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1 テーマ 肺がんの治療計画に必要な知識 肺がんの治療計画に必要な知識 国家公務員共済組合連合会大手前病院松田大志 1. はじめに CT シミュレータを用いた治療計画は target とリスク臓器の位置を三次元的に把握でき, 放射線治療計画装置を用い体内での線量分布を計算し,target とリスク臓器に投与される線量を評価することができる. 肺の症例では呼吸による target の動き, 不均質領域での線量分布など考慮しながら治療計画を行うことは非常に重要である. 本稿では, 肺癌の放射線治療計画を行う際に必要な知識とは何か, 標的体積, リスク臓器, 線量評価指標など用語の定義や肺癌の症例において考慮すべき基礎的なところをまとめる. 2. 放射線治療計画の流れ病期, 組織型, 年齢, 全身状態 (Performance Status:PS), 化学療法の有無 そして予後などにより, 処方する線量や照射範囲, 線量制約値など治療計画が大きく変わる可能性があるため, 治療計画立案前に まず患者情報を確認することが重要である. 次に target とリスク臓器を正確に contour し, 最適かつ効率的な Beam arrangement を行い, 作成した plan を線量分布や線量体積ヒストグラム (Dose Volume Histogram:DVH) を用いて評価する. 組織型や病期等の解説については田村氏の 肺がんの放射線治療に必要な基礎知識 を参照していただき, 本稿では contour から解説する. 3. Contour 3.1 体積とマージン 1) ICRU report50 3),62 4) では, 標的の範囲設定を明確に分類, 定義している. 以下に各体積, マージンの定義を記す.target とリスク臓器を正確に contour することは治療成績や有害事象発生に大きく関与するため, 治療医が contour した target やリスク臓器のダブルチェックを行うことが重要であり, われわれも各体積やマージンについて理解する必要がある. 肉眼的腫瘍体積 (Gross Tumor Volume:GTV) 腫瘍の進展や存在が肉眼的に確認できる領域. 臨床標的体積 (Clinical Target Volume:CTV) 明らかに確認できる腫瘍に加えて, はっきりしないが臨床的に進展が疑われる領域. 体内標的体積 (Internal Target Volume:ITV) 生理的な影響 ( 呼吸, 膀胱容量の変化, 直腸ガス, 嚥下, 腸管の動きなど ) により CTV が動いたり, 形が変わったりすることを代償する体積が ITV であり, その際 CTV に対し, 体内マージン (Internal Margin: IM) が付与される. 計画標的体積 (Planning Target Volume:PTV) 患者位置の変化, 装置の機械的な不確実性 ( ガントリ, コリメータ, カウチのたわみなど ), 線量測定の

2 不確かさ,CT やシミュレータから治療装置へ移行する際 毎回の治療時の患者位置の Setup error, 人的エラーなど, 全ての不確かさを考慮しても CTV に対し処方線量が照射されるための体積. その際に ITV に対し, セットアップマージン (Setup Margin:SM) が付与される. リスク臓器 (Organ at Risk:OAR) 放射線感受性が高く, 重篤な副作用が生じるリスクのある正常組織. 計画的リスク臓器体積 (Planning organ at Risk Volume:PRV) PTV と同様に OAR の治療中の動きや, 治療期間を通じての setup の不確かさを考慮した体積. Fig. 1 放射線治療計画に用いられる体積 3.2 肺がんにおける GTV,CTV,ITV 1,2) GTV CT 画像の肺野条件で確認できる原発巣, および腫大した, あるいは Positron Emission Tomography(PET) で転移が疑われる所属リンパ節が GTV となる. また, 画像上は認められないが, 気管支鏡では認められる浸潤範囲も GTV に含まれる.Fig. 2 に示すように GTV を contour する際のポイントは, 縦隔条件では腫瘍を過小評価してしまうため, 適切な画像表示条件 ( 肺野条件 ) で評価することである. また治療計画 CT 画像だけでなく,PET など Multi-modality で評価し, 病期やその他検査所見が GTV として反映されていることが重要である. 肺野条件 縦隔条件 PET Fig. 2 肺がんの治療計画における GTV CTV CTV は肉眼的に見えない腫瘍の広がりを考慮し, 通常 GTV 周囲 1~2 cm 程度の領域とし中枢型 ( 肺門 ) やⅢ

