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放射線治療技術学

放射線治療技術学は、がんを中心とする疾患に対して電離放射線を用いた治療を安全かつ正確に行うための知識を扱う。治療の適応判断、外部照射・小線源・内用療法などの手技、治療計画と線量評価、装置の品質管理、そして有害事象の理解までが出題範囲となる。

放射線治療の基礎と適応

放射線治療は、腫瘍の局所制御を目的とする根治照射と、症状緩和を目的とする緩和照射に大別される。治療方針の決定には、腫瘍の大きさ、組織型・分化度、リンパ節転移や遠隔転移の有無、患者の全身状態が関与する。全身状態の指標である PS（Performance Status） は治療法の選択に影響する。一方、治療中の皮膚反応の程度は有害事象の指標であり、生存や局所制御を直接規定する予後因子ではない。

照射の時間的位置づけには、術前照射、正常組織を照射野から外して行う術中照射、再発予防の術後照射がある。緩和照射のうち、脊椎転移による脊髄圧迫症状のように神経障害が急速に進行する病態は緊急照射の適応となる。

国試ポイント: 予後因子（腫瘍径・分化度・転移・PS）と有害事象指標（皮膚反応）を区別する。脊髄圧迫症状は緊急照射の適応。

分割照射と生物学的効果

正常組織を保護しつつ腫瘍制御を高めるため、総線量を複数回に分けて照射する分割照射が基本となる。1回線量と分割回数の生物学的効果は LQモデル（linear-quadratic model） で評価され、組織固有のパラメータ α/β 比 が用いられる。α/β 比が小さい組織は1回線量の増減に敏感で、晩期反応組織や前立腺癌などがこれに該当する。

分割法には、1日複数回に分けて1回線量を小さくする過分割照射（晩期有害事象の抑制をねらう）、総治療期間を短縮する加速過分割照射、1回線量を大きくして少ない回数で行う寡分割照射などがある。異なる分割法の比較には総治療期間の差の補正を要する。

国試ポイント: α/β が小さい＝前立腺癌など。過分割は1日の照射回数が多く晩期障害を抑える方向。

外部照射装置と粒子線

高エネルギー X 線・電子線を発生する リニアック（直線加速器） では、電子加速用マイクロ波の発振管としてマグネトロンまたはクライストロンが用いられる。モニタ線量計は複数のセグメントに分割され線量率を監視できる。X 線の平坦化フィルタの形状はエネルギーに依存する。電子線治療は体表付近で照射野を整形して用い、術中照射やケロイド、全身皮膚照射などに応用される。

粒子線治療では、陽子線・炭素線がブラッグピークにより深部で線量を集中でき、周囲正常組織の線量を低減できる。炭素線は陽子線より線エネルギー付与（LET）が高く、生物学的効果に優れる。加速器にはサイクロトロンやシンクロトロンが用いられる。腫瘍の深さ方向の広がりに合わせてピークを広げる 拡大ブラッグピーク（SOBP） が用いられ、その幅は標的の深部方向の長さで決まる。ビーム照射法には散乱体法（ワブラー法など）と、電磁石でビームを走査するスキャニング法がある。

図: 陽子線のブラッグピークと光子線(X線)の深部線量分布の対比。光子線は体表付近でビルドアップした後なだらかに指数的減衰する。陽子線は入射部の線量が低く、飛程の終端で急峻なブラッグピークを形成した直後に急落する。深部の標的に線量を集中させ、その先の正常組織をほとんど照射しない。

国試ポイント: 炭素線は高LETで線量分布・生物効果ともに優れる。SOBP幅は標的の深部方向長で決定。

治療計画と線量評価

治療計画には治療計画用 CT が用いられ、フラット天板や位置合わせ用レーザーポインタが必要となる。標的体積は、画像で描出される GTV（肉眼的腫瘍体積）、微視的進展を含む CTV（臨床標的体積）、位置の不確かさを見込んだ PTV（計画標的体積） の順に定義され、PTV は CTV より大きい。術後予防照射では肉眼的腫瘍がないため GTV は定義できない。

線量分布の評価には DVH（線量体積ヒストグラム） を用い、微分型と積分型がある。V20 は 20 Gy 以上が照射される体積（またはその割合）、Dmax は対象が受ける最大線量を表す。線量計算アルゴリズムは複数あり、粒子輸送を再現するものに Monte Carlo 法や Boltzmann 輸送方程式に基づく方法がある。

線量の投与量はモニタ単位 MU で管理する。深部量百分率（PDD）は SSD に依存する量で、電子線の線質指標には R50 が用いられる。ウェッジフィルタや接線照射（乳房温存療法など）といった照射技術も計画に組み込まれる。

図: 光子線(X線)の深部量百分率(PDD)曲線。体表からわずかに入った位置で最大となる(ビルドアップ域)。エネルギーが高いほど最大深(dmax)が深くなり、深部での線量低下もゆるやかになる。4 MV 相当は最大深が浅く減衰が急、10 MV 相当は最大深が深く減衰がゆるやかで、深部への到達性が高い。

