直肠癌术后不同放疗技术的剂量学比较

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[摘 要] 目的：比较分析直肠癌术后盆腔调强适形放疗（IMRT）与三维适形放疗（3D-CRT）的剂量学特点，为直肠癌术后辅助放疗照射方法的优选提供依据。方法：应用三维治疗计划系统（3DTPS）在Ⅱ一Ⅲ期直肠癌经腹前切除（Dixon手术）术后盆腔放疗的10例患者的CT虚拟图像上分别设计3D-CRT和IMRT2种放疗计划，应用剂量体积直方图比较不同照射技术对靶区和正常组织照射剂量和靶区适形指数（CI）及剂量不均匀性指数（HI）。结果：①2种计划的CI、HI有显著性差异：IMRT计划CI大于3D-CRT（P

[关键词] 直肠肿瘤；三维适形放射治疗；调强放射治疗；剂量学

[Abstract] Objective：To compare the dosimetry difference among three-dimensional conformal radiotherapy（3DCRT） and intensity-modulated radiotherapy（IMRT）in whole pelvic irradiation in postoperative rectal carcinoma，in order to optimize the protocol for clinical practice.Methods：10 patients with stage II and Ⅲ rectal cancer after radical resection（Dixon surgery）participated in this study.3DCRT and IMRT were performed for each patient.The dose distribution of target volume and normal tissues，conformal index （CI）and H1 were analyzed using the dose volume histogram（DVH）.Results:The CI for PTV of IMRT and was superior to that of 3DCRT.Conversely,the HI for PTV was 3DCRT>IMRT.As regarded as the protection on organs at risk，for bladder，small intestine and caput femoris。IMRT wag superior to 3DCRT .The main advantage of IMRT for the protection of the organs at risk was on high-dose region. Conclusions:Compared with 3DCRT plan, IMRT plan might be the optimal plan for clinical practice.

[Key words] Rectal neoplasms；Three-dimensional conformal radiotherapy；Intensity-modulated radiotherapy；Dosimetry

直肠癌术后辅助放疗的照射野形状复杂，放疗合并症高，限制了其应用。为了探讨应用现代治疗技术改善直肠癌术后放疗靶区剂量分布，在满足临床医生设定的处方剂量的前提下，降低对正常组织的放疗危害，本研究采用三维治疗计划系统（3DTPS）对直肠癌术后IMRT、3D-CRT中的肿瘤和周围正常组织器官的剂量分布进行研究，以便更好地指导临床治疗，为选择更好的直肠癌术后放疗方式提供临床参考。

1.资料和方法

1.1一般资料：选择2007至2011年间本院接受术后放疗的Ⅱ一Ⅲ期直肠癌10例作为研究对象。患者均签署了知情同意书。均为腹前切除术后（Dixon手术）的患者，年龄35―70岁，KPS≥70，无放疗禁忌证。

1.2方法：

1.2.1定位：所有患者均采用模拟CT定位，定位前2h口服泛影葡胺1000ml。CT扫描范围从第二腰椎下缘至股骨上三分之一，扫描层厚5mm。将CT图像通过局域网传到治疗计划系统。

1.2.2靶区和正常组织的勾画：将CTV定义为原发灶高危区和区域淋巴结引流区。原发灶高危区包括吻合口区域、残端直肠、部分乙状结肠、骶前区、盆腔侧壁和坐骨直肠窝。区域淋巴引流区包括直肠系膜区域、髂内淋巴结、部分髂总或髂外血管周围淋巴结和闭孔区域。为便于比较不同照射模式的剂量分布，据ICRU62号报告定义（1），CTV上界通常为L5椎体下缘，下界为闭孔下缘，侧界为真骨盆内缘，前界包括充盈膀胱后壁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）。CTV包括了S3水平以上的髂内外淋巴引流区，未包括S3水平以下的髂外淋巴结引流区。PTV由CTV外扩而成（左右方向外扩0.5em，腹背方向及头脚方向均外扩1cm）。正常器官包括照射范围内的小肠、结肠（从第3腰椎上缘以下全部勾画）、膀胱（充盈状态）、双侧股骨头。由同一医生勾画靶区及正常危及器官，用Pinnacle9放疗计划设计系统设计。

1.2.3计划设计：所有患者均做三维适形、调强适形2种计划，2种计划的PTV体积相同。均采用6MVX线，处方剂量为50Gy，2Gy/次，1次/d，5次/周，共25次。满足靶区剂量要求的3D―CRT、IMRT照射模式下小肠、膀胱、股骨头受照射体积-剂量关系的比较：（1）模拟定位的过程CTV、PTV的范围与前述相同。规定靶区处方剂量是指95％的PTV所接受的最低吸收剂量，PTV接受>110％的处方剂量的体积应

1.2.4评价指标：①靶区平均剂量。②适形度指数（CI）：CI=（TVRI/TV）×（TVRI/VRI），TVRI为参考等剂量曲线所包围的靶体积，TV为靶体积，VRI为参考等剂量曲线的体积。评价靶区与参考等剂量曲面的适形程度，CI取值0-1，越接近于1适形度越高。参考ICRU62号报告采用95％处方剂量曲面，即4750cGy等剂量曲面。③剂量不均匀性指数（HI）为最大剂量与处方剂量的比值，HI=D5％/D95％，评价PTV内剂量分布的均匀性，HI值越大说明超过处方剂量越大，PTV内剂量分布越不均匀。危及器官的评价参数：小肠V50、V30、V20，膀胱V50、V30、V20，股骨头V50、V30、V20[VX表示接受XGy照射的体积占整个体积的比例（％）]。

