熊 英，周 偉 ，毛 凱，戴甜甜，韓媛媛

（中日友好醫(yī)院 放射治療科，北京 100029）

術(shù)前同步放化療已經(jīng)成為局部晚期直腸癌的標(biāo)準(zhǔn)治療[1]，近年來多項研究表明采用調(diào)強(qiáng)放射治療能有效提高靶區(qū)的劑量分布，使盆腔的正常組織得到很好的保護(hù)[2]。而快速旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)（intensity-modulated arc therapy，IMAT） 是在動態(tài)調(diào)強(qiáng)的基礎(chǔ)上加入了旋轉(zhuǎn)治療的技術(shù)，其主要特性為在較短的時間內(nèi)進(jìn)行單弧和多弧旋轉(zhuǎn)照射，在機(jī)器旋轉(zhuǎn)出束的同時改變多葉光柵的位置、射線束的劑量率、機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度以調(diào)整劑量強(qiáng)度分布，產(chǎn)生高度適形的劑量靶區(qū)[3]，已有研究表明在鼻咽癌的治療中IMAT技術(shù)具有不亞于調(diào)強(qiáng)的劑量分布，降低了危及器官的高劑量區(qū)受量，縮短了治療時間[4]。本研究通過分析和比較直腸癌術(shù)前IMAT技術(shù)和固定野動態(tài)調(diào)強(qiáng)適形放療（IMRT）治療計劃的劑量學(xué)差異，旨在探討IMAT技術(shù)在直腸癌術(shù)前放療中的應(yīng)用。

1 資料與方法

1．1 臨床資料

選取2012年8月～2013年10月本院的Ⅱ、Ⅲ期直腸癌術(shù)前患者22例。男12例、女10例；中位年齡58歲（42～71歲）。病理類型為低分化腺癌4例、中分化腺癌9例、高分化腺癌8例；另有乳頭狀腺癌1例，臨床分期采用AJCC第7版，其中T2有8例，其余 14例為T3?；颊呔鶠檠雠P位，盆膜固定，CT定位掃描前1h排空膀胱，并口服500ml清水，使掃描時膀胱充盈。在Philip Brilliance CT機(jī)上行增強(qiáng)CT掃描，掃描范圍包括整個盆腔，從腰4上緣至?xí)幭?，層?.5mm。

1.2 靶區(qū)及危及器官的勾畫

由放療醫(yī)生勾畫靶區(qū)和危及器官，治療靶區(qū)由原發(fā)病灶（GTV）和區(qū)域淋巴引流區(qū)（CTV）構(gòu)成。GTV包括所有影像學(xué)可見的癌變組織。CTV包括整個直腸及系膜，骶前區(qū)、髂內(nèi)淋巴結(jié)、部分髂總及髂外血管周圍淋巴結(jié)、部分閉孔區(qū)域，其上界通常為L5下緣，下界為閉孔下緣，側(cè)界為真骨盆內(nèi)緣，前界充盈膀胱后壁1/4～1/3，后界包括骶骨厚度一半（S3上緣以上）和骶骨皮質(zhì)后緣（s3上緣以下）。計劃靶體積（PTV）由CTV均勻外放0.5 cm而成。勾畫的危及器官為膀胱、小腸、雙側(cè)股骨頭[5]。

1.3 計劃設(shè)計

采用瓦里安Eclipse 10.0計劃系統(tǒng)為Trilogy加速器制定2種治療計劃方案，IMAT計劃和IMRT治療計劃。IMAT計劃采用單弧照射，起始角度170°，逆時針旋轉(zhuǎn)到190°。IMRT為五野共面射野， 入射角度分別為： 0°、72°、144°、216°和 288°，所有計劃要求95%的PTV達(dá)到50Gy，限定小腸30%的體積受照劑量 D30%＜30Gy，Dmax≤45Gy；膀胱 D50%＜40Gy；股骨頭 D5%＜45Gy[5]。歸一方式為以等中心處劑量歸一。

1 .4 評估及統(tǒng)計學(xué)方法

1.4.1 提取IMAT與IMRT的機(jī)器跳數(shù)及治療時間進(jìn)行對比。

1.4.2 適形指數(shù)（conformity index，CI）[6]

評估等劑量曲線與靶區(qū)適形性，定義為VPTV95%/VPTV×VPTV95%/VT， 其中 VPTV95%是95%的等劑量線所覆蓋的PTV體積，VPTV是總的PTV體積，VT是95%等劑量線所覆蓋的全部受照射體積。CI值越接近1，表示計劃的適形性越好。

