ピンポイントで高エネルギーを放出する性質を利用

　放射線のもつエネルギーをがん病巣に当て、遺伝子レベルでがん細胞を破壊するのが、放射線療法です。陽子線治療に用いられる陽子線も放射線の一種です。水素の原子核である陽子を、光の速度の約70％まで加速してつくり出したもので、炭素イオンを利用する重粒子線とともに、粒子線と呼ばれています。
　従来の放射線療法で使用されているのはX線です。X線には、体の表面近くの放射線量が最大で、低下しながらがん病巣に届き、そのまま通り抜けていくという性質があります。つまり、体の表面や、がんの先にある正常組織への影響が避けられないため、常にその点を考慮しながら、照射する放射線量を決めることになります。
　これに対して、陽子線は、体に入るときの放射線量は低めで、ある程度深部に進んだところで最大線量となって高いエネルギーを放出し、そこで消失するため、さらに深くまで進むことがありません。
　この、最大線量となる部分を「ブラッグピーク」といい、この位置にがん病巣が来るように調整して照射するのが陽子線治療の特徴です。がん病巣にエネルギーを集中させ、照射の通り道となる正常細胞やほかの臓器への影響を最小限にとどめることができます。また、ターゲットとなるがんの大きさに合わせて、ピークの区間を引き延ばす照射法も取り入れられています。
　がん細胞を破壊する力が強いのも、陽子線の特徴です。正常な細胞と同様、がん細胞の遺伝子（DNA）も二重らせん構造をしていますが、従来の放射線療法では片側のらせん構造のみを切断する確率が高く、がんが残ってしまう危険性があるとされています。しかし、陽子線治療では一度に両方のらせん構造を切断する確率が高いため、より確実にがん細胞を死滅させることができます。
　陽子線治療は、術中も術後もとくに治療に伴う痛みはなく、術後の合併症もおこりにくいため、早期（I期）なら、仕事を続けながら通院で治療を受けられます。これらが陽子線治療のメリットといえます。

陽子を加速し、回転する照射装置へ送る

　肺がんの陽子線治療には、回転ガントリーが使われています。患者さんが横たわった状態で、照射装置が回転し、最適な角度からがんの大きさや深さに応じて陽子線が照射されます。
　回転ガントリーは、照射室の壁の裏側にある機械で、全長、高さとも10m、総重量約180トンという非常に巨大なものです。患者さんからは見えませんが、照射装置が回転しているときは、その裏側でこの巨大なガントリーも回転しています。
　このガントリーにつながるのが、陽子線を送り込んでいる加速器です。水素ガスからつくり出された陽子が、線形加速器に送り込まれ電気エネルギーで加速されます。
　さらに、サーキットのようにぐるぐる回る全周20mのシンクロトロンという装置で、陽子の本格的な加速が行われます。シンクロトロンでは、磁石で経路を曲げながら陽子を走らせ、光速の約70％という猛スピードに加速します。
　こうしてつくられた陽子線が回転ガントリーを経て、患者さんに照射されるしくみです。

固定具製作、呼吸同期など治療の準備を進める

　当施設（南東北がん陽子線治療センター）で陽子線治療を受けるのは、他施設からの紹介で、肺がんと診断された患者さんが基本です。
　陽子線による肺がん治療は、徹底した検査から始まります。
　まず、PET（陽電子放射断層撮影法）検査やCT検査でがんの位置や大きさ、形状などを確認します。あわせて、肺の機能をはじめとする一般的な検査を行い、心臓病や糖尿病などの持病の有無や進行度も確認します。そのうえで陽子線治療が適しているかどうかをチェックすることになります。
　治療することが決まったら、最初に固定具を作ります。これは、常に一定した位置で治療を受けられるようにするためのものです。患者さんの位置を一定に保つことは、がん病巣に正確に照射をし、正常組織への影響を減らすために欠かせません。
　固定具の形状にはとくに標準はなく、施設ごとに工夫しているのが現状です。当施設（南東北がん陽子線治療センター）では、照射可能な範囲をできるだけ広げ、背中側からの照射も考慮しています。その際、固定具が障害となって、照射方向が制限されることのないよう、薄めの素材を用いています。なお、当施設（南東北がん陽子線治療センター）では、なるべく楽な状態で治療を受けてもらうため、肺がんの患者さんには胸側を覆って固定する、プラスチック製の固定具は使用していません。
　次に、固定具を使ってCT画像を撮影します。この画像に基づいて照射に最適な位置を決め、治療計画を立てることになりますが、このとき、呼吸によって肺が動き、照射位置がずれることのないよう、「呼吸同期撮影法」という方法をとります。
　これは、CT画像撮影時に患者さんの腹部に赤外線レーザーを感知する装置をつけ、これに向けて上部からレーザーを当てるという方法です。レーザーが反射してくる時間によって、呼吸による胸部の動きをとらえ、患者さんが息を吐き終わったときのCT画像を撮影します。このCT画像をもとに、医学物理士が、医師の指示を受けて、綿密な治療計画を作成します。
　実際の治療時にも、呼吸同期を行い、患者さんが息を吐き終わったときに合わせて照射します。

