造、脊髄の前方に実質的な被爆で RT 技術の結果を光子ベースの対象との大きい区域のため肺や心臓、腸、腎臓、乳腺を含みます。これらの地域は、プロトン療法 (図 3)42と過剰な放射線から免れることができます。PT ベース CSI 低頸部、胸部、腰部、仙骨の脊椎領域を対象とした 1 つまたは複数の後方ビームと同様、上部頚椎と脳に照射する 2 つのやや斜め横のフィールドが必要です。ターゲット CSI の CTV に S2 ・ S3 椎接合 (図 3) のレベルで馬尾を介して脊柱管に脳の頂点から伸びる全体脳脊髄液 (CSF) スペースが含まれているために、複数のフィールドが必要です。脊椎の長さは、治療に必要な脊柱のフィールドの合計数を決定します。最上部の脊髄フィールドの上縁は、頭蓋のフィールドの下の縁に一致します。背骨フィールドは、全体の背骨をカバーできない、第二脊髄のフィールドを上部脊髄フィールドの下縁と一致します。このプロセス可能性があります 3 番目のフィールドが背の高い患者に必要かを繰り返します。15 歳以下の患者のため背骨フィールドの前縁が拡張され、全体の椎体骨に均一な線量を確保するため開発スケルトンで将来の成長異常を防ぐために必要です。15 歳以上、前方の背骨フィールドの境界線は、脊柱に脊柱管から 2-3 mm が拡張されます。

CSI42,43受動的散布と PBS 技術の両方を利用されています。CSI 療法の具体的な目標は、前頭蓋ベースと篩板、線量ファイバー構造を甲状腺の制限の最小化の thecal sac (S2 または S3) における線量の低い方の端に脳脊髄液 (CSF) を均一な線量を含める処方線量と食道43への線量の最小化の 5% 以上に

頭蓋のフィールドの作成で始まる通常パッシブ散布治療計画。手動編集範囲の補償は、目と蝸牛への線量を制限しながら脳内で均一な線量分布を作成する必要があります。脊髄などの補償は線量を最小限に抑えるための甲状腺レベルで肥厚しました。特別な注意は、フィールド接合頭蓋および背骨のフィールド間、および複数の脊髄フィールド必要なときに、支払われます。接合部は、フィールドが隣接 1.25 〜 1.5 cm の長さとして定義されます。接合部は、ホットまたはコールドの線量領域の開発を防ぐために頭部または尾側方向毎週にシフトされます。理想的には、用量差異は処方量の 95 108% の間保持されます。フィールドの重み、絞り値の編集、および補償の編集は、この目標の43を達成するために用いられます。

MD アンダーソンがんセンターの研究者は、CSI42を計画の段階的戦略を開発しました。このアプローチには、胸椎の SFO プランの作成に続いて頭蓋および下部脊椎分野の治療に MFO 計画の開発が含まれます。線量勾配は、接合分野で利用されています。SFO 計画は、最終的に複合 MFO の計画を開発する初期の MFO 計画にコピーされます。背骨の接合は一度治療の 4 週間のコース上 2 cm でシフトします。受動的な散布 CSI と比較する PBS と CSI 線量レンズ、蝸牛と耳下腺が、増加した甲状腺線量42を犠牲にして提供しています大幅に削減しました。

髄芽腫患者リスク層44によって 60-80% のイベント フリー生存率が期待できます。CSI は、照射された組織の広域と小児患者の敏感な性質を考えると、長期的な副作用のリスクはかなり、神経認知障害、二次悪性腫瘍、下垂体機能不全、難聴、心臓病が含まれて、不妊症、甲状腺機能低下症、血管、ドライアイ、白内障形成、視力低下、放射線壊死/脊髄炎。したがって、プロトン ベース CSI は、多くの患者の相当な利点を提供するかもしれない。

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図 1: 放射線治療の深さの線量曲線。様々 な臨床放射線ビームの水の深さの関数として線量分布。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

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図 2: 陽子と光子の乳房放射線の比較。% の線量 IMRT (A, B) と (C, D) の陽子線治療を受けると心に相当な被曝低減の検討を示す局所進行乳癌患者の分布とプロトンと肺。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

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図 3: 陽子と光子の頭蓋放射線の比較。髄芽腫頭蓋照射のいずれかを使用しての受信と % 線量患者分布陽子 (A) または IMRT (B) および示す実質的な放射線線量の胸部と腹部の地域への還元陽子。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

光子プロトン
パーティクル タイプボソン複合フェルミオン
料金 [C]0+1.602 × 10-19
質量 [kg]010-27 x 1.672
スピン11/2
Energy† [MeV]0.1 - 2510-250
一般的な情報源線形加速器、Co 60 放射性同位元素 x 線管サイクロトロンまたはシンクロトロン加速器
配信方法平行ビームを固体、照射コリメータ強度変調方式、円弧受動的な散乱、磁気スキャン
† 通常、人間のがんを治療するために使用されますエネルギー範囲

