2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of physically and biologically conformal high-precision photon irradiation strategy tailored to the clinicopathological features of metastatic brain tumors
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21K07561
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| Research Institution | Aichi Medical University |
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Principal Investigator |
大宝 和博 愛知医科大学, 愛知医科大学, 客員研究員 (20452146)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 転移性脳腫瘍 / 定位放射線照射 / 生物学的等価線量 / 線量分布 / 低侵襲治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
普及率が高く用途・適用も広い汎用ライナック装置を用い、線量分布の点で最も優れた回転型強度変調定位照射について、単発病変について基礎的、物理的解析を進め、非水平アーク使用の意義、超不均一なGTV線量の基本的妥当性を明らかにできた。脳の耐容性について、過去に指摘された線量体積因子、局在のみでは予測できない脳壊死に関連する因子を明らかにした。放射線抵抗性の腎癌について大型病変でも一定以上のGTV辺縁線量と超不均一GTV線量によって緩徐ながら著明な縮小が得られることを明らかにした。10分割照射について1回照射24 Gy相当と等価な線量は53 Gy以上であることを限られた症例数であるが明らかにした。GTV辺縁53 Gy以上で中心1.25倍以上とすることで10 cc超の大型病変でも1年以上の縮小維持が達成できる場合が多いことを明らかにした。本法により照射期間中の早期縮小、症状の早期改善、最大奏功の改善(より著明な縮小～寛解相当達成)、そのより長期の維持が得られやすいが、照射期間中の計画以上の局所脳高線量照射は晩期の脳壊死発症につながる場合があることを明らかにした。回転原体照射では1 cm以下の小型病変でGTV線量が均一めになる、GTV外線量減衰が急峻となりやすい問題があるが、その改善法を明らかにした。腎機能低下例など造影剤投与が困難な例があるが、T2強調像でGTV境界が概ね視認できる場合、T2腫瘤とGTVと定義しその内外の線量勾配を最適化することで短期ながら定位照射単独が適用可能なことを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
1回照射で抗腫瘍効果がある程度確立されている線量と臨床的に等価な分割照射線量、生物学的等価線量(BED)の最適な換算式を解析する。3～15分割で検討する。既存のLQモデルに加え、LQC、LQLモデル、さらにα/β比について10～20を中心により低い場合も想定し臨床例との対比を進める。引き続きGTV境界とその内外の線量勾配の最適化の観点から、GTV境界とその内外2 mmの線量を中心に解析を進める。その上で、1年以上安定した縮小維持が得られる例とそうでない増悪例について、抗腫瘍効果の点で必要なBED、その換算式を見極めていく。脳の耐容性に関連して、見苦しい照射後画像変化、治療介入が必要な脳壊死に関連する線量体積因子、5～10分割照射の適用限界を解析する。T2腫瘤と造影病変の乖離例、造影剤の顕著な滲出例について特に顕微鏡的脳浸潤の包含有無を含め至適な標的定義について検討する。定位照射後の増悪例(造影病変の拡大)について、腫瘍遺残再増殖・脳壊死(照射後変化)のいずれが優位かの至適な判断基準(治療内容と画像評価の対比)と、再照射の適応判断、その線量・線量分布について解析を進める。全脳照射先行後に定位照射を早期に追加する場合、その至適線量についてBEDの観点から解析を進める。
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| Causes of Carryover |
他の研究者と同様、新型コロナウイルス感染症による学会出張、共同研究者の所属施設訪問での討議に大きな制約が続いており、自施設内やオンラインで討議できる範囲で実施可能な内容にシフトせざるを得なくなった。国際学会への参加、発表も困難な状況であったが、代わりに症例報告を進め、その英文構成費、掲載費用が当初の計画以上に必要となった。また、国内学会ではオンライン開催が多かったが積極的に参加、発表を行った。当初、購入を予定していた深層学習のための人口知能を有する専用ソフトは、進歩が著しく様々な内容のものが登場し機能更新されている。現行の解析をさらに進め、解析すべき因子に適したものを見極める必要があり今年度も機器決定、購入を見送った。最終的には研究課題の解析を進め、報告・公開することが優先されるので、関連文献の購入経費、論文化のための経費との至適バランスを検討していく予定である。
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Research Products
(17 results)
