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としなりあくや
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テーマ肺がん治療の臨床現場での取り組み肺がん放射線治療への取り組み - 呼吸性移動対策と FFF の臨床利用 - 神戸低侵襲がん医療センター上原和之はじめに当院では肺がんの治療に対して CyberKnife(Accuray 社製 ) と TrueBeam(Varian Medical Systems 社製 ) の 2 つの放射線治療装置を運用し, 症例によって選択している.

その後, 照射方法の選択のためのシミュレーションの結果によって TrueBeam に切り替える場合がある. このように TrueBeam の適用は,CyberKnife での治療が困難と判断された症例が主となっている. 腫瘍のサイズが大きく判断が難しい場合は両方の治療計画装置でプランを Fig. 1 当院の肺がん放射線治療の選択肢作成比較し, 担当医に判断を仰いでいる. 2.

1 テーマ肺がん治療の臨床現場での取り組み肺がん放射線治療への取り組み - 呼吸性移動対策と FFF の臨床利用 - 神戸低侵襲がん医療センター上原和之はじめに当院では肺がんの治療に対して CyberKnife(Accuray 社製 ) と TrueBeam(Varian Medical Systems 社製 ) の 2 つの放射線治療装置を運用し, 症例によって選択している. 今回は, 放射線治療装置の使い分けと実施している呼吸性移動対策,Flattening Filter Free(FFF) の臨床利用について紹介する. 1. 放射線治療装置の選択当院ではまず腫瘍医が診察時に体位保持や安静呼吸の可否 (30 分程度 ) などの患者状態と, 腫瘍のサイズと形状から CyberKnife の適用を判断している (Fig. 1). その後, 照射方法の選択のためのシミュレーションの結果によって TrueBeam に切り替える場合がある. このように TrueBeam の適用は,CyberKnife での治療が困難と判断された症例が主となっている. 腫瘍のサイズが大きく判断が難しい場合は両方の治療計画装置でプランを Fig. 1 当院の肺がん放射線治療の選択肢作成比較し, 担当医に判断を仰いでいる. 2. CyberKnife 2.1 ワークフロー当院の CyberKnife VSI は G4 から最大線量率が上昇 (1000 MU/min) し, マーカーレス動体追尾照射の治療前シミュレーションソフトウェア (LOT:Lung Optimized Treatment) が搭載されたバージョンである. 当院ではこの機能を使用して事前にシミュレーションを行い, その結果によって 1マーカーレス動体追尾照射,2 金属マーカー使用の動体追尾照射,3 同期無し ITV 法から照射方法を選択している.CyberKnife の治療まで Fig. 2 CyberKnife のワークフローのワークフローを Fig. 2 に示す. 一部の症例で体表マーカーと体内マーカーとの相関関係が乏しい, または椎体の認識が悪いことがあり, このような場合 CyberKnife での治療は困難であるため TrueBeam に装置を切り替えている. 治療時には後述する correlation error の値から追尾照射が適正に実施されているかをモニタリングしている.

2.2 CyberKnife で可能な照射方法 CyberKnife の動体追尾機能は体表の赤外線マーカーの動きと kv-x 線画像で認識される体内マーカー ( 腫瘍陰影または金属マーカー ) の動きとの相関関係をモデル化し,115 ms 後の体内マーカーの移動量を予測しながら追尾照射を行う 1).