1.4.3 均勻指數(shù)（homogeneity index，HI）[7]

定義為D5/D95，反映靶區(qū)內(nèi)劑量分布的均勻性，D5是指受到高劑量照射的5%靶體積所接受的最低劑量，D95指95%靶體積所接受的最低劑量，HI值越接近1表示均勻性越好。

1.4.4 通過劑量-體積直方圖 （dose-volume histogram，DVH）

分別計算每例患者在2種計劃中膀胱、小腸和雙側(cè)股骨頭受照劑量體積參數(shù)，比較膀胱、小腸、股骨頭的最大和平均受照劑量及接受30、40和50Gy照射體積占總體積的百分比，以及受照射區(qū)域的平均劑量[7]。

統(tǒng)計學(xué)分析應(yīng)用SPSS16.0軟件，采用配對t檢驗比較2種計劃中各參數(shù)的差異。

2 結(jié)果

IMAT 計劃的機(jī)器跳數(shù)平均為（622±53）MU，IMRT 為（1078±155）MU，IMAT 計劃較 IMAT 機(jī)器跳數(shù)減少了42%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）。IMAT 計劃的平均治療時間為 （75±6）s，IMRT 為（366±26）s，平均治療時間節(jié)省了 79%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

IMAT與傳統(tǒng)IMRT計劃的適形性和均勻性及劑量均值都能夠很好滿足靶區(qū)分布，其差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。危及器官的受照射劑量顯示出 IMAT計劃中膀胱 V30、V40和V50低于IMRT計劃中相應(yīng)的指標(biāo)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）；小腸、股骨頭的關(guān)鍵參數(shù)如V20、V30、V40、V50，Dmean，Dmax 與傳 統(tǒng) IMRT 計劃差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表 2。

表1 IMAT與IMRT計劃靶區(qū)評價參數(shù)對比（x-±s）

表2 IMAT與IMRT危及器官參數(shù)對比（x-±s）

3 討論

直腸癌術(shù)前放療最重要的意義在于可使腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生不同程度的退行性變，纖維組織增生，癌周浸潤消失，能縮小腫瘤體積，使部分原不能手術(shù)切除病例的腸壁及腫瘤周圍組織的浸潤減輕，從而提高手術(shù)切除率，并能減少手術(shù)操作時可能引起的血道、淋巴道轉(zhuǎn)移。此外，直腸癌開展術(shù)前同步放化療技術(shù)后相對單純手術(shù)能明顯降低局部復(fù)發(fā)率，提高總生存率，而且手術(shù)能夠?qū)⒔邮苓^照射的直腸大部分甚至全部切除，從而避免了放射性直腸炎對患者生活質(zhì)量的影響[8]。

放射治療從普通放療時代發(fā)展到三維適形，靶區(qū)及其周圍組織的劑量分布適形度有了很大飛躍，發(fā)展到固定野調(diào)強(qiáng)放療得到進(jìn)一步改善，并可以實施同步加量照射，但由于野數(shù)增加導(dǎo)致治療時間增加[9]。近幾年來，隨著快速容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)技術(shù)的出現(xiàn)，在保證靶區(qū)劑量的同時，它可以縮短治療時間，減少患者移動帶來的擺位誤差。直腸癌的放療靶區(qū)沿淋巴引流區(qū)的形狀較固定，用來做劑量學(xué)對比研究有較大的價值[10]。

快速旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)作為我科開展的放療新技術(shù)，加速器機(jī)架在連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中實施照射，機(jī)器跳數(shù)及治療時間與傳統(tǒng)IMRT相應(yīng)減少了42%和79%。同時達(dá)到與IMRT一樣理想的靶區(qū)適型度及均勻度，顯示出該技術(shù)高效、快捷的特點。放射線誘導(dǎo)的繼發(fā)腫瘤如淋巴瘤，白血病等，越來越受到關(guān)注，減少治療所需跳數(shù)對降低發(fā)生有重要意義[11]，傳統(tǒng)IMRT放療由于跳數(shù)較高，散射線也增加，增大了射線泄露概率。全身受到照射總劑量和正常組織受到的低劑量照射區(qū)也相應(yīng)增大。IMAT由于只有傳統(tǒng)IMRT一半的總治療跳數(shù)，降低了相應(yīng)的的風(fēng)險。此外，如果放射治療時間過長，患者體位移動、器官體積變化和運動等不確定因素，將導(dǎo)致治療位置精度降低。因此，降低治療時間對提高治療精度、減輕患者不適感，增加治療依從性有重要意義。此外還減少了治療過程中患者改變體位的概率，從而降低移動帶來的擺位誤差。

