放射線腫瘍学は.電離放射線を用いて悪性腫瘍やある種の良性疾患を治療する臨床医学の特別な学問分野である。 放射線腫瘍学の発展は.放射線物理学.放射線生物学.臨床医学の進歩に依存している。 悪性腫瘍の治療法には.手術.放射線治療.化学療法.漢方薬.免疫療法.遺伝子治療など多くの方法があるが.最初の3つは広く用いられており.より成熟した治療法である。
悪性腫瘍患者の約2/3は.生活の質（QOL）と治療効果を向上させるために.異なる病期において放射線治療を受けている。
放射線治療は局所治療であり.その有効性は局所制御率で表すことができる。 腫瘍が局所の進展にとどまっていれば.放射線治療は根絶という目標を達成するために用いることができ.遠隔転移が起こっていれば.放射線治療は症状を緩和し.QOLを改善するための緩和治療の役割を果たすことしかできない。 腫瘍の浸潤性.転移性の特徴から.臨床的には様々な統合治療.特に手術.放射線治療.化学療法の統合治療を行う必要があることが多い。
I. 放射線治療の物理的基礎
(I) 放射線源の種類
放射線治療で使用される放射線源には3つの種類がある：第一に.放射性同位元素からのα線.p線.γ線.第二に.X線治療装置やさまざまな種類の加速器で生成されたエネルギーの異なるX線.第三に.さまざまな種類の加速器で生成された電子.陽子.負の中間子.およびその他の重粒子のビーム。 (ii) 様々なエネルギーの加速器から発生するX線の利用。
（B）放射線治療のモダリティ
1.長距離照射 放射線源は.体の特定の部分の照射に焦点を当て.体外の一定の距離に配置され.従来のダーマトームの固定線源と軸距離照射の固定または回転線源に加えて.定位放射線治療.いわゆるγナイフまたはXナイフと3次元コンフォーマル放射線テラピーと強度変調療法（IFT）を含み.世界で最も効果的な放射線治療の方法です。
2.ブラキセラピー（放射性同位元素を封入し.治療したい組織や自然の空洞に直接入れる治療法）
組織間照射や腔内治療と呼ばれるもので.術後治療やモデリング治療のために術中にチューブを留置する方法もある。
3.放射性同位元素内用療法：放射性同位元素を人体に経口または静脈注射して治療する。
（C）放射線治療装置
1.X線治療装置 X線は.電子の高速運動が標的物質に当たることで発生します。 エネルギーレベルによって.臨界X線（6〜11kV）.接触X線（10〜60kV）.浅いX線（60〜160kV）.深いX線（180〜400kV）と高電圧X線（400kV〜lMV）に分けることができます。 X線治療器は60Coや加速器に比べてエネルギーが低い。 深部線量が小さい.散乱しやすい.線量分布が悪い.体表面で最も線量が高い.骨組織でより吸収される。 しかし.安価でシンプルな構造であり.操作や保守が容易である。
2.60Co治療機 最初の60Co治療機は1951年にカナダで製造され.現在では開発途上国や地域で広く使用されています。 放射性同位元素である60Coは.0.31MeVのエネルギーを持つベータ線と1.25MeVの平均エネルギーを持つベータ線の2種類の放射線を発生させることができる。 後者は臨床放射線治療に使用され.半減期は5.27年である。 深部X線治療装置と比較すると.高エネルギーで単色であり.透過性が高く.最高線量点が皮下0.5cmであるため皮膚の保護に役立ち.骨と軟部組織での吸収線量が等しく.側方散乱が少ない。 加速器に比べ経済的で信頼性が高く.構造もシンプルでメンテナンスも容易である。 しかし.ペナンブラが大きく.コバルト線源を定期的に交換する必要がある。
