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「レーザー・プラズマ・ビームの医療応用」

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(1)

平成26年11月6日 駒場総合科目「レーザー・ビーム・プラズマ

~エネルギーサイエンスと現代社会への応用~」

「レーザー・プラズマ・ビームの医療応用」

東京大学工学部システム創成学科 環境エネルギーシステムコース

上坂

レポート課題

「X線・電子線、粒子線(陽子、炭素)によるがん治療システムの特徴、利点欠点を、講 義資料、参考文献、インターネット情報等を参考にして、3ページで意見を述べよ。」

(2)

木曜日5限 16:30~18:00 教養学部5号館513号室

*成績評価とレポート*

成績は、出席とレポートにもとづいて評価します。

レポート課題は講義毎に与えられます。そのうち3回分を選び、1件A4版で3ページ以上のレポートを作成し、提出し て下さい。

レポートには、出題した講師の氏名を必ず明記して下さい。

提出期間:2015年1月16~30日 提出場所:駒場教務課レポートボックス 問い合わせ先:工学部システム創成学科 石川 顕一([email protected]

レーザー・ビーム・プラズマ ~エネルギーサイエンスと現代生活への応用~

日付 講師 講義タイトル 関連テーマ

レーザー ビーム プラズマ

1 10月9日 石川 顕一 光とレーザーの超基礎

2 10月16日 小山 和義 レーザー加速と応用

3 10月23日 吉田 善章 宇宙とラボをつなぐプラズマ物理

4 10月30日 松崎 浩之 加速器質量分析と応用

5 11月6日 上坂 充 レーザー・プラズマ・ビームの医療応用

6 11月13日 石川 顕一 レーザーで見えるフェムト・アトの超高速の世界 7 11月20日 長谷川 秀一 レーザ光によるイオン制御・同位体科学・量子情報への応用1

8 11月27日 高橋 浩之 ビーム計測技術の現状

9 12月4日 石川 顕一 高エネルギーへの挑戦 - 高強度レーザー:核融合、宇宙物理、素粒子物理へ

の応用

10 12月11日 勝村 庸介 ビームの産業利用

11 12月18日 小川 雄一 プラズマ・核融合が拓く世界

12 1月8日 松崎 浩之 ビーム分析技術の最前線

13 1月15日 長谷川 秀一 レーザ光によるイオン制御・同位体科学・量子情報への応用2 冬学期総合科目(H26度) - 物質・生命一般(全科類1, 2年生対象)

(3)

レーザー・ビーム・プラズマ

~エネルギーサイエンスと現代生活への応用~

未知なる世界への憧れ・・・。

暗闇を見るための炎に始まり、人類の好奇心は観 測可能な万象を拡大してきました。現代科学の進 歩によって観測対象 (needs)は無限に広がり、同 時に観測するための手段・道具 (seeds) も次々と 発明・発見されてきました。特に20世紀を代表す る技術であるレーザー (光) やビーム (粒子、放射 線) の利用によって1原子レベルからプラズマの 集団的な振舞までマルチスケールな観測が可能に なってきています。さらに、レーザーやビームの もつエネルギーは医療、産業、環境等に応用され、

プラズマはテレビから核融合エネルギーの開発ま で様々な分野で役立っています。

本講義では、レーザー・ビーム・プラズマの基礎、

およびそれらのもつエネルギーの社会、生命、観 測等の実生活への応用について解説します。まず、

レーザー・ビーム・プラズマの原理・理論につい ての理解を深めてもらい、さらに、それらの技術 がどのように社会で応用されているか、最先端の 研究がどのようなものなのかを解説します。

評価は出席とレポートによって行ないます。

石川顕一 小山和義 吉田善章

松崎浩之 上坂充 長谷川秀一

高橋浩之 勝村庸介 小川雄一

10/9, 11/13, 12/4 10/16 10/23

10/30, 1/8 11/6 11/20, 1/15

11/27 12/11 12/18

担当講師 システム創成学科A(環境・エネルギーシステムコース)

システム創成学科B(シミュレーション・数理社会デザインコース)

(4)

講義内容

1. 加速器の原理、種類、構造 2. 放射線がん治療

3

.動体追跡ピンポイント

X

線がん治療 システム

4

.医学物理

(5)

