IMPTを用いた「辛くない」頭頸部癌放射線治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 19K08088
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 安田 耕一 北海道大学, 大学病院, 助教 (00431362)
• 研究分担者: 加納 里志 北海道大学, 大学病院, 講師 (00374421) ; 水町 貴諭 北海道大学, 医学研究院, 客員研究員 (00507577) ; 高尾 聖心 北海道大学, 大学病院, 助教 (10614216) ; 田村 昌也 北海道大学, 大学病院, 助教 (40504775)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: IMPT / 陽子線治療 / 頭頸部癌 / 強度変調陽子線治療

研究開始時の研究の概要

頭頸部癌の放射線治療は、副作用のために患者に我慢を強いる「辛い」治療となっている。近年発展したスポットスキャニングIMPT（強度変調陽子線治療、intensity-modulated proton therapy）を用いて線量を細かく制御することにより、腫瘍の線量を下げることなく、副作用の原因となる皮膚、唾液腺、舌、粘膜の正常臓器線量を全て大幅に低減させ、患者にとって「辛くない」頭頸部癌放射線治療法を確立することを目的とする。
頭頸部領域の様々な癌で、皮膚炎、口渇、味覚障害、粘膜炎を低減させたスポットスキャニングIMPTが実施可能であることをシミュレーションにて示し、汎用性のある技術を開発する。

研究成果の概要

皮膚炎、口渇、味覚障害、粘膜炎、嚥下障害といった副作用を低減するためのDVH解析、NTCPモデル作成、プランニングの際の指標の設定を行った。NTCPモデルによる比較及び副作用を予測しながらプランの質を評価する試みを実臨床で開始した。患者が感じる「辛さ」を客観的に把握するためのQOL調査を実施した。実際に発生した副作用をIMPTとIMRTで比較した所、味覚障害はIMPTで低かったものの、有意差を示すには至らなかった。粘膜炎による嚥下障害はIMPTで有意に低かった。照射後6か月時点では味覚障害、粘膜炎による嚥下障害、口渇がIMPTで有意に低く、スポットスキャニングIMPTの有用性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