3.50年代初頭からの医療用加速器臨床用加速器。 3つの主要なタイプがあります：まず.電子誘導加速器.リング真空ボックス内の電子加速.X線と電子ビームを生成することができますが.X線の出力率は低く.出力の安定性は.その電子ラインの臨床使用は高くありません。 第二に.電子線形加速器は.電子ビーム治療のための直接鉛の場合は.高エネルギーに電子を加速するためにマイクロ波電界と.;ストライキターゲットは.その後.X線治療。 電子線形加速器は.主に2つのタイプがあります：低エネルギー単光子（4〜6MV）線形加速器高エネルギーシングル/ダブルフォトンバンド電子ビーム線形加速器。 前者は腫瘍の深さの80％の治療ニーズを満たすことができ.後者は腫瘍の深い部分に使用され.電子線はより浅いオフセット腫瘍を治療するために使用することができます。 第三に.電子凹型サイクロトロンは.誘導加速器の経済性と電子線形加速器の高出力率を併せ持つ。 その電子ビームとX線エネルギーは.医療用として理想的であり.広い範囲で調整することができ.シンプルな構造.小型.低コスト.医療用高エネルギー加速器の将来の発展方向である。
4.放射線治療補助装置放射線治療補助装置とは.画像診断装置CT（コンピュータ断層撮影）とMRI（磁気共鳴画像診断）を含む放射線治療関連装置の位置決めと実装を指します;シミュレータ（シミュレータ）：放射線治療.X線透視.撮影やCT装置の幾何学的条件のシミュレーション;治療計画システム（TPS.治療計画システム）。
（D）治療計画の立案と実施
1.放射線量測定
（1）吸収線量：放射線が物質を通過するとき.そのエネルギーは通過した物質に吸収され.徐々に減少するので.吸収線量と呼ばれる。 放射線治療の線量単位はグレイ（Gray：Gyと表記）で.物質の単位質量（J/kg）あたりに吸収される平均エネルギーを表します。
（2）放射線治療の臨床的線量原則：周囲の正常組織.特に重要な臓器や放射線感受性の高い組織への照射をできるだけ少なくすることを前提に.腫瘍組織への吸収線量をできるだけ多くする。 したがって.良い治療計画は以下の条件を満たすべきである：腫瘍への正確な線量.照射野を治療目標部位に合わせること.腫瘍病巣と不顕性病巣を根治的治療に含めること.治療腫瘍領域の線量分布が均一で.線量変化勾配が10％以下.すなわち線量分布の90％を達成すること.治療領域の線量をできるだけ増加させ.照射領域の正常組織に吸収される線量を減少させるように照射野を設計すること.腫瘍の周囲組織を保護し.腫瘍の正常組織を保護すること。
2.照射技術 放射源と人体の位置関係により.外部照射は.線源皮膚距離固定照射.等心角固定照射.回転照射に分けられる。 実施にあたっては.1つの照射野または複数の照射野に異なる種類の光線または異なるエネルギーの光線を併用することができ.線量調整のためにフィラーを使用したり.鉛ブロックやくさび形フィルターなどを配置したりすることが流行しており.「ホットスポット」や「コールドスポット」を避けるために隣接する照射野の収束に注意を払う必要がある。
3. そのため.放射線治療の実施にあたっては.放射線治療医.物理学者.技術者の緊密な協力が必要である。 放射線治療医は治療計画を立案し.治療計画を評価し.計画の実施を監督し.物理学者はTPS上の線量を最適化し.線量測定の正確さを保証し.治療装置の保護と保守に責任を持ち.スタッフと患者の安全と保護を保証し.技師は計画の実施に責任を持ち.患者の体位やその他の操作が正しいことを保証する。
Ⅱ.放射線反応の生化学的基礎と放射線治療の生物学的基礎
（Ⅰ）放射線化学反応
放射線化学反応は.放射線が生体に照射された直後に起こり.そのメカニズムは.生体は約70％の水を含んでおり.放射線は水と相互作用して.H-.OH-.過酸化水素などのいくつかのフリーラジカルを生成し.これがエネルギー吸収を引き起こす。 したがって.照射時の有機酸素の存在が
放射線反応の最も重要な修飾因子である。
(II) 放射線治療の生物学的基礎
放射線照射後には一連の生物学的影響が生じ.それらは生体の組織構造のレベルに応じて以下の3種類に分類することができる：