治療計画に合わせてシミュレーションをする

　治療計画が決まったら、陽子線が到達する深さを調節する、ボーラスというポリエチレン製の器具を製作します。患者さんのがんの形に合わせ、一人ひとりに専用のものを作り、照射口にセットして用います。
　陽子線治療では一般に照射範囲を絞るコリメータという器具も製作しますが、肺がん治療の場合、当施設（南東北がん陽子線治療センター）では照射口に組み込まれた、コンピュータ制御のマルチリーフコリメータという装置を利用しています。左右40枚の鉄製の板が開閉するシステムで、鉄製の板は陽子線をさえぎるため、板が開いたところだけ陽子線が通ります。開閉の形を変えて照射範囲を絞り、がんの形に合わせた照射が可能になります。
　ボーラスができたら、患者さんのいない状態で、治療計画に合わせたシミュレーションを行います。陽子線を照射した場合の実際の線量分布を測定し、治療計画どおりであることを確認したうえで、実際の照射に移ります。最初の検査からここまで約１週間かけて、念入りに検査や測定などを行います。

I期のがんなら2週間で10回、合計66グレイを照射

　陽子線治療は早期であれば、外来で行います。
　照射線量（単位は人体が受ける放射線のエネルギー量：グレイ）は、I期のがんなら1回6.6グレイを、2週間かけて10回照射し、合計66グレイ。これを基準に、がんの大きさに合わせて照射線量を増やします。たとえば、心臓などに近接している場合、１回3.2グレイを5週間かけて25回照射し、合計80グレイが標準です。リンパ節に転移している局所進行がんに対しては、1回2.4グレイを6週間かけて30回、合計72グレイを当てます。
　さらに抗がん薬を併用する場合は、照射の前後に、紹介元の医療機関の担当医、あるいは抗がん薬の専門医のもとで化学療法を受けることになります。
　陽子線治療終了後の生活には、とくに制限はありません。仕事をしながらの治療も可能です。治療終了後は、紹介元の医療機関と連携して、定期的に患者さんの肺をはじめとする全身の状態の観察を続け、治療効果と合併症の確認を行います。

I期では100％に近い局所制御率が得られる

　当施設（南東北がん陽子線治療センター）では2008年10月の開設以来、I期肺がんの患者さん46人に対して陽子線治療を行ってきました。そのうち45人はもともとがんがあったところからは、照射2年後、がんがみつかっていません（局所制御）。2年無病生存率（再発がない状態で生存している患者さんの割合）は陽子線治療を受けた人の7～8割で、手術を受けた場合と変わらない効果を上げています。
　局所進行がんに対しても、陽子線治療と抗がん薬を併用した例の治療実績が出始めており、がんが3～7cm未満で同側の気管支周囲や肺門（はいもん）、肺内にリンパ節転移のある患者さん（T2N1）では、もともとのがんが消失していました。
　また、兵庫県立粒子線医療センターの報告ですが、陽子線治療と重粒子線治療の効果を比較した結果も明らかになっており、I期肺がんの場合、5年生存率は同等でした。

先進医療が認められていて通院なら総額300万円

　当施設（南東北がん陽子線治療センター）での陽子線治療は先進医療として認められており、照射にかかわる費用は全額自費になりますが、検査や入院などの費用には健康保険が適用されます。
　照射にかかわる費用は288万3000円、これに検査や入院の費用が加わると、通院で約300万円、入院で約350万円となります（2012年2月現在）。