導入
ハドロン療法は、がん治療のための革新的な放射線療法です。放射線耐性があり手術不能ながん細胞に粒子ビームを照射して破壊することを目的としています。従来の放射線治療では主に X 線が使用され、ハドロン治療では他の種類の粒子、つまりハドロン、特に陽子 (陽子線治療) や炭素イオンが使用されます。中性子を使用することも可能ですが (この場合、中性子療法について話します)、このベクトルは重荷電粒子の場合よりもブラッグ ピークが目立たないため、ほとんど使用されません。
利点
クォークからなる粒子であるハドロンは、原子核を構成します。電荷のおかげで、粒子加速器のおかげで速度を獲得し、ビームで誘導されるため、特定のエネルギーを持つ発射体として見ることができます。連続的な衝撃によって標的物質に伝達されるこのエネルギーは損傷を引き起こし、生きた細胞の場合はその死につながります。
従来の放射線治療と比較した主な利点は次のとおりです。
- より正確な弾道。癌領域を照射するために、放射線は組織を通過し、特定のエネルギーを蓄積します。ハドロンの場合、旅の終わりにおけるエネルギー蓄積は、光子（エネルギー蓄積が比較的線形である）よりも大きい（弱い旅程の残りの部分と比較して）。したがって、粒子のエネルギーの大部分は短距離に蓄積されます。この弾道特性により、周囲の健康な組織をより効果的に温存しながら、深部にある標的により正確に到達できるため、手術不能または X/ガンマ線に耐性のある癌性腫瘍を治療することが可能になります。影響を受けた細胞は 3 ～ 10 倍の速さで死滅し、リアルタイムイメージングのおかげで、臨床医は治療領域を視覚化し、ハドロン ビームを使用して (サイバーナイフロボットのように) 治療領域を正確に標的にすることができます。
- 光子の効果よりも大きな「生物学的効果」 （相対的な生物学的効果について話します）。ハドロン放射線によって腫瘍細胞に引き起こされる損傷は、一般に放射線療法の光子によって引き起こされる損傷よりも大きくなります (5 ～ 20 倍) (同じ放射線でも臓器によって影響が異なることがわかっています)。例えば、脳腫瘍を90秒で無麻酔・無痛で治療することが可能になります。
どのように機能するのでしょうか?
その目的は、周囲の健康な組織をできるだけ温存しながら、がん細胞を破壊するために粒子線を照射することです。これを行うには、粒子と物質の間の相互作用を知る必要があります。この放射線が物質に及ぼす影響は、線量 (または単位質量あたりに与えられるエネルギー) によって測定されます。したがって、照射ビームを制御して、照射される線量が腫瘍領域の位置で最大となり、その他の場所では最小になるようにすることが問題となる。
- 粒子はサイクロトロンまたはシンクロトロンで加速されます。炭素イオンには放射光が必要です。粒子と組織の相互作用は粒子の速度に依存します。つまり、組織内のエネルギー蓄積は速度の二乗に反比例します。物質の中では、粒子は継続的にブレーキをかけられ、より深く浸透するほどより強くブレーキがかかります。それらが高速である限り（エネルギーが 50 MeV/u を超える）、組織に対するイオン化効果は比較的弱いだけです。エネルギーの蓄積の大部分が起こるのは、彼らの旅の終わりに近づいたときだけです。このとき、この堆積物は数ミリメートルの距離にわたって急激に増加し、その後急速に減少します。通過した組織の深さの関数として蓄積された線量を表すプロファイルは、ブラッグ ピークと呼ばれます。加速器出口における粒子のエネルギーは、侵入深さと最大効果の位置を制御します。したがって、この動作により、周囲の組織および/または器官を危険にさらさずに、腫瘍に非常に高い線量を照射することが可能になります。この特性により、このタイプの放射線は、従来の放射線治療で使用される光子 (または X 線) よりも正確になります。
- 炭素イオンにはもう 1 つの利点があります。つまり、移動の終わりではイオン化密度が高くなります。これにより、がん細胞の DNA がより大きな損傷を受け、そのため上流の健康な細胞よりも自己修復が難しくなります。このタイプの放射線は、光子のビームよりも 1.5 ～ 3 倍効率的であると考えられています (陽子の場合は約 1.1)。私たちは「相対的な生物学的効果」について話します。ハドロンとフォトンの間の損傷比率は複雑で、多くのパラメータに依存します。これらの影響を研究する学問は放射線生物学です。
CERN では現在、陽子や原子核の代わりに反陽子線を使用できるようにする研究が進行中です。今回は、注入された反陽子と標的内に存在する陽子との間の消滅によって放出されるエネルギーが腫瘍を破壊します。この方法は、健康な組織への損傷が少ないため、他の粒子線治療よりも有利であると考えられます。最初の結果は有望ですが、医療への応用は数年かかると予想されます。
