頭蓋内疾患に対する定位放射線治療

岡村一心堂病院
ガンマナイフリニューアル記念講演会
THE UNIVERSITY OF TOKYO HOSPITAL
東京大学医学部附属病院 脳神経外科
辛 正廣
STEREOTAXY
定位的手法による治療
• 脳は、生きている人間の体の中で、解剖学的位置が
常に、ほぼ一定である唯一の臓器
• 脳神経外科領域では、こうした解剖学的特性を生か
し、様々な治療が行われてきている
手術用ナビゲーション
脳深部刺激療法
STEREOTAXY
定位的手法による治療
• 脳は、生きている人間の体の中で、解剖学的位置が
常に、ほぼ一定である唯一の臓器
• 脳神経外科領域では、こうした解剖学的特性を生か
し、様々な治療が行われてきている
Spiegel & Wycis 1947
Narabayashi 1949
STEREOTACTIC
STEREOTAXY
RADIOSURGERY
定位的手法による治療
定位的放射線外科
Proton beam
• 脳は、生きている人間の体の中で、解剖学的位置が
1967
常に、ほぼ一定である唯一の臓器
• 脳神経外科領域では、こうした解剖学的特性を生か
し、様々な治療が行われてきている
200 kVp X-ray tube
1950 - 1960
Lars Leksell
First Gamma Knife
with Cobalt 60 sources
STEREOTACTIC
RADIOSURGERY
定位的放射線外科
概念
• 定位的手法による固定・位置決め
• 目標部位の正確かつ選択的な一回
大量照射
• 放射線感受性にかかわらず標的を破壊
• その後、ガンマナイフは1987年に北米に
導入され、世界に広く普及するようになる
• 東京大学には1990年に導入される
GAMMA KNIFE
SURGERY
ガンマナイフ
原理と構造
• 半球上に201個の60Co小線源
• コリメーションによる細ビーム化
• 403mm先の中心に焦点
GAMMA KNIFE
SURGERY
ガンマナイフ
中心からの距離と相対線量
線量分布曲線
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
線量計画
•
•
•
•
定位的画像(CT, MRI, 血管撮影)の撮影
専用のコンピューターソフト
病変に適合した線量分布の合成
各焦点の座標に頭部を固定して照射
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
頭蓋内疾患は、なぜ、ガンマナイフなのか
Cyberknife
Tomotherapay
Novalis Radiosurgery
Linear Accelerator
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
頭蓋内疾患は、なぜ、ガンマナイフなのか
• 再現性のある安定した照射
60 Co小線源の使用により再現性のある安定した照射が可能。
• 正確で精度の高い照射
頭部をフレームに固定し、留置型線源から照射することで、
計画した場所に＜0.5mmの誤差での正確な照射が可能。
• 急峻な線量勾配
急峻な線量勾配を実現することで、周辺正常組織への悪影響
を最小限に軽減可能。
• 照射野の高い形状適合性
複雑な形状の病変に適合した照射野の実現が可能で、周辺正
常組織への不要な照射を最小限に軽減。
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
良性腫瘍
悪性腫瘍
神経膠腫
脳動静脈奇形
三叉神経痛
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
単発性脳転移
治療前 右麻痺
67歳女性 原発：盲腸癌
maximum dose 52.5 Gy
marginal dose 20 Gy
治療後1か月
右麻痺は消失
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
多発性脳転移
49歳男性 原発：肺癌
全脳照射後再発 16か月で新出、18か所治療
初回治療、8か所
maximum dose 36 Gy
marginal dose 18 Gy
治療部は制御されている
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
JAMA, 2006-vol 295, No.21
Compared with SRS alone, the
use of WBRT plus SRS did not
improve survival for patients with
1 to 4 brain metastases, but
intracranial relapse occurred
more frequently in those who did
not receive WBRT.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
SRS and close clinical
monitoring is recommended as
the preferred treatment strategy
in patients with newly
diagnosed brain metastases.
