はじめに

近年，放射線治療機器および治療計画装置の進歩に伴い，標的に対する線量集中や，脊髄や耳下腺などのリスク臓器への線量低減が可能となっている。これらを実現する照射方法として強度変調放射線治療（intensity modulated radiation therapy：IMRT）がある。広く用いられているsimultaneous integrated boost（SIB）法IMRTでは，1回の照射で多段階線量の照射が可能である。例えば，原発巣やリンパ節転移に2Gy，周囲の高リスク領域に1.8Gy，予防的リンパ節領域に1.6Gyといった照射ができるため，理論上は一度の治療計画で最終まで照射可能である。ただし，治療期間中に腫瘍やリスク臓器の縮小・偏位が起こるため，腫瘍やリスク臓器に対する線量が変化する^1）。
そこで当院では，照射期間中に一度の再計画を行うtwo-step法IMRTを行ってきた^2）。通常照射で行ってきたように，まずは予防的リンパ節領域を含めた状態で標的全体に1回2Gyで46〜50Gy照射を行う（以下，イニシャルプラン）。30〜40Gyの時点で治療計画用CTを撮影し，再計画を行う。原発巣やリンパ節転移に絞って20〜24Gy照射することで，計66〜70Gyの照射を行う（以下，ブーストプラン）（図1）。two-step法の利点は，腫瘍やリスク臓器の縮小・偏位に合わせて治療を行える点であり，これは適応放射線治療（adaptive radiotherapy）の一つである。問題としては，至適なタイミングでの再計画が行えているかという点と，2回の治療計画を行うため時間がかかる点がある。これらの解決方法として，バリアン社の放射線治療計画装置｢Eclipse｣に搭載されている“SmartAdapt”を用いている。SmartAdaptは，deformable image registration（DIR）アプリケーションである。同一患者の異なる時期のCT画像を変形させることで，形状を一致させる技術である。CT画像に合わせてコンツーリングも変形するため，標的や各臓器の変形を確認することができる^3）〜5）。

図1　Two-step法IMRT（右扁桃がんの一例）

治療室内CTとSmartAdaptを用いた再治療計画の至適タイミングの検討

当院では，2015年10月にバリアン社製の｢TrueBeam with ExacTrac｣を導入した。これにより治療室内でコーンビームCTを撮影することが可能となり，治療途中の標的や，リスク臓器の形状や位置を確認することができるようになった。頭頸部がんにおいては日々の位置照合をExacTrac（直交2門kV-X線）で行い，週に1回（照射5回に1回）のペースで治療室内CTを撮影している（図1）。SmartAdaptを用いると，治療前に撮影したイニシャルプラン用CTのコンツーリングを週1回の治療室内CTに合わせて変形させ貼り付けることが可能である。また，治療室内CT上でイニシャルプランを再計算することで，標的体積やリスク臓器の体積変化や線量変化が計測可能となる。
当院にて化学放射線療法を行った中咽頭がん10例について，照射期間中の体輪郭変化や線量変化を治療室内CTとSmartAdaptを用いて計測し，two-step法IMRTにおける再治療計画時期の妥当性について後ろ向き検討を行った。治療計画CTで用いたコンツール〔計画標的体積（PTV），脊髄，体輪郭〕を治療室内CT上にSmartAdaptを用いて変形させ貼り付けた。そのまま貼り付けた場合は位置ズレが生じるが，Smart Adaptを用いることで変形に応じたコンツールの貼り付けが可能である（図2）。貼り付けたコンツールはほぼ修正なく利用が可能であった。その後，イニシャルプランを治療室内CT上で再計算し，PTV-D98/D50/D2と脊髄最大線量を測定した。治療室内CTの撮影範囲は，初期設定では頭尾側17cm程度であり，PTVや照射範囲全体の体積や線量が評価できなかったため，今回はアイソセンタ面のみでの体輪郭面積および線量を評価した。照射1日目の治療室内CTからの変化率の平均値を検討した。1週目から5週目までの体輪郭の変化率は100％，97％，97％，96％，96％と減少傾向で，脊髄最大線量は100％，101％，102％，101％，104％と増加傾向であり，それらに逆相関関係が見られた（r＝−0.47）。PTV-D98は100％，99％，99％，99％，98％，PTV-D50は100％，100％，100％，100％，100％，PTV-D2は100％，100％，100％，100％，100％とPTV内の線量変化は小さかった。5％以上の線量変化は，4週目の脊髄最大線量で10例中8例に見られ，5週目のPTV-D98・D2でそれぞれ1例ずつ見られた。後ろ向き検討の時点では治療室内CTによる撮影範囲の制限があったため，現在TrueBeamに搭載されているMulti-scan CBCTを用いて撮影範囲を2倍にし，頸部全体の体積変化や腫瘍・各リスク臓器全体の線量変化などを前向きに検討している。

