初期の放射線治療 

図3(左)．5歳女児．治療前．背部全体に体毛が密生している．図4(右)．放射線治療後．後頚部～肩甲間部は完全に脱毛（照射時間20時間）．背下部～臀部は脱毛に加えて強い皮膚反応を来たして皮膚が脱落している（照射時間48時間）．その他の部位も体毛は疎になっている．

図4．75年後．背下部の皮膚には瘢痕による変形があるが，背部の体毛はまったく認められない[6]

【要旨・解説】著者のFreundはウィーンの内科医，小児科医であったが，卒後1年目，新聞にX線照射により脱毛が見られたという一般紙の記事を目にし，これが皮膚病の治療に使えるのではないかと考え，1896年11月24日，項部，背部，臀部に広範な剛毛が生えている有毛性母斑の5歳女児に照射を試みた（図3）．まず後頚部～肩甲間部に照射し，当時のことなので正確な線量は不明だが「15cmの距離で手を1分で撮影できる程度」 のX線を使用し，毎日2時間，10cmの距離で照射したところ，11日目に一部に脱毛が見られ始め，総計20時間の照射で完全に脱毛した（図4）．次に，この作用がX線によるものであることを確認するために，陰極線が放出されない状態では脱毛がおこらないことを示し，さらに背下部～臀部に水道管にアースをとって照射して脱毛がえられ，これが電流によるものでもないことを証明した．

続報では，その後の経過を報告しているが，あとから照射した背部～臀部の照射野は，照射時間が48時間と長かったためか，強い皮膚反応，感染をきたし，一時高熱を発して全身状態も悪化したが，その後回復した．またこの患者はその後長生きして75年後の写真が残っているが，放射線皮膚炎の部位に強い瘢痕形成があるが，背部は完全に脱毛している（図4）．

X線を初めて治療目的に使用したのが誰か，いろいろ議論があるが[7]，明らかな治療目的をもって照射し，かつ確実な記録があると言う点でこのFreundの報告が初報とされる．Freundは，この後，放射線治療に関する教科書を著すなどして，放射線科医として数々の業績を残している［7］．

原文 和訳 　 (初報と続報をまとめて掲載）

図5. (左)上皮腫治療前．(右)治療後．4年間再発なし．

【要旨・解説】1901～3年に放射線治療し，その後3年以上の経過を追った皮膚癌111例について，その成績を報告している．著者は皮膚科医で，具体的な照射法は記載されておらず，記述も散漫であるが，豊富な症例写真が供覧されているので紹介する（図5）．

病変が消失し再発のなかった治療成功例は111例中80例，照射後に再増大したり無効であった非成功31例中28例が術後再発であった．

症例写真をみると，かなり大きな浸潤性腫瘍が多く，この成績は当時としてはなかなかのものであったと言える．組織型については書かれていないが，臨床像と1例のみ提示されている組織所見から大部分が基底細胞癌であったものと思われ，扁平上皮癌よりは治療しやすかったのかもしれない．

原文 和訳

図6. 分裂開始36時間後．非照射卵(a)はすべて4細胞期にあるが，照射卵(b)は2細胞期，一部は1細胞期にとどまっている．X線照射による細胞分裂の遅延が，X線治療効果の根拠のひとつである．

【要旨】X線照射後に皮膚癌が縮小し，病理学的にも癌細胞が消失する理由については，まだ充分な説明がない．これを解明すべく正常細胞にX線を照射する実験を行った．材料には，既に生物学研究で実績のあるウマ回虫(ascaris megalocephala)の受精卵を使用した．この卵殻は透明で，細胞が分裂して虫体を形成する様子を顕微鏡で観察でき，染色体は2本(1対)なので実験に適している．

12時間の時点で，対照卵は既に細胞分裂が認められるが照射卵では分裂が認められず，その後も照射卵は分裂が著しく遅延する（図6）．また，これに加えて発育が不規則になり奇形を生ずる．細胞障害は照射線量に応じて異なり，24H以上では虫体が全く形成されず，20H以下では虫体の一部に異常な腫瘤が形成されるなどの奇形が見られた．分裂時の観察では，中心体，紡錘糸は正常に認められるが，染色体の牽引，移動の過程に異常が認められた．分裂期，静止期いずれに照射しても，細胞分裂の異常は同じように発生した．