1.2.5统计学处理：用SPSS13.0统计软件包，对治疗计划各指标比较行非参数秩和检验及两两配对t检验。P

2.结果

2.1靶区内剂量分布IMRT和3DCRT的CI分别为0.85和0.66（P

实线：IMRT；虚线：3DCRT；绿色：PTV；紫色：小肠；天蓝色：膀胱；紫红色：左股骨头；橙色：右股骨头

2.2危及器官的影响在相同的剂量水平，IMRT计划中小肠和膀胱在高剂量区的剂量体积明显低于在3DCRT计划中的剂量体积，股骨头接受的剂量在高剂量区两计划无明显区别，但在低量区，3DCRT计划中股骨头受量更低。见表l。

直肠癌术后局部复发是直肠癌治疗失败的重要原因，放射治疗是直肠癌术后预防和治疗局部复发治疗的主要手段。目前欧美直肠癌辅助放疗以术前放疗为主，术后辅助放疗的比例逐年减低。但是由于种种原因，我国直肠癌术后放疗的比例仍明显高于术前放疗，并且这一趋势在近期不会改变。因此，深入研究术后放疗有着广泛的临床应用价值。

术后放疗降低了局部复发，提高了局部控制率，和化疗同时应用还能延长患者生存期[1-2]。但放疗对盆腔脏器造成的毒副作用，尤其是晚期损伤，严重影响患者的生活质量。已经证实急性和晚期放射性肠炎与小肠受照射的剂量和体积密切相关[3-5]。提高靶区剂量的同时尽量降低危及器官小肠、膀胱、股骨头等的剂量，有可能进一步提高局部控制率，改善患者的生存质量。Ⅱ～Ⅲ期直肠癌根治术后的复发率约30％，照射靶区包括直肠、直肠周围系膜区、骶前区和髂内淋巴引流区等部位，决定了直肠癌放疗靶区形状的不规则性。靶区中部由于充盈膀胱的影响，以及靶区上部S1-S3节段需包括髂外血管、淋巴节区域而要避开小肠照射，靶区会出现较大凹形区域。由于3DCRT计划较适用于凸形轮廓靶区，而不适于凹形轮廓靶区，虽其靶区适形度优于常规计划但仍不能完全满足临床需要。大量研究表明，IMRT技术与3DCRT技术相比，能大大提高靶区适形度并能更好地保护正常组织[6-8]。IMRT是在3D-CRT基础上发展起来的新技术，它不仅在照射方向上使照射野的形状与靶区的形状一致，而且使靶区内及表面的剂量处处相等，让每个射野内诸点的输出剂量率能按要求的方式进行调整，比3DCRT更好地改善靶区的剂量分布、保护周围重要的正常组织；近年来[9-11]，在盆腔肿瘤如前列腺癌、子宫颈癌、子宫内膜癌等的剂量学研究中，都显示了该技术的优越性。Fenogliettoa等[12]报道了IMRT和3DCRT技术在治疗前列腺癌过程中的剂量学比较结果：在处方剂量相同时，95％剂量线包裹PTV的体积分别为94.3％和89.1％，包裹CTV的体积都是97％，50％体积的直肠受照剂量分别是26.8Gy和43.5Gy，均显示了IMRT技术在靶区剂量分布和危及器官保护方面的优越性。本研究表明，当处方剂量为50Gy时，5野的2种照射技术均能使直肠癌靶区受到足量准确的照射，同时能较好地保护邻近的危及器官。从而为5野2种照射技术可降低直肠癌术后放疗引发的正常组织损伤提供了剂量学依据。本组研究结果表明，在直肠癌术后放疗中，IMRT技术同样显示出较3DCRT技术更好的靶区均匀性和适形度，并能更好地保护正常组织，减少膀胱和小肠的毒性。从PTV的研究结果看，IMRT计划的均匀度指数和适形度指数均优于3DCRT技术。从危及器官的研究结果看，IMRT与3DCRT相比，在高剂量区，膀胱的V50下降了24％，小肠的V50下降了10％，虽然IMRT计划中小肠的Dmax>53Gy，但是它们仅仅是一些高剂量点，而且这些点是随机地分布在小肠范围内；在低剂量区，左右股骨头的v20下降均>15％。其他作者也报道了类似的结果，如钱立庭等[13]同对直肠癌术后辅放疗的剂量学比较结果表明，IMRT和3DCRT技术都可以明显降低膀胱、小肠、股骨头的剂量，但是在80％以上的高剂量区，小肠和膀胱受照射的体积有明显的差异，IMRT技术可大大降低小肠和膀胱的受照射剂量，降低的幅度远大于3DCRT技术。

总之，本组研究结果显示，IMRT技术在直肠癌术后放疗中，具有相对于3DCRT技术明显的剂量学优势，在经济条件允许的情况下，推荐使用IMRT技术。

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