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機 能 画 像 と 放 射 線 治 療 の 展 望
株式会社リジット 代表取締役
山本修司
第 4 回 放 射 線 治 療 シ ス テ ム 研 究 分 科 会
本日の発表内容
近年の研究文献から放射線治療計画とPET-CTとの融
合治療システムにおいて、
1. PET-CTを治療計画に用いる場合の利点と欠点
2. 最適なPET-CTによる治療計画システム設計
3. PET-CTを用いた治療効果判定法
について解説をします。
一般的な放射線治療計画のステップ
 
TNMステージを示した悪性腫瘍を治療するために
オンコロジストをオブザーバとした学際的な委員会
によって決定された治療計画ステップが既に確立さ
れている。
現況では、このプロセスにおける標的体積(TVs)とリ
スク臓器(OARs)は、典型例としては、造影CTもしく
はMRIを使用するのが定番である。
PETが治療計画に入り込む余地は?
PETの一般的な特徴
 
・腫瘍の生理/病理学的経路の可視化
・代謝、増殖、低酸素、アポトーシス、遺伝子発現などの検証など
に使用される。
 (実臨床というよりは、医学研究として盛んな研究成果)
・低解像度、低バックグランドコントラスト(トレーサに依存する)
臨床研究の段階として治療計画のためのPETの利用は、食
道、肺、頭頸、脳、前立腺、肛門管の腫瘍例など、個別の腫
瘍などを対象に報告されているが、PETが治療計画に必須で
あるといった厳密な結論付けはされていない。
放射線治療計画にPETを利用した論文の傾向
放射線治療計画にPETを使用するためのキーワード
①最適な検査プロトコル ②画像再構成 ③領域抽出
PET-CT
オーダメイド放射線治療計画の期待
 
・PETを使用することで、特定の腫瘍および特定患者の放射線治
療計画をすることが可能
・腫瘍の一般的診断はもとより、ステージング、再発の検出、治療
効果判定など、治療前後にPET-CTを施行することにより治療予
後のトレースができる利点も大きい。ー> PERCISTの施行
治療計画での利点
ハイパーメタボリックコンポーネントが形態情報より小さい場合
は、PET-CTによってGross Tumor Volumeを小さくすることが
できる。これによってリスク臓器への負担が少なくなるだけでは
なく、腫瘍体積の変化を予測することが可能もある。
ターゲットとなる腫瘍の組織代謝変化は、形態的変化
より早期におきる
PETの落とし穴
特異度は、同一の代謝経路が腫瘍と非腫瘍組織で活性化され
る場合は、制限される。また、診断精度は、炎症反応とトレーサ
の生理的分布パターンが類似する場合の問題点もある。
例として肉芽腫性の所見は、浸潤性腫瘍と同様に高いFDGアップテイクを示す。ま
た、肝臓内の11C-Colineの高いバックグランドアップテイクは、転移による浸潤を隠
してしまうこともある。
濃淡値の問題として
解像度の問題として
例としてマイクロ塞栓リンパ節転移 が見落とされ、微小転移を評価する方法とし
ては精度が低い。また、異なる核種は、異なる腫瘍の画像化に使用されることに
よって、例えば前立腺癌は11C -コリンは高感度で検出することができるが、 膀
胱がんは、FDG-avidではないことが知られている。 (次ページ図を参照)
治療計画としてのPET/CTの落とし穴
・動きによるミスレジストレーション(特に下肺野、減弱補正PETにUnderEstimation)
・FOVに適合しない場合:トランケーションエラー
・CT造影などによる高濃淡値領域: オーバー補正による転移などの見逃し
・メタルアーチファクト
症例1 (文献引用)
Arturo Chiti, Margarita Kirienko, Vincent Grégoire,Clinical use of PET-CT
data for radiotherapy planning: What are we looking for? Radiotherapy &
Oncology, Volume 96, Issue 3 , Pages 277-279, September 2010
膀胱がんのFDG-PETとCT (CTでは、+、PETでは‐)
症例2 (文献引用)
Arturo Chiti, Margarita Kirienko, Vincent Grégoire,Clinical use of PET-CT
data for radiotherapy planning: What are we looking for? Radiotherapy &
Oncology, Volume 96, Issue 3 , Pages 277-279, September 2010
前立腺がん転移例(11C-Coline使用:CTで-, PETで+:右大腿骨起始部
放射線治療計画での薬剤の特徴
11 C-メチオニン: 脳腫瘍 
18 F-フルオロエチルチロシン: 脳腫瘍
FMISO
FAZA
Cu-ATSM
を含む低酸素腫瘍細胞のトレース
腫瘍低酸素は癌の放射線治療成績不良の一因とされている。ま
た近年、低酸素は特異的な遺伝子発現を誘導することにより、腫
瘍増殖、血管新生、転移を促進する可能性が指摘されている。
→低酸素がん細胞を標的とする遺伝子治療モデル、標的抗がん
剤などの開発が期待されている。
18 F-フルオロチミジン
thymidine kinase activityのモニタリング
細胞の分裂増殖の指標のひとつ。血液悪性増殖性疾患での治療効
果および,予後の判定の指標などに有用な検査である。
Roland Haubner:PET radiopharmaceuticals in radiation treatment planning – Synthesis
and biological characteristics, Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 280–287より引用
PETおよびPETーCTの減弱補正について
PETとPETーCTの減弱補正法の違いについて
