Oncology · I-14

外部照射の原理と実際

Principles and practice of teletherapy

前提：正常: Teletherapyの幾何学制動放射のスペクトル放射線治療におけるcollimatorとGamma Knife 中性子線・陽子線・Bragg peak

🧠 全体像：外部照射external beam radiation therapy, EBRT外部照射（external beam radiation therapy, EBRT）external beam radiation therapy, EBRT（外部照射）は、体外の装置から整形した放射線ビームを多方向から標的へ集中する。現在の中心は直線加速器linear accelerator (LINAC)直線加速器（linear accelerator (LINAC)）linear accelerator (LINAC)（直線加速器）で、光子線、電子線electron beam電子線（electron beam）electron beam（電子線）、選択例では陽子線proton beam陽子線（proton beam）proton beam（陽子線）・重粒子線heavy particle (carbon ion) beam重粒子線（heavy particle (carbon ion) beam）heavy particle (carbon ion) beam（重粒子線）を用いる。

装置と放射線

装置・ビーム	主な用途	特徴
kilovoltage X線	皮膚・表在病変	表面線量が高く、深部到達性が低い
コバルト60cobalt-60コバルト60（cobalt-60）cobalt-60（コバルト60）装置	一部地域・装置、ガンマナイフGamma Knifeガンマナイフ（Gamma Knife）Gamma Knife（ガンマナイフ）	構造が比較的単純だが線源交換・厳重な管理が必要
直線加速器linear accelerator (LINAC)直線加速器（linear accelerator (LINAC)）linear accelerator (LINAC)（直線加速器）（X線モード）	多くの深部腫瘍	メガボルテージ、MLC、IMRT/VMAT、IGRTに対応
直線加速器linear accelerator (LINAC)直線加速器（linear accelerator (LINAC)）linear accelerator (LINAC)（直線加速器）（電子線electron beam電子線（electron beam）electron beam（電子線）モード）	数cm程度の表在標的	有限飛程range (of radiation in matter)飛程（range (of radiation in matter)）range (of radiation in matter)（飛程）で深部線量が急減
陽子線proton beam陽子線（proton beam）proton beam（陽子線）・重粒子線heavy particle (carbon ion) beam重粒子線（heavy particle (carbon ion) beam）heavy particle (carbon ion) beam（重粒子線）	選択された腫瘍	ブラッグピークBragg peakブラッグピーク（Bragg peak）Bragg peak（ブラッグピーク）を利用。施設・費用・適応が限定

⚠️ 古い資料の「表在／半深部semi-deep半深部（semi-deep）semi-deep（半深部）／通常電圧orthovoltage通常電圧（orthovoltage）orthovoltage（通常電圧）」のkV・半価層half-value layer, HVL半価層（half-value layer, HVL）half-value layer, HVL（半価層）による細分類は歴史的理解には有用だが、現在の深部腫瘍治療の中心ではない。

直線加速器の照射の流れ

flowchart TD
  A["電子銃で電子を発生"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='high frequency'>高周波</span><span class='jp-term jp-term-diagram' title='electric field'>電場</span>で電子を加速"]
  B --> C{"使用するビーム"}
  C -->|"光子線"| D["標的へ衝突して<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bremsstrahlung X-ray'>制動X線</span>を生成"]
  C -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electron beam'>電子線</span>"| E["散乱・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='scanning'>走査</span>して<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electron beam'>電子線</span>ビームを形成"]
  D --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='collimator'>コリメータ</span>とMLCで<span class='jp-term jp-term-diagram' title='irradiation field'>照射野</span>を整形"]
  E --> F
  F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='gantry'>ガントリ</span>を回転し多方向から照射"]

治療の実際

固定具を作り、治療時と同じ体位でシミュレーションCTを撮る。
GTV / CTV / PTVとOARを輪郭化contouring輪郭化（contouring）contouring（輪郭化）する。
ビーム、角度、エネルギー、フルエンスfluenceフルエンス（fluence）fluence（フルエンス）を最適化し、DVHと等線量isodose等線量（isodose）isodose（等線量）分布を確認する。
独立計算independent calculation (secondary dose check)独立計算（independent calculation (secondary dose check)）independent calculation (secondary dose check)（独立計算）・測定を含む品質保証quality assurance (QA)品質保証（quality assurance (QA)）quality assurance (QA)（品質保証）を行う。
kV画像、コーンビームcone beamコーンビーム（cone beam）cone beam（コーンビーム）CT、体表面追跡surface guidance (optical surface tracking)体表面追跡（surface guidance (optical surface tracking)）surface guidance (optical surface tracking)（体表面追跡）などで位置を照合して照射する。

代表的技術

三次元原体照射3D conformal radiotherapy (3D-CRT)三次元原体照射（3D conformal radiotherapy (3D-CRT)）3D conformal radiotherapy (3D-CRT)（三次元原体照射）（3D-CRTcardiac resynchronization therapyCRT（cardiac resynchronization therapy）cardiac resynchronization therapy（CRT））は標的形状へ照射野irradiation field照射野（irradiation field）irradiation field（照射野）を合わせる。
強度変調放射線治療IMRT強度変調放射線治療（IMRT）IMRT（強度変調放射線治療）と強度変調回転照射VMAT強度変調回転照射（VMAT）VMAT（強度変調回転照射）はビーム強度を変調し、複雑な線量分布を作る。
定位放射線治療stereotactic radiotherapy, SRT定位放射線治療（stereotactic radiotherapy, SRT）stereotactic radiotherapy, SRT（定位放射線治療）は小標的へ高精度に少分割・大線量を投与する。
適応放射線治療adaptive radiotherapy適応放射線治療（adaptive radiotherapy）adaptive radiotherapy（適応放射線治療）は解剖変化に合わせて計画を更新する。

まとめ

現代EBRTの中心は直線加速器linear accelerator (LINAC)直線加速器（linear accelerator (LINAC)）linear accelerator (LINAC)（直線加速器）によるメガボルテージ光子線である。
表在病変にはkV X線・電子線electron beam電子線（electron beam）electron beam（電子線）、選択例には粒子線を用いる。
シミュレーション、輪郭化contouring輪郭化（contouring）contouring（輪郭化）、計画、QA、画像誘導の各段階が精度を支える。