頭頸部癌に対する放射線治療は、近年IMRTなどの技術開発があるものの、未だに辛い副作用を患者さんに強いている。本研究は最先端放射線治療の一つであるスポットスキャニングIMPTの技術を用いてその副作用を低減させる試みである。いくつかの副作用やその回復においてスポットスキャニングIMPTの利点が示され、その有用性が示唆される結果である。最先端放射線治療の技術開発という点で学術的な価値を持つとともに、患者のQOLをできるだけ維持した癌治療法開発という点で、社会に広く利益をもたらしうる研究と考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Detailed analysis of failure patterns using deformable image registration in hypopharyngeal cancer patients treated with sequential boost intensity-modulated radiotherapy. (2023)
  • 著者名/発表者名: Otsuka M, Yasuda K, Uchinami Y, Tsushima N, Suzuki T, Kano S, Suzuki R, Miyamoto N, Minatogawa H, Dekura Y, Mori T, Nishioka K, Taguchi J, Shimizu Y, Katoh N, Homma A, Aoyama H.
  • 雑誌名: J Med Imaging Radiat Oncol. 巻: 67 号: 1 ページ: 98-110
  • DOI: 10.1111/1754-9485.13491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperfractionated intensity-modulated proton therapy for pharyngeal cancer with variable relative biological effectiveness: A simulation study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kasamatsu K, Matsuura T, Yasuda K, Miyazaki K, Takao S, Tamura M, Otsuka M, Uchinami Y, Aoyama H.
  • 雑誌名: Med Phys. 巻: 49 号: 12 ページ: 7815-7825
  • DOI: 10.1002/mp.16064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salvage surgery improves the treatment outcome of patients with residual/recurrent maxillary sinus cancer after superselective intra-arterial cisplatin infusion with concomitant radiation therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsushima Nayuta、kano Satoshi、Suzuki Takayoshi、Idogawa Hiroshi、Yoshida Daisuke、Yasuda Koichi、Otsuka Manami、Aoyama Hidefumi、Homma Akihiro
  • 雑誌名: European Archives of Oto-Rhino-Laryngology 巻: 279 号: 2 ページ: 899-905
  • DOI: 10.1007/s00405-021-06822-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiparametric Analysis of Tumor Morphological and Functional MR Parameters Potentially Predicts Local Failure in Pharynx Squamous Cell Carcinoma Patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujima Noriyuki、Shimizu Yukie、Yoshida Daisuke、Kano Satoshi、Mizumachi Takatsugu、Homma Akihiro、Yasuda Koichi、Onimaru Rikiya、Sakai Osamu、Kudo Kohsuke、Shirato Hiroki
  • 雑誌名: The Journal of Medical Investigation 巻: 68 号: 3.4 ページ: 354-361
  • DOI: 10.2152/jmi.68.354
  • NAID: 130008115660
  • ISSN: 1343-1420, 1349-6867
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prediction of the local treatment outcome in patients with oropharyngeal squamous cell carcinoma using deep learning analysis of pretreatment FDG-PET images (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujima Noriyuki、Andreu-Arasa V. Carlota、Meibom Sara K.、Mercier Gustavo A.、Truong Minh Tam、Hirata Kenji、Yasuda Koichi、Kano Satoshi、Homma Akihiro、Kudo Kohsuke、Sakai Osamu
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 21 号: 1 ページ: 900-900
  • DOI: 10.1186/s12885-021-08599-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Predictors of the need for prophylactic percutaneous endoscopic gastrostomy in head and neck cancer patients treated with concurrent chemoradiotherapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Kano Satoshi、Tsushima Nayuta、Suzuki Takayoshi、Hamada Seijiro、Yokokawa Taizo、Idogawa Hiroshi、Yasuda Koichi、Minatogawa Hideki、Dekura Yasuhiro、Aoyama Hidefumi、Homma Akihiro
  • 雑誌名: International Journal of Clinical Oncology 巻: 26 号: 7 ページ: 1179-1187
  • DOI: 10.1007/s10147-021-01889-w
• [雑誌論文] Potential benefits of adaptive intensity-modulated proton therapy in nasopharyngeal carcinomas. (2021)
  • 著者名/発表者名: Minatogawa H, Yasuda K, Dekura Y, Takao S, Matsuura T, Yoshimura T, Suzuki R, Yokota I, Fujima N, Onimaru R, Shimizu S, Aoyama H, Shirato H.
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 22 号: 1 ページ: 174-183
  • DOI: 10.1002/acm2.13128
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SMARCB1欠損篩骨洞癌に対する強度変調陽子線治療：症例報告と文献レビュー (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮﨑智彦、安田耕一、志藤元泰、小泉富基、藤田祥博、高橋周平、湊川英樹、大塚愛美、加藤徳雄、清水伸一、青山英史.
  • 雑誌名: 北海道放射線医学雑誌 巻: 1 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of acute-phase toxicities of intensity-modulated proton therapy using a model-based approach in pharyngeal cancer patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuda K, Minatogawa H, Dekura Y, Takao S, Tamura M, Tsushima N, Suzuki T, Kano S, Mizumachi T, Mori T, Nishioka K, Shido M, Katoh N, Taguchi H, Fujima N, Onimaru R, Yokota I, Kobashi K, Shimizu S, Homma A, Shirato H, Aoyama H.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 62 号: 2 ページ: 329-337