2 2.2 CyberKnife で可能な照射方法 CyberKnife の動体追尾機能は体表の赤外線マーカーの動きと kv-x 線画像で認識される体内マーカー ( 腫瘍陰影または金属マーカー ) の動きとの相関関係をモデル化し,115 ms 後の体内マーカーの移動量を予測しながら追尾照射を行う 1). またその相関モデルは kv-x 線画像を取得するごとに更新されていくため, 治療中のベースラインの変化にも対応可能である. 事前のシミュレーションは治療ビームを照射しない以外には実際の治療と同じ環境下で行い, 相関モデルの作成と約 10 分間の correlation error( 赤外線マーカーから予測される体内マーカーの位置と kv-x 線画像から検出される実際の位置との誤差 ) を評価, 記録している (Fig. 3-a). 得られた correlation error は治療計画時のマージンに考慮している. 以下に当院で使用している追尾方法を示す. Fig. 3 CyberKnife の各記録用シート 1 マーカーレス動体追尾照射 (XLT:Xsight Lung Tracking) この方法では椎体の骨照合で回転補正を行った後に kv-x 線画像上の腫瘍陰影と体表マーカーとの相関モデルを作成して追尾を行う. 金属マーカーの留置が不要で非侵襲かつ腫瘍そのものを追尾するため最も理想的な方法と考えられるが, 椎体と腫瘍陰影が正確に認識されることが条件である. 当院では事前の X 線透視と CT 画像上での腫瘍位置から XLT 可能と判断した症例に対して LOT シミュレーションを実施しており, そのうちの約 7 割の症例で XLT による照射が可能と判定されている. 2 金属マーカー使用動体追尾照射 (Synchrony respiratory tracking) この方法では腫瘍近傍への金属マーカー留置が必要となるが, 体表マーカーとの相関モデルの対象が金属マーカーに替わる以外は XLT と同様の機構である. 治療装置はあくまで金属マーカーの移動量に対して動体追尾を行うため, 呼吸周期中の腫瘍と金属マーカーとの移動量の誤差, 治療計画時からの腫瘍と金属マーカーの位置関係の変化を考慮する必要がある. 前者に対して当院では治療計画用 CT 画像と 4DCT 画像とを金属マーカーを基準に registration を行い, 各位相でターゲットを作成, 合算することで腫瘍と金属マーカーとの呼吸性移動量の差を治療計画に考慮している. また後者に対しては初回治療当日に治療体位で CT を撮影し, 治療計画用 CT 画像と金属マ

ーカーを基準とした registration, 及び位置関係の評価を行うことでマーカーに変位がないことを確認している (Fig3-b). 3 呼吸同期無し ITV 照射 (Xsight Spine Tracking) 肺上葉の腫瘍など呼吸性移動量 5 mm 未満の症例については椎体の骨照合 (Xsight spine tracking) による ITV 照射を行っている.

3 ーカーを基準とした registration, 及び位置関係の評価を行うことでマーカーに変位がないことを確認している (Fig3-b). 3 呼吸同期無し ITV 照射 (Xsight Spine Tracking) 肺上葉の腫瘍など呼吸性移動量 5 mm 未満の症例については椎体の骨照合 (Xsight spine tracking) による ITV 照射を行っている. 治療中は一定の時間間隔 ( 当院では秒程度 ) で kv-x 線画像が取得されており, その度に椎体の DRR との照合で検出された誤差を補正した状態で照射が行われる. この方法ではあくまでも椎体のみを追尾しているため, ターゲットについては 4DCT などを用いて ITV を考慮する必要がある. 3. TrueBeam 3.1 ワークフロー TrueBeam では4Abches(APEX Medical 社製 ) による呼気息止め照射,5Gating 照射, 6ITV 法による照射を行っている.TrueBeam の治療までのワークフローを Fig. 4 に示す. 息止め照射では患者の状態を考慮して担当医が可能と判断した場合に, 治療計画用 CT 撮影の事前に約 1 時間の呼吸性移動量評価と息止め練習を実施している. ここでは Abches を使用した自由呼吸,20 秒程度の息止め時の X 線透視像によって腫瘍陰影やマーカーの移動量を評 Fig. 4 TrueBeam のワークフロー価し, 息止めの再現性, 持続性の評価を行う. 息止めが困難な場合は Gating 照射, 呼吸性移動量が 5 mm 未満の場合は ITV 法による照射を選択する 2). 治療計画用 CT 撮影ではターゲット部分のみ 4DCT を同時に撮影し, 治療計画に使用している. 照射直前には呼気息止めの CBCT と OBI の X 線透視によってターゲット位置の確認を行っている. 当院の TrueBeam の MV imager は FFF の線量率に対応しておらず, 照射中のシネ撮影ができないため,FFF 使用時には照射中のターゲット位置確認の課題がある. この点についてはハードウェアが ver.2.0 以降の TrueBeam では MV imager が FFF の線量率に対応済みであり, 照射中のシネ撮影が可能である 3.2 TrueBeam で可能な照射方法 TrueBeam で治療を行う場合には治療計画用 CT 撮影の時点で照射方法は確定しており,CyberKnife のように治療室での事前シミュレーションは実施しない.CyberKnife から装置変更となった患者はセットアップ法がそのまま適用できる Gating 照射, または ITV 法による照射で治療を行っている. 以下に当院で使用している照射方法を示す. 4Abches による息止め照射 Abches は胸腹部の 2 点にアームを接触させ, その体動から呼吸波形を検出する. 患者が自身の呼吸状態をリアル

タイムに確認できるため, 技師の指示を受けて息止めを行う際の再現性や息止め中の安定性に優れる. 当院は再現性, 持続性のよい呼気での息止めを採用しており, 治療計画用 CT では呼気息止めで 3 回撮影してターゲット位置の再現性評価や ITV マージン設定に利用している.