表 1: 陽子と光子放射線の比較。

ディスカッション

放射線治療計画と癌のための配達は、パーソナライズ、個々 の患者と彼/彼女の特定の癌に非常にカスタマイズされたプロセスです。モダンな放射線治療、画像誘導カスタマイズされた放射線治療計画シミュレーションの時の介入に基づく CT 画像が得られます。線量計算に必要な体内の別の場所で組織密度の患者として正確な定量化に関する 3 次元 (3 D) 解剖学的情報が含まれているので、ct は必須です。Ct 中に患者はモーターを備えられたテーブルの上に配置されます。いくつかの機械的に固定デバイスは、イメージング中とその後の RT 配信中に患者の動きを制限する通常使用されます。剛体頭蓋デバイスなどの複数の侵襲的なデバイスに要求される精度、単純なモールド型クッションと患者の表面に適合し、動きを制限を強化し、プラスチック メッシュからこれらのデバイス範囲に応じて、場所で掘削されています。多くの場合、固定具の必要な精度、腫瘍の近くに重要な構造への近さによって決まります。例として、最も侵襲的な固定具、掘削ヘッドのヘイローを配置、1 ミリメートル精度が目や視神経失明患者の移動から生じる可能性を最小限に抑えるための近くの腫瘍を治療するために必要なとき時々 使用治療中に不適切な位置。

CT についてはまた内部の正常組織解剖学を最適化するために使用されます。たとえば、膀胱の膨満感は膀胱や小腸プロトコルを上で述べたように、前立腺の照射から被曝を最小限に抑えるためしばしば利用されています。同様に、胃が特に上腹部照射 (例えば、胃、肝臓、食道) のシミュレーションの間に食糧と膨張する場合、患者は再模擬胃や腸管を通過する食品を可能にした後.これは胃を縮小し、上部の腹部腫瘍の放射線療法中に放射線被曝のチャンスを減らします。場合、胃や膀胱自身は放射線のターゲットが、意図的に膨張または線量分布を最適化するために空になる可能性があります。

いくつかのインスタンスでは、腫瘍は CT で十分に、または確実にも視覚化はされませんが、MRI や PET スキャンによってより正確に識別することがあります。このような場合は、PET や MRI スキャンは後者の線量計算が必要ですので、CT データを補完するためにされます。これは、治療計画用 CT 画像、MRI や PET 画像を登録することによって達成されます。MRI スキャンは、しばしば多くの大きい視覚的なコントラストと CT は、脳や肝臓など腫瘍の薄い、軟部組織の境界を識別するために有益であるかもしれないより高い解像度を提供します。ペットは、患者に注入される放射性標識トレーサー分子分布の機能ビューを提供します。

それらは呼吸と共に大幅移動可能性があります胸部または腹部の分野でいくつかの腫瘍が発生します。放射線精度を保証するこの動きにするために、呼吸時に時間をかけて変更される 3 D 患者解剖学をキャプチャする 4 次元 CT、「ムービー モード」ct の種類を使えます。いくつかの胸部および腹部のターゲットの圧縮ベルトまたは動きの軽減の他の手段の動きを制限し腫瘍の場所45に関する不確実性を制限治療中に使用することがあります。

癌、腫瘍の場所、および放射線ビーム、粒子の種類、エネルギーの最適な構成に影響を及ぼす、解剖学的特徴を考慮した個別の治療計画を開発した治療のため患者がシミュレートされ、一度個々 の患者の用量レベル。各患者のための基本的な質問の数が最適な治療計画を開発する臨床チームによってと見なされます最初があります。開始点として放射線の最も適切なフォームを選択してください。オプションには、光子、電子、または陽子が含まれます。これは通常、梁 angle(s) 放射の配達のための選択が続いた。RT のほとんどのマシンには、事実上任意の角度によって位置決めテーブル、RT 梁患者に指示することができる回転ガントリー ロボット患者が含まれます。最も効果的に RT とターゲットを打つパスを見つけないと決定と最高回避非ターゲット選択した梁のパスで表示される可能性があります。いくつかの場合、ビームの角度、腫瘍と正常組織の放射線目標で入力後の計画システム自体によって決まります。このプロセスは「逆計画」と呼ばれる複数強度を調節することを含む IMRT の場合、しばしば行われます統一目標用量を提供するが、高不均等投与につながる可能性があります時間依存的に着信の放射ビームターゲット外。光子またはプロトン療法の強度変調、逆の計画、主に利用されている可能性がありますが、光子はのみ IMRT を基づいています。固体放射線ビームを使用する場合は、カスタム金属コリメータは腫瘍の形の放射ビームの形状に合わせて作製した可能性があります。