B. Sattler et al. / Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 288–297から図を引用
CTによるPET画像減弱マップ変換(減弱補正)
PETの減弱補正法について
四月朔日聖一:PETとPET/CTにおける減弱補正法の基礎と有用性,日本放射線技術学会雑誌
(1)と(2)を掛けてC0(x)を求める。
被写体(薬剤有)
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CTによるPET画像減弱マップ変換(減弱補正)
PET/CTの減弱補正法の違いについて
四月朔日聖一:PETとPET/CTにおける減弱補正法の基礎と有用性,日本放射線技術学会雑誌
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PET/CT (and CT) instrumentation, image reconstruction and data transfer,B.
Sattler et al. / Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 288–297の図3を転載引用
BigBore PET/CTの利用
FOV:85cm
co axial imaging range: 195cm
CTとPETの機械的なアライメント誤差: 0.5mm
肺塞栓を偶然にCTで見つける確率が約4パーセント
PET/CTのプロトコルガイドライン(ドラフト)
Delbeke D et al. Procedure guideline for tumor
imaging with 18 F-FDG PET/CT 1.0. J Nucl Med
2006;47:885–95.
Krause B et al. FDG-PET/CT in oncology,
German Guideline. Nuklearmedizin,
2007;46:291–301.
Boellaard R et al. EANM procedure guidelines
for tumour PET imaging: version 1.0. Eur J
Nucl Med Mol Imaging 2010;37:181–200.
PET-CTのCTプロトコル例(治療計画用)
PET/CT (and CT) instrumentation, image reconstruction and data transfer,B.
Sattler et al. / Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 288–297
PET-CTのCT側の被曝の目安
PET-CTのPETプロトコル例(治療計画用)
PETの日は絶食、砂糖なしのお茶など、体重に応じて参照値のトレーサ使用
PET/CT (and CT) instrumentation, image reconstruction and data transfer,B.
Sattler et al. / Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 288–297
CTは、前項参照、吸収補正と解剖ランドマーキングのための低線量CTを撮影
造影は、治療計画の場合、腫瘍の浸潤や組織の描画のために必要
PET-CT 造影時の注意点
造影は治療計画のために行われるべきであるが、PET上で
SUVを図る場合は、造影剤の高コントラスト領域は、SUVも
顕著に高い。
(臨床的には、腫瘍のステージング評価に影響しないとされ
ているが、転移などと誤診しないための考慮が必要)
可能であれば、胸部や腹部の造影のときは、腕の挙上が
望ましい。腋窩静脈や鎖骨下静脈をスムーズに造影剤が
流れ、さらに、造影後の静脈炎などを防ぐために造影後、
30ml-40mlの生理食塩水で押し流すことも行われる
肺がんにおける治療計画用PET-CT
肺がんは、PET-CTで減弱補正すると横隔膜付近の減弱補正
PETがunder estimationとなり治療計画にも影響を与える
Retrospectiveに線形もしくは非線形のレジストレーション
を施した二次補正データを用いて減弱補正を行う。
治療時では、 full-inspiration breath-hold treatment
を行う
他のトレーサ
研究段階がほとんど
internal radiation threapy planningの
可能性
PET-CTー放射線治療計画データ転送システム
GTVのVOI or ROIのコン
ツーリング
DICOM-RT structure set as
described in Supplement 11 to Part
3 of the DICOM-Standard
GTVデータ
PACS は、DICOM
RT-IODs.をサポート
PET/CT (and CT) instrumentation, image reconstruction and data transfer,B. Sattler et al. /
Radiotherapy and Oncology 96 (2010) 288–297
レーザの位置情報を
RT Planに転送
PETからのGTVの選択
(GTV, CTV, PTV, etc.)の描画に関してもっと頻繁に使
用される輪郭抽出方法は、 しきい値ベースの方法
で、PETから抽出する場合は、 maximum specific uptake
value (SUV) などを用いるのが一般的であるが、S/Nが低
い場合は、contrast-oriented methods[1]やgradient-
based methods[2] で補正する。
[1] MacManus MP, Hicks RJ. Where do we draw the line? Contouring tumors on
positron emission tomography/computed tomography. Int J Radiat Oncol Biol
Phys 2008;71:2–4.