放射線利用の経済規模

原子力利用(放射線利用+エネルギー利用)の 経済規模;約16兆円

GDP(494兆円)の約3.2

46

エネルギー利用 放射線利用

54

8

6

千億円

我が国の放射線利用経済規模(平成9 度)

医学・医療利用

12千億円)

14

73千億円)

工業利用

85

農業利用

1,151 円) 1

工業利用

7兆円)

半導体

73%)

5兆円

加工

(15%)1.1兆円

5千億円 設備(6%)

3千億円 滅菌(4%)

RI機器と非破壊検査

(2%)1千2百億円

放射線利用-医学部門の経済規模

CT 4千億円

37%)

核医学

1千3百億円

(12%)

放射線利用 6百億円

5%

(0.02%

検査

1900億円 2億円

(医療分野全体の 91%) X線撮影

(47%)

5千億円

(6)

東京大学における3ステージ小型加速器開

Sバンド(2.856 GHz)フェムト秒ツインライナック

ピコ秒ライナック・レーザー同期による原子炉水・超臨界圧水化学分析システムの確立

小型・可搬型Xバンド(9.3-11.424GHz)ライナックの開発のその場検査開始

医療イメージング用

コンプトン散乱単色X線源 各種プラントその場検査用 950keVX線源

橋梁その場検査用 3.95MeVX線源

ピンポイントX線がん 治療用6MeVX線源 Femtosecond Beam Scienceの創成

レーザー(400THz)加速システム

12 TW 50 fs Laser

ファイバーレーザー 光ライナックナノサイズ

電子ビームによる 先進放射線生物学へ

(7)

ガン治療用電子加速器

加速管

電源

電子ビーム 金属

ターゲット X線

(8)

ビームの加速と制御 電場で加速する

E

e

 

 

 

 

磁場で曲げる

、 、

、 、

、 、

FF

e

磁場

フレミング左手の法則

連続に高い電圧を

かけると放電していまう。

真空ポンプを使っても

MV

が限界。

そこで高周波を使うと

100MV/m

程度可能。

放電する前に電場が 変わるから。

(9)

電子管X線源

(10)

Toshiba Aquilion ONE 640-Slice

The Aquilion ONE is a 640-slice scanner that can realize real-time imaging and scan the entire brain or heart in a single gantry rotation and as fast as 0.35 seconds.

Coronary stent Imaging

(11)

4 dimensional Visualization of X-ray Attenuation coefficient

X-ray

X-ray detector

alley Helical scannings

r

y

q

x I0

( )r,q p

Ii

r

y

q

x I0

( )r,q p

Ii

,

distribution of attenuation coefficient : f ( x , y )

 ( )

,

,

0 I exp f x y ds

Ii s

( )

, . I0

l I ds y x

f i

s n

Intensity of X-ray reaches detector:

(detectable) Projection data follows r(distance) q (angular): ( ) ( )

( ) (

, cos sin

)

, ,

,

 

dxdy r

y x

y x f

ds y x f r

p

q q

 q

(detectable) (unknown)

Radon transformation

(12)

Relation of Fourier transformation and :

) , ( r q p )

, (   F

( ) ( )  ( ) 

( ) (

, exp 2

)

.

, 2

exp ,

,

dr r j r

p

dxdy y

x j

y x f F

 



q

2 2

sin ,

cos v u

q

 q

( )

x, y F

( 

,

 )

exp

j2

 ( 

x

y

) 

d

d

, f

 

and Inverse Fourier transformation from

) , ( r q p

) , ( r q p )

, (  

F from

( )

0

, I

l I ds y x

f i

s n

Can tell us distribution of absorbance index,thus composition of substance

CT figure

L:Brain CT

R:StomachCT

(13)

CT Scanner without Cover

Structures of a CT scanner

(14)

L C

C

L C

L

+ + + + +

- + +

- - - - - -

E

空洞共振器(立体回路)の電場で電子を加速

LC共振器

L C L

+ +

+

+

E

L L

空洞共振器

e

(15)

音波の共振空洞

鳴き龍(日光東照宮)

Q (Quality Factor)=

蓄積エネルギー

/

エネルギー損失 が高い

(16)
(17)

進行波型電子線形加速器(ライナック)

高周波共振空洞と電子の加速

高周波共振空洞

高周波源マグネトロン

電子銃 電子ビーム

高周波源クライストロン

(大出力

(18)

加速器の原理

線形加速器

Linear Accelerator, Linac (

リニアック

or

ライナック

)

