直肠癌静态调强与容积旋转调强放疗剂量学研究

赵培峰，杨咏强，周 钢，陈列松，朱雅群，田 野，陈子晗

(1.苏州大学附属第二医院，苏州大学放射肿瘤治疗学研究所，江苏苏州 215004;2.徐州医科大学公共卫生学院，江苏徐州 221004)

近年来，随着放疗技术的不断创新发展，调强放疗在临床上的应用也越来越广泛.有研究［1-3］显示:对于直肠癌患者而言，静态调强放疗(IMRT)与3D-CRT相比能减少患者不良反应的发生率，提高治疗期间的生活质量，但该疗法治疗时间较3DCRT更长，容易让患者产生抵触情绪.容积旋转调强放疗(VMAT)是目前国际上比较先进的放射治疗技术，具有较广的适应证，同时能显著缩短患者的治疗时间，克服了传统IMRT治疗的缺点［4-5］.本研究筛选10例直肠癌患者，比较7野均分IMRT和双弧VMAT计划的剂量学特点，探讨VMAT技术应用于直肠癌治疗的优势.

1 材料与方法

1.1 临床资料

选取10例2016年1月—2017年1月在苏州大学附属第二医院行直肠癌术后放疗患者的定位CT图像，用以进行两种计划的数据建模及比较.

1.2 靶区勾画

患者采用仰卧位，定位前充分充盈膀胱，热塑体模固定，西门子Emotion-Duo CT模拟定位机对拟行放疗的患者行CT增强扫描，均从L2下缘扫描至坐骨结节下5 cm处，扫描层厚设为5 mm.临床靶体积(CTV)包括直肠周围淋巴结区、骶前区、闭孔区及髂内淋巴结区，部分患者包括吻合口、会阴皮肤、坐骨直肠窝、髂外或腹股沟淋巴结区.计划靶体积(PTV)在CTV基础上分别在头脚方向外扩1.0 cm，前后、左右方向外扩 0.5 cm.

1.3 治疗计划设计

每个病例完成靶区勾画后均设计2套放疗计划:IMRT计划和双弧VMAT计划，所有计划均采用6MV X线，拟用Synergy直线加速器(医科达)实施.IMRT计划在Pinancle 3治疗计划系统上完成，采用 7个野均分共面照射.VMAT计划在Monaco治疗计划系统上完成.处方剂量:PTV50 Gy分25次给予，要求≥95%的PTV剂量达47.5 Gy，同时限制各器官收到的照射最大剂量分别为小肠:V35≤180 cm3，V40≤100 cm3，V45≤65 cm3;股骨头:V40≤40%，V45≤25%;膀胱:V40≤40%，V45≤15%.

1.4 治疗计划评价

利用剂量体积直方图评价靶区剂量分布和危及器官照射剂量.1)通过最小剂量(D98)及最大剂量(D2)来评价靶区的辐照情况.2)通过适形指数(CI)对靶区的适形度进行评价，CI值越趋近1说明靶区适形度越好.3)采用均匀指数(HI)对靶区的均匀性进行评价，当HI值越趋近1说明靶区剂量均匀性越好.4)危及器官(OAR)的辐照情况评价:小肠平均剂量 Dmean、V50、V45、V40、V30、V20、V15、V10，膀胱及骨盆平均剂量 Dmean、V50、V40、V30、V20，双侧股骨头平均剂量 Dmean、V40、V30、V20.

1.5 统计学分析

应用SPSS 22.0统计学软件进行统计分析，本研究结果数据均为计量资料，故采用配对t检验或配对样本非参数秩和检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义.

2 结 果

2.1 两种治疗计划的靶区评价

经比较发现:两种治疗计划均可满足治疗靶区的处方剂量要求.IMRT与VMAT计划相比，PTV靶区的最大剂量、最小剂量、适形度与均匀度均无明显差别(P＞0.05).见表 1.

2.2 两种治疗计划危及器官评价

经比较发现:两种治疗计划均可有效保护危及器官，辐射量均可满足限制剂量要求，各危及器官的辐射剂量见表2.

