術中電子放射線療法

術中電子放射線療法は、癌手術中に残存腫瘍または腫瘍床に直接電子 放射線を照射する治療法です。 ^{[1] [2]}電子ビームは、電子エネルギーに応じて標的部位の後ろで線量が急速に減少し、下にある健康な組織を保護するため、 術中放射線治療に有効です。

IOERT は、医師が腫瘍を直接観察し、照射野内および標的体積の下にある重要な構造を保護しながら、正常な組織を照射野から除外できるため、「精密放射線療法」と呼ばれています。IOERT の利点の 1 つは、顕微鏡でしか見えない残存腫瘍細胞が最も破壊されやすい手術時に IOERT を投与できることです。また、IOERT は、積分線量が少なく治療時間が短いため、外部放射線療法(EBR) と組み合わせて使用​​されることがよくあります。

IOERT は、固形腫瘍（膵臓がん、局所進行性および再発性直腸がん、乳がん、肉腫、一部の婦人科および泌尿生殖器の悪性腫瘍、神経芽腫^[3]および脳腫瘍^[4]など）の治療において、臨床応用の長い歴史があり、有望な結果が得られています。事実上すべての腫瘍部位において、電子 IORT は局所制御を改善し、追加の手術や介入の必要性を減らします。以下は、現在 IOERT で治療されている疾患部位の一覧です。

1975 年以降、米国では乳がんの発生率が減少しているが、これは主にマンモグラフィーや放射線療法などの補助療法の使用によるものである。局所再発率は術後放射線療法によって大幅に低下し、生存率の向上につながる。局所再発を 4 回予防すれば、乳がんによる死亡を 1 人防ぐことができる。これまでに発表された研究の中で最大規模の研究の 1 つである (ELIOT) ^{[5]では、研究者らは 574 人の患者を 21} Gyのフル線量 IOERT で治療した後 、中央値 20 か月の追跡調査で乳房内腫瘍再発率がわずか 1.05% であったことを発見した。^[6]他の研究では、低リスク患者の乳がん治療において IOERT は許容できる結果をもたらすことが示されている。単独または EBRT との併用における IOERT の最適線量を定義し、高リスク患者の治療の一部として IOERT を使用するのが適切な時期を判断するには、さらなる研究が必要である。^[7]

過去30年間で、局所進行大腸がんの治療は、特に腫瘍部位からのがんの拡散を止める局所制御の分野で進歩してきました。IOERTは有望な結果を示しています。術前の外部放射線照射と化学療法および最大限の外科的切除と組み合わせると、局所進行原発性がんまたは局所再発がんの高リスク患者の治療に効果的な要素となる可能性があります。^[8]

研究によると、電子IORTは、局所進行性および再発性婦人科癌の患者、特に原発巣の治療後に局所再発癌を患う患者に対して、治療において重要かつ有用な役割を果たす可能性がある。放射線量とIOERTを他の介入と最適に組み合わせる方法についてのさらなる研究は、この疾患のマルチモダリティ治療の一環として、治療の順序と電子IORTを受けることで最も恩恵を受ける患者を定義するのに役立つだろう。^[9]

頭頸部がんは治療が困難な場合が多く、再発や転移率も高い。IOERTは局所進行性または再発性頭頸部がんの治療に効果的な手段である。さらに、研究によると、IOERTによるブーストにより生存腫瘍細胞の複製能力が低下し、EBRTを施行する前に手術創の治癒に余分な時間を生み出すことがわかっている。^{[10] [11]}

米国では、膵臓がんは近年死亡率がわずかに改善しているにもかかわらず、がんによる死亡原因の第4位です。最適な治療計画は依然として議論されていますが、米国では放射線療法と化学療法の併用が好まれています^[12]。 マルチモダリティ治療の一環として、IOERTはEBRT、化学放射線療法、外科的切除と組み合わせると局所再発を減らすようです。^[13]

軟部肉腫は電子線IORTによって効果的に治療することができ、EBRT（できれば術前）および最大切除と組み合わせて肉腫の現在の治療法として受け入れられつつあるようです。IOERTとEBRTを併用すると局所制御が改善されるようで、この方法は、適応があれば他の介入と組み合わせて効果的に使用できるように改良されています。四肢軟部肉腫に対する四肢温存アプローチにおける治療用放射線の照射に関する研究では、治療医が腫瘍または手術腔を直接視認し、正常組織を手動で照射野から除外できるため、電子線IORTは「精密放射線治療」と呼ばれることもあります。^{[14] [15]}