電子銃 加速管

シンクロトロン

Synchrotron

偏向磁石

パルス電磁石

RF空洞 e-

電界で加速し、磁場で方向を変える

加速管内の電場とビーム

シンクロトロン放射光

(19)
(20)

荷電粒子のエネルギーと加速器の選択

100 keV 1 MeV 100 MeV 1 GeV 1 TeV

電子

イオン

2

極管

静電加速器

サイクロトロン

シンクロトロン 線形加速器(ライナック)

線形加速器(ライナック)

(21)

粒子 vs 結合エネルギー

結合エネルギー

原子核

Distance

MeV

原子 軌道電子

keV

分子

eV Quark

10

-15~14

m

10

-18

m 10

-10

m 10

-10~-8

m

m

e

=0.511MeV m

p

=0.938TeV

Binding Energy / Nucleon

Atomic Number 放射線重合

(22)

講義内容

1. 加速器の原理、種類、構造 2. 放射線がん治療

3

.動体追跡ピンポイント

X

線がん治療 システム

4

.低線量被ばくと先進放射線生物学

(23)

疾患別死亡率の推移

がんの統計 ’01:厚生労働省大臣官房統計情報部 「人口動態統計」

(24)

主ながんの治療法

外科療法 放射線療法 化学療法

適応

・早期がんから中等度 進行がんまで

・病変が局所に限局

・早期がんから手術不 能の局所進行がんま

・病変が局所に限局

・主として遠隔転移の あるがん及び白血病

・病変が全身に進展

長所

・根治性が高い ・機能の欠損が少ない

・全身への影響が少な

・病状の進行がおさえ られたり、延命効果 があることもある

短所

・ときに機能と形態の 欠損が大きいことあり

・患者の負担が大きい

・局所進行がんの根治 性は外科療法に劣る

・ときに局所に副作用 を残すことあり

・全身への副作用が 大きい

・根治性が低い

(25)

放射線による DNA 損傷の 直接効果と間接効果

粒子線

粒子線

直接効果

入射した粒子線が 直接

DNA

を切断する

間接効果

入射した粒子線が 細胞中(水)で

OH

-

たたき、これが

DNA

を切断する

OH

(26)

分裂中期染色体におけるクロマチンモデル

染色分体 中期の

染色体

縮合染色体 骨格結合型

拡張染色体 骨格結合型

数珠玉 構造の クロマチン

DNA

二重らせん 染色体

骨格

ヌクレオソーム

30nm

クロマチン 繊維

長さが

2m

ある細胞核中の

DNA

(27)

哺乳類の細胞周期

• G(Gap)1

(T

G1

<1

時間

)

中には

G1

期を持っていない細胞もある

たんぱく質

&RNA

合成により細胞の質量が増加

• S(Synthesis

合成

)

(T

S

6-15

時間

) DNA

複製

– DNA

量が

2

倍に増える

– Ordered events

– DNA

複製の開始

• G2

(T

G2

2-4

時間

)

DNA

複製が終了したかどうか、

DNA

損傷が 起きていないかどうかのチェック

細胞分裂の準備

• M(Mitosis

有糸分裂

)

(T

M

30-45

)

染色体の凝縮

(

前期

)

核膜の分散

(

前中期

)

染色体が一直線に整列

(

中期

)

染色体の分離

(

後期

)

細胞質分裂

M

G2 G1

S

休止期

G0

HeLa-fucci

細胞の 細胞周期と蛍光色

(28)

ヒト染色体

常染色体 性染色体

男性

XY

女性

XX

(29)

放射線による染色体異常

A 複製前(G1) 染色体

各染色体の切断

非相同結合 複製 (S期)

二動原体染色体 と染色体断片

B 複製後(G1) 染色体

染色体の 両腕切断

不適切な結合

環状染色体 の重なり 複製 (S期)

染色体断片

C 複製後(G2) 染色体

染色分体 端部欠失

姉妹結合

二動原体染色分体 と無動原体断片

(30)

A B C

Fig 2.15

分裂中期における、放射線に誘発されたヒト白血球抗原の染色体異常

A:

通常

B:

二動原体と断片

C:

環状

(31)

