局部晚期直腸癌術后不同放療技術的劑量學比較

陳玲湯+華文玲

【摘要】 目的：比較三維適形放療（3D-CRT）、靜態調強放療（s-IMRT）、容積調強放療（VMAT）三種放療技術的靶體積、正常組織保護及跳數。方法：選擇24例直腸癌術后患者，將其分為3D-CRT組、IMRT組、VMAT組，每組8例。靶區覆蓋指標包括計劃靶區（PTV）的平均劑量，適形指數（CI）、均勻性指數（HI），危及器官包括膀胱、小腸、結腸、雙側股骨頭。結果：IMRT組和VMAT組平均PTV劑量均高于3D-CRT組，靶區適形度和均勻性亦均優于3D-CRT組，差異均有統計學意義（P<0.05）。IMRT組和VMAT組膀胱、小腸、結腸的Dmax、V40均明顯低于3D-CRT組，差異均有統計學意義（P<0.05）；與3D-CRT組比較，IMRT組和VMAT組均能降低雙側股骨頭的Dmax、V30、V40，差異均有統計學意義（P<0.05）；與IMRT組比較，VMAT組能進一步降低小腸的Dmax與雙側股骨頭的Dmax、V30、V40（P<0.05）。VMAT組和IMRT組的機器跳數均高于3D-CRT組，且IMRT組高于VMAT組，差異均有統計學意義（P<0.05）。結論：VMAT能提高靶區的劑量覆蓋、更好地保護正常組織，在保護小腸和雙側股骨頭方面，VMAT優于IMRT，而且VMAT需要的治療時間更短，有利于精確放療和保護直線加速器，今后VMAT將廣泛應用于局部晚期直腸癌術后放療。

【關鍵詞】 直腸癌； 適形放射治療； 靜態調強放射治療； 容積弧形調強放射治療

【Abstract】 Objective：To compare the target volume，normal tissue protection and number of hops of the 3 dimensional-conformal radiotherapy therapy（3D-CRT），static intensity modulated radiation therapy （s-IMRT），volumetric modulated arc therapy（VMAT）.Method：24 cases of rectal cancer were selected and divided into 3D-CRT group，IMRT group，VMAT group，8 cases in each group.The target volume coverage indicators included average dose，conformity index（CI），and homogeneity index（HI） of planning tumor volume（PTV），normal organs at risk（OAR）included the bladder，small intestine，colon，and bilateral proximal femurs.Result：The average PTV dose of IMRT group and VMAT group were higher than that of 3D-CRT group，and the target area conformal and uniformity were better than those in 3D-CRT group，the differences were statistically significant（P<0.05）.The bladder，small intestine，colon Dmax，V40 of the IMRT group and VMAT group were significantly lower than those in 3D-CRT group，the differences were statistically significant（P<0.05）.Compared with the 3D-CRT group，IMRT group and VMAT group were able to reduce the bilateral femoral head Dmax，V30，V40，the differences were statistically significant（P<0.05）.Compared with the IMRT group，VMAT group can further reduce the small intestine of Dmax and bilateral femoral head Dmax，V30，V40 （P<0.05）.The number of machines of VMAT group and IMRT group were higher than that of 3D-CRT group，and the IMRT group was higher than the VMAT group，the differences were statistically significant（P<0.05）.Conclusion：VMAT can improve target dose coverage，better protection of normal tissues in the small intestine and bilateral femoral head protection，VMAT is better than IMRT and VMAT，the treatment time is shorter，is conducive to precise radiotherapy and the protection of the linear accelerator，the future VMAT will be widely used in locally advanced rectal cancer after radiotherapy.endprint

【Key words】 Rectal cancer； Conformal radiation therapy； Static intensity modulated radiation therapy； Volumetric modulated arc therapy

First-authors address：Changzhou Cancer Hospital，Changzhou 213000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.36.007