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa130
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine-Learning-Based Prediction of Treatment Outcomes Using MR Imaging-Derived Quantitative Tumor Information in Patients with Sinonasal Squamous Cell Carcinomas: A Preliminary Study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujima N, Shimizu Y, Yoshida D, Kano S, Mizumachi T, Homma A, Yasuda K, Onimaru R, Sakai O, Kudo K, Shirato H
  • 雑誌名: Cancers 巻: 11 号: 6 ページ: 800-800
  • DOI: 10.3390/cancers11060800
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of organ motion on volumetric and dosimetric parameters in stomach lymphomas treated with intensity‐modulated radiotherapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Uchinami Yusuke、Suzuki Ryusuke、Katoh Norio、Taguchi Hiroshi、Yasuda Koichi、Miyamoto Naoki、Ito Yoichi M.、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 20 号: 8 ページ: 78-86
  • DOI: 10.1002/acm2.12681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of treatment process time for real‐time‐image gated‐spot‐scanning proton‐beam therapy (RGPT) system (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Takaaki、Shimizu Shinichi、Hashimoto Takayuki、Nishioka Kentaro、Katoh Norio、Inoue Tetsuya、Taguchi Hiroshi、Yasuda Koichi、Matsuura Taeko、Takao Seishin、Tamura Masaya、Ito Yoichi M.、Matsuo Yuto、Tamura Hiroshi、Horita Kenji、Umegaki Kikuo、Shirato Hiroki
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 21 号: 2 ページ: 38-49
  • DOI: 10.1002/acm2.12804
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 上咽頭癌に対する強度変調陽子線治療の初期経験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 依田恵, 安田耕一, 打浪雄介, 西川昇, 志藤元泰, 宮﨑智彦, 高橋周平, 藤田祥博, 高尾聖心, 田村昌也, 田口純, 清水康, 加納里志, 本間明宏, 青山英史.
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第35回学術大会
• [学会発表] 北海道大学病院における上咽頭癌治療 - 10年間（2011-2020年）のまとめ - (2022)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一, 打浪雄介, 宮﨑智彦, 藤田祥博, 西川昇, 志藤元泰, 高橋周平, 田口純, 鈴木崇祥, 対馬那由多, 加納里志, 出倉康裕, 大塚愛美, 湊川英樹, 長谷川雅一, 土屋和彦, 鬼丸力也, 清水康, 本間明宏, 青山英史.
  • 学会等名: 第26回北日本頭頸部癌治療研究会
• [学会発表] Radiotherapy Strategy for H＆N cancer in Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuda K
  • 学会等名: The 9th GCB Biomedical Science and Engineering Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 高齢者頭頸部癌の放射線治療 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一
  • 学会等名: 第46回日本頭頸部癌学会
  • 招待講演
• [学会発表] 高齢の頭頸部悪性腫瘍に対する放射線治療の後ろ向き検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一、打浪雄介、浜田誠二郎、鈴木崇祥、対馬那由多、田口純、清水康、加納里志、本間明宏.
  • 学会等名: 第46回日本頭頸部癌学会
• [学会発表] 上咽頭癌の放射線治療 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一
  • 学会等名: 第81回日本医学放射線学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Preliminary Results of Proton Beam Therapy (PBT) for Rare Head and Neck Tumors. (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichi Yasuda, Hideki Minatogawa, Yasuhiro Dekura, Seishin Takao, Masaya Tamura, Nayuta Tsushima, Satoshi Kano, Shinichi Shimizu, Akihiro Homma, Hidefumi Aoyama.
  • 学会等名: The 80th Annual Meeting of the Japan Radiological Society.
• [学会発表] 咽喉頭扁平上皮癌IMRTの照射中における線量分布変化に関する解析. (2021)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一、打浪雄介、湊川英樹、小泉富基、大塚愛美、藤田祥博、井戸川寛志、鈴木崇祥、対馬那由多、加納里志、本間明宏.
  • 学会等名: 第45回日本頭頸部癌学会.
• [学会発表] 頭頸部がんへの陽子線治療の立場から (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第33回学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 上・中・下咽頭癌に対する陽子線治療の初期経験 (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一, 湊川英樹, 出倉康裕, 対馬那由多, 鈴木崇祥, 加納里志, 鬼丸力也, 清水伸一, 本間明宏, 青山英史.
  • 学会等名: 第44回日本頭頸部癌学会
• [学会発表] 咽頭癌への陽子線治療 (Proton Beam Therapy for Pharyngeal Cancer) (2019)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一、湊川英樹、出倉康裕、高尾聖心、田村昌也、鬼丸力也、清水伸一、本間明宏、梅垣菊男、白土博樹.
  • 学会等名: The 78th Annual Meeting of the Japan Radiological Society
• [学会発表] 強度変調X線治療および強度変調陽子線治療における皮膚炎と皮膚線量に関する検討. (2019)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一、湊川英樹、出倉康裕、対馬那由多、鈴木崇祥、加納里志、水町貴諭、鬼丸力也、清水伸一、本間明宏、白土博樹.
  • 学会等名: 第43回日本頭頸部癌学会
• [学会発表] Clinical Usefulness of model-based approach (MBA) in Head and Neck Cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koichi Yasuda
  • 学会等名: The 7th GI-CoRE Medical Science and Engineering Symposium.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 咽頭癌に対する強度変調陽子線治療の初期経験. (2019)
  • 著者名/発表者名: 安田耕一, 湊川英樹, 出倉康裕, 高尾聖心, 田村昌也, 対馬那由多, 鈴木崇祥, 加納里志, 水町貴諭, 松尾勇斗, 鈴鹿正顕, 山野茂, 鬼丸力也, 清水伸一, 本間明宏, 白土博樹.
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第32回学術大会