スペインの医師^[16]とドイツの医師^[17]は、それぞれ 1905 年と 1915 年に、外科的切除後に残った腫瘍を根絶するために術中放射線療法(IORT) を使用しました。しかし、20 世紀初頭の放射線機器は、比較的浸透性の低い低エネルギーX 線しか照射できませんでした。高線量の放射線を外部に照射すると、正常組織に許容できない損傷を与えることになります。低エネルギーまたは「オルソボルテージ」X 線を使用したIORT治療は、1930 年代から 1940 年代にかけて支持者を獲得しましたが、結果は一貫していませんでした。X 線は腫瘍床を越えてその下の正常組織に浸透し、線量分布が悪く、投与に比較的長い時間がかかりました。この技術は、より浸透性の高い外部放射線を照射できるメガボルテージ放射線機器の登場により、1950 年代後半にほぼ廃止されました。 ^[18]

1965年、現代のIOERT時代は京都大学で始まりました。京都大学では、ベータトロンによって生成された電子で患者が治療されました^[19]オルソボルテージX線ビームなどの他の形式のIORTと比較して、電子ビームはIOERTの線量分布を改善し、腫瘍を超えての浸透を制限し、必要な線量をはるかに迅速に送達しました。腫瘍床の下の正常組織は、必要に応じて保護および遮蔽することができ、治療には数分しかかかりませんでした。これらの利点により、電子はIOERTに適した放射線になりました。この技術は日本で支持されました。他の日本の病院は、主に線形粒子加速器から生成された電子ビームを使用してIOERTを開始しました。ほとんどの施設では、患者は手術室（OR）で手術され、治療のために放射線施設に搬送されました。

日本のIOERT技術では、手術中に比較的大量の放射線が一回投与され、ほとんどの患者はその後の外部放射線治療を受けなかった。これにより腫瘍部位に照射される可能性のある総線量は減少したが、特に胃がんに関しては、日本の初期の結果は印象的であった。^[20]

日本の経験を励みに、米国のいくつかのセンターがIOERTプログラムを導入した。最初のプログラムは1976年にハワード大学で開始され^[21]、日本の大量一回投与プロトコルに従った。ハワード大学は、従来の治療だけでなく手術室としても使用できる1部屋を備えた標準的な放射線治療施設を建設した。放射線機器は従来の治療にも使用されていたため、機器をめぐる競争により、IOERTの予定が組める患者の数は限られていた。

1978年、マサチューセッツ総合病院（MGH）はIORTプログラムを開始しました。^[22] MGHの医師は、週1回の午後に従来の治療室の1つをIOERT用に予約し、手術室で手術を行い、手術中に患者を放射線治療室に移動させました。これにより、放射線機器をより効率的に使用し、追加の資本支出は不要でした。しかし、IOERTの予定だった患者の約30～50％は、主に病気が隣接臓器に転移していたため、手術時にIORTに適さないことが判明しました。この要因と、手術中に患者を移動することのリスクと複雑さが相まって、MGHのIOERT法を使用して治療できる患者の数は大幅に制限されました。その結果、MGHのIOERTプログラムでは、手術の前または後に、従来の分割外部ビーム照射がIOERT線量に追加されました。

国立がん研究所（NCI）は、1979年にIOERTプログラムを開始しました。^{[23] [24] [25]}彼らのアプローチは、最大限の外科的切除とIOERTを組み合わせ、ほとんどの場合、治療の一部として従来の外部放射線療法は含まれていませんでした。NCIプロトコルはIOERT放射線のみに依存していたため、IOERT照射野は非常に大きいことが多く、腫瘍部位をカバーするために2つまたは3つの隣接した重なり合う照射野が必要になることがありました。これらの非常に大きな腫瘍に対するNCIの結果は期待できるものではありませんでしたが、積極的な手術と大きなIOERT照射野の組み合わせでさえ、許容できる毒性があることを示しました。さらに、彼らは手術チームが腫瘍を同時に潜望鏡で観察するためにテレビを使用するなど、IOERTにいくつかの技術革新を導入しました。

