粒子線がん治療の歴史は加速器の歴史であり、1954年から184インチサイクロトロンを使用したローレンス·バークレイ研究所（米国）での陽子線治療が始まりとされている。 その後、ヘリウムイオン·負パイ中間子·重イオンを使用したがん治療が行われ、2005年の集計では、陽子線4万2,766例、負パイ中間子1,100例、重イオン線4,520例の治療が世界で行われてきた。 放射線医学総合研究所では、1984年より国の対がん10ヵ年総合戦略の一環として医療専用の重粒子線加速装置HIMAC (Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba)の建設を開始し、1994年6月より炭素イオンを使った重粒子線治療の臨床試験を行っている。 炭素イオンは重イオンの一種であり、その優れた線量分布と高い生物効果から、従来の放射線抵抗性がんや、従来の放射線では治療困難な部位のがんに対する有効な治療法となり得る可能性を持っている。 臨床試験は、現実的な治療線量を探す線畢増加試験（フェーズI/II臨床試験）の後に、推奨線量で治療を行い、炭素イオン線の有効性を確認するフェーズII臨床試験が行われる。 2006年2月までに2,629例の治療が行われたが（図1）、内、フェーズII臨床試験は1,275例である。 また、2003年11月よりは高度先進医療が認可され、以降のフェーズII臨床試験の666例が適応されている。
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