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重粒子線の物理学的特性と生物学的特性を考慮した新規粒子線治療法の開発

粒子線治療で使用される陽子線や炭素線は、ある深さにおいて最も強く作用し、一定の深さ以上には作用しないという特性(ブラッグピーク)を持ちます。このため浅部への線量を抑えながら、深部にある腫瘍への線量集中性を高めることが可能です(図1)。

図1 粒子線の線量分布。浅部への線量を抑えつつ、深部にある腫瘍への線量集中性を高める。

炭素線治療では、素線の体内線量分布を見積もるために線量分布計算を行います。線量分布計算に用いられる治療計画装置では、物理線量にX線に対する炭素線の生物学的効果と臨床的効果を乗じて線量分布が計算されます(図2)。日本における炭素線治療計画装置は、ヒト唾液腺癌細胞を用いた実験によって得られた生物学的効果を用いて、全ての腫瘍並びに正常組織に対して線量分布が計算されています。

図2 炭素線線量分布の考え方。物理線量に生物学的効果と臨床的効果を乗じる。

しかし、ヒト唾液腺癌細胞が全ての癌腫や正常組織の生物学的効果を代表するわけではなく、実際に腫瘍の種類によって異なることが示唆されています。

私たちは、炭素線の生物学的効果の腫瘍・組織特異性の基礎データを取得し、得られたデータを治療計画装置の線量計算に組み込み、細胞種に応じた炭素線線量計算に展開させるための基盤となる研究を行っています。