中低位Ⅱ～Ⅲ期直腸癌術(shù)前靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療和弧形調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較研究

曾　敏， 王巨武， 張瑾熔， 潘廣鵬， 阿衣古麗·哈熱， 馬棟輝， 伊斯刊達(dá)爾·阿布力米提

(新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院胸腹放療科, 烏魯木齊　830011)

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中低位Ⅱ～Ⅲ期直腸癌術(shù)前靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療和弧形調(diào)強(qiáng)放療的劑量學(xué)比較研究

曾敏， 王巨武， 張瑾熔， 潘廣鵬， 阿衣古麗·哈熱， 馬棟輝， 伊斯刊達(dá)爾·阿布力米提

(新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院胸腹放療科, 烏魯木齊830011)

摘要：目的探討直腸癌術(shù)前靜態(tài)調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated radiotherapy，IMRT)和弧形調(diào)強(qiáng)放療(intensity-modulated ARC therapy，IMAT)的劑量學(xué)特點(diǎn)，為直腸癌術(shù)前精確放療方法的選擇提供依據(jù)。方法對(duì)17例Ⅱ～Ⅲ期中低位直腸癌術(shù)前同步放化療的患者分別進(jìn)行IMRT5野、7野、9野和IMAT的計(jì)劃設(shè)計(jì)，腫瘤原發(fā)病灶和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)(GTV)及高危受累區(qū)域和區(qū)域淋巴引流區(qū)(CTV)統(tǒng)一給予2 Gy/次、5次/w、總劑量50 Gy/25次的照射。利用劑量體積直方圖評(píng)價(jià)靶區(qū)劑量的分布以及危及器官的照射劑量。結(jié)果4種治療計(jì)劃均能滿足靶區(qū)處方劑量及危及器官劑量限制要求，IMAT計(jì)劃靶區(qū)適形指數(shù)(conformity index，CI)優(yōu)于IMRT各野計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；IMRT計(jì)劃5野、7野、9野和IMAT計(jì)劃劑量均勻指數(shù)(homogeneityindex，HI)優(yōu)于IMAT計(jì)劃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。IMAT計(jì)劃對(duì)危及器官膀胱的保護(hù)優(yōu)于IMRT各野計(jì)劃, 兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。IMAT計(jì)劃?rùn)C(jī)器跳數(shù)較IMRT機(jī)器跳數(shù)明顯減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，IMRT各野計(jì)劃間的機(jī)器跳數(shù)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論直腸癌術(shù)前放療IMAT計(jì)劃較IMRT計(jì)劃能更好地保護(hù)膀胱，同時(shí)縮短照射時(shí)間。

關(guān)鍵詞：直腸腫瘤； 調(diào)強(qiáng)放療； 弧形調(diào)強(qiáng)放療； 劑量學(xué)

局部中晚期直腸癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方法是術(shù)前同步放化療[1]。調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)能夠有效地改善靶區(qū)劑量分布，使得盆腔正常組織損傷減少，弧形調(diào)強(qiáng)放射(intensitv-modulated arc therapy，IMAT)是動(dòng)態(tài)調(diào)強(qiáng)加入旋轉(zhuǎn)治療技術(shù)，在比較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行單弧和多弧旋轉(zhuǎn)照射。機(jī)器旋轉(zhuǎn)出射線的同時(shí)，調(diào)整劑量的強(qiáng)度分布是通過(guò)對(duì)射線束劑量率、多葉光柵的位置以及機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此而產(chǎn)生出適形性高的劑量靶區(qū)[2]。已有研究表明，弧形調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù)作為不同于固定射野角度調(diào)強(qiáng)的一種新方法已應(yīng)用于鼻咽癌放射治療中，該種放射治療技術(shù)所需治療時(shí)間及機(jī)器跳數(shù)較固定射野調(diào)強(qiáng)明顯減少。本研究對(duì)弧形調(diào)強(qiáng)放射治療與固定射野調(diào)強(qiáng)放療2種技術(shù)在直腸癌術(shù)前放療中的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行劑量學(xué)比較，探討5野、7野、9野固定射野調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃和弧形調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃的劑量學(xué)分布特點(diǎn)，為臨床選擇直腸癌術(shù)前放療的方法提供參考依據(jù)。