DNA

損傷のタンパク質による修復

NHEJ HR

Error-free Error-prone

ATM

MRN

complex

RPA RAD51 CtIP Exo1 BRCA1/2 ATM

MRN

complex

Ku70/80 DNA-PKcs Artemis XRCC4

自然治癒

皮膚の傷

修復タンパク質 修復タンパク質

(32)

マイクロイオンビームによる DNAの損傷と修復タンパク質の

ダイナミックスの観察

DSB

(Double Strand Break)

細胞核

Kr

イオン照射位置 修復タンパク質

p21

DSB周辺に集まる

しかし既存のイオン加速器を使うとイオンの発生がランダムで 細胞、核、染色体のどこに当たるか予想がつかない。

(33)

放射線が人体に与えるエネルギー

ヒトのLD50/60にあたる4Gyの放射線が人体に与えるエネルギーの熱のエネルギー(熱いコー ヒーをのむ)と仕事のエネルギー(重いものを持ち上げる)に換算して比較する。

(全身被ばく)

体重=70kg LD50/60=4Gy

吸収されたエネルギー=70×4

280J

280÷4.1867cal

(熱いコーヒーをのむ)

温度差=60-3723

LD50/60の熱量に相当する

コーヒーの量=67÷23

3ml(一口)

70kgのものを持ち上げる)

ものの重さ=70kg

LD50/60のエネルギーで

持ち上げられる高さ=280÷(70×0.0981

0.4m

X

LD50/60

致死的損傷(Lethal Damage) 50%の人が60日以内に 死亡する線量

(34)
(35)

放射線治療用ライナック

(36)

(

)

人体内の深さ

(cm)

炭素線

E=290 MeV/n

腫瘍

陽子線

E=150 MeV

(37)

重粒子線がん治療とは

1. 重粒子線(炭素イオン線)を用いた放射線がん治療装置。従前のX線、γ線による放射線治 療に比べ、がんの殺傷効果が高く、かつ、正常細胞へのダメージを少なくできる。

2. 現在、放射線医学総合研究所にて開発、運用中。全国普及のため、コストダウンをした小 型実証機の開発を本年度より群馬大学にて開始。

X線と重粒子線の線量分布の違い

X線 重粒子線

がん がん

ボ-ラス

(38)

重粒子照射器 HIMAC

治療室

ヘリウム、炭素、窒素、酸 素などの重粒子ビーム(数

MeV

)を供給 放射線医学総合研究所

http://www.nirs.go.jp/

(39)

Horizontal Fixed Port (G3) Rotating Gantry Port (G1)

AVF Cyclotron (C235)

Rotating Gantry Port (G2)

ESS

60[m]

30[m]

国 立 が ん セ ン タ ー 東 病 院 の 陽子サイクロトロン治療装置

Irradiated Control Room

(40)

BT

Rotating Gantry Port(G2) Horizontal Fixed Port(G3)

AVF Cyclotron

(41)

そして手術しないで治ったガンの例

肝臓ガン

治療前 治療後

食道癌

治療前 治療後 治療前 上顎癌 治療後

(42)

原体照射法

腫瘍形状に応じてビームの形状を調整

マルチリーフコリメータ

正常組織被曝量減少

⇒腫瘍に高線量をかけられる

治療用アーム

(43)

IMRT( 強度変調放射線治療 )

強度変調されたビームを多方向から照射

任意の

(

特に凹状の

)

線量分布作成が可能 治療部位

被爆を避けるべき部位

(44)

粒子線治療施設導入の要望

群馬大学(重粒子線)[H18~H20]

柏崎市(重粒子線)

刈羽村(陽子線)[04/1/14 建設工業新 ]

福井県(陽子線)[H18H20]

若狭湾エネルギー研究センター (陽子 線)

呉市(重粒子線)

広島大学(重粒子線)

福岡市(重粒子線)[04/8/8 西日本新 ]

指宿(重粒子線)

兵庫県立粒子線医療センター (重粒子線・陽

子線) 大阪大学(重粒子線)[05/1/11 建設通信新 聞他]

愛知県 (重粒子線)

静岡県立静岡がんセンター (陽子 線)

横浜市 (粒子線)

神奈川県 (重粒子線)

放射線医学総合研究所 (重粒子 線)

筑波大学(陽子線)

宮城/東北大学(重粒子線)

南東北病院(陽子線)[H18~H20]

沖縄(重粒子線)[05/12/7 沖縄タイム ス]

国立がんセンター東病院(陽子線)

佐賀県(重粒子線)

平成184月以降、文科省に要望があった 計画

現在建設中の施設 既存の6施設

新聞報道があった計画

川崎市(重粒子線)

茨城県(陽子線)[05/1/5 茨城新 ]

名古屋市計画 (重粒子線or 陽子 線)

山形県(重粒子線)[06/1 山形新聞]

(45)

HIMAC

20 m 電車1両

W .C. W .C.