直腸癌仍是常見惡性腫瘤之一。近幾年，診斷、綜合治療的進展改善了直腸癌局部控制和生存預后[1]。局部復發的減少有賴全直腸系膜切除術和放療技術的進步[2-5]。放療對局部控制的貢獻依賴靶體積的覆蓋。生存期延長要求更高的生活質量。正常組織的受照導致了放療相關早期或晚期毒性反應。此外，提高放療時的舒適度、減少器官運動帶來的移位對放療精確度至關重要。VMAT是目前國際上最先進的放射治療技術之一，作為一種新技術，它的臨床應用需要進一步的驗證。本研究分析3D-CRT、IMRT和VMAT放療計劃的差別，從而為直腸癌患者術后放療方式選擇提供依據，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2011年11月-2014年10月在本科室行術后放療的24例直腸癌患者，所有患者經術后病理證實為直腸腺癌，將患者分為3D-CRT組、IMRT組及VMAT組，每組8例。其中男14例，女10例，年齡38～76歲，平均（59±2）歲；術后病理類型：17例中分化管狀腺癌，5例中分化腺癌，1例中分化管狀腺癌、部分黏液腺癌，1例黏液腺癌；20例接受Dixon術，4例Miles術。術后放療期間，20例口服希羅達或替吉奧同步化療，4例單純放療。該研究已經本醫院倫理學委員會批準，患者放療前均簽署放療知情同意書。

1.2 納入與排除標準 （1）納入標準：經術后病理確診、分期為Ⅱ～Ⅲ期的直腸腺癌術后患者；年齡18～80歲；卡氏評分（KPS）≥70分；血常規、肝腎功能基本正常；無放療、化療禁忌證；患者有良好的依從性。（2）排除標準：術后分期為I、Ⅳ期患者；既往接受過放療、化療；年齡<18歲或>80歲；KPS<70分；妊娠期；血常規、肝腎功能不正常；存在放化療禁忌證；拒絕簽署知情同意書和隨訪。

1.3 方法

1.3.1 CT模擬定位 采用東芝80排螺旋CT行增強掃描，定位時采用仰臥位，膀胱充盈，體膜固定，掃描范圍為L1椎體上緣至坐骨結節下5 cm，掃描層厚為5 mm。之后將圖像傳輸到計劃室的Eclipse治療計劃系統（treatment planing system，TPS）勾畫靶區及危及器官。

1.3.2 靶區和危及器官勾畫 臨床靶區（clinical target volume，CTV）包括瘤床區和直腸系膜區、骶前、髂內、髂外淋巴引流區。CTV上界為L5椎體下緣，下界為直腸病灶下緣下3 cm。CTV四周外放0.7 cm、上下各放1 cm成計劃靶區（planing target volume，PTV）。根據RTOG盆腔正常組織勾畫指南，膀胱、小腸、結腸、股骨頭為危及器官。

1.3.3 放療計劃設計 每組患者分別設計4野適形計劃、5野調強計劃、雙弧VMAT計劃。IMRT為5野共面照射，VMAT采用2個全弧照射，PTV處方劑量Dt50 Gy/25Fx。正常組織限量中膀胱V50≤50%，小腸V50≤10%，雙側股骨頭V50≤5%。

1.4 觀察指標 用劑量體積直方圖（dose-volume histogram，DVH）比較3種放療計劃中靶區劑量、均勻性指數（homogeneity index，HI）、適形指數（conformity index，CI），膀胱、小腸等危及器官的受量及治療時間。其中CI=CF×SF，CF（Cover Factory）是指PTV接受處方劑量的體積與PTV體積之比，SF（Spill Factor）定義為接受處方劑量的PTV體積與接受處方劑量的全身體積之比。CI值為0～1，CI值越大，表示適形度越好，等于1時最理想。HI為5%最高劑量區的PTV接受的最小劑量與95%最高劑量區的PTV接受的最小劑量之比。值越低，即值越接近1，表示靶區劑量均勻性越好。