1資料和方法

1.1臨床資料選取2013年1月-2014年6月在新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療科行直腸癌術(shù)前同步放化療的患者17例，均有明確病理診斷，病變位于中低位，距肛門距離≤12 cm，腫瘤臨床分期為Ⅱ～Ⅲ期，其中女性3例，男性14例，中位年齡57歲。采用大孔徑CT增強(qiáng)掃描進(jìn)行模擬定位，掃描層厚為5 mm，定位前囑患者充盈膀胱，仰臥位采用熱塑體模進(jìn)行體位固定，掃描范圍為腰2椎體下緣至坐骨結(jié)節(jié)下5 cm。使用Varian Eclipse 10.0治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行靶區(qū)及危及器官的勾畫，并制定放療計(jì)劃。

1.2靶區(qū)及危及器官勾畫參考ICRU 50號(hào)和62號(hào)報(bào)告，GTV代表腫瘤原發(fā)病灶和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，CTV包括直腸病灶、骶前區(qū)、腸周淋巴結(jié)、直腸系膜區(qū)、髂內(nèi)淋巴結(jié)、盆壁區(qū)。PTV為CTV三維方向各外擴(kuò)0.5 cm。危及器官包括小腸、雙側(cè)股骨頭、膀胱[3]。

1.3治療計(jì)劃制定由具有中級(jí)以上職稱的物理師制定放療計(jì)劃，每例患者分別設(shè)計(jì)5野、7野、9野IMRT計(jì)劃和IMAT計(jì)劃。所有計(jì)劃均采用6MV-X線。處方劑量：PTV 50 Gy，2.0 Gy/次，每周5次，25次完成，要求95%的PTV達(dá)到47.5 Gy(95%×50 Gy)；危及器官劑量限制要求：小腸V50<5%(小腸受到50 Gy照射的體積占小腸總體積的百分比<5%)，膀胱V50<30%(膀胱受到50 Gy照射的體積占膀胱總體積的百分比<30%)，雙側(cè)股骨頭V50<5%(股骨頭受到50 Gy照射的體積占股骨頭總體積的百分比<5%)。

1.4治療計(jì)劃評(píng)價(jià)采用劑量體積直方圖評(píng)價(jià)靶區(qū)的劑量分布以及危及器官照射劑量。(1)靶區(qū)的評(píng)價(jià)參數(shù)：①中位劑量(D50)、最低劑量(D98)及最高劑量(D2)；②適形指數(shù)(conformity index，CI)：CI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表示總的PTV體積，VT表示95%等劑量線所覆蓋的全部受照射的體積；CI值越接近l表明計(jì)劃適形度越好。③均勻指數(shù)(homogeneityindex，HI)： HI的定義為(D2~D98)/DRX，DRX為GTV的處方劑量50 Gy，HI的值越接近0表明劑量均勻性越佳。(2)危及器官的評(píng)價(jià)參數(shù)：小腸平均劑量V50、V40、V30；膀胱V50、V40、V30；雙側(cè)股骨頭V50、V40、V30。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，行配對(duì)t檢驗(yàn)或配對(duì)樣本的非參數(shù)秩和檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1IMRT5野、7野、9野治療計(jì)劃與IMAT治療計(jì)劃靶區(qū)參數(shù)的比較IMRT5野、7野、9野治療計(jì)劃和IMAT計(jì)劃靶區(qū)參數(shù)均能夠滿足靶區(qū)劑量要求。其中GTV中位劑量IMAT計(jì)劃優(yōu)于IMRT各野計(jì)劃且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。PTV中位劑量IMAT計(jì)劃優(yōu)于IMRT各野計(jì)劃且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。CI值：IMRT7野計(jì)劃