陽子線治療を選択した場合、後続の決定はパッシブ散布図または PBS のテクニックの使用についてされる必要があります。PBS、場合は、MFO または単一フィールドの最適化/単一フィールド均一な線量 (SFO/SFUD) 戦略の使用に関する追加決定が必要です。MFO のトリートメント、複数のビームが各ビームのみターゲット ターゲットの部分以来すべての分数の間に腫瘍を治療するために必要です。対照的に、SFO の計画のすべてのビームはターゲット全体をカバーしています。MFO はしばしば重要な構造に近い腫瘍の支持 (e.g。、視神経付近の脳腫瘍) 様々 なビーム角度は線量を彫るに有利であるかもしれません。MFO 戦略も、すべて放射線ビーム/スポットはしないように"範囲"線量をブラッグ ピーク効果により予想外に高いことのできる同じエリアに。その一方で、SFO は差分膀胱と直腸の充填のために動くことができる前立腺などの解剖学的不確実性の領域の近くのターゲットに支持されます。SFO では、解剖学的な差異による線量変化に対する強化された堅牢性を提供します。

一度基本的な計画戦略を決定すると、治療計画の次の段階は通常の放射界の数理最適化を含まれます。エネルギー、強さ、および着信放射線の空間分布 (空間的変化する磁束) は、通常無料パラメーター最適化です。CT による患者の解剖学の大きな 3 D マトリックス表現とともにこれらの自由変数は非常に大規模な問題サイズと対応する大規模な最適化につながる行列 (例えばCT 値の何千と何千もの可能なビーム強度にする必要があります。見なす)。これらの行列は、治療計画の「目標」の数学的定式化である目的関数で囲まれています。前述のように、治療目標にまずターゲットに処方量を達成するために優先、第二に低用量の達成するために正常組織へ可能です。すぐに行列を設定する RT 輸送計算を実行する、この目的関数を最小化する高い計算力が必要なグラデーション検索アルゴリズムなどの数値最適化手法を使用してローカル ミニマムをすばやく検索関数。これらの解はユニークな患者ごとに最適な治療計画に対応しています。治療計画におけるコンピューターの役割を誇張することはできません。モダンな放射線治療、放射線診断過去 3 年間のコンピューターの進歩なしことができないでしょう。

最終段階として最適化された治療計画は (医師、士、物理学者) の医療チームによって審査されます。多くの場合、計画をさらに適応または全体的な品質を改善するために異なる目的に再最適化可能性があります。計画が最適なものが見つかったら、計画の技術的なパラメーターは、物理学者レビューや治療配信マシンに転送します。

多くの場合、患者は、複数治療分数 (セッション) の数週間平日頻繁を返します。複数日分別急性放射線による副作用を強めることができますが、単一分数治療12と比較して RT の後半より深刻な副作用の可能性を減らすことができます。多分数が急速に分裂する腫瘍に最適なルートから致死ダメージを修復できません。しかし、これは正確な治療部位と周辺の正常組織の感受性に依存します。放射線治療配信の目標は、各分画の中に同じ治療を管理することは、以来も数ミリの動きまたは患者の位置の不確実性の粒子療法の処置の計画の低下につながる可能性があります。この理由から、この目的のためのオンボード画像ガイダンス システムは、多ルート x 線イメージャ、円錐ビーム CT スキャン、または光学、レーザー スキャン表面撮像素子の間に重要に充実しています。これらのデバイスは、解剖学的ランドマーク、腫瘍ターゲット、または代理ラジオ不透明なマーカのイメージングによる画像誘導放射線治療 (治療) を許可します。治療のイメージは元のシミュレーション スキャンと比較して、放射線の各分画の前に必要に応じて調整。

陽子線治療終了の投与量を限るの有限の範囲の利点にもかかわらず治療計画で通常見られる範囲の予測の精度は、数ミリ程度です。さまざまな患者組織の正確なエネルギー損失である、まず、組織の厳密な分子部品はあいまいで、第二に、患者の解剖学が変わるので両方で短いタイム スケール (例えば呼吸) と長い時間スケール (例えば、体重減少、腫瘍縮小効果、正常解剖学変更)。この不確実性に対処するため「遠位端マージン」は、最大腫瘍深さを越えてちょうど正常なティッシュの追加マージンは、ターゲット ・ ボリュームに追加されます。このような余白範囲予測の不確実性でも全体の腫瘍の深さが高い自信を持って処理することを保証します。残念なことに、正常組織のマージンは、その組織における RT 副作用につながる可能性、完全な RT 用量に結果として公開できます。対照的に、光子は停止なくターゲットを終了ではなく、このような遠位端マージンは必要ありません範囲の不確実性を補うために。幾何マージンはまだターゲットのアドレス位置の不確実性に光子療法で使用が、光子はターゲットの忍耐強いティッシュ上流の正確なステータスに陽子よりもはるかに少ない敏感。したがって、必要なマージンは、光子の陽子よりも小さいことがあります。これは陽子が大きく光子は荷電および原子とまれを除いて、自分の軌道の間に空の空間で自由に旅行に対し、範囲の位置に影響を与える組織の連続的なエネルギー損失を受けることを考慮したが理解できます。電子や原子核と衝突。組織、例えば大きな密度差。、光子線量陽子線量だけでなく、しかし下の大きさに影響を与えるまだ金属オブジェクトまたは空気のキャビティ、ただし、します。