TrueBeam の呼吸同期照射では RPM ではなく, 付属の Respiratory Motion Management system を使用する. 赤外線カメラ (Optical imager) と体表マーカーも RPM とは異なるが, コミッショニング時に動体ファントムを使用して比較した両者の波形に差は無く,CT 撮影時に RPM で得られた波形をリファレンス波形として使用可能である.

4 タイムに確認できるため, 技師の指示を受けて息止めを行う際の再現性や息止め中の安定性に優れる. 当院は再現性, 持続性のよい呼気での息止めを採用しており, 治療計画用 CT では呼気息止めで 3 回撮影してターゲット位置の再現性評価や ITV マージン設定に利用している. 5Gating 照射 4DCT は RPM(Real-time Position Management system, Varian Medical Systems 社製 ) を使用し, 撮影範囲をターゲット近位に絞って撮影する.4DCT の画像に問題があれば再撮影を行う必要があるため, 撮影後は即座に再構成を行い, 技師と物理士でデータ欠損やアーチファクトの有無および程度を確認している. TrueBeam の呼吸同期照射では RPM ではなく, 付属の Respiratory Motion Management system を使用する. 赤外線カメラ (Optical imager) と体表マーカーも RPM とは異なるが, コミッショニング時に動体ファントムを使用して比較した両者の波形に差は無く,CT 撮影時に RPM で得られた波形をリファレンス波形として使用可能である. 治療時の位置照合は Gating Mode で OBI 撮影を行うことで金属マーカー, 腫瘍影や横隔膜などの位置再現性を確認する.Gating Mode は呼吸周期ではなく波形の振幅を基準にビームオントリガーを設定する Amplitude-based Gating を使用しており, 治療中に呼吸波形のベースラインシフトが発生する場合があるため, その際には呼吸波形の再取得と OBI による再照合を実施する必要がある. 6ITV 法による照射呼吸性移動量が小さい (<5 mm), または息止め, 安静呼吸が困難な症例は従来の ITV 法による照射を実施する. 3.3 FFF の臨床利用について FFF を臨床使用することについての長短に関しては未だに議論はあるが 3), 最大の利点は従来よりも高い線量率と考えられる. 高線量率の使用によって照射時間の短縮が見込まれ, 時間のかかる息止め照射や呼吸同期照射で治療時間全体の短縮による患者の負担軽減が期待できる 4). 当院では治療時間短縮を目的として主に体幹部定位照射, 緩和照射, 一回線量の大きな IMRT で FFF を臨床使用している. 3.4 肺野 SBRT における FFF の利用 FFF は凸型のプロファイル特性を示すが, 小照射野ではその影響は小さい. 例えば 6 MV のエネルギーにおいて 6 cm 以下の正方形照射野サイズであれば Flattening filter(ff) 装填ビームと同等のプロファイルを示す (Fig. 5). 肺野の SBRT で使用される照射野サイズではプロファイル特性の影響は小さい事が予想される. FFF 臨床使用の事前検証としてプランニングスタディを行った. 肺野の SBRT:9 症例において PTV 最大線量の平均値で有意差は無く 1% 程度増加であり, 各 OAR を含めて DVH 上で大きな変化は見られ Fig. 5 6 MVX 線の 10 cm 深における線量プロファイル実線は FF 装填, 破線は FFF の線量プロファイルを示す

これは息止め照射であれば, 各門 1 回の息止めで十分照射可能な時間に短縮している. Table 1 肺野 SBRT プランにおける FF 装填と FFF との線量指標の比較 3.

FFF での皮膚線量はすでに論文等で報告されているが当院でも測定を行い,FF の有無およびエネルギー間での比較を実施した 5).

照射野サイズ 10 10 cm 2,Dmax に対する深さ 0 mm における相対線量は FF の有無によって 6 MV で 5.7%,10 MV で 2.4% の線量増加がみられ,Dmax まで一貫して FFF の方が高線量となっていた (Fig. 6).