2.2IMRT5野、7野、9野治療計(jì)劃與IMAT治療計(jì)劃危及器官參數(shù)比較IMRT和IMAT計(jì)劃均能夠滿足所有保護(hù)器官劑量限制要求，對(duì)小腸、膀胱、股骨頭的保護(hù)：膀胱V30、V40、V50 IMAT計(jì)劃

表1　IMRT5野、7野、9野治療計(jì)劃與IMAT治療計(jì)劃靶區(qū)參數(shù)的比較

注：與IMAT比較，*P<0.05；與IMRT 5野比較，△P<0.05；與IMRT 7野比較，#P<0.05。

表2　IMRT5野、7野、9野治療計(jì)劃與IMAT治療計(jì)劃危及器官參數(shù)比較

注：與IMAT比較，*P<0.05；與IMRT 5野比較，△P<0.05；與IMRT 7野比較，#P<0.05。

3討論

直腸癌術(shù)前放療的目的是使腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)不同程度的退行性變、纖維組織的增生、能縮小腫瘤、癌周的浸潤(rùn)消失、使部分病例由不能手術(shù)切除變?yōu)榭汕谐±⑻岣呤中g(shù)切除率、減少手術(shù)當(dāng)中可能引起的血道及淋巴道轉(zhuǎn)移。德國(guó)CAO/ARO/AlO-94系列研究證明，術(shù)前放化療比術(shù)后放化療降低了局部晚期直腸癌的局部復(fù)發(fā)率，提高了保肛率，減輕了正常組織的急慢性毒副反應(yīng)[4]。并且術(shù)前同步放化療的治療方式可使45%～47%的直腸癌患者降低病期，提高手術(shù)切除率及保肛率[5-6]。放射治療技術(shù)發(fā)展到今天,固定野調(diào)強(qiáng)放療進(jìn)一步改善了靶區(qū)和周圍組織劑量分布的適形度，但因?yàn)橐皵?shù)增加導(dǎo)致治療時(shí)間的增加，有可能降低腫瘤相對(duì)生物效應(yīng)[7]。近幾年，隨著弧形調(diào)強(qiáng)技術(shù)IMAT的出現(xiàn)，縮短了治療時(shí)間，減少了治療期間患者移動(dòng)帶來(lái)的擺位誤差，且保證了靶區(qū)的劑量。直腸癌的放療靶區(qū)包括直腸腫瘤以及盆腔淋巴引流區(qū)，同時(shí)需保護(hù)膀胱、小腸等器官，靶區(qū)的不規(guī)則及危險(xiǎn)器官保護(hù)的要求使得計(jì)劃制定要求較高，難度較大，也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)[8]。蔣璠等[9]的研究顯示RapidArc計(jì)劃中，GTV以及PTV靶區(qū)劑量的適形度較高(t=7.643、8.226，P<0.05)；而靶區(qū)劑量均勻性略低于dIMRT(t=-10.065、-4.235，P<0.05)。RapidArc計(jì)劃中小腸的平均受量明顯低于dlMRT計(jì)劃(t=2.781，P<0.05)。膀胱平均照射劑量比dIMRT略低，股骨頭的平均受量比dIMRT略高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。RapidArc計(jì)劃中平均治療時(shí)間減少了79.5%，機(jī)器跳數(shù)減少了48.5%。熊英等[10]的研究表明：與IMRT計(jì)劃相比，IMAT計(jì)劃治療的時(shí)間和機(jī)器跳數(shù)明顯減少(P<0.05)。與IMRT計(jì)劃相比，IMAT計(jì)劃適形指數(shù)及靶區(qū)的均勻性指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與IMRT計(jì)劃比較，IMAT計(jì)劃膀胱高劑量區(qū)受照射體積明顯減少，兩者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P<0.05)。本研究結(jié)果表明與IMRT各野計(jì)劃相比較，IMAT計(jì)劃靶區(qū)的適形指數(shù)(CI)更優(yōu)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)； IMRT計(jì)劃劑量均勻指數(shù)(HI)優(yōu)于IMAT計(jì)劃(P<0.05)。危險(xiǎn)器官膀胱V50、V40、V30(%)IMAT