Patients treated with SRS
plus WBRT were at a
greater risk of a significant
decline in learning and
memory function
compared with SRS alone.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
他治療機器との比較
Cyberknife
Tomotherapay
Novalis Radiosurgery
Linear Accelerator
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
Stereotactic radiosurgery
plans for the treatment of
multiple metastases with
VMAS delivered significantly
more dose to the normal brain
tissues than plans for GKP.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
The volumes of normal brain enclosed
by peripheral isodose volumes can
be several times lower for Gamma Knife
Perfexion vs CyberKnife and Novalis.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
Volume of normal tissue receiving 4Gy
Volume of normal tissue receiving 12Gy
(2.9Gy in hippocampus = cognitive decline)
(predictor for necrosis)
50
3.0
Volume per target (cc)
Volume per target (cc)
3.5
2.5
2.0
1.5
1.0
30
20
10
0.5
0.0
40
3
6
9
Number of target (N)
CyberKnife
12
True Beam w FFF
0
3
Novalis
6
9
Number of target (N)
12
Leksell Gamma Knife®
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
SRS in patients with 5 to 10 brain
metastases is non-inferior to that in
patients with 2 to 4 brain metastases.
SRS might be a suitable alternative
for patients with up to 10 brain
metastases.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
良性腫瘍
悪性腫瘍
脳動静脈奇形
三叉神経痛
ONLY
1
神経膠腫
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
良性腫瘍
髄膜腫
下垂体腺腫
• 脳や神経の周辺組織から発生し、周辺を圧迫
しながら発育し、症候性となる。
• 正常脳との境界がはっきりしている
• 良性から悪性まで様々だが、良性が多い
• 一般に放射線抵抗性である
神経鞘腫
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
良性腫瘍
髄膜腫
下垂体腺腫
• 治療の第一選択は、外科的切除だが、脳神経
や内頚動脈を巻き込み切除困難なことも
腫瘍の放射線感受性に依存
しない精度の高い照射が必須
神経鞘腫
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
良性腫瘍
髄膜腫
下垂体腺腫
神経鞘腫
< Dose planing>
•• precise
precise coverage
coverage using
using 50%
50% isodose
isodose line
line
•• more
more than
than 14
14 Gy
Gy at
at the
the tumor
tumor margin
margin
•• 12
12 Gy
Gy at
at the
the margin
margin of
of acoustic
acoustic schwannomas
schwannomas
< Dose limiting factors >
•• anterior
)) << 10
anterior visual
visual pathway
pathway ((optic
10 Gy
Gy
optic nerves,
nerves, tracts,
tracts, chiasma
chiasma
•• VII
VII &
& VIII
VIII nerves
nerves << 14
14 Gy
Gy
•• most
most parts
parts of
of the
the brain
brain stem
stem <10
<10 Gy
Gy
•• mean
mean diameter
diameter of
of the
the tumor
tumor << 3cm
3cm
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
髄膜腫
良性腫瘍
max dose 32 Gy
marg dose 16 Gy
６２歳女性
複視にて発症
治療時
治療10年後 軽度縮小
神経症状の悪化なし
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
髄膜腫
良性腫瘍
５０歳女性
複視、顔面のし
びれにて発症
maximum dose 28 Gy
marginal dose 14 Gy
• 治療後15年以上が経過。腫瘍は十分制御さ
れており、神経学的な悪化も認めていない。
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
神経鞘腫
５７歳女性
症状：特に無
•
•
•
治療後15年が経過。
腫瘍は縮小傾向。
聴力は若干低下したが、
温存されている。
良性腫瘍
max dose 2４ Gy
marg dose 12Gy
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
良性腫瘍
悪性腫瘍
脳動静脈奇形
三叉神経痛
ONLY
1
神経膠腫
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脊索腫
悪性腫瘍
• 25F, Rt. upper gaze palsy and anosmia
• rapid growth after 7 attempts of resection
and 60 Gy of conventional radiotherapy in
the previous hospital
Endonasal resection was performed
MIB-1 index was 30%!!
3 months later….Rapid relapse !
