直肠癌术前旋转调强与传统固定野动态调强放疗计划对比研究

熊 英，周 伟 ，毛 凯，戴甜甜，韩媛媛

（中日友好医院 放射治疗科，北京 100029）

术前同步放化疗已经成为局部晚期直肠癌的标准治疗[1]，近年来多项研究表明采用调强放射治疗能有效提高靶区的剂量分布，使盆腔的正常组织得到很好的保护[2]。而快速旋转调强（intensity-modulated arc therapy，IMAT） 是在动态调强的基础上加入了旋转治疗的技术，其主要特性为在较短的时间内进行单弧和多弧旋转照射，在机器旋转出束的同时改变多叶光栅的位置、射线束的剂量率、机架旋转速度以调整剂量强度分布，产生高度适形的剂量靶区[3]，已有研究表明在鼻咽癌的治疗中IMAT技术具有不亚于调强的剂量分布，降低了危及器官的高剂量区受量，缩短了治疗时间[4]。本研究通过分析和比较直肠癌术前IMAT技术和固定野动态调强适形放疗（IMRT）治疗计划的剂量学差异，旨在探讨IMAT技术在直肠癌术前放疗中的应用。

1 资料与方法

1．1 临床资料

选取2012年8月～2013年10月本院的Ⅱ、Ⅲ期直肠癌术前患者22例。男12例、女10例；中位年龄58岁（42～71岁）。病理类型为低分化腺癌4例、中分化腺癌9例、高分化腺癌8例；另有乳头状腺癌1例，临床分期采用AJCC第7版，其中T2有8例，其余 14例为T3。患者均为仰卧位，盆膜固定，CT定位扫描前1h排空膀胱，并口服500ml清水，使扫描时膀胱充盈。在Philip Brilliance CT机上行增强CT扫描，扫描范围包括整个盆腔，从腰4上缘至会阴下，层厚0.5mm。

1.2 靶区及危及器官的勾画

由放疗医生勾画靶区和危及器官，治疗靶区由原发病灶（GTV）和区域淋巴引流区（CTV）构成。GTV包括所有影像学可见的癌变组织。CTV包括整个直肠及系膜，骶前区、髂内淋巴结、部分髂总及髂外血管周围淋巴结、部分闭孔区域，其上界通常为L5下缘，下界为闭孔下缘，侧界为真骨盆内缘，前界充盈膀胱后壁1/4～1/3，后界包括骶骨厚度一半（S3上缘以上）和骶骨皮质后缘（s3上缘以下）。计划靶体积（PTV）由CTV均匀外放0.5 cm而成。勾画的危及器官为膀胱、小肠、双侧股骨头[5]。

1.3 计划设计

采用瓦里安Eclipse 10.0计划系统为Trilogy加速器制定2种治疗计划方案，IMAT计划和IMRT治疗计划。IMAT计划采用单弧照射，起始角度170°，逆时针旋转到190°。IMRT为五野共面射野， 入射角度分别为： 0°、72°、144°、216°和 288°，所有计划要求95%的PTV达到50Gy，限定小肠30%的体积受照剂量 D30%＜30Gy，Dmax≤45Gy；膀胱 D50%＜40Gy；股骨头 D5%＜45Gy[5]。归一方式为以等中心处剂量归一。

1 .4 评估及统计学方法

1.4.1 提取IMAT与IMRT的机器跳数及治疗时间进行对比。

1.4.2 适形指数（conformity index，CI）[6]

评估等剂量曲线与靶区适形性，定义为VPTV95%/VPTV×VPTV95%/VT， 其中 VPTV95%是95%的等剂量线所覆盖的PTV体积，VPTV是总的PTV体积，VT是95%等剂量线所覆盖的全部受照射体积。CI值越接近1，表示计划的适形性越好。

1.4.3 均匀指数（homogeneity index，HI）[7]

定义为D5/D95，反映靶区内剂量分布的均匀性，D5是指受到高剂量照射的5%靶体积所接受的最低剂量，D95指95%靶体积所接受的最低剂量，HI值越接近1表示均匀性越好。

1.4.4 通过剂量-体积直方图 （dose-volume histogram，DVH）

分别计算每例患者在2种计划中膀胱、小肠和双侧股骨头受照剂量体积参数，比较膀胱、小肠、股骨头的最大和平均受照剂量及接受30、40和50Gy照射体积占总体积的百分比，以及受照射区域的平均剂量[7]。