国試ポイント: GTV ⊂ CTV ⊂ PTV。PDD は SSD 依存、電子線線質指標は R50。DVH の V20・Dmax の定義を押さえる。

高精度照射（IMRT・定位照射・IGRT）

IMRT（強度変調放射線治療） はビーム強度を空間的に変調し、標的に線量を集中させつつ周囲臓器を保護する。逆方向計画（インバースプランニング）を基本とし、上咽頭癌などで唾液腺障害の軽減が期待できる。定位放射線治療（SRT） は病巣に多方向から集中照射する手法で、脳定位照射ではノンコプラナ照射が用いられる。早期非小細胞肺癌や骨転移などに対する体幹部定位放射線治療（SBRT）も適応がある。

照射位置の精度を担保するため、治療直前に画像で位置照合を行う IGRT（画像誘導放射線治療） が用いられる。照合基準には骨構造や体表面が用いられ、コーンビーム CT や超音波画像による臓器照合が可能である。体位の再現性を高める固定具として、熱可塑性樹脂のシェルが用いられる。

国試ポイント: IMRT はインバースプランで周囲臓器（唾液腺など）を保護。IGRT の照合基準は骨・体表面・CBCT。

小線源治療と内用療法

小線源治療は線源を腫瘍近傍に配置して局所に高線量を与える手法である。子宮頸癌の腔内照射では A 点を線量基準とし、根治では外部照射と併用する。腔内照射には Ir-192 や Cs-137、高線量率治療には Co-60 や Ir-192 が用いられる。前立腺癌では I-125 の永久挿入治療が行われる。遠隔操作式後充填装置 RALS では、線源に先立って模擬線源を送り移送経路の通過を確認する。

内用療法は特定の組織・臓器に取り込まれる放射性医薬品を投与する治療で、骨転移を有する去勢抵抗性前立腺癌に対する Ra-223、骨転移の疼痛緩和に用いる Sr-89 などがある。

主な照射・治療法の分類と代表的核種・適応を整理する。

治療法	線源・放射線	代表核種／装置	代表的な適応
外部照射（X線・電子線）	体外の加速器	リニアック	各種固形腫瘍の根治・緩和照射
外部照射（粒子線）	体外の加速器	陽子線・炭素線（サイクロトロン／シンクロトロン）	深部限局腫瘍（ブラッグピークで線量集中）
密封小線源（腔内照射）	密封線源を腔内に留置	Ir-192・Cs-137、高線量率は Co-60・Ir-192	子宮頸癌（A点基準・外部照射併用）
密封小線源（組織内照射）	密封線源を組織内に永久挿入	I-125	前立腺癌（永久挿入）
非密封 RI 内用療法	放射性医薬品を投与	Ra-223、Sr-89	骨転移（去勢抵抗性前立腺癌、疼痛緩和）

国試ポイント: 子宮頸癌腔内照射＝A点基準・外部照射併用。前立腺癌の永久挿入＝I-125。RALS の模擬線源は経路確認用。

有害事象と品質管理

有害事象は照射中〜直後の早期（急性期）反応と、数か月以降の晩期反応に分けられる。急性期反応には粘膜炎、皮膚炎、白血球減少などがあり、晩期反応には前立腺照射後の直腸出血、乳房照射後の肺臓炎・肋骨骨折などがある。臓器ごとに 耐容線量 が異なり、水晶体や脊髄は比較的低い線量で障害が生じうる。TD5/5 は、照射後5年間で5%以下の確率で有害事象が生じる線量と定義される。小児では骨成長障害に注意する。

治療の安全性は品質保証・品質管理（QA/QC）で担保する。始業前点検や定期点検で出力の不変性などを確認し、装置導入時には仕様適合を確かめる受入試験を行い、以後の品質管理の基準データを取得する。IMRT のように複雑な照射では MU 値の直線性など、より厳しい基準が求められる。線量計測は標準計測法に基づき、水吸収線量校正定数は国家標準へのトレーサビリティを要する。

国試ポイント: 早期＝粘膜炎・皮膚炎、晩期＝直腸出血・肺臓炎。TD5/5 の定義。受入試験は仕様適合確認と基準データ取得。

頻出ポイント

PS は治療法選択に影響する予後・全身状態の指標。皮膚反応の程度は予後因子ではない。
α/β 比が小さい組織（前立腺癌など）は1回線量の影響を強く受ける。
標的体積は GTV ⊂ CTV ⊂ PTV。術後予防照射では GTV は定義できない。
DVH の V20 は 20 Gy 以上照射される体積、Dmax は最大線量。PDD は SSD 依存、電子線線質指標は R50。
炭素線は高 LET で線量分布・生物効果に優れ、SOBP 幅は標的の深部方向長で決まる。
子宮頸癌腔内照射は A 点基準・外部照射併用、前立腺癌永久挿入は I-125。
TD5/5 は5年間で5%以下の確率で有害事象を生じる線量。脊髄・水晶体の耐容線量は低い。
脊髄圧迫による神経症状は緊急照射の適応。骨転移前立腺癌には Ra-223 内用療法。

