放射線治療 1-1 放射線治療では各装置が何をしてるの？

名前を覚える前に、まずは仕事を知ろう

リニアック、治療計画装置、MLC、CBCT……。名前は聞いたことがあっても、「それぞれ何をしていて、どうつながるの？」と聞かれると、意外と説明が難しいですよね…。
放射線治療は、放射線を出す装置だけでは成り立ちません。体の情報を集め、照射方法を計画し、治療時の位置を確かめてから放射線を届ける。その一連の流れを、測定や照合、記録が支えています。
この記事を書くことで各装置の役割を治療の流れに沿って、一つずつ説明できるようになればいいなと思っています。図を見ながら「次に何をするんだろう？」と考えて読み進めてみてくださるとうれしいです！
扱うのは、主に医療用リニアックを用いる外部照射です。
外部照射とは、体の外から放射線を届ける治療のことです。陽子線・重粒子線治療も外部照射に含まれますが、装置の仕組みは異なります。

治療の流れに沿って、装置を並べてみる

まず、治療に関わる仕事を５つに分けてみます。①体の情報を集める、②照射方法を計画する、③治療時の位置を確かめる、④放射線を届ける、⑤測定・照合・記録で全体を支える。こんな感じですね！
これは役割を整理したもので、機械が５台並んでいるという意味ではありません。
たとえば、治療装置に位置確認用の撮影装置が組み込まれていることもあります。「１台の装置」と「１つの役割」は、必ずしも１対１ではないんですね。見た目で分類するより、何の情報を扱っているかに注目すると整理しやすくなります。下段の「測定・照合・記録」は、最後にまとめて行うのではなく、治療の各工程を支えています。
まずは、治療の土台となる体の画像を得るところから始まります。

治療計画用CTは、治療の土台となる情報を集める装置です。

最初に登場するのが治療計画用CTです。実際の治療で取る姿勢で撮影し、腫瘍や周囲の臓器の位置、体の輪郭などを画像にします。治療のたびに姿勢を再現しやすくするため、必要に応じて固定具も使います。
ただ、撮影のときだけ姿勢を取れればよいわけではありません。 治療のたびにできるだけ同じ姿勢を再現できるか、無理なくその姿勢を保てるかも大切です。
腰が痛くてつらい方もいれば、腕を上げ続けるのが難しい方もいます。どの体勢が一番楽なのか伺いながら、表情や体の動きにも目を向けています。毎日する治療の照射を安心して受けていただくためにも、必要に応じて姿勢や固定具を検討し、治療に必要な条件を保てるか、担当する医療者と確認していきます。
姿勢の再現性を確保することと、患者さんが安心して治療を続けられるよう支えること。患者さんの声を聞き、目の前の様子を見て対応するのも、計画CTのセットアップで大切にしたい仕事です。

では、CTで画像を撮れば、治療する範囲まで決まるのでしょうか？　そうではありません。得られた画像などをもとに、どこを治療対象とし、どの正常組織への線量に注意するかを医療者が検討します。CTは計画の材料を集める装置であり、撮影だけで治療範囲が決まるわけではありません。
また、CTは形を見るだけの資料でもありません。X線の治療計画では、CT値を密度などの計算用情報に変換して、体内での線量を求めるために使います。具体的な変換や必要な物理量は計算方法に依存します。今回は「形の情報と、線量計算のための情報を得る」と覚えれば十分です。