同様の結果はラジウム線(ベクレル線)でも認められ，ウマ回虫卵にラジウム管を密接させた実験で，X線の場合と同様の細胞分裂の遅延，異常な発育個体の歯圧政が認められた．X線，ラジウム線が植物の発生，成長に及ぼす影響については，報告に一致が見られないが，ソラマメのヒゲ根による実験では，根の発育が明らかに遅延した．

放射線によって，全ての細胞に同様に障害されるのか，特定の組織が特に強く障害されるのかについてはなお検討が必要である．

【解説】放射線治療効果のメカニズムを，ウマ回虫卵を使用したin vitroの細胞レベルの実験によりあきらかにしており，現在でいう放射線生物学の研究論文としては最初期のものである．結論として，(1)X線により細胞分裂の遅延，異常が起こり，(2)これは染色体の牽引，移動の異常によるもので，(3)分裂期，静止期いずれに照射しても同様であるとしている．現在の知識から，(3)については誤認があるが，まだ細胞周期の概念が充分確立していない当時，少数例の実験結果としては止むを得ないところであるが，細胞による放射線感受性の違いがある可能性について言及している点には先見の明がある．

原文 和訳

図10. X線の硬さによる深達度の差．上が硬い管球，下は軟らかい管球．

【要旨】 X線の体内での減弱は2つの因子，線源からの距離，通過する組織による吸収で決まる．線源からの距離については，距離の2乗に反比例し，距離が遠くなるほど減弱は緩徐になるので線源と病変の距離を大きくするほど，組織内の減弱は均一になる．特にラジウム治療の場合これは重要で，ラジウムを皮膚面に直接貼付すると深部効果が得られない．

組織内の減弱は，生体組織と水のX線透過性と蛍光板の輝度を比較することにより測定したところ，皮下脂肪織と肺を除いて，すべての軟部組織は水とほとんど同程度の透過性を示した．

組織深部でのX線減弱を緩和するには，硬いX線管球を使うと効果があるが，それよりもアルミニウムのフィルターを使用する方が有効である．

【解説】深部病変を治療しようと線量を多くしても皮膚障害が増強するだけで深部に到達しないことは既に良く知られていたが，これを初めて実験により示し（図10），それをもとに深部治療に有効な照射方法を提案している点で，次項に紹介するDessauerの研究とともに深部照射理論の原点といえる重要な論文である．付随して，脂肪，肺以外の軟部組織の吸収係数がほとんど水に等しいという，X線診断，X線治療の根幹となる最も基本的な知識も明示されている．

具体的な深部線量分布の改善法としては，線源と被写体の距離を離すこと，X線硬度を大きくすることが必要であることを示している．X線硬度については，管電圧によって自由に線質を制御できなかった当時，「硬い」X線管球を選択して使うしかなかったが，不安定なガス管球ではそれにも限界があった．この問題を解決するために，軟線成分を除去するフィルターの使用を初めて提言している．

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図11. 多門照射の概念を初めて明示した.

図12. 新しいX線発生装置による深部線量分布.

【要旨･解説】著者のDessauerは物理学者で，1904年以来，深部治療の問題点について物理学的，技術的な面から様々なアプローチを行なった．前掲のPerthesと同時期にほぼ同じ研究を行なったことになるが，1904年の初報の時点ではPerthesの研究については知らなかったと述べている．

1905年の第1報は，深在病変の治療には，皮膚障害を起こさずに深部に有効線量を照射する方法が必要であるという，かなり概念的，やや冗長な，問題提起を主眼とする論文であるが，前年のPerthesの論文とともに深部照射理論のスタート地点となった．前半では，まず正確な線量が測定が必要であるが，深部照射は表在と異なり正確な線量測定が難しいこと，線量と線質を分けて考えるべきであると述べている．後半では深部に有効線量を照射する具体的な方法として，硬い管球を使用して，距離を長くとることが基本であるとしている．Perthesが力点を置いているフィルターの概念については簡単に，ひとこと触れられているだけである．この方法で，物理学的に深部照射は可能であり，正常細胞と腫瘍細胞の放射線感受性の差を背景として放射線治療が可能であり，その実現に鋭意努力する旨を述べて結語としている．

