日本知名國立綜合大學北海道大學(校長：山口 佳三)和株式會社日立製作所(執行役社長兼CEO：東原 敏昭，以下簡稱「日立」)宣布，利用具有動體追蹤技術和點掃描技術的質子線治療系統，正式啟動了兩項再創精度新高的質子線臨床治療。兩項臨床治療分別為治療室內錐形束CT和質子調強治療(IMPT)。該質子線治療系統的研發始於2010年入選日本國家項目「最先進研究開發支援計劃」， 由北海道大學與日立共同完成。
作為放射線癌症治療法之一，質子線癌症治療是通過加速器將氫原子核加速，從而集中照射腫瘤細胞來治療癌症。這種療法幾乎不會產生痛感，也不會損傷身體的機能和形態，實現了治療與正常日常生活的兼顧，作為一種能夠保證生活質量(QoL)的先進癌症治療方法，正逐步在全球普及起來。針對位於肺部、肝部等隨呼吸會發生位移的體幹部腫瘤，北海道大學和日立於2014年研發完成了全球首個搭載動體追蹤技術和點掃描技術的質子線治療系統，可以實時鎖定腫瘤位置並進行質子線的準確照射。
北海道大學醫院(院長：寶金 清博)自2014年3月起開始在質子線治療中應用點掃描照射技術，2014年12月起開始結合動體追蹤技術對移動中的腫瘤進行質子線治療。在迄今為止的治療案例中，肝臟和前列腺腫瘤各佔約40%，肺和胰臟腫瘤各佔約10%，整體上約80%的治療案例適用於動體追蹤技術。
以下具體介紹北海道大學和日立共同研發的高精度質子線治療系統(已投入臨床治療)。
1. 治療室錐形束CT
為了進一步提高質子線治療的精度，治療方需要掌握更詳細的患者體內信息。在通常的雙向二維X線影像所顯示的骨骼位置，及通過動體追蹤技術所得到的腫瘤移動信息的基礎上，如果能夠再對腫瘤周圍的正常組織，尤其是軟組織的位置和形狀有所掌握的話，就可以提高質子線照射腫瘤的精度，同時大幅減少對正常組織的輻射風險。這就需要技術上的支持，以獲取患者在治療室內即將進行照射治療時體內的三維圖像。
北海道大學和日立共同研發的旋轉機架搭載型錐形束CT系統，能夠在即將開始治療時準確地將患者體內的狀態以三維影像顯示出來，實現了質子線照射位置精度的飛躍性提升。該系統於2015年3月通過醫藥品醫療器械法獲得了醫療器械製造銷售許可，同年10月起正式投入臨床治療。
當治療部位不適用動體追蹤技術時，利用錐形束CT系統也可以對治療部位進行高精度定位。旋轉機架搭載型錐形束CT系統的實用化，實現了基於體內三維信息的高精度定位，同時也必將進一步提升質子線治療的精度。到目前為止，總計有20名患者接受了使用錐形束CT進行的高精度治療，今後也將繼續在臨床中使用。
此外，北海道大學和日立正在國立研究開發法人日本醫療研究開發機構(AMED)的支持下，進行「實現未來醫療的醫療器械及系統研究開發事業-微創癌症診療裝置研究開發項目」，積極推動動體追蹤治療精度的進一步提升。
2. 質子調強治療(IMPT)
質子調強治療(IMPT)是點掃描質子線治療的一種。通過對多個方向照射的質子線強度分布進行自由控制，可以在病灶形狀複雜，或和正常組織臨近的情況下將照射劑量集中在病灶部位，降低對正常組織的輻射。在使用日立的質子線治療計劃系統進行的質子調強治療上，北海道大學醫院和日立進行了多次慎重的評估，通過使用質子線掃描束對病灶進行有強度變化的照射，即使在治療因呼吸等因素會發生位移的腫瘤時也可以保全正常組織。
就此，在腫瘤與正常組織邊界形狀複雜的情況下，可以在提高病灶部位照射集中性、降低對正常組織輻射性的同時，通過結合可控制強劑量分布的魯棒性優化技術，確保照射劑量的高集中性，即使腫瘤發生移位也可確保強劑量分布，最大限度降低在放射治療中難以完全避免的射程誤差和定位誤差。2015年8月，IMPT正式投入臨床治療。到目前為止，主要適用於前列腺、肝臟、頭頸部和兒童患者的治療，今後將按照學術團體的指導原則和統一方針，進一步擴大適用患部。
上述成果將於5月22日~28日在布拉格(捷克)召開的第55屆粒子線治療國際會議(PTCOG55：Particle Therapy Co-operative Group 55) 上由北海道大學和日立共同發布。
一直以來，北海道大學醫院和日立致力於在全世界推廣質子治療，將北海道大學醫院在放射治療領域的專業知識和日立擁有的設計技術相結合，共同開發了最先進的質子線治療系統。今後，雙方也將融合各自在醫學和工學領域積累的技術、知識和經驗，通過質子線癌症治療系統的開發，在利於保障患者生活質量的最尖端放射線醫療及癌症治療方面做出貢獻。
■點掃描照射技術
點掃描照射技術與以往技術不同，並非將照射到腫瘤的質子束進行擴散，而是保持質子束的細小狀態，反覆高速切換照射和停止狀態，同時按順序變換照射位置。對具有複雜形狀的腫瘤，依然可以按照其形狀進行高精度的質子線照射，並將對正常部位的影響控制到最小。
■動體追蹤照射技術
動體追蹤照射技術是在腫瘤附近1.5至2毫米區域內植入金標，並使用CT裝置預先掌握腫瘤中心與金標的位置關係，再利用雙向X線透視裝置，通過模型識別技術自動抽取透視畫面上的金標，周期性地反覆計算其空間位置。然後只在計算出的金標位置周圍數毫米範圍內進行照射。基於高速操作，即使是因呼吸等因素會發生體內位移的腫瘤，也可以對其進行高精度照射。相對於照射位移腫瘤的全部活動範圍的方法，照射體積可減少至1/2~1/4，大幅降低了正常部受到照射的可能性。