最後、重要な不確実性は放射の異なった形態の放射線効果 (比 RBE) に関係します。RBE 参照放射型と同じ生物学的作用を両方放射型に生成条件下でのテスト放射型からの線量の比では。高い RBE、組織におけるエネルギー付与の単位放射線の損傷より。RBE 比は、フォトン放射に関して定義されます。この簡単な説明は、にもかかわらず、荷電粒子の光子とは対照的に RBE 値に関して実際に大きな不確実性があります。巨視的線量が同じ場合でも、光子とマイクロ及びナノ単位のスケールでの荷電粒子の空間線量分布の違いは生物学的効果の違いに します。これは、異なる用量と異なる運動エネルギー荷電粒子への暴露後の DNA 損傷の空間パターンを調べることによって理解できます。別の運動エネルギーや炭素イオン (+6) と陽子 (+1) の別の料金は、患者の異なる深さでエネルギー転送の違いにつながる光子、エネルギー転送は比較的低いと全体もより均一なに対し患者。理論的に理解し、このような生物学的効果を正確に予測する能力に関する放射線がんのコミュニティで重要な議論があります。炭素イオン線治療の契約療法を提供するためにこのような効果をモデル化する必要があることがありますが、これらの生物学的効果をモデル化する最善の方法についてのコンセンサスの欠如があります。陽子、最も臨床センターは現在 RBE 効果、1.1 の定数補正係数を使用して除いての明示的なモデリングなし療法を計画、これは新しい商業治療計画システムを始めていると、近い将来に変更される可能性が生物は、陽子線治療の RBE をモデル化するソフトウェア ツールをモデリングします。

無作為化試験、RADCOMP、PARTIQoL、米国 1308 など完成し、どの放射線の形態優位である可能性、乳房、前立腺、肺癌、それぞれより具体的な回答が必要です。同様の研究は、これらの腫瘍のタイプのための最高の治療法を識別しやすくするため他の病気サイトの予定です。ただし、既にある小児人口の特に、特定の設定で陽子の優位性を示唆する十分なデータ、実質的な正常組織を温存大幅に削減できます罹患率など二次毒性から悪性腫瘍。

開示事項

A. h. は、アストラゼネカ、バイエル、ノバルティスから謝礼です。A. h. は、アストラゼネカ、ブリストル ・ マイヤーズ スクイブ社、バイエルと相談しているし、フランス財団のスピーカーだった。

謝辞

レジスタは、NIH のローンの返済プログラムから助成を認めています。A. h. は、バイエル、クロービス、星座、Agensys、Sotio、セルリアン、および Calithera から資金を受けています。

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
Proton beam cyclotron and gantry delivery systemVarianN/AAllows for generation and delivery of protons for radiotherapy
kVUE One Proton Couch TopQfixRT-4551KV-03Permits patient placement for radiotherapy
CT simulator with 4D scanning capabilityGEN/APermits CT simulation for radiation planning
100" x 70" Qfix VacQfix CushionQfixRT-4517-10070F30Immobilizes patient for more precise radiation delivery
Timo Foam Head SupportQfixRT-4490-FEnsures minimization of head motion during radiotherapy
3 CT Localizers Localization MarkersBeekley MedicalREF 211Ensures concordance of external markers and internal patient anatomy from CT simulation
VacQfix IndexerQfixRT-4517-IND01Ensures VacQfix cushion placement is reproducible for every radiatiion treatment
Radiation treatment planning softwareRaystationN/AAllows for personalized radiation planning for every tumor with robust optimization and multi-criteria optimization
Proton Range Compensator.DecimalRC-AC 1018Adjusts the range of the proton beam to achieve distal dose conformality
Proton Beam Aperture.DecimalAP-BR 1800Shapes the proton beam treatment area
Proton Range Shifter.DecimalRS-AC 1018Adjusts proton beam tissue depth penetration
Endorectal BalloonRadiadyneILG-90FEnsures uniform rectal filling and prostate positioning

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