図2　SmartAdaptを用いたコンツールの貼り付け
aは治療計画用CT，bは5週目の治療室内CTへコンツールをそのまま貼り付け，cはSmartAdaptを用いてコンツールを貼り付け。治療室内CTでは体輪郭および耳下腺が縮小しており，そのままの貼り付けではコンツールが体外へ飛び出している（b）。Smart Adaptを用いることで，変形に合わせたコンツールの貼り付けが可能となる（c）。

SmartAdaptを用いた再治療計画

two-step法の問題点として，再治療計画に時間を要する点を挙げた。IMRTにおいては，コンツーリングとプランニング（特に最適化）それぞれに時間がかかる。そこで当院では，ブーストプランのコンツーリングにSmartAdaptを用いている。イニシャルプランで作成したリスク臓器のコンツールを用いることで，かなりの時間短縮を図ることができる。脊髄や脳幹ではほとんど変形がないため，そのまま貼り付け・移動でも問題ないことが多いが，耳下腺では耳下腺自体の縮小もあるため，SmartAdaptが威力を発揮する（図3）。当院ではtwo-step法のため，イニシャルプラン・ブーストプランでそれぞれCTV・PTVを作成しているが，SIB法IMRTではこれらCTV・PTVにおいてもSmartAdaptが使える。
また，最適化の時間短縮には，過去の治療計画を活用する技術である“RapidPlan”の検討を現在行っている。従来のIMRTにおける最適化は，基準となる線量制約内に収まるよう症例ごとに標的・リスク臓器への線量や優先度などのパラメータを入力し，計算結果を確認した後にパラメータを修正するという作業を繰り返し行っており，数時間を要していた。RapidPlanは，これまでに自施設で行われた数十例のIMRTプランにおける線量体積ヒストグラム（DVH）を解析することで，新規症例における最適化時のパラメータを自動で提示してくれる機能である。当院では，前立腺がんと頭頸部がんにおいてRapid Planモデルの作成が終了し，実用性について解析中である。また，最新のEclipseでは，graphics processing unit（GPU）を用いた計算速度の向上や，最適化計算後に標的ごとの優先度を変更することができるmulti-criteria optimization（MCO）が搭載されている。これらの技術を用いると，プランニングの時間は大幅に短縮できる。

図3　SmartAdaptを用いたブーストプランへのコンツールの貼り付け
aはイニシャルプランコンツール，bはブーストプラン用CTへのイニシャルプランコンツールの貼り付け，cはSmartAdaptを用いたコンツールの貼り付け。臨床標的体積（CTV），PTVは再コンツール。

まとめ

SmartAdaptを用いて体輪郭面積の変化や標的・リスク臓器線量の変化を測定した結果，4〜5週目での再治療計画が必要であることがわかった。Rapid Planを併用することで治療計画時間は短縮され，患者ごとに適切なタイミングでの再治療計画が可能となる。今後は2回以上の再治療計画（multi-step法IMRT）も必要と考えている。
個々の患者に合わせた適応放射線治療を行っていく上で，SmartAdaptは今後ますますの利用価値があると考える。

^{●参考文献
1）Nishi, T., Nishimura, Y., Shibata, T., et al. : Volume and dosimetric changes and initial clinical experience of a two-step adaptive intensity modulated radiation therapy（IMRT）scheme for head and neck cancer. Radiother. Oncol., 106・1, 85〜89, 2013.
2）Nishimura, Y., Shibata, T., Nakamatsu, K., et al. : A two-step intensity-modulated radiation therapy method for nasopharyngeal cancer ; The Kinki University experience. Jpn. J. Clin. Oncol., 40・2, 130〜138, 2010.
3）Brouwer, C.L., Steenbakkers, R.J., Langendiik, J.A., et al. : Identifying patients who may benefit from adaptive radiotherapy ; Does the literature on anatomic and dosimetric changes in head and neck organs at risk during radiotherapy provide information to help？ Radiother, Oncol., 115・3, 285〜294, 2015.
4）García-Mollá, R., de Marco-Blancas, N., Bonaque, J., et al. : Validation of a deformable image registration produced by a commercial treatment planning system in head and neck. Phys. Med., 31・3, 219〜223, 2015.
5）Ramadaan, I.S., Peick, K., Hamilton, D.A., et al. : Validation of Varian’s SmartAdapt deformable image registration algorithm for clinical application. Radiat. Oncol., 10 : 73, 2015.}