1.組織レベルでの放射線影響 組織.すなわち細胞集団は.放射線照射後に形態的および機能的変化を生じ.あらゆる種類の組織が細胞周期の異なる段階にある細胞から構成され.放射線感受性が異なる。 あらゆる種類の組織は.細胞周期の異なる段階にある細胞で構成されており.異なる段階にある細胞の放射線感受性は異なり.ほとんどの哺乳類細胞はG2期とM期に最も感受性が高く.Gl期とS期の感受性は低く.G0細胞は放射線に抵抗性である。 放射線照射後.嫌気性細胞の再酸素化.細胞周期の再分布.細胞増殖.細胞損傷修復.細胞補充が起こる。 それは.細胞増殖周期の延長や分裂の遅延.特定の細胞群の分裂能の喪失として現れる。 死の時期によって.放射線誘発細胞死は間期死と増殖死に分けられる。 細胞の形態によって.細胞死は細胞壊死とアポトーシスに分けられる。 放射線誘発アポトーシスは分裂前アポトーシスと分裂後アポトーシスに分けられる。
3.分子レベルでの放射線影響
ゲノムでは.DNA放射線損傷は選択的で不均一に分布している。 DNA損傷の様々な形態の中でも.二本鎖切断（DSB）は細胞の生存に密接に関係しているため.特に注目されている。DSBの後にもある程度の修復は起こるが.そのほとんどは誤った修復であったり.二本鎖染色体の形成は致命的であったり.染色体対称性の異所性で.がん原遺伝子を活性化する。 癌原遺伝子の異所性.活性化（白血病やリンパ腫を誘発する）.遺伝子欠失（癌原遺伝子が失われるか不活性化される）（固形腫瘍を誘発する）などがある。
放射線照射後の細胞周期の変化はサイトカインによって制御される。 細胞周期には3つのチェックポイント.すなわちG1/S.S/G2.G2/Mチェックポイントがあり.それぞれ異なるサイクリンによってP34の活性が制御され.各細胞周期の移行が正しく適時に行われるようになっている。 アポトーシスに関連する遺伝子には.bcl-2.myc.rasなどがある。 照射された細胞はまた.細胞シグナルの変化を引き起こし.初期応答遺伝子にはc-fas.c-junなどがある。 初期応答遺伝子の微小活性化は後期応答遺伝子の活性化を誘発し.腫瘍壊死因子（TNF）やトランスフォーミング成長因子（TGFβ）のような重要なエフェクタータンパク質を発現させる。
（C）放射線感受性と放射線耐性
骨髄.小腸上皮.扁平上皮.遊走上皮などの組織は.おおよそ3種類の細胞が相互に結合して構成されている。 幹細胞：分化して機能的な細胞に成熟するまで何度か分裂することができる細胞.または分裂後に分化せずに親細胞の娘細胞（娘細胞と同じ）になることができる細胞。 (ii) 分化した細胞または機能細胞：例えば.小腸膜の絨毛細胞は.もはや分裂できず.老化によって死滅する。 (iii)成熟した分化細胞の傾向：上記の2つの間で.幹細胞の子孫であり.まだ完全に分化していないが.クラス分化のプロセスを完了している。 一般的に.幹細胞の感度が最も高く.分化と成熟の増加に伴い.その感度は徐々に低下し.もはや分裂していない完全に分化した細胞の感度が最も低くなります。
1.放射線感受性 ある線量.時間.照射野内では.あらゆる種類の組織細胞が放射線の影響を受け.異なる程度の変化を生じる。 通常.腫瘍組織は放射線感受性として表現され.正常組織は主に放射線耐容能と呼ばれる。 放射線感受性腫瘍とは.そのような腫瘍を消失させる放射線の量が.正常組織が許容する量よりもはるかに低い腫瘍のことで.例えば悪性リンパ腫やセミノーマなどである：これらの腫瘍は悪性度が高い傾向があり.早期に遠隔転移を起こすことがある。 放射線非感受性腫瘍は.骨.軟骨.横紋筋肉腫.神経など.静止状態にあることが多い細胞や組織から発生することがほとんどである。この種の腫瘍は.高い放射線量では制御できず.隣接する正常組織に回復不能な損傷を与える可能性がある。 