C Tシミュレータ室 待合室

制御室

CTシミュレータ室

C Tシミュレータ制御室 処置室 受付&安全管理室

PET室 M RI室

制御&画像処理室 治療計画室&

スタッフ控え室 加速器制御室

60.0 m.

240 M$

150 M$

Gunma University Facility: Carbon beam

(46)

定位放射線治療

定位的

(stereostatic)

に腫瘍をピンポイント照射

ガンマナイフ

(

60

Coγ

)

サイバーナイフ

(

リニアックX線

)

(47)

Image-gated RT with CyberKnife

Stereotactic Radiosurgery(SRS)

(48)

=ガン治療器

(Therapy)

X

CT(Tomography)

病巣の位置の割り出しと治療が同じ機器で出来るため、放射線の照射 位置を正確に設定できる。

X線の照射器と受 信機がある

同時にビームの 照射も出来る

(49)

設置台数 台数/年 売上(億円)

電子リニアック

(マイクロトロン 等)

癌治療 8000 400 700

サイクロトロン/

シンクロトロン 癌治療 25 2~3 60

サイクロトロン/

リニアック アイソトープ 250 15 30

静電加速器/

電子リニアック ロードトロン

滅菌 50 20

5 静電加速器 高速CT 100 15 50

860

世界の医療用加速器のマーケット

(50)

国内の粒子線治療施設

放医研

(HIMAC)

国立がんセ ンター東病

兵庫県立 粒子線医 療センター

静岡県立静 岡がんセン ター

筑波大学 陽子線医 学利用研 究センター

若狭湾エ ネルギー 研究セン ター ビーム種

[ ]内は 高度先進 医療承認 時期)

炭素線 [2003年]

陽子線 [2001年]

陽子線 [2004年]

炭素線 [2005年]

陽子線 [2006年]

陽子線 陽子線

治療開始 1994 1998 2001 2003 2001 2002

治療人数 3178人

(2007.2)

380人 (2005.1)

1377人 (2006.12)

256人 (2005.11)

1718人 (2007.2)

33人 (2006.8) 治療費

(万円)

314 288.3 288.3 約240-280

(回数によ る)

徴収してい ない

徴収して いない

治療に関わる医師・医学物理士・技師数: 10名~20名

/

施設

(51)

講義内容

1. 加速器の原理、種類、構造 2. 放射線がん治療

3

.動体追跡ピンポイント

X

線がん治療 システム

4

.医学物理

(52)

がん治療用電子ライナックの過去・現在・未来

先進小型加速器開発

・超高周波

(C(5.7GHz),X(11.424GHz),

Ku(17GHz),Ka(31GHz),W(90GHz)-bands)

・卓上高出力レーザーの活用

・レーザープラズマ加速

(THz)

・コンプトン散乱単色高エネルギー源

革新的小型放射線 医療システム

この30年間 科学者と企業と 連携なく

電子加速器は 進歩なし

三菱電機が癌治療用ライナッ クから撤退し、三菱重工のみ

でまだ実績少ない

過去 ( 1960年代) 現在 未来

S-band(2.856GHz)

•6MW

クライストロン

電源

X-band(9.4GHz)

•1.5MW

マグネトロン

電源

(53)

電磁波の波長を短くして小型化

共振波長が長く(音が低く)

大型 共振波長が短く(音が高く)

小型

L

(54)

S-(2.856GHz,105mm), C- (5.612GHz,53mm), X-

バンド

(9.3GHz,30mm)

ライナックと放射線治療システム

(55)

55

北海道大学病院 白土博樹教授

腫瘍近傍に金マーカー を刺入し、CTで予め腫瘍 中心との関係を把握

X線透視装置

X線治療装置 患者

3次元位置を0.033秒毎(30Hz) に繰り返し計算

金マーカーを2台の透視画面 からパターン認識技術にて自 動抽出

金マーカー位置

腫瘍

金マーカー

直線加速器 X線透視装置

動体追跡がん治療

RTRT(Real Time Radiation Therapy)