在針對危及器官的常見評價指標(biāo)中，IMAT治療中膀胱高劑量區(qū)受照射體積顯著減少，從而降低了放射性膀胱炎的發(fā)生。放射線誘導(dǎo)的膀胱炎為治療過程中較常見的并發(fā)癥，其臨床表現(xiàn)主要是出現(xiàn)難以控制的肉眼血尿，甚至出現(xiàn)血凝塊，不能自解小便，膀胱痙攣，尿頻、尿急，少部分患者出現(xiàn)尿痛，一般的止血治療效果不是很好。其產(chǎn)生的原因是放射線促使組織內(nèi)電離，產(chǎn)生羥自由基從而使末梢血管內(nèi)膜損傷、小血管閉塞、粘膜充血水腫以致形成潰瘍，周圍有明顯水腫，常合并感染、出血，慢性反應(yīng)為膀胱纖維化及攣縮[12]，治療起來十分困難，因此預(yù)防其發(fā)生有很重要意義。急慢性放射性腸炎在放療患者中亦較為常見，劇烈的腹瀉常中斷治療影響療效，嚴(yán)重時穿孔[13]，對于小腸及股骨頭的保護(hù)傳統(tǒng)調(diào)強(qiáng)時已經(jīng)能夠達(dá)到較好的劑量限制，容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)效果與其相似。

[1]Hofheinz RD，Wenz F，Post S，et al.Chemoradiotherapy with capecitabine versus fluorouracil for locally advanced rectal cancer：a randomised， multicenter，non-inferiority，phase Ⅲtrial[J].Lancet Oncol，2012，13（6）：579-588.

[2]張玉海，李月敏，夏火生，等.直腸癌術(shù)后調(diào)強(qiáng)放療和三維適形放療的劑量學(xué)比較研究 [J].腫瘤研究與臨床，2009，21：450-452.

[3]Otto K.Volumetric modulated ale therapy：IMRT in a single gantry arc[J].Med Phys，2008，35（1）：310-317.

[4]劉同海，尹勇，陳進(jìn)琥，等.鼻咽癌旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)與固定野調(diào)強(qiáng)同步加量計劃比較研究[J]．中華放射腫瘤學(xué)雜志，2010，19（6）：486-492．

[5]Viani GA，stefano EJ，Soares FV，et al．Evaluation of biologic effective dose and schedule of fractionation for preoperative radiotherapy for rectal cancer：meta-analyses and meta-regression[J]．Int J Radiat 0ncol Biol Phys，201l，80：985-991．

[6]Yin Y，Chen J，Xing L，et al．Applications of IMAT in cervical esophageal cancer radiotherapy：A comparison with fixed field IMRT in dosimetry and implementation[J]．Appl Clin Med Phys，2011，12（2）：48-57．

[7]Vivekanandan N，Sriram P，Kumar SA，et al．Volumetric modulated arc radiotherapy for esophageal cancer[J]．Med Dosim，2012，37（1）：108-113．

[8]Sauer R，Becker H，Hohenberger W，et al．Preoperative versus postoperative chemoradiotherapy for rectal cancer[J]．N Engl J Med，2004，351：1731-1740．

[9]姚波，鄭明民，王平，等．直腸癌五野調(diào)強(qiáng)放療與傳統(tǒng)適形放療劑量學(xué)研究[J]．臨床腫瘤學(xué)雜志，2009，14（5）：446-449.

[10]Ling CC，Zhang P，Archambault Y，et al.Commissioning and quality assurance of IMAT radiotherapy delivery system[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2008，72（2）：575-581.

[11]HallEj，PhilD.Intensive-modulated therapy，protons，and the risk of second cancers[J].Int J Radiat Oncl Boil Phys，2006，65：1-7

[12]Oliai C，F(xiàn)isher B，Jani A，et al.Hyperbaric oxygen therapy forradiation-induced cystitis and proctitis[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2012，84：733-740.

[13]Guerrero Urbano MT，Henrys AJ，Adams EJ，et al．Intensity modulated radiotherapy in patients with locally advanced rectal cancer reduces volume of bowel treated to high dose levels[J]．Int J Radiat Oncol Biol Phys，2006，65：907-916．

[14]VerbakelWFAR，Senans，LagerwardFJ，etal．IMAT VS IMRT planning：a comparative study with dosimetric validation for head and neck，glioma and pancreas cancer[J]．Int J Radiat Oncol boil phys，2008，72（Supple）：S596-597．