しかし.放射線生物学の発達により.治療計画を変更することで放射線感受性を高めることが可能であり.例えばメラノーマの場合.各分割の線量を増やすことで治療効果を高めることができる（500～600cGy/回.週2回）。 その中間のものは中等度感受性腫瘍と呼ばれ.腫瘍の致死線量が正常組織の耐性に近い。 したがって.これらの腫瘍の早期発見と治療が望まれる。 これらの腫瘍は通常.皮膚癌.頸部癌.上咽頭癌.口腔癌.口唇癌のように.身体の表層部や目に見える自然腔に存在し.その病理型はほとんどが扁平上皮細胞癌である。
腫瘍の放射線感受性に影響を与える因子は.組織の発生源.病態の種類.分化の程度に加え.腫瘍の位置.周囲の正常組織の種類.腫瘍組織と正常組織の関係.病期.患者の全身状態など数多くある。 細胞の酸素化状態は細胞の放射線感受性に影響する重要な因子の一つであり.その他の因子としては.細胞周期の分布.分割照射期間中の腫瘍組織と正常組織の再増殖率の差.クローン形成細胞の割合.細胞固有の放射線感受性.細胞損傷の修復.宿主と腫瘍の関係などが挙げられる。
2.放射線耐性 放射線に対するヒト組織の感受性は.増殖能に正比例し.分化度に反比例する。 ある線量の下では.感受性は照射面積と正の相関がある。 放射線障害の発現は.最終的には組織内の幹細胞集団の枯渇の程度に依存する。 近年.実験的放射線治療学と放射線生物学の発展により.正常組織は早期反応組織と後期反応組織に分類され.腫瘍は基本的に早期反応組織である。 L-Qモデル（一次二次方程式）によると.早期放射線応答性組織はγ/β値が約10Gyと大きく.後期放射線応答性組織はγ/β値が2～3Gyと小さい。
（1）早期放射線応答性組織：放射線治療期間中.すなわち放射線治療開始後2ヶ月以内に生じる放射線応答で.放射性食道炎.粘膜炎.皮膚の急性傷害などがあり.正常な状態では持続的に増殖し.照射後は破壊されることが特徴である。
（2）後期放射線反応組織：放射線反応（傷害）は放射線終了後数ヶ月から数年経ってから起こり.このような組織には.脳.脊髄.肺.皮下結合組織.成体骨などがあり.これらの組織は増殖能力を失っているか.非常に弱く.放射線損傷の補償は主に修復によって達成される。
多くの臓器は.初期放射線障害と後期放射線障害の両方を示すことがある。 例えば.皮膚の早期放射線障害は発赤.色素沈着.乾性および湿性の落屑であり.後期放射線障害は皮膚表面の毛細血管の拡張.皮膚および皮下組織の萎縮.線維化である。 その理由は.初期の反応は皮膚の基底層にある発毛細胞へのダメージであり.後期のダメージは皮膚の下にある真皮組織へのダメージだからである
。
（3）正常組織寛容度：TD5/5とTD50/5が一般的に用いられる。 前者は定時分割照射（2Gy/回/日.5回/週）の条件下で.治療後5年以内に合併症が5％以下になる線量である。 後者は5年以内に50％の症例に重篤な合併症が起こる線量である。 正常組織の耐性は.局所照射線量によって以下のように異なるレベルに分けられる：20Gyの照射は.卵巣.座骨.発育中の乳腺.成長中の骨や軟骨.骨髄.結晶などの放射線感受性組織に影響を及ぼす。 消化器系全体.胃.小腸.結腸の大部分または全部は.20～45Gyでは重篤な合併症の影響を受けなかった。 両腎と全肺への25Gy以上の照射では.一定の割合で放射性腎炎と放射性肺炎が発生した。 全肝.全心に40Gy以上照射すると.一定の割合で放射性障害が発生した。 50～70Gyの照射では.皮膚.口腔粘膜.唾液腺.食道.膵臓.直腸.膀胱の1～5％に重篤な放射性障害が生じた。 卵管.子宮.成人乳腺.成人筋肉.血液.胆管.関節軟骨.末梢神経.肺尖は75Gy以上照射しても重篤な合併症はない。
III.臨床放射線治療
