Development of physically and biologically conformal high-precision photon irradiation strategy tailored to the clinicopathological features of metastatic brain tumors

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普及率の高い汎用ライナック装置(多分割絞り幅5 mm)を用いた強度変調法による複数軌道回転照射(VMAT)について、肉眼的腫瘍(GTV)の境界を基準にすえその内外の線量勾配を最適化する観点から基礎的・物理的検討を行った。脳定位照射黎明期以来の処方基準であるGTV辺縁線量を基準とし線量(生物学的等価線量)を揃える、その上で病理・画像・精度に関わる様々な不確かさをカバーするため急峻過ぎない適度な線量減衰マージンを同時に得ること、GTV外の正常組織の線量を最も軽減できる3点で評価した。ビーム配置について、単発でも水平方向(coplanar)に加え、非水平(non-coplanar)方法から半球を3等分する角度での2アーク追加が有利であることを確認した。臨床例では、過去の異なる装置・照射技術(回転原体、VMAT、可変準円形絞りによるロボット照射)で治療された治療例について1年以上縮小維持例、局所増悪例の線量分布の違いについて解析を進めた。GTV内部に神経など機能温存すべき臓器を含まない場合は、小線源治療や定型的なガンマナイフのようにGTV内部の線量の超不均一性、つまりGTV内部の高線量を積極的に許容すること、より正確には中心部の線量の高さよりも、GTV境界より内側の同心性層状の急峻な線量増加が、有利であることを明らかにした。中心部の線量は一定以上に高く保つべきであるが、装置・照射法によってある程度ばらつくのは許容された。5回以上の分割照射では治療期間中にGTVが有意に縮小・膨化する可能性があるが、超不均一GTV線量では膨化は例外的で縮小(+変位)する傾向が高かった。早期の縮小は早期の症状改善に寄与するが、正常脳に計画以上の線量が照射されることにもなり、局在によっては晩期に脳壊死が問題となる例があることを明らかにした。