Total removal was achieved!!
1 month later relapse again !!!
Orbit
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脊索腫
Skull base chordoma
悪性腫瘍
GKS for skull base chordomas in Univ. of Tokyo
100.0%
80.0%
J Neuro-oncol. 2010 :233-8
high dose ( ＞ 18 Gy)
PFS
60.0%
40.0%
20.0%
low dose ( ≦ 15Gy)
0.0%
12 24 36 48 60 72 84 96 108
132
156
γ-knife Higher margin dose at more thanmonths
18 Gy is key to success !
surgery
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
良性腫瘍
OK
ONLY
1
再発神経膠腫
神経膠腫
悪性腫瘍
脳動静脈奇形
三叉神経痛
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
再発悪性神経膠腫
Radiosurgery for
Recurrent Malignant Glioma
< Purpose of treatment >
• improving quality of the limited life span.
• local growth control of the tumor.
< Dose planning >
• radiographic lesion was targeted with
2-3 mm margins for preventing marginal
recurrence.
• coverage using 40-50 % isodose line
• more than 20 Gy at the margin
(at least 16 Gy is necessary)
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
再発悪性神経膠腫
40M: recurrent glioblastoma
Regrowth after subtotal resection + 66Gy RTx
No neurological deficit
pre-radiosurgery
Radiosurgery
maximum dose 40 Gy, peripheral dose 20 Gy
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
再発悪性神経膠腫
40M: recurrent glioblastoma
10 months after radiosurgery
MET-PET
Recurrence outside the irradiated field MET-PET
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
primary
primary lesion
lesion
再発悪性神経膠腫
43M: cerebellar dissamination of glioblastoma
recurrence after 80 Gy RTx
for anaplastic astrocytoma
Radiosurgery
Radiosurgery
Max
Max // Min.dose
Min.dose
:: 40
40 // 20Gy
20Gy
Cerebellar dissemination
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
再発悪性神経膠腫
4m after Radiosurgery
Marked
Marked
regression
regression
7m after Radiosurgery
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
再発悪性神経膠腫
•• Survival
Survival benefit
benefit of
of radiosurgery
radiosurgery for
for glioma
glioma (compared
(compared with
with RTOG)
RTOG)
gamma
gamma knife
knife
nn
pathology
pathology
significant
significant factors
factors
Shrieve
Shrieve (1999)
(1999)
78
78
GBM
GBM
age
age≦55
reoperation (+),
(+),
≦55 ,, reoperation
RTOG
RTOG class
class III
III vs
vs IV/
IV/ V,
V,
Kondziolka
Kondziolka (1997)
(1997)
117
117 GBM(64)
GBM(64) &
& AA(43)
AA(43)
age,
age, pathology,
pathology, tumor
tumor volume,
volume,
surgical
surgical resection,
resection, KPS
KPS ≧
70,
≧ 70,
Larson
Larson (1996)
(1996)
118
118
WHO
WHO Grade
Grade II -- IV
IV
age,
age, pathology,
pathology, tumor
tumor volume,
volume,
immidiate
immidiate radiotherapy,
radiotherapy, KPS,
KPS,
monofocal
monofocal or
or multifocal,
multifocal,
Masciopinto (1995)
31
31
GBM
GBM
age,
age, KPS,
KPS, surgical
surgical resection,
resection,
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
再発悪性神経膠腫
Combination of
bevacizumab and SRS
seems promising and may
reduce the high rate of
local recurrence and risk of
radiation necrosis.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
良性腫瘍
OK
ONLY
1
再発神経膠腫
神経膠腫
悪性腫瘍
脳動静脈奇形
三叉神経痛
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
16F high grade AVM
治療時
SMG 4
44m MR-DSAで消失
61m Angioにて閉塞確認
T2にて有害事象なし
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
Thickening of the intimal
layer with dense hyalinization
Proliferation of myofibroblasts
• in the connective tissue stroma
• in the subendothelial region
Angiographic obliteration
in 90 % of AVM after 5 years
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
• Morbidity rates of radiosurgery are 2.7 to 8%
12 to 19% for deep-seated AVM.
corticospinal
tract
To minimize the morbidity, we started to
integrate diffusion-tensor tractography
into treatment planning for radiosurgery.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
→
Modification
Maximum dose to the corticospinal tract was
reduced from 28 to 20 Gy
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
→
Modification
Maximum dose to the optic radiation was
reduced from 14 to 8 Gy
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
Group A: 28 treated before tractography integration
Group B: 24 since Feb. 2004 when tractography is available.