臨床では腫瘍患者の約70％が放射線治療を必要とする。 放射線治療は治療目的によって.臨床的に発見された腫瘍を対象とする根治的放射線治療と.基礎病変を対象とする予防的放射線治療に分けられる。 このうち.治療的放射線療法は単純放射線療法と併用療法に分けられる。 放射線単独療法は.臨床の場ではさらに根治的放射線療法と緩和的放射線療法に分けられる。 根治的放射線治療とは.多くの場合.外部照射またはブラキセラピーによる補完によって.周囲の正常組織や臓器に致命的な損傷を与えることなく.放射線によって患部の腫瘍を長期的または永久的に消失させることを指す。 治癒の可能性があり.腫瘍が放射線感受性または中等度の患者に用いられる。 緩和治療は.さまざまな理由で腫瘍の根治治療の可能性を失った患者に用いられる。 その目的は.腫瘍によって引き起こされる症状を軽減し.生活の質を改善し.余命を延長することであるが.患者の苦痛や毒性の副作用を増加させないことが前提である。 例えば.上大静脈圧迫.脳転移.骨転移などである。
包括的治療には.主に放射線と手術の統合治療.放射線と化学療法の統合治療が含まれます。 放射線治療と手術の順序によって.前者は術前放射線治療.術中放射線治療.術後放射線治療に分けられる。 手術と放射線療法を併用する基本原則は.2つのアプローチのメカニズムが異なることである。 放射線療法は腫瘍の中心部では効果がない傾向があり.そこでは腫瘍のクローン形成細胞の濃度が最も高く.低酸素環境にある。 手術は.腫瘍が切除範囲を越えて広がり.隣接組織に浸潤して顕微鏡検査では見えない病巣を形成する場合には効果がない。 放射線療法は.血管供給が良好で腫瘍細胞数が少ない腫瘍を死滅させるが.手術は巨大な壊死巣を有する大きな腫瘍を切除する。 術前放射線治療の利点は.組織を破壊せず.腫瘍の範囲や臨床的に考えられる播種経路に応じて照射野を設定できること.腫瘍の大きさを縮小し.技術的に切除不可能な腫瘍を手術可能な腫瘍に変えることである。 術前放射線治療の欠点は.腫瘍の範囲に関する正確な病理診断ができないことであり.これは手術後の正常組織の修復に影響する。 術後放射線治療の欠点は.手術中に汚染された可能性のあるすべての組織を治療する必要があることである。 さらに.手術中に生存可能な腫瘍細胞が治療範囲を越えて広がっている可能性がある。 手術と放射線の併用は.多くの進行性腫瘍の局所制御を有意に改善し.過剰な単剤治療から生じる合併症の発生率を低下させる。 術中放射線療法：主に胃癌.膵癌.直腸癌などの消化管の腫瘍に用いられる。 大きな腫瘍を外科的に切除した後.腫瘍とその周囲のリンパドレナージ領域に放射線を照射すると.腫瘍の局所制御率が向上する。 その利点は.照射範囲が広がり.小腸のような放射線感受性の高い臓器が保護されるべきフィールドに移動することである。
放射線治療と化学療法の併用：放射線治療は局所に作用し.化学療法は全身に作用するため.血行性に播種しやすい腫瘍（肺がんなど）や多中心に発生しやすい腫瘍（悪性リンパ腫など）に対しては.化学療法はすでに播種している遠隔転移巣の排除を目的とし.放射線治療は局所の原発巣の制御を目的とする。 このように.放射線療法と化学療法の併用は.局所制御率を改善し.遠隔転移の出現を抑制または遅延させ.生存率を改善するのに役立つ。 化学療法は.局所腫瘍のサイズが大きい患者に使用され.腫瘍細胞を減少させることを目的としているため.放射線で死滅させるべき腫瘍細胞の数を減らすことができ.総放射線量を減らすことができる。
HEDGE II 老人性腫瘍の特徴と合併症