ここまでのポイントは、治療計画用CTは、治療時に再現しやすい姿勢で体の情報を集め、計画の土台をつくるということです。この情報をもとに、次は照射方法を検討します。

治療計画装置（TPS）は、照射方法と線量分布を計算・評価する装置です。

CTで体の情報がそろったら、次は「どこに、どれくらいの放射線を届けるか」を考えます。ここで使うのが、治療計画装置（Treatment Planning System：TPS）です。画像や治療装置のデータをもとに照射条件を設定し、体内の線量分布を計算・評価します。こうした一連の処理にも品質保証が必要です。
線量分布とは、体のどこに、どれくらいの線量が入るかを示すものです。TPSの画面に色付きの分布が表示されたら、「治療対象にはどれくらい届く？　周囲の正常組織にはどれくらい入る？」と考えてみてください。同じ数値でも、体のどの場所の線量なのかによって意味が変わります。
たとえば、照射する方向やビームの形・強さの配分を変えると、得られる線量分布も変わります。治療対象への線量と周囲の正常組織への線量を見ながら、計画を検討します。IMRTではビーム内の強度を調整することで、三次元的な線量分布をつくっていきます。
治療計画では、「治療対象や臓器の範囲を定める → 照射条件を設定・調整する → 線量を計算する → 分布を評価する」という流れで検討します。一度で決まるとは限らず、評価をもとに条件を変えて再計算することもあります。
ただし、『計算できた』と『その計画で治療してよい』は同じ判断ではありません。治療方針や対象範囲、計画の評価・承認には医療者が関わります。TPSは、必要な情報を入力すれば治療の妥当性まで無条件に保証してくれる装置ではありません。
TPSは線量分布を「計算・評価する」装置です。
実際に放射線を「発生させて届ける」のはリニアックです。
その前に、治療時の位置が計画時と合っているかも確認する必要があります。

位置確認の画像は、計画と治療時の状態をつなぐ

計画時に撮ったCTがあれば、治療当日の撮影は必要ないのでしょうか？　計画時の画像だけでは、その日の患者さんの位置関係まではわかりません。治療前や治療中に画像を使って位置などを確認・調整する方法を、画像誘導放射線治療（IGRT）と呼びます。
代表例の一つが、治療装置に搭載されたCBCT（コーンビームCT）です。取得した画像を計画時の参照画像と比較し、位置の調整に役立てます。ただし、使う画像装置や照合の方法は、治療装置・部位・運用によって異なります。
治療計画用CTもCBCTも『CT』という名前が付くので、最初は同じ箱に入れたくなります。そこで、『いつ撮るか』だけでなく、『何のために使うか』をセットにしてみてください。

図２で見比べると、治療計画用CTは「計画の土台をつくる」、位置確認用の画像は「その日の状態を参照画像と比べる」という違いが見えてきます。
なお、これは用途を理解するための入口です。CBCTを計画の調整などに活用する技術もあり、『CBCTは位置確認にしか使わない』という絶対的な分類にはしません。
ただし、画像を撮れば、その後の状態まですべてわかるわけではありません。どの時点で、何を確認した画像なのかを意識することが大切です。
たとえば、「参照画像に対して位置の違いが分かった」と「実際に寝台を動かして調整した」は、別の動作です。画像は位置を考えるための情報を与え、寝台は患者さんの位置を変える役割を持ちます。画像装置と寝台が連携していても、この二つの仕事を分けて説明すると理解しやすくなります。

リニアックは、治療用のビームをつくって届ける

いよいよ、治療用の放射線を出す装置です。リニアックはLinear Acceleratorの略で、線形加速器とも呼びます。医療用リニアックでは、電子を加速し、高エネルギーX線などを治療に利用します。電子線治療に対応する装置もあります。
X線治療の基本的な流れは、加速した電子を金属のターゲットに当ててX線を発生させ、そのビームを整えて患者さんへ届ける、というものです。ここで覚えたいのは、『加速する電子』と『治療で使うX線』を区別することです。X線を使うからといって、最初からX線そのものを加速しているわけではありません。電子線治療に対応しない機種もあり、ビームを整える方法も機種によって異なります。

照射する方向を変える役割にはガントリ、患者さんの位置を調整する役割には治療寝台が関わります。また、ビームの形を調整する代表的な部品にMLCがあります。どれも『放射線をつくる』とは別の仕事です。MLCを見て『細い板がたくさんある部品』とだけ覚えるより、『ビームの形を変えるために、細かなリーフを使っている』と仕事から覚えます。まずは、部品の役割を押さえておきましょう。リーフの構造や動きは、MLCの回でゆっくり扱います。電子銃や加速管、ターゲット、MLCなどの詳しい仕組みは、続く記事で一つずつ見ていきます。ここでは、リニアックの役割を「電子を加速し、治療用のビームを届ける装置」と押さえておきましょう。