弧形調(diào)強(qiáng)放療新技術(shù)實(shí)施照射時(shí)，加速器機(jī)架是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，機(jī)器跳數(shù)及治療時(shí)間較傳統(tǒng)IMRT分別減少了42%和79%。楊波等[11]的研究顯示： IMAT與IMRT組相比在靶區(qū)適形度、劑量均勻性、危險(xiǎn)器官的保護(hù)無(wú)明顯差異，但治療時(shí)間明顯減少,MU明顯降低，機(jī)器跳數(shù)(monitor units,MU)平均值減了少50%(P=0.000)。本研究結(jié)果顯示IMAT計(jì)劃較IMRT機(jī)器跳數(shù)減少了54.3%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，與楊波等[11]的研究結(jié)果一致，在減少治療時(shí)間的同時(shí)，靶區(qū)適形度及均勻度與IMRT一樣理想，顯示出該項(xiàng)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的IMRT放療技術(shù)由于治療時(shí)間長(zhǎng)，散射線也增加，射線泄露概率明顯增加，全身受到的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技術(shù)由于治療時(shí)間明顯縮短，降低了相應(yīng)的的風(fēng)險(xiǎn)。另外，如果放射治療時(shí)間延長(zhǎng)，因?yàn)槠鞴袤w積變化、體位的移動(dòng)等不確定因素，將導(dǎo)致治療位置的精確度降低，因此縮短治療時(shí)間對(duì)提高治療的精確度、減少患者的不適感和增加患者治療期間的依從性均有重要意義。如何發(fā)揮弧形調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)在術(shù)前直腸癌放療中的優(yōu)勢(shì)，是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

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(本文編輯王艷)

Comparison of intensity-modulated ARC therapy with intensity-modulated radiotherapy in treatment preoperative radiotherapy of rectal cancer

ZENG Min， WANG Juwu， ZHANG Jinrong， PAN Guangpeng， Ayiguli Hare， MA Donghui, Yisikandaer Abulimiti

(DepartmentofRadiationOncology,AffiliatedTumorHospital，XinjiangMedicalUniversity，

Urumqi830011,China)

Abstract:ObjectiveTo investigate the dosimetric characteristic of intensity-modulated radiotherapy and intensity-modulated arc therapy (IMAT) of the preoperative rectal cancer． MethodsSeventeen preoperative patients with rectal cancer were selected to be treated with IMRI 5 wild, 7 wild, 9 wild and IMAT plan design, the primary tumor lesions, GTV, high risk of affected areas and CTV were illuminated a dose of 2 Gy/times, 5 times/w, totle dose of 50 Gy/25f． Using dose-volume histogram data to evaluate the dose distribution of target areas and illuminate dose of the organ at risk. ResultsFour kinds of treatment plans can meet the target prescribed dose and dose limit requirement of endanger organs.IMAT plan target CI is better than each wild of IMRT and the difference was statistically significant (P<0.05)． IMRT plan 5 wild,7wild,9wild and IMAT planned dose HI is better than IMAT plan, the difference was statistically significant (P<0.05)． To protect endanger organ, theIMAT program is better than each wild of IMRT plan, and the difference was statistically significant (P<0.05)． The number of hops in the IMAT program was significantly reduced compared with IMRT machine, the difference was statistically significant (P<0.05), And there was a significant difference between the number of IMRT (P<0.05). ConclusionIMAT can protect the bladder better than IMRT in colorectal cancer preoperative radiotherapy and shorten the irradiation time.

Keywords：rectal cancer； intensity modulated radiation therapy； intensity-modulated arc therapy； dosimetry

[收稿日期：2015-03-10]

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.02.025

中圖分類號(hào)：R735.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-5551(2016)02-0226-04

作者簡(jiǎn)介：曾敏(1975-)，女，副主任醫(yī)師，研究方向：腫瘤放射治療。通信作者：張瑾熔，女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：腫瘤放射治療，E-mail：zjr8043@163.com。

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)衛(wèi)生廳青年科技人才專項(xiàng)科研項(xiàng)目(2014Y24)