1.5 統計學處理 采用SPSS 16.0統計軟件分析數據，計量資料用（x±s）表示，比較采用t檢驗；計數資料以率（%）表示，比較采用 字2檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 靶區劑量分布 IMRT組和VMAT組平均PTV劑量均高于3D-CRT組，靶區適形度和均勻性亦均優于3D-CRT組，差異均有統計學意義（P<0.05），而VMAT組的平均PTV劑量、CI、HI與IMRT組比較，差異均無統計學意義（P>0.05），見表1。

2.2 正常組織保護 IMRT組和VMAT組膀胱、小腸、結腸的Dmax、V40均明顯低于3D-CRT組，差異均有統計學意義（P<0.05）；與3D-CRT組比較，IMRT組和VMAT組均能降低雙側股骨頭的Dmax、V30、V40，差異均有統計學意義（P<0.05）；與IMRT組比較，VMAT組能進一步降低小腸的Dmax、雙側股骨頭的Dmax、V30、V40（P<0.05），見表2、3。

2.3 機器跳數 VMAT組機器跳數為（582.645±83.365），IMRT組為（862.364±136.425），3D-CRT組為（324.365±21.475），VMAT組和IMRT組均高于3D-CRT組，IMRT組高于VMAT組，差異均有統計學意義（P<0.05）。

2.4 不良反應和預后 根據RTOG急性放射反應分級標準[6]，3D-CRT組中2例發生3級放射性膀胱炎，2例發生2級腸炎。IMRT組和VMAT組僅發生1級膀胱炎和腸炎。隨訪21例（隨訪1～30個月，平均隨訪12個月），失訪3例。16例無復發、轉移征象，5例發生遠處轉移。endprint

3 討論

直腸癌是常見惡性腫瘤之一，也是主要死亡原因之一。近幾年，我國直腸癌發病率上升，發病年輕化。早期診斷和治療方法的改善可降低直腸癌死亡風險、延長生存期[7]。與單純手術相比，術后放療降低局部復發率[8-9]。許多研究證實了術前或術后放療的生存獲益[10-11]，化療的加入提高了治療相關毒性[12]。先進的放療技術可以降低危及器官的受照劑量，從而減少放化療的治療強度[13-15]。隨著生存期的延長，會發生更多的治療相關副反應，因而需要更加重視患者的生活質量。

文獻[16]研究顯示，局部晚期直腸癌術后放療后可能發生腸炎和腸黏膜水腫等并發癥。晚發不良反應經常發生、難以治療，嚴重影響患者的生活質量。更重要的是，約25%晚發不良反應發生在盆腔放療10年后。文獻[17]證實，盆腔放療影響遠期腸道功能，這與腸道受照體積和受照劑量直接相關。Kim等[8]嚴密隨訪致殘患者的遠期放療反應：與非放療組相比，放療組發生更多的吻合口并發癥和非腸道并發癥，包括盆腔纖維化。隨著時間的延長，遠期不良反應逐漸增多。遠期不良反應通常由不可逆損傷導致。因此，有必要預防嚴重放療不良反應的發生。本研究證實與3D-CRT比較，IMRT和VMAT均能明顯降低膀胱、小腸和結腸的V40（P<0.05），這與這兩組急性膀胱炎、腸炎低發生率一致。Wolff等[18]比較了局部晚期直腸癌質子、3D-CRT、IMRT和VMAT技術，但是該研究沒有比較股骨頭受照劑量。本研究中，與3D-CRT比較，IMRT和VMAT均能降低雙側股骨頭Dmax、V30、V40，差異均有統計學學意義（P<0.05）。與IMRT比較，VMAT能進一步降低小腸Dmax、雙側股骨頭的Dmax、V30、V40，差異均有統計學意義（P<0.05）。VMAT的劑量學優勢將減少患者的早期和晚期放療不良反應。

與傳統IMRT相比，VMAT最突出的優點是能大幅縮短治療時間[19-20]。首先，VMAT能減少器官運動導致的移位，實現精確放療。其次，縮短照射時間能提高患者舒適度，尤其是放療時需要留尿的直腸癌患者。最后，低跳數能延長直線加速器的使用壽命。

綜上所述，VMAT能提高靶區的劑量覆蓋、更好地保護正常組織，在保護小腸和雙側股骨頭方面，VMAT優于IMRT，而且VMAT需要的治療時間更短，有利于精確放療和保護直線加速器，今后VMAT將廣泛應用于局部晚期直腸癌術后放療。

參考文獻

[1]汪建平.中國直腸癌治療現狀與思考[J].中華胃腸外科雜志，2009，12（3）：211-214.