計画通りかを確かめるため、測定と記録がある

ここまでで、画像を集める、計画する、位置を確かめる、照射する、という流れができました。でも、計画の画面がきれいに表示されていれば、それで終わりでしょうか。
装置の性能や治療の過程を確認する取り組みが、品質保証（QA）や品質管理（QC）です。たとえば、ファントムという測定用の物体に線量計を配置し、定めた条件で照射して、線量に関する値を確かめます。装置の性能を維持するための確認と、個別の治療計画に関する検証は、目的を分けて考えます。
ファントムと線量計も、同じものではありません。ファントムは測定条件をつくる側、線量計は放射線に対する応答を測る側、と整理してみてください。測定の目的に応じて適した形や検出器を選びます。患者さんの代わりに何でも再現してくれる万能の模型、というわけではないんですね…

さらに、計画と照射時の装置設定を照合し、実施内容を記録する仕組みがあります。Record and Verify system、略してR&Vと呼ばれる機能です。治療情報を扱うシステムの一部として組み込まれることもあります。確認済みの計画を装置へつなぎ、設定の食い違いを検出し、実施した内容を残す役割を持ちます。
ただし、照合で確かめるのは、基本的には「比較する情報が一致しているか」です。最初に登録した情報自体が間違っていれば、一致しているだけでは十分ではありません。登録情報の確認と、照射時の照合の両方が必要になります。

ここで、似た言葉を三つに分けてみましょう。TPSで線量分布を求めるのは「計算」、線量計で値を得るのは「測定」、計画と装置の設定を比べるのは「照合」です。どれも治療を確かめるための仕事ですが、一つ済めばほかも済むわけではありません。

図１の下段へ戻ってみてください。測定・照合・記録を最後の一工程にしなかった理由が、少し見えてきたでしょうか。装置の役割を学ぶときには、その装置が何をするかと一緒に、どう確かめるかも考えていきたいと思います。

「位置は合っているか」と「必要な線量を予定した条件で届けられるか」も、確認する対象が違います。ここを分けられると、なぜ撮影装置と測定器の両方が登場するのか、納得しやすくなると思います。装置の数が多いのは、同じ確認を無意味に繰り返しているからではなく、確かめたい内容が違うからです。

名前が増えたときは、３つの問いで整理する

ここまでに出てきた装置の名前を、そのまま縦に並べると結構な数になります。全部の略語を一度に暗記する必要はありません。初めての装置に出会ったら、次の三つを自分に聞いてみてください。
一つ目は、『何を受け取るのか』。画像なのか、計画した照射条件なのか、放射線なのか。二つ目は、『何をするのか』。計算する、撮影する、位置を調整する、測る、といった動詞です。三つ目は、『何を次へ渡すのか』。画像、計算結果、位置の情報、実際のビーム、記録。ここまで書けると、装置を流れの中に置けます。
この三つを使うと、装置の名前だけでなく、その仕事を自分の言葉で説明しやすくなります。
たとえばTPSなら、『体の画像や装置のデータを受け取り、照射条件と線量分布を検討し、確認・承認された計画を次の工程へつなぐ』ってかんじですね。

説明の途中で「なんとなくいい感じにする」と言いたくなったら、そこが次に調べる場所かもしれません。今回なら「画像にする」「計算する」「位置を比べる」「照射する」「測る」のどれなのか。それが言えるだけでも、装置の仕事はかなり具体的になると思います！

装置の役割を一覧で振り返る

ここまでの内容を表にしてみました。

もう一つだけ、略語の整理をしておきます。リニアックは装置、MLCはビームの形を調整する部品、IGRTは画像を使って治療の位置などを確認・調整する方法です。名前の並びが似ていても、「装置」「部品」「方法」は別の階層なんですね。すべてを同じ種類の機械として覚えないことが、これからの学習に役立ちます。たくさんの装置・部品・方法が組み合わさって、放射線治療を支えているということ！これはワクワクしますねぇ…こうしたそれぞれの働きが患者さんの照射につながると思うと、この分野の学習が楽しくなってきます。
少なくとも私はね！そう思います！('ω')

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