3 期症例では予防的なリンパ節領域も CTV として含まれる.Fig. 3 に示すように予防的リンパ節領域は同側肺門, 気管分岐部, 上縦隔リンパ節の範囲のことを指し, 対側の肺門リンパ節は省く. 予防的リンパ節領域は症例によってその範囲が変わるため注意する必要がある. 通常の予防的リンパ節領域 同側肺門, 気管分岐部, 上縦隔リンパ節領域 対側の肺門リンパ節は省く 上縦隔, 鎖骨上窩リンパ節腫大が認められる症例の場合, 両側鎖骨上窩リンパ節領域も含める 上葉原発例の場合同側鎖骨上窩リンパ節を含める場合がある Fig. 3 予防的リンパ節領域について ITV 肺や横隔膜付近の症例の場合, 呼吸による腫瘍の動きが他の症例と比べ問題となり, 呼吸による腫瘍の移動長を評価し, 一律ではなく患者個々に合わせた IM を設定する. 腫瘍の移動長評価,IM の設定については上加世田氏の 肺がん放射線治療の ITV/PTV 決定における CT シミュレーションの役割 を参照していただきたい. 4. Beam arrangement 門数,beam エネルギー weight, ガントリ コリメータ角度,wedge,Field in Field などを症例に応じて設定し,target に対しては治療効果を期待でき, リスク臓器に対しては有害事象のリスクを低減できる最適かつ, 可能な限り短時間で照射が終えられる効率的な plan を症例ごとに作成する. 今回は細かな Beam arrangement についてではなく, 処方線量の決定方法,ICRU 基準点の設定, 体積線量指標について解説する. 4.1 処方線量の決定処方線量の決定方法としては point 処方と volume 処方がある.point 処方はある点 (ICRU 基準点やアイソセンタ ) に照射される線量を基準に処方線量を決定する方法である.volume 処方はある体積に照射される線量を基準に処方線量を決定し, 定位照射や IMRT などの高精度治療で用いられることが多い. 4.2 ICRU 基準点の設定 ICRU report50 3),62 4) での ICRU 基準点の選択基準, 位置設定についてまとめると,1)~6) の事象が推奨される. 1) 基準点での線量は臨床的に基づいたものであること

4 2) 基準点はわかりやすい方法で定義しやすいものであること 3) 線量が適切に決定できるように選ぶこと 4) 急激な線量勾配のない領域におくこと 5) PTV の中心, あるいは中心付近に置くこと 6) 可能なら beam 軸の交差する場所に置くこと肺末梢に腫瘍がある場合など PTV の中心に ICRU 基準点を設定すると 肺や気管など低密度な領域また照射野辺縁など線量勾配が大きな場所に設定される場合がある. そのような場所に point 処方 (ICRU 基準点 ) で処方線量の決定を行った場合, 数 mm ズレるだけで処方する線量に大きな誤差が生じ, 適切に線量を決定することが難しい. そのため低密度の領域や線量勾配の大きな場所は避け,PTV 内の周りの組織の密度が均一な安定した場所に ICRU 基準点を設けることが望ましい. 4.3 体積線量指標肺定位照射では point 処方の場合,PTV 辺縁が Under dose になる傾向があり, その欠点を補うため D 95 処方や D 98 処方など体積線量指標を用い処方線量の決定を行っている施設もある.Fig. 4 に示すように, 体積線量指標 D とは当該体積をカバーする最小線量のことで, 例えば D 95%=60 Gy とは当該体積の 95% の領域に 60 Gy 以上の線量が処方され, 残りの 5 % は Under dose になっていることを表す. また体積線量指標は線量処方の決定だけではなくリスク臓器などの評価の際にも用いられる. 体積線量指標を用いる場合は contour を行う術者間の誤差や画像表示条件などの影響を受けるため注意が必要である. Fig. 4 体積線量指標について 5. Plan の評価作成した plan の妥当性について,target の原体性やリスク臓器の線量制約が守られていることも含め, 最適かつ効率的な plan であることを, 線量分布や DVH を用いて評価する. まず線量分布と DVH の特徴について解説する. 5.1 線量分布と DVH Fig. 5 に示すように, 線量分布は三次元的な位置情報があり,target 内の低線量域, リスク臓器の過剰な高線量域の位置が同定でき,Field in Field の設定や plan の修正箇所を把握することができる. しかし, 複数の plan を評価する際には時間がかかるというデメリットがある.DVH は線量と target やリスク臓器との体積の関係