Group A
Group B
P value
Age (Years)
34.0
32.7
0.76
Volume (cm3)
4.8 (0.2-13.7)
7.7 (1.1-22.4)
0.026
Follow-up (months)
Obliteration rate
Motor complication
Sensory disturbance
62 (36-113)
69%
5
1
48 (36-80)
76%
1
1
0.004
0.75
0.021
0.89
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
脳動静脈奇形
Tolerable Doses of Each Fibers
23 Gy for
the corticospinal tract
12 Gy for
the optic radiation
10 Gy for
the arcuate fasciculus
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
良性腫瘍
悪性腫瘍
OK
ONLY
1
ONLY
1
再発神経膠腫
神経膠腫
脳動静脈奇形
三叉神経痛
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
三叉神経痛
• 4～5人/10万人の有病率。高齢者、特に女性に多い。
• 三叉神経領域に突発する激痛を主訴とする。
• 原因のほとんどは橋から数mm以内の三叉神経根部
（root entry zone：中枢性ミエリンから末梢性ミエリンへ
の移行部でもっとも脆弱な部分）の動静脈による圧迫。
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
三叉神経痛
治療法
1. 薬物療法
2. 神経血管減圧術(MVD)
3. γナイフ
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
三叉神経痛
治療法
1. 薬物療法
• カルバマゼピン(テグレトール）、フェニトイン
（アレビアチン）、バクロフェンなどの抗けいれん薬
が使用される。
• 90%の症例で初期効果あり。
• 75%において長期効果は認められない。
• 副作用：薬疹、眠気、歩行障害。
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
三叉神経痛
SCA
治療法
pons
2. 神経血管減圧術(MVD)
pv
• Barker FG, Jannetta PJらによる1204例の手術成績
Excellent
Good
Poor
治療直後
82％
16％
2％
治療1年後
75％
9％
16％
治療10年後
64％
4％
32％
Barker FG, Jannetta PJ et al. New England J Med. 1996
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
三叉神経痛
SCA
治療法
2. 神経血管減圧術(MVD)
pons
pv
• 脳神経症状：
同側聴力障害 1.2%、顔面の痺れ 0.9%、
一過性顔面神経麻痺 0.5%、眼球運動障害 0.2%
• 手術関連合併症(3%)：
出血、浮腫 各0.3%、術後死亡 0.2%、脳幹梗塞 0.1%、
髄液漏・髄膜炎 1.7%
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
三叉神経痛
治療法
3. ガンマナイフ
• Root entry zoneをターゲットに
φ4mm collimatorで70Gy～90Gyの
大量一括照射。
• Excellentが60%、Goodが17%、Poorが23%
• 効果発現までに1日～3ヶ月を要する。
• 合併症として、三叉神経領域の異常
感覚や知覚低下を10%で認める。
Descovich et al
Gamma Knife superior dose
tobeen
CyberKnife
”distribution
CyberKnife treatments have
associated with
an increased incidence of treatment-related
complications , such as facial numbness”
Descovich M, Sneed PK, Barbaro NM, et al. A dosimetric comparison between Gamma Knife and CyberKnife treatment plans for trigeminal neuralgia. J. Neurosurg.
2010;113 Suppl:199-206.
GAMMA KNIFE SURGERY
ガンマナイフ
転移性脳腫瘍
OK
ONLY
1
ONLY
1
再発神経膠腫
神経膠腫
悪性腫瘍
良性腫瘍
脳動静脈奇形
ONLY
1
三叉神経痛