1981年、メイヨー・クリニックはさらに別の方法を試した。^[26]放射線治療部門に隣接して手術室を建設した。潜在的なIOERT患者は、通常の手術室で手術を受けた。IOERTの候補者であると判明した場合、放射線施設に隣接する手術室で2回目の手術が予定された。IOERTに適していることが判明した患者のみを予定することで、放射線治療装置をより効率的に使用できたが、患者に2回目の手術を受けさせるという代償があった。その後、メイヨー・クリニックは手術室を改造し、必要な巨大な遮蔽壁を備えた従来の放射線治療装置を設置し、現在では年間100人以上のIORT患者を日常的に治療している。1985年以降、シーメンス・メディカル・システムズはIOERT専用のLINACを提供した。これは手術室での使用を目的に設計されたが、重量が8トンを超え、約100トンの遮蔽が必要だった。これは医療界にとって高価すぎる方法であることが判明し、この専用装置はわずか7台しか販売されなかった。

手術室を IOERT 専用にすると、治療できる患者の数が増え、二重手術や手術中の患者の移動のリスクがなくなります。また、患者を手術室から治療室へ、そして再び手術室へ移動させる複雑なロジスティクスも不要になります。しかし、この解決策には欠点もあります。手術室の改造や加速器の購入には費用がかかります。さらに、IORT は 1 つの専門手術室に限定されます。それでも、メイヨー クリニックのモデルでは、治療機器が手術室内にあれば IOERT 処置の回数が増えることが実証されています。1985 年にイタリアで IOERT が始まり、手術を容易にし、その後放射線治療室へ移送する特殊な方法が採用されました。同じ頃、フランスでは、リヨンの術中装置を使用した別の IOERT 方法が開発されました。^{[27] [28] [29]}

1982年、ハーバード大学医学部の放射線治療合同センター（JCRT）^[30]は、1915年にドイツで使用された方法に似た、術中線量を提供するためのオルソボルテージX線を使用することで、手術室でのIORTの実行コストを削減しようとしました。しかし、これは理想的ではありませんでした。遮蔽コストと装置のコストと重量は従来の電子加速器と比較して有利でしたが、線量分布は劣り、治療時間は長く、骨が受ける放射線量が高くなりました。これらの理由から、センターはIOオルソボルテージ（X線）放射線治療装置を拒否しました。さらに、これらのオルソボルテージ装置（300kvp）は移動できるように設計されていませんでした。

1990年代には、電子ビームを使用する可搬型直線加速器（ Mobetron、LIAC、NOVAC-7）の開発と、乳がんの治療におけるIOERTの使用増加により、電子IORTが復活しました。 ^[31] IOERT用のポータブルLINACが発明される前は、臨床医は、建設に費用がかかる特別に遮蔽された手術室か、麻酔患者を治療のために手術室からLINACまで移動させる必要のある放射線治療室でのみ、IORT患者を治療することができました。^[32]これらの要因は、治療に多大なコストがかかるだけでなく、患者の感染リスクの増加など、手術のロジスティックス上の合併症を引き起こすため、IORTの広範な採用に対する大きな障害となっていました。

IOERT用のポータブルLINACは12MeV以下のエネルギーの電子ビームを生成し 、偏向磁石を使用していないため、放出される二次放射線は非常に低く、手術室に恒久的な遮蔽を必要としませんでした。これにより、新しい手術室を建設するか、古い手術室を改修するコストが大幅に削減されました。^[31]モバイルユニットを使用することで、IORTによる患者治療の可能性は、特別な遮蔽手術室の利用可能性に制限されなくなり、通常の遮蔽されていない手術室で行うことができるようになりました。

現在、モベトロン、LIAC、NOVAC-7線形加速器は、手術中に癌患者に術中放射線電子線治療を施すことで患者ケアを改善している。3つの装置はすべてコンパクトで移動可能である。1997年に米国で発明されたモベトロンは、 Xバンド技術とソフトドッキングシステムを使用している。LIACとNOVAC-7は、 Sバンド技術とハードドッキングシステムを使用するイタリアで開発されたロボット装置である。NOVAC-7は1990年代に臨床使用できるようになり、LIACは2003年に臨床環境に導入された。^[33]

IOERT以外の移動式ユニットも開発されている。1998年、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジで、乳がんの広範囲局所切除（乳房部分切除）後の腫瘍床の治療を目的としたTARGIT （標的術中放射線治療）と呼ばれる技術が開発された。TARGITは、等方性分布で低エネルギーX線放射線（最大50kV）を放射する小型の移動式X線源を使用する。^[34] MammoSiteを使用した（IO）密封小線源治療も乳がんの治療に使用されている。^[35]

この治療法への関心は、工場によるIOERT用LINACの開発などにより高まっています。^{[36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43]}

• 外部放射線治療（EBRT）
• 術中放射線療法（IORT）
• 標的術中放射線療法（TARGIT）

• 内部放射線療法、cancer.org 2010-06-27 にWayback Machineでアーカイブ