5 なかった (Table 1). 全 81 門の照射について MU を線量率で割って簡易に Beam-On-Time を求めると FF 装填 ( 線量率 :600 MU/min) と FFF( 線量率 :1400 MU/min) と比較して 4-37 秒から 2-17 秒に減少した. これは息止め照射であれば, 各門 1 回の息止めで十分照射可能な時間に短縮している. Table 1 肺野 SBRT プランにおける FF 装填と FFF との線量指標の比較 3.5 FFF の皮膚線量 FFF は FF での線質硬化が起きないため低エネルギー成分は増加するが, 一方でガントリヘッド内の散乱線は減少する. 前者は皮膚線量の増加に, 後者は減少に寄与する事象である.FFF での皮膚線量はすでに論文等で報告されているが当院でも測定を行い,FF の有無およびエネルギー間での比較を実施した 5). 測定には平行平板形電離箱線量計 (PTW34045 Advanced Markus chamber, PTW 社製 ), タフウォータファントム ( 京都科学社製 ) を使用した. 照射野サイズ cm 2,Dmax に対する深さ 0 mm における相対線量は FF の有無によって 6 MV で 5.7%,10 MV で 2.4% の線量増加がみられ,Dmax まで一貫して FFF の方が高線量となっていた (Fig. 6). 当院では 4 MV のエネルギーも使用可能であり, 6 MV の FFF と比較すると, 深さ 0 mm を除いて 4 MV の方が高線量であった ( 深さ 0 mm では 4 MV: 6 MV FFF=21.6%:22.2%). 照射野サイズによる影響については文献と同様の結果が得られ, 小照射野では FF 装填に比べて FFF の線量が高いが, 照射野が大きくなると FF の有無による差は小さくなり,FF 装填の線量の方が高くなった 6). これらの結果から FFF 使用によって皮膚の物理線量は増加するが, これまでの 4 MV の使用データ, 経験が参考になるのではないかと考える. Fig. 6 ビルドアップ領域の深部線量曲線 4. おわりに当院の肺がん放射線治療に対する取り組みとして放射線治療装置の使い分けと呼吸性移動対策,FFF の臨床使用について紹介した. 照射方法の選択肢が多いために様々な状態の患者に対応可能だが, 一方で治療までの行程

6 と管理が複雑になってしまっている. そのため, 円滑に治療開始に至るには放射線治療に関わる職種間での情報共有が重要である. FFF の利用については現状臨床成績への影響に関する報告は少なく, 線量分布上の改善はほとんど無いため, 治療時間の短縮をどのように捉えるかによって使用頻度は大きく変わってくる. さらに照射野サイズや呼吸同期などの呼吸性移動対策の有無, 一回線量が使用の判定基準となってくると考えられるが, 各施設で基準を設けて運用することが重要と考える. 参考文献 1) Pepin EW, et al., Correlation and prediction uncertainties in the CyberKnife Synchrony respiratory tracking system. Med Phys Jul;38(7): ) Keall PJ. et al., The management of respiratory motion in radiation oncology report of AAPM Task Group 76. Med Phys Oct;33(10): ) Liu C, Snyder MG, Orton CG., Point/counterpoint. The future of IMRT SBRT lies in the use of unflattened x-ray beams. Med Phys Jun;40(6): ) Vassiliev ON, et al., Stereotactic radiotherapy for lung cancer using a flattening filter free Clinac. J Appl Clin Med Phys. 2009;10(1): ) Wang Y., et al., Surface dose investigation of the flattening filter-free photon beams. Int J Radiat Oncol Biol Phys Jun 1;83(2):e ) Fogliata A., et al., Definition of parameters for quality assurance of flattening filter free (FFF) photon beams in radiation therapy. Med Phys Oct;39(10):

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Microsoft PowerPoint UM.ppt [互換モード] CyberKnife の吸収線量測定及び当院における QA QC への取り組み横浜サイバーナイフセンター 1) 横浜市立大学大学院 2) 井上光広 1)2) 大川浩平 1) 仙田学 1) 帯刀光史 1) 佐藤健吾 1) 横浜市立大学附属病院小池泉首都大学東京大学院河内徹 CyberKnife の吸収線量測定 60 Coγ 線以外の線質での水吸収線量 D = M N k w, Q Q D,w,Q