统计学分析应用SPSS16.0软件，采用配对t检验比较2种计划中各参数的差异。

2 结果

IMAT 计划的机器跳数平均为（622±53）MU，IMRT 为（1078±155）MU，IMAT 计划较 IMAT 机器跳数减少了42%，差异有统计学意义 （P＜0.05）。IMAT 计划的平均治疗时间为 （75±6）s，IMRT 为（366±26）s，平均治疗时间节省了 79%，差异有统计学意义（P＜0.05）。

IMAT与传统IMRT计划的适形性和均匀性及剂量均值都能够很好满足靶区分布，其差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。危及器官的受照射剂量显示出 IMAT计划中膀胱 V30、V40和V50低于IMRT计划中相应的指标，差异有统计学意义 （P＜0.05）；小肠、股骨头的关键参数如V20、V30、V40、V50，Dmean，Dmax 与传 统 IMRT 计划差异无统计学意义（P＞0.05），见表 2。

表1 IMAT与IMRT计划靶区评价参数对比（x-±s）

表2 IMAT与IMRT危及器官参数对比（x-±s）

3 讨论

直肠癌术前放疗最重要的意义在于可使肿瘤细胞产生不同程度的退行性变，纤维组织增生，癌周浸润消失，能缩小肿瘤体积，使部分原不能手术切除病例的肠壁及肿瘤周围组织的浸润减轻，从而提高手术切除率，并能减少手术操作时可能引起的血道、淋巴道转移。此外，直肠癌开展术前同步放化疗技术后相对单纯手术能明显降低局部复发率，提高总生存率，而且手术能够将接受过照射的直肠大部分甚至全部切除，从而避免了放射性直肠炎对患者生活质量的影响[8]。

放射治疗从普通放疗时代发展到三维适形，靶区及其周围组织的剂量分布适形度有了很大飞跃，发展到固定野调强放疗得到进一步改善，并可以实施同步加量照射，但由于野数增加导致治疗时间增加[9]。近几年来，随着快速容积旋转调强技术的出现，在保证靶区剂量的同时，它可以缩短治疗时间，减少患者移动带来的摆位误差。直肠癌的放疗靶区沿淋巴引流区的形状较固定，用来做剂量学对比研究有较大的价值[10]。

快速旋转调强作为我科开展的放疗新技术，加速器机架在连续旋转过程中实施照射，机器跳数及治疗时间与传统IMRT相应减少了42%和79%。同时达到与IMRT一样理想的靶区适型度及均匀度，显示出该技术高效、快捷的特点。放射线诱导的继发肿瘤如淋巴瘤，白血病等，越来越受到关注，减少治疗所需跳数对降低发生有重要意义[11]，传统IMRT放疗由于跳数较高，散射线也增加，增大了射线泄露概率。全身受到照射总剂量和正常组织受到的低剂量照射区也相应增大。IMAT由于只有传统IMRT一半的总治疗跳数，降低了相应的的风险。此外，如果放射治疗时间过长，患者体位移动、器官体积变化和运动等不确定因素，将导致治疗位置精度降低。因此，降低治疗时间对提高治疗精度、减轻患者不适感，增加治疗依从性有重要意义。此外还减少了治疗过程中患者改变体位的概率，从而降低移动带来的摆位误差。

在针对危及器官的常见评价指标中，IMAT治疗中膀胱高剂量区受照射体积显著减少，从而降低了放射性膀胱炎的发生。放射线诱导的膀胱炎为治疗过程中较常见的并发症，其临床表现主要是出现难以控制的肉眼血尿，甚至出现血凝块，不能自解小便，膀胱痉挛，尿频、尿急，少部分患者出现尿痛，一般的止血治疗效果不是很好。其产生的原因是放射线促使组织内电离，产生羟自由基从而使末梢血管内膜损伤、小血管闭塞、粘膜充血水肿以致形成溃疡，周围有明显水肿，常合并感染、出血，慢性反应为膀胱纤维化及挛缩[12]，治疗起来十分困难，因此预防其发生有很重要意义。急慢性放射性肠炎在放疗患者中亦较为常见，剧烈的腹泻常中断治疗影响疗效，严重时穿孔[13]，对于小肠及股骨头的保护传统调强时已经能够达到较好的剂量限制，容积旋转调强效果与其相似。

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