金マーカーをカテーテルで肺がんに注入し、

keVX

線カメラで観察しながら、加速器・

X

線を

ON/OFF

する。

Dynamic Gating

(56)

呼吸移動

肺、肝、膵は呼吸と共に動く

Pancreatic tumor (4D CT) Lung tumor (X-ray fluoroscopy)

Liver tumor (4D MRI)

(57)

動体追尾照射法の開発

従来の方法

<ITV法> <呼吸同期照射法>

動く範囲をすべて照射

周囲の被ばくが多い 体外情報による同期照射 治療時間が

3

5

固定ヘッドの従来型ライナックの 限界

新技術

<動体追尾照射法>

可変ヘッドによる 追尾機能

最小照射野による被ばく低減 時間的ロスがない

(58)

Dynamic Tracking

Stationary Irradiation

線量分布

58

(59)

照射

kV X-ray

は確認用

IR

マーカーの動きに基づいて

MV

照射

(60)

X線マイクロビームによるロボット型

4次元放射線治療システム(東大・アキュセラ・北大他)

国際医療研究センター

小型Xバンド加速器技術 X線マイクロビーム技術

マイクロビームによる効果

マイクロビーム 従来のX線

小型加速管(

50cm, 6MeV)

国産ロボット技術

リアルタイム動体追跡技術

ロボット治療台

加速器とX線装置

(61)
(62)

2014 2015 2016

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

米国

日本

FDA審査

PMDA審査 製造販売承認申請準備

510K申請準備

QSR対応(QMS)体制整備 製造体制構築

米国販売 通常は9か月~2年程度

(日程不透明)

業許可取得準備 PMDA

審査

日本販売

アキュセラ Y

市場化の具体的な進め方

承認まで18か月程度?

FDA監査の可能性

主要課題

FDA指定規格適合試験

FDA用申請書類準備

QSR対応(QMS)体制見直し 製造販売サービス体制構築

主要課題

・薬事用申請書類準備

日本向け製造サービス体制構築

62

(63)

講義内容

1. 加速器の原理、種類、構造 2. 放射線がん治療

3

.・動体追跡ピンポイント

X

線がん治療 システム

4

.医学物理

(64)

Downsizing of Accelerator by Advanced Technologies

HIMAC

20 m 電車1両

W .C.W .C.

C Tシミュレータ室 待合室

制御室 CTシミュレータ室

C Tシミュレータ制御室 処置室 受付&

安全管理室

PET室 M RI室

制御&画像処理室 治療計画室&

スタッフ控え室 加速器制御室

60.0 m.

Laser Dielectric Acceleration

Electron Linacs by Higher Electromagnetic Resonant Frequency

By Superconducting magnets

(65)

臨床の装備

特に複雑な治療の計画設計

新技術の装備

新技術の複雑性を緩和する工程の設計

品質とデータの統合

治療計画と IMRT QA

全ての技術に用いるためのData files

IMRT 計画 QAのためのポータル線量測定

Dynalog(日誌) 分析

装置 QA ツール

多数の 出力と入力の省力化

Data fileと system の保守 / upgrades

工業標準による接続

Medical Physicist 医学物理士 Ph.D. /

MS

(66)

放射線治療を受ける患者数

癌罹患数(年間)

放射線治療を受ける患者数(年間)

患者数 33万人 90万人 1000万人 全世界 米国

日本

患者数 6万人 43万人 80万人

全世界 米国

日本

・日本では人口比でみても米国などの先進国にくらべ低い 水準

日本において放射線治療の普及度が低い理由

・保険診療面での評価が極めて低い

・放射線に対する恐怖心

・放射線治療専任スタッフが極めて少ない

(67)

日本 米国 放射線治療医

500

2300

医学物理士

160

(

実質数名)

5000

治療技師

1000

多数

施設数

700 1400

治療装置(ライナック)

800 1900

新患者数

13

万人

60

万人

放射線治療環境(日米比較)

(68)

about JASTRO

Sep. 17 th -19 th 2009,

JASTRO annual meeting at Kyoto

Oncologist, Medical physicist, Radiologist, Nurse

“tumor”

(69)

Topic

Symposium: The future of particle therapy

Which is the better dose distribution or planning? IMRT planning conventional

proton planning

(70)