2.3 机器跳数及治疗时间

IMRT和VMAT计划的机器跳数分别为581.80±137.80 和 960.37±104.87(t=－7.823，P=0.001).IMRT和VMAT计划的平均治疗时间分别为558 s和170 s(t=40.541，P=0.003)，VMAT 计划平均治疗时间缩短约70%.

表1 直肠癌术后静态调强和容积旋转调强放疗计划靶区的剂量Tab.1 Dosimetry of static IMRT and VRIRT target areas after rectal cancer surgery

表2 直肠癌术后静态调强和容积旋转调强放疗计划危及器官的剂量Tab.2 Dosimetry of IMRT and VRIRT in organs at risk after rectal cancer surgery

3 讨 论

VMAT是一种全新IMRT技术，最大剂量率可达600 MU/min.它通过联合动态MLC技术配合机架旋转，与静态IMRT比较可以缩短达到靶区覆盖的时间，同时提供危及器官(OAR)保护［6］.VMAT在治疗过程中加速器机架以非匀速旋转的方式进行运行，导致其治疗剂量率可发生动态变化，同时其多叶光栅不断运动，相当于动态调强联合机架旋转，可发挥最大的治疗效能.VMAT在鼻咽癌、宫颈癌和前列腺癌等放疗中的应用已有大量研究［8-11］.杨波等［8］研究显示:对宫颈癌术后患者采用VMAT进行治疗后与常规固定野调强放疗计划比较，可获得等同甚至是更优化的剂量分布，同时机器跳数明显降低.Lu等［9］研究显示:对鼻咽癌患者而言，静态IMRT与VMAT在靶区剂量分布方面差异不大，但VMAT的靶区适形度明显优于静态IMRT，同时VMAT计划在腮腺、脑干和脊髓的保护明显优于静态IMRT计划，而VMAT最大的优势是总治疗时间的减少，从而提高加速器工作效率.前列腺癌中VMAT和IMRT两种技术在小肠、直肠、股骨头的多个剂量参数各有优缺点，两种技术剂量分布相当［11］.但 VMAT 应用于直肠癌放疗较少见报道［12］.

本研究对比了双弧VMAT计划和7野均分IMRT计划，结果显示:VMAT计划对小肠、膀胱、骨盆和股骨头的保护优于IMRT计划，平均治疗时间从约9 min缩短至3 min.

腹泻是直肠癌放疗最常见不良反应，而小肠具有较强的放射敏感性，临床直肠癌放射治疗中被认为是最典型的剂量限制器官，小肠放疗过程中受照射剂量及体积与直肠癌患者肠道不良反应的发生率密切相关.研究［13］发现:直肠癌患者放疗过程中肠道不良反应发生率与小肠密切相关，在V15＜150cm3时，Ⅲ级急性肠道不良反应发生率为0，当V15为150～299 cm3时，Ⅲ级急性肠道不良反应发生率为30%，而当V15≥300 cm3时，Ⅲ级急性肠道不良反应发生率则猛增到 70%.Gallagher等［14］报道显示:在放射治疗过程中，直肠癌患者小肠受照射的高剂量体积能够显著提升肠道不良反应的发生风险.本研究中，VMAT和IMRT计划的小肠V15分别为344.81 cm3和299.23 cm3，V45分别为 38.79 cm3和 39.71 cm3，V50分别为0.31 cm3和 0.19 cm3，但差异均无统计学意义.两种计划对肠道功能的保护相似.

对成年人而言，骨盆中包含了近半数的具有造血功能的骨髓组织，对放疗的剂量和体积敏感性较强.相关研究［15］显示:盆腔癌根治术后同步给予放化疗的患者中循环系统不良反应的发生率与骨盆受照射的低剂量体积V20明显相关，当V20≥76%时患者严重骨髓抑制发生率为57.7%，而当V20＜76%时患者严重骨髓抑制发生率则降至21.8%.本研究中两种治疗计划的骨盆V20相近，对骨盆骨髓的保护作用也与骨盆V20相似.

综上所述，直肠癌术后患者采用VMAT技术可获得较好的靶区剂量分布和危及器官保护，治疗时间明显缩短，但其疗效还有待进一步临床评估.