5 を定量的に評価することができ, 複数の plan を容易に評価することが可能であるが, 位置情報がないため線 量分布と両者で plan を評価することが重要である. 線量分布 Dose color wash DVH Fig. 5 線量分布と DVH 5.2 Target の原体性 PTV 内の線量分布は可及的に均一であることが望ましいが, 基準点線量の 95% から 107% の範囲であれば 許容される 3~5) Conformity Index(CI) CI は target の線量収束性を表す指標で ICRU83 5) の定義では処方線量の 95% が処方される体積と PTV の体積の比 (1 式 ) で求めることができ 1 に近づく程 target 内の線量収束性は高くなる.CI は文献によってその定義が異なる. CI = V 95% V PTV (ICRU83) 1 Fig. 6 に示すように,2 門照射と多門照射を比較した場合, 多門照射の方が V 95% の値と V PTV が近似しており target に対する線量収束性は良い.

6 V PTV V95% VS ex)v PTV : 150cc V 95% : 250cc CI=250/150=1.667 ex)v PTV : 150cc V 95% : 180cc CI=180/150=1.2 2 門多門 Fig. 6 2 門照射と多門照射の CI Homogeneity index(hi) HI は target の線量均一性を表す指標で ICRU83 5) では 2 式で算出することができ, その値が 0 に近づく程 target 内の線量均一性は良くなる. HI = (D 2 D 98 ) D 50 (ICRU83) 2 Fig. 7 に示すように, 直行 2 門 (wedge:+) は PTV の体積に対し点線で囲む処方線量で囲まれる体積が含まれておらず,DVH 上でも PTV 内の高線量域と低線領域の差が前後対向 2 門の plan よりも大きくなっていることがわかる. このことから target 内における線量均一性は前後対向 2 門の plan の方が良い.HI も文献によってその定義が異なり,CI も含めどの定義で算出した値なのか明確な記録として残す必要がある. V 100% OAR PTV VS OAR PTV 直行 2 門 前後対向 2 門 Fig. 7 直行 2 門 (wedge:+) と前後対向 2 門の HI 異なる Plan による CI,HI Fig. 8 に示すように,beam エネルギーや weight の設定,Field in Field,wedge の追加などにより CI,HI の値が異なる症例がある. また多門照射することにより処方する線量で囲まれる体積が PTV の体積に近づき, リスク臓器に処方される線量も低くなることがある. しかし, それらを追加することによる治療時間の延長にも繋がることがあり,CI,HI の値だけでなく PS や治療目的も考慮しながら最終的に採用する plan を決定することが重要である.

7 Fig. 8 Low and High conformity,homogeneity 6. リスク臓器の有害事象有害事象とは, 治療や処置( 医薬品の投与や放射線治療, または手術 ) をうけた患者に際して見られるあらゆる好ましくない徴候や症状, 疾患, 検査異常値であり, 治療や処置との因果関係は問わない と JCOG の臨床安全性情報取扱いガイドラインでは定義される 6). 放射線治療においても重度の有害事象が起こるリスクを可能な限り低くなるよう線量制約値を設けている.Table 1 に示すように, 治療計画を立案する際はただ線量制約値を守るだけでなく, 起こりうる有害事象のレベルについての知識も必要である. Table 1 放射線肺臓炎の Grade 分類 (CTCAEver4.0 6) より ) 6.1 直列臓器と並列臓器直列臓器は一部でも障害が起こると臓器としての機能を失うため, 最大線量 (D max,d 2%) で評価し, 並列臓器は一部が損傷しても他の部分で機能を代償でき 体積線量 (V 〇〇 Gy, 平均肺線量 (Mean Lung Dose:MLD)) で評価する. 6.2 肺の線量制約 (V 20Gy,MLD)