Linac Ion therapy facilities X-ray, electron Particles

proton, carbon ion

Radiation

Price a few M$ 80-300 M$

Treatment cost

Varian medical systems home page of NIRS

less than 400 k yen about 3 million yen

( no covered by public insurance )

# over the world many proton 26, carbon 4

# in Japan about 720 proton 5, carbon 2

(71)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 高度先進

臨床試験

Registered Patiants of Particle Therapy (June,1994December, 2006)

336

100 396

324 437

113 286

110 333

56

277 276

241 188 201

159 168 126

83 21

436 Advanced Clinic

Clinical Test

(72)

放射線医療の日本と欧米の比較

1.原子力・放射線アレルギーによる認知の低さ(日)

2.治療スタッフ(医師・技師・医学物理士)の少なさ(日)

3.外科(手術)・内科(坑がん剤)・放射線科+

α

チーム医療(欧米)

4.診断と治療の技術と設備のアンバランス

(診断>>治療、日)

5.治療用電子線形加速器生産からメーカー撤退(日)

6.技術開発を支援する文部科学省は大型粒子線治療施設 に偏重(日)

7.多くの医学物理士(理工系修士・博士)の活躍と 高いステータス(欧米)

8.治療費は公的保険で(日)、民間保険で(欧米)。

(73)

各国の画像診断機器普及状況(台数/100万人)

3.4 2.5

6.8 6.2

16 18.8

6.3 9.7

13.7 17.1

26.9

69.7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 イギリス

フランス スウエーデン ドイツ アメリカ 日本

台数

CT MRI

OECD Health Data 99

国内医療の特殊性

(74)

政府がコントロール 保険者

(健康保険)

患者(保険加入者) 医療機関

(病院・医師)

出来高払い 保険料

医療サービス 請求

現在の日本の医療保険制度モデル

(75)

国民皆保険

vs

民間保険

国民皆保険主導社会(日本など)

・国民健康(自営業)、厚生年金(企業)、共済組合(公務員)など、国民全員は強制的加入

・安価な保険料支払いで公平な医療サービスが受けられる

・しかし高度な高額な治療はカバーさせず、あきらめるか高額な実費負担

・医療サービス側に支払われる診療報酬も高度治療には部分的にしか払われない

・高度治療は民間保険に任意加入してカバー(粒子線治療費は280万円は全額)

・公的保険機関、部分負担の企業が医療財政破綻寸前->老人医療見直し

・高度医療を行うと国も病院も負担増->重大疾患を起こさないメイタボリック健診の薦め などなど

民間保険主導社会(アメリカなど)

・障害者、老人対象以外は公的保険はない

・様々な保険料のものがあり、患者は高く払っている方が高度治療を受けられる

・20%が保険に加入せず、重大疾患にならないと治療を受けない

・市場原理の適用

・民間保険機関が医療をコントロール

・病院、医学部も民間運営の合理化、合併、巨大企業化、倒産もありうる

・民間保険も病院・医院もネットワーク化して合理化してコストパーフォーマンスを高める

・患者も医者も民間保険で区切られる、医者の選択、地域の制約

・患者と医者の関係がくずれ、民間保険と患者、民間保険と医者の関係になる

・腰痛など患者の多い疾患には合理化マニュアル化された専門病院が存在し低コスト治療

・医療訴訟多発、患者にとって一攫千金?医者は高い顧問弁護士料支払い などなど

(76)

Radiation Therapy Quality Controller in Japan

放射線治療品質管理士と医学物理士

放射線治療品質管理士

認定技師 医学物理士

診療放射線技師 理工系出身

Radiation Therapy Quality Controller

Medical Physicist

Radation Technologist Licensed Technologist

Graduates of Depts

of Sciecne and Technology

(77)

まとめ

放射線がん治療の原理と装置を概説。

超小型のレーザー・プラズマ・ビーム発生装置を使った 高精度がん診断・治療システムの開発が特に世界で盛 んとなっている。

東大でもバイオエンジニアリング専攻、東大病院との医 工連携など、医学応用・バイオエンジニアリングの教育 と研究を推進。

放射線がん治療の理工学を医学物理と称する。理工学 系出身者も医学臨床界で多く活躍。

もっと詳しく知りたい人・見学したい人は

[email protected]

までいつでも連絡ください。

Fig 2.15 分裂中期における、放射線に誘発されたヒト白血球抗原の染色体異常

参照

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