[2] Abbas M A，Chang G J，Read T E，et al.Optimizing rectal cancer management[J].Dis Colon Rectum，2014，57（2）：252-259.

[3]朱建華，羅偉倫.直腸癌全直腸系膜切除術[J].中華胃腸外科雜志，2004，3（4）：196-199.

[4]徐勇超，王剛成，張占東.腹腔鏡與開腹超低位直腸癌全直腸系膜切除術臨床療效的對比研究[J].中華胃腸外科雜志，2016，19（8）：942-943.

[5] Ippolito E，Mertens I，Haustermans K，et al.IGRT in rectal cancer[J].Acta Oncol，2008，47（7）：1317-1324.

[6] Trotti A，Byhardt R，Stetz J，et al.Common toxicity criteria：an improved reference for grading the acute effects of cancer treatment[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2000，47（1）：13-47.

[7] Rd B A，Bekaiisaab T，Chan E，et al.Rectal cancer[J].J Natl Compr Canc Netw，2012，10（5）：1528-1564.

[8] Kim S H，Kim J H，Jung S H.Late complications after proctectomy in rectal cancer patients who underwent radiotherapy[J].World J Surg，2014，38（9）：2471-2476.

[9]王玉，陳書，吳生紅.pT3 N0期直腸癌術后輔助放療價值探討[J].中華放射腫瘤學雜志，2015，24（4）：387-391.

[10] Myerson R J，Tan B，Hunt S，et al.Five fractions of radiation therapy followed by 4 cycles of FOLFOX chemotherapy as preoperative treatment for rectal cancer[J].International Journal of Radiation Oncology Biology Physics，2014，88（4）：829-836.

[11]楊詠強，馮林春，王運來.VMAT應用于直腸癌術前同期加量放療的劑量學研究[J].中華放射腫瘤學雜志，2014，23（5）：400-401.

[12]張路檸，游凱云，黃蓉.47例局部晚期為主直腸癌放化療臨床分析[J].中華放射腫瘤學雜志，2015，24（5）：521-524.

[13] Samuelian J M，Callister M D，Ashman J B，et al.Reduced acute bowel toxicity in patients treated with intensity-modulated radiotherapy for rectal cancer[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2012，82（5）：1981-1987.endprint

[14] Karasawa K.The role of radiation therapy for rectal cancer： recent trend[J].Nihon Rinsho，2014，72（1）：127-133.

[15] Meyer J，Czito B，Yin F F，et al.Advanced radiation therapy technologies in the treatment of rectal and anal cancer：intensity-modulated photon therapy and proton therapy[J].Clin Colorectal Cancer，2007，6（5）：348-356.

[16] Komori K，Kimura K，Kinoshita T，et al.Complications associated with postoperative adjuvant radiation therapy for advanced rectal cancer[J].Int Surg，2014，99（2）：100-105.

[17]皮艷娜，肖毅，王智鳳.新輔助放化療對中低位直腸癌患者肛門直腸功能的影響[J].中華醫學雜志，2014，94（24）：1857-1860.

[18] Wolff H A，Wagner D M，Conradi L C，et al.Irradiation with protons for the individualized treatment of patients with locally advanced rectal cancer[J].Radiother Oncol，2012，102（1）：30-37.

[19]李丹明，王黎，孫新臣.中晚期宮頸癌適形調強放療與容積旋轉調強技術臨床效果比較[J].中國醫學物理學雜志，2016，33（5）：343-347.

[20]肖林，黃蓉，游凱云.局部進展期直腸癌術前新輔助放化療中VMAT的可行性研究[J].中華放射腫瘤學雜志，2014，23（1）：9-13.

（收稿日期：2016-08-29） （本文編輯：張爽）endprint