8 化学療法併用の場合, 重症化するリスクが高く,V 20Gy や MLD に配慮する必要がある.V 20Gy は 20 Gy 以上照射される正常肺の体積のことである.CRT の患者に対する V 20Gy と肺臓炎の関係を示した辻野ら報告では V 20Gy:25% を超えた症例でそれ以外の症例と比較し内科的な処置を要する Grade2 以上の肺臓炎のリスクが高いとされている 7). また MLD は V 20Gy と強い相関があり,Wang らの報告によれば MLD:16.5 Gy 以上超えた症例でそれ以外の症例と比較し酸素吸入などの処置を要する Grade3 以上の肺臓炎のリスクが高いとされている 8) (Fig. 9). Fig. 9 左 ) CRT における V20Gy と G2 以上の肺臓炎の関係 7), 右 )CRT における MLD と G3 以上の肺臓炎の関係 8) 6.3 放射線性脊髄症放射線性脊髄症は下肢脱力, 麻痺など Quality of Life(QOL) の著しい低下を認めるため回避すべき有害事象のひとつである.Schultheiss の報告によれば 45 Gy 照射された場合 0.03% 50 Gy で 0.2% 59.3 Gy で 5% の確率で脊髄症をきたすとされている 9) RT 単独の場合, 脊髄の耐容線量は 50 Gy と言われており通常 40~50 Gy の線量制約値を設けている施設が多く,40 Gy 照射後, 原発巣に限局した脊髄を照射野からはずす照射野に変更する (Fig. 10). Fig. 10 左 ) 2 Gy/fr における放射線性脊髄症と等価線量との関係 9), 中, 右 ) 非小細胞癌の標準的放射線治療計画 2) 7. 当院での工夫 照射範囲が広く, また PTV と PRV が近接, 重なる場合など線量制約を守る Plan を作成することが困難な 症例を経験する. そのような場合, 当院では SM を 5 mm から 3 mm に,OAR に対する margin も 3 mm から

9 1 mm に縮小し,Setup error の影響を可能な限り抑えるため On line 補正を行っている. それでも線量制約を 守る plan を作成することが困難な場合は治療医, 主治医とコンセンサスを取りながら治療計画を立案するこ とが大切である (Fig.11). Fig. 11 左, 中 ) 肺癌 ( 原発 + 予防的 LN) の照射範囲, 右 )margin 縮小後の target とリスク臓器の重なり 8. まとめ肺癌の治療計画を行う上で, 治療計画ひとつひとつの行程での知識や得られた情報を繋げて行く事が重要であり, 何かひとつが欠けてしまえば提供する放射線治療の質の低下に繋がる. また, 治療目的や予後など患者個々に合わせた治療計画を立案することは重要だが, 今回解説した基礎がしっかりあってこそ良質な放射線治療を提供することができると考える. 今回解説したことが日々の診療に少しでも活かして頂けたら幸いである. 参考文献 1) がん 放射線療法 2010 大西洋, 唐沢久美子, 唐沢克之, 編著 ; 篠原出版新社 2) 放射線治療計画ガイドライン 2012 年版日本放射線腫瘍学会 ; 金原出版株式会社 3) International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Report 50,Prescribing,Recording and Reporting Photon Beam Therapy,ICRU Publications,Bethesda,U.S.A., ) International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Report 62,Prescribing,Recording and Reporting Photon Beam Therapy(Supplement to ICRU Report 50),ICRU Publications,Bethesda,U.S.A., ) International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Report 83,Prescribing,Recording and Reporting Photon Beam Therapy(IMRT),ICRU Publications,Bethesda,U.S.A., ) Common Terminology Criteria for Adverse Events(CTCAE)version4.0-JCOG Published: May 28, 2009 (v4.03: Jun. 14, 2010) 7) Tsujino K, Hirota S, Endo M, et al, Int J Radiat Oncol Biol Phys Jan 1;55(1): ) Wang S, Liao Z, Wei X,et al,.int J Radiat oncol Biol Phys.2006 Dec1;66(5): ) Schultheiss TE,Int J Radiat Oncol Biol Phys.2008 Aug 1;71(5):1455-9