[1] Nestle U et al. Comparison of different methods for delineation of 18 F-FDG
PET-positive tissue for target volume definition in radiotherapy of patients
with non-small cell lung cancer. J Nucl Med 2005;46:1342–8.
[2] Geets X et al. A gradient-based method for segmenting FDG-PET images:
methodology and validation. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2007;34:1427–38.
4D-PETからのCTVの選択
V. Bettinardi et al. Detection and compensation of organ/lesion motion using
4D-PET/CTrespiratory gated acquisition techniques/ Radiotherapy and
Oncology 96 (2010) 311–316
標的病変の大きさの定義について
FDG-PET: CTの補足のために治
験責任医師によって使用される
 ベースラインで陰性のFDG-PET
と追跡検査での陽性のFDG-PET
は、PDを意味する
 ベースラインでFDG-PETなし、追
跡検査で陽性のFDG-PETの場合
、もし、CT上で病変の新しい場所を
同定したときは、PD
 CT上で病変の新しい場所がなく、
疑わしいとき。もし、新しい場所が
次のスキャンで現れたとき、観察を
CTで繰り返す。この場合、PDの日
時は、初期の異常例のFDG-PET
スキャン時である。
GTVは原発巣とリンパ節転移巣の体積
CTVはGTVに微視的な腫瘍浸潤を含む体積
ITVとはCTVに呼吸、嚥下、心拍動、蠕動などの体
内臓器の動きによる影響を含めた標的体積
がん治療効果判定におけるPETの有用性
がん治療効果判定におけるPETの有用性
(PERCISTの提唱)
・効果的な治療においても、腫瘍径の変化が最小限度しか変化しないリンパ腫、肉腫、肝
癌、中皮腫、消化管間質腫瘍などは、メタボリックな定量解析が有効。
PET Response Criteria In Solid Tumors, or PERCIST 1.0
Richard L. Wahl, Heather Jacene, Yvette Kasamonand Martin A. Lodge,
From RECIST to PERCIST: Evolving Considerations for PET Response Criteria in Solid Tumors,J
Nucl Med. 2009 May;50 Suppl 1:122S-50S.
SUV bw: SUV with patient body weight
SUV ibw: SUV with ideal body weight
SUV lbm: SUV with lean body mass
SUV bsa: SUV with body surface are
理想体重(kg)=身長(m)×身長(m)×22
治療効果の判定にSUV値を利用
(Standard Uptake Value)
参考文献
[1] ICRU. International Commission on Radiation Units and Measurements. Prescribing, recording and
reporting Intensity-Modulated Photon-Beam Therapy (IMRT). In: ICRU Report 83, J. ICRU. Oxford: Oxford University
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PET/CT-based target volume delineation in radiotherapy planning of head and neck cancer. Radiother Oncol
2010.
doi:10.1016/j.radonc.2010.04.025.
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PET/CT in tumour delineation and radiotherapy planning in patients with esophageal cancer. Radiother Oncol
2010.
doi:10.1016/j.radonc.2010.04.024.
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between CT- and FDG-PET-defined target volumes for radiotherapy planning in head-and-neck cancers. Radiother
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2009;93:479–82.
[6] Seppälä J, Seppänen M, Arponen E, Lindholm P, Minn H. Carbon-11 acetate PET/CT based dose escalated
IMRT in prostate cancer. Radiother Oncol 2009;93:234–40.
[7] Muijs CT, Schreurs LM, Busz DM, Beukema JC, van der Borden AJ, Pruim J, et al. Consequences of additional
use of PET information for target volume delineation and radiotherapy dose distribution for esophageal
cancer.
Radiother Oncol 2009;93:447–53.
[8] Schinagl DA, Hoffmann AL, Vogel WV, van Dalen JA, Verstappen SM, Oyen WJ, et al. Can FDG-PET assist in
radiotherapy target volume definition of metastatic lymph nodes in head-and-neck cancer? Radiother Oncol
2009;91:95–100.
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radiation therapy planning: IAEA expert report 2006–2007. Radiother Oncol 2009;91:85–94 [Review].
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management of anal cancer. Radiother Oncol 2008;87:376–82.
[11] van Loon J, Offermann C, Bosmans G, Wanders R, Dekker A, Borger J, et al. 18 FDG-PET based radiation
planning of mediastinal lymph nodes in limited ETC..

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