老人性腫瘍には.老人性疾患に共通する特徴がある。 臨床症状は非典型的である。 病初期には症状がないため.早期診断は困難である。 高齢者は多臓器疾患を合併しやすいため.臨床症状が重なったり.かぶったり.複雑化したりすることが多い。 原因因子が不明であることが多く.体内で無意識のうちに病気が進行し.経過が長引き.特別な治療法がない。 高齢者は体が弱っているため.脱水.拘縮.褥瘡.尿失禁.便失禁などの合併症が起こりやすい。 高齢者は代償能力が低く.故障しやすい。 高齢者は複数の病気や薬物療法も多く.臓器機能の低下と相まって.解毒・排泄機能が低下しているため.薬物が副作用を引き起こしやすいので.薬の量を適切に減らし.薬の服用期間を長くしすぎないようにする。
高齢になると.環境要因による遺伝子変異が蓄積し.腫瘍に対する免疫系の免疫監視機能が低下するため.高齢の腫瘍患者は二重がんになりやすい。
放射線治療を受けるすべての患者は.何らかの副作用を経験する。 副作用の大きさは.治療部位.照射野の大きさ.総線量.照射野エネルギー.分割線量.線量率などの治療因子.化学療法の併用.手術の有無などによって異なる。 放射線療法と化学療法の併用は.同時に行うか化学療法後に行うかにかかわらず.放射線の効果を増強する。 手術も放射線治療の副作用の発生率を増加させる。例えば.多回開腹手術は骨盤放射線治療後の小腸閉塞の発生率を増加させる。 さまざまな臓器に対する放射線治療は.急性および慢性の副作用を引き起こす。 前者は放射線治療後数日から数週間後に発生し.通常.浮腫.幹細胞の死滅または消失.炎症性変化を伴う。後者は放射線治療後数ヵ月から数年後に発生し.線維化などの間葉系変化を伴うことが多い。
全身反応：全身的な放射線治療に加えて.放射線治療は局所的な治療法であるため.副作用は照射した局所に限定されることがほとんどである。 しかし.多くの患者は倦怠感.疲労.食欲不振.抑うつなどの全身症状を経験する。 これらの症状の原因は不明である。 腫瘍の治療中の心理的.感情的な変化や.治療による体内の変化によるものかもしれません。 精神的なサポートと.これらは治療過程の正常な一部であるという説明が必要である。
血液学的反応：骨髄とリンパ球は放射線に対して非常に感受性が高く.最も明らかな反応は白血球と血小板の減少ですが.赤血球は感受性がありません。 血液学的反応の違いは.照射範囲の広さ.脾臓や骨髄への照射の有無.放射線治療の前や治療中に化学療法を行うかどうかなどの要因に関係する。 皮膚がんなど.体のごく一部に放射線が照射される場合は.血液像にほとんど変化はなく.定期的な血液検査は必要ありません。 しかし.放射線の照射野が広く.体腔の奥深く.あるいは脾臓にまで放射線が照射されると.造血系がより反応するようになり.毎週血液検査が必要になります。 白血球と血小板の数は治療の制限要因となる。 一般に.白血球数の安全な下限は3×109/L.血小板数は8×1010/Lと考えられている。
放射線治療は.治療と症状軽減の二重の役割を持つがん治療の重要な手段であり.特に虚弱で手術や化学療法を受けることができない高齢の患者にとっては.依然として有用な治療法である。 臨床の現場では.全照射量では毒性の副作用が懸念されるため.医師は高齢患者への線量が不足しがちである。 人口の高齢化により.放射線治療を受ける高齢の腫瘍患者はますます増えている。 虚弱な高齢腫瘍患者.特に頭頸部腫瘍や胸部腫瘍に対して放射線治療が安全で有効であることを報告する文献は多い。 骨盤内腫瘍に対しては.照射野を適切に縮小すべきである。 放射線治療では体重の維持が極めて重要であり.食事の改善.週1回の体重測定.食事の質と量の適時調整が重要である。 高齢は放射線治療の禁忌ではないが.患者の全身状態は放射線治療の予後に影響する重要な因子である。 高齢患者における放射線治療中断の理由としては.下痢による体重減少.嚥下障害.疾患の進行などが挙げられる。 治療中断の最大の原因は照射野が広いことであろう。 全身状態が良好な患者は.2～3度の急性皮膚炎.粘膜炎.咽頭炎.食道炎.膀胱炎に耐える。 高齢者における小腸反応（下痢）と咽頭粘膜炎は.特別な注意と適切な支持療法が必要である。