深部線量と計算量

指標	定義の基準	特徴
PDD	同一SSD、同一照射野で最大線量深と任意深の線量比	SSDと照射野の影響を受ける
TAR	同一点の空中線量に対するファントム内線量の比	SSDに依存しない
TMR	同一SADで最大線量深と任意深の線量比	回転照射・アイソセンタ法で使いやすい
TPR	同一SADで基準深と任意深の線量比	基準深を最大線量深以外にも設定できる
OCR	中心軸線量に対する軸外線量の比	ビーム平坦度や半影を表す

高エネルギーX線は表面より深部で線量が最大となるビルドアップを示す。エネルギーが高いほど最大線量深は深くなる。
電子線は一定深さまで比較的均一に線量を与え、その後急激に低下する。エネルギーが高いほど実用飛程は長い。
照射野が大きいほど散乱線寄与が増え、一般に深部線量は増える。
SSDが長いほど幾何学的半影は小さくなるが、出力と治療幾何の関係を合わせて考える。

MU計算

基本は、処方線量を「基準条件での出力」「深部線量係数」「照射野係数」「ウェッジ・トレイなどの係数」で割ってMUを求める。SSD法ではPDD、SAD法ではTMR・TPRを用いる。

MU = 処方線量 /（基準出力 × 深部線量係数 × 照射野係数 × 補助具係数）

数値を代入する前に、PDDを百分率のまま使わず比へ直すこと、正規化点と処方点が一致しているかを確認する。

標準計測法12

水吸収線量校正定数を持つ電離箱線量計を用い、水ファントム中の基準条件で測定する。
温度気圧補正、極性効果補正、イオン再結合補正、電位計校正などを適用する。
光子線と電子線では基準深、線質指標、使用する擾乱補正などが異なる。
円筒形電離箱と平行平板形電離箱は有効測定点の扱いが異なる。

外部照射法

固定多門照射は複数方向から線量を集中し、正常組織の線量を分散する。
原体照射はガントリ回転中に照射野形状を標的へ合わせる。
IMRTは照射野内の強度を変調し、標的形状に合わせた線量分布を作る。
VMATはガントリ回転中にMLC、線量率、回転速度を変化させる。
定位放射線治療は小さな標的へ高精度に照射し、頭蓋内の1回照射をSRS、分割照射をSRTと呼ぶことがある。
IGRTは治療直前・治療中の画像で位置を確認し、セットアップ誤差を低減する。
TBIは全身照射で、造血幹細胞移植前処置などに用いる。長い照射距離、体厚補償、肺線量に注意する。
全身皮膚電子線照射は電子線の浅い線量分布を利用する。
BNCTはホウ素化合物を腫瘍へ集積させ、中性子捕獲反応で生じる高LET粒子を利用する。

小線源治療

密封小線源治療は線源を腫瘍内または近傍へ配置し、距離の逆二乗則による急峻な線量勾配を利用する。
腔内照射、組織内照射、表面照射に分ける。子宮頸癌ではタンデム・オボイドなどを用いる。
HDRでは高放射能線源を遠隔操作で送り込み、短時間照射する。線源位置と停留時間で線量分布を調整する。
TG-43形式は水中での線源強度、幾何学関数、動径線量関数、異方性関数などから線量率を求める。

特殊技術とQA

ボーラスは皮膚面近くの線量を増加させ、体表の凹凸を補償する。
ウェッジフィルタは線量分布へ傾斜を付ける。物理ウェッジとダイナミックウェッジがある。
MLCは照射野形成と強度変調に用い、位置精度、透過線量、tongue-and-grooveなどを確認する。
患者別QAでは治療計画装置の計算と測定値を比較する。装置QA、計画装置QA、患者固有QAを分けて考える。
独立検証、照合画像、照射記録を組み合わせ、誤患者・誤部位・誤線量を防止する。

国試画像・図表

この科目の画像・グラフ・表を使う問題を全て掲載しています（病態・疾患の画像 4問・画像・グラフ・図表 12問）。図が複数ページに分かれている問題も省略していません。画像はタップで拡大できます。正答は最初は隠してあり、「正答と見分け方」を開くと学習用のWebP図と全選択肢を確認できます。

病態・疾患の画像（4問）

第76回午前41病態・疾患

日本における、ある悪性腫瘍の病期別の生存率の図（別冊No. 5）を別に示す。この悪性腫瘍はどれか。

正答と見分け方

正答：2

病期I〜IIIは5年で90%以上、IV期でも約40%と生存率が高く、予後良好な乳癌の曲線に一致する。

膵癌
乳癌
膠芽腫
小細胞肺癌
甲状腺未分化癌