一般的なプロトン線放射治療とペンビーム走査プロトン放射治療(すなわち、適形鉛筆ビーム走査技術を強化する)

ペンビーム走査のプロトン治療は現在放射線治療の中で最もハイエンドの治療技術であり、腫瘍部位に正確に放射線量を放出するほか、周辺の正常組織に対して極めて良好な保護作用を有するこれらのプロトンの基本的な機能のほか、さらにペン先走査は放射線強度制御特性(すなわち強度制御プロトン治療;Intensity-MOdulated Proton Therapy(IMPT))を有するため、治療計画軟体の助けのもと、腫瘍形状や厚さの複雑さ、周辺に関連する正常な組織によって、設計された高用量放射線分布は、腫瘍に密着した正常な組織を傷つけずに形状の不規則な腫瘍に適合することができる。

ペン束(ポイントスキャン)プロトン特性を前提として、打ち出されたプロトンをより正確に制御し、散乱面積ではなく、打ち出された点を1つずつとする。このように様々な不規則な形状の腫瘍病巣に対して点状のスキャン治療を行うことができる。さらに腫瘍病巣に対する放射線治療の精度を向上させ、放射線治療の放射線ピークをほとんど腫瘍に打ち付けることができるのエッジおよび腫瘍部位であり、エッジ外の近接する正常組織への放射線も非常に小さい。

この技術は単一の狭いプロトンビーム(直径がミリメートル未満の可能性がある)は、ビーム整形装置を構築する必要がなく、画家のブラシのように磁気的に堆積することである。その利点は、腫瘍に複数の方向から放射され、致命的な器官の周囲を囲む「U」型の形状を作り出し、これらの致命的な器官に対する線量の損傷を最大限に減少させることである。

これは、脳腫瘍周辺の正常な脳組織が従来の光子放射線治療では高用量照射を避けることができない領域であるため、脳腫瘍および児童腫瘍の治療に絶好の優位性を有する。正常な脳組織に配慮するために、脳腫瘍の照射用量に妥協せざるを得ず、脳腫瘍治療の効果を低下させることが多い。児童は放射線に対する感度が高く、通常の照射では周辺の傷害を避けることができず、通常のプロトン術でも中性子線が発生し、第2原発癌のリスクを形成する。

治療毒性を考慮すると、強度調節プロトン治療を使用すれば明らかである。

−光子照射中によく見られる脳圧上昇による吐き気、嘔吐、頭痛などの短期放射毒性の低下。

-正常な脳組織、脳神経壊死のリスクなどの長期放射線毒性を低下させる。

−低用量放射線散乱による二次原発性脳腫瘍の発生の機会を減少させ、この利点は良性腫瘍または若い患者にとってより重要である。

また、強度調節プロトン治療は頭蓋底腫瘍の治療に非常に適している。この部位の腫瘍は往々にして極めて不規則な形状を呈し、同時に脳幹、視交差、視神経などの放射線に極めて敏感な組織押圧、葛藤と一緒にいるからだ。脳幹前方、頭蓋底部に好発する脊髄索腫を例にとると、強度調節光子治療を利用しても脳幹を傷つけない前提の下で、脊髄索腫を低減せざるを得ないため、従来の光子治療の効果は望ましくないが、強度制御プロトン治療は脳幹機能に影響を及ぼさず、脊髄索腫に治療効果のある高放射線を投与して制御率を向上させることができる。