1908年の第2報は，より具体的に深部照射法を検討しており，照射野内の線量，線質の均一性を得るために，距離を長くとる，硬いX線を使用する，フィルターを使用することで深部照射が可能であるとしている．さらに，2方向からの照射が有効であるとして，対向2門照射，直交2門照射について触れている(図11)．これはおそらく多門照射法に関する初の記述である．結語として，物理学者としての自分の仕事はこれで終わり，この後は医師の手に委ねるとしている．

1912年の論文は，深部照射の研究を総括するとともに，新しく開発した装置について記載しており，深部照射理論の集大成的な内容である．具体的な照射法の記載は第2報とほぼ同じであるが，図を使うなどしてより分かりやすく説明している．また，空間的均一性（線量の均一性），特異的均一性（線質の均一性）という言葉を導入している．

しかし，X線治療の需要が増大し，深部に大きな線量が求められるようになり，熱の発生に伴う管球寿命短縮も問題になりこれらの方法にも限界があった．そこで，X線発生装置に改良を加え，管球に加える電圧の間隔を長くとることにより，同じ管球でも硬い成分を多く含むX線が得られ，また熱の問題も改善されることを示している．これは断続機を使用する場合だけでなく，適当な方法で交流電源にも使うことができ，良好な成績が得られた（図12）．前掲のPerthesの論文に示された線量分布（図10）にくらべて深部線量分布が改善されていることがわかる．

この翌年，1913年にCoolidge管が登場して，深部照射の状況は大きく進歩するが，本論文は旧来のガス管球で得られる深部線量分布の到達点のひとつであった．

図13 黒い円筒状のものが管球で，寝台のまわりを180度回転する．

図14. 水ファントムで実測した等線量図．

【要旨・解説】患者の周りを管球が回転しながら照射する回転照射装置を製作し，ファントムによる線量測定を行なった報告である．それまでも振子照射，回転照射などの運動照射法のアイデアはあったが，実機が製作されたのはこれが初めてである(図13)．

管球は，寝台に取付けられた架台に載って，その周囲を側面から側面まで20分かけて180度回転する．患者の体位を仰臥位，腹臥位とかえて2回照射することにより全周照射が得られるというものである．

子宮頸癌を念頭において，骨盤ファントムで計測している．当時既に4～6門の多門照射が行なわれていたが，これに比較して深部線量/表面線量率の改善が得られた(図14)．まだCTのないこの時代，腫瘍の局在決定にはかなりの誤差があり，多門照射の精度にも限界があったが，回転照射によりこれが改善される点も利点としている．入射口の大きさを適切に選ぶことであることを強調しており，最適な条件下であれば表面線量/中心線量比70～80%を得ている．現在の治療計画からみればまだかなりの高表面線量であるが，当時の多門照射に比べれば各段に優れた値であった．

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図15. 水ファントムで実測した等線量図．

【要旨・解説】著者のDessauerは前掲の論文をふくめ，1900年代から深部線量率の向上に関して理論的な研究を行なってきたドイツの放射線物理学者である．放射線治療の基本中の基本である線量分布を，実際の臨床利用を念頭において体系的に研究し，等線量図を提示した初期の論文である．本文中にも記載があるように，これ以前にも同様の試みはあったが，実際の臨床に即した条件で網羅的に測定したのはこの論文が初めてで，以後 "Dessauer charts" として広く用いられることになった．

照射野，線質(管電圧)，焦点距離などの諸条件の多数の組合わせについて，水ファントムの線量を実測し，散乱線の影響についても詳しく検討されている．そしてこの結果を多数の表とグラフに示すとともに，2次元的な等線量図も提示している(図15)．線量計測には，フィルム黒化法を使用している．

複数の条件を少しずつ変えて，何千回も計測するという大変な労作である．現在では，個々の症例に応じてコンピュータで簡単に得られる等線量図であるが，当時はこのような標準的なファントムデータから推測するしかなく，その意味できわめて貴重なデータであった．連絡してくれれば異なる条件の線量分布を（有償で）送付する，というコメントがついている点も興味深い．

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