不同射線能量的兩種調強技術在直腸癌術前放療中的應用比較

張武哲 黃寶添 嚴立基 彭遜

(汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院放療科，廣東 汕頭 515031)

對于不能手術切除的直腸癌，術前放療已成為標準的治療方式，相對于中晚期部分可切除的直腸癌，術前放療亦能降低其局部復發率〔1〕。逆向動態調強(IMRT)技術在直腸癌術前放療已廣泛應用，但較3DCRT技術而言，治療時間較長，可能降低腫瘤相對生物效應，治療誤差的增加亦可能降低治療精度〔2〕。近年開展的容積旋轉調強(VMAT)技術已成熟運用于治療盆腔腫瘤，有多篇文獻報道〔3～5〕，VMAT技術較IMRT技術具有相似或更優的靶區適形度與劑量均勻性，特別是明顯縮短了治療時間，提高了工作效率。一般治療盆腔腫瘤，因其處于體內較深位置，所以選擇X射線能量時，高能會比低能更具優勢，有更強的穿透性，能夠提高深部腫瘤的劑量均勻性，降低淺表組織的輻射劑量。本研究旨在分析10 MV與6 MV的不同調強技術對直腸癌術前放療劑量分布的影響。

1 材料與方法

1.1一般資料 回顧性選擇汕頭大學醫學院附屬腫瘤醫院2017年3～9月收治的18例直腸癌術前放療的患者資料，病理結果均為腺癌，男11例，女7例，中位年齡51(38～63)歲。

1.2靶區和危及器官勾畫 根據美國腫瘤放射治療工作組(RTOG)報告勾畫靶區：大體腫瘤靶區(GTV)包括計算機斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)所示的直腸病變并結合直腸鏡與肛門指檢確定；臨床靶區(CTV)為直腸病灶和盆腔淋巴引流區，包括直腸、部分乙狀結腸和膀胱后壁、骶前組織、左右髂總、髂內及部分髂外淋巴引流區，女性患者包括部分子宮后壁和直腸陰道隔，男性患者包括精囊腺后部和前列腺；CTV上界從L5椎體下緣至S1椎體下緣水平，下界到直腸病灶下緣下3 cm；計劃靶區(PTV)為CTV三維外放0.7 cm。危及器官(OAR)有膀胱、小腸和雙側股骨頭，其中小腸勾畫至PTV上緣2 cm處。B-P定義為外輪廓減PTV。

1.3體位固定和CT掃描 取俯臥位，盆腔體膜固定，行飛利浦CT模擬增強定位掃描。范圍由隔頂到坐骨結節下5 cm，平靜呼吸下以5 mm的層厚和層間進行掃描。獲得影像傳輸至計劃系統。

1.4計劃設計 由Eclipse計劃系統為每例患者制定4組計劃，采用TrumBeam的高低能X射線進行設計。VMAT組為6 MV VMAT和10 MV VMAT 單弧全周照射，劑量率600 MU/min，旋轉速率為每圈60～72 s。IMRT組為6 MV IMRT和10 MV IMRT 5野共面照射，射野角度分別為2 160、2 880、00、720、1 440。均保持不變的目標優化條件和劑量限值，要求95%PTV必須達到處方劑量：50 Gy/25次。危及器官劑量限值以AAPM任務組101號報告為依據〔6〕。

1.5評估指標 ①適形度指數(CI)：CI=(VT，ref/VT)×(VT，ref/Vref)，VT為靶區體積，VT，ref為處方劑量包繞的靶區體積，Vref為處方劑量線的體積。CI越靠近1說明適形度越好；②均勻性指數(HI)：HI=D5/D95，HI值越大(越遠離1)，說明靶區劑量越不均勻。③其余參數：平均劑量：Dmean；劑量體積參數：Vx；機器跳數：MU；治療時間：TT。

1.6統計學處理 運用SPSS19.0軟件t及Wilcoxon秩和檢驗。

2 結 果

2.1靶區劑量參數 10 MV IMRT的CI值比6 MV的IMRT和VMAT組高，更接近1，其與10 MV VMAT的差異無統計學意義(P>0.05)；IMRT組的HI、V105相似，均優于6 MV VMAT差異有統計學意義(P<0.05)，其中10 MV VMAT與6 MV IMRT的差異無統計學意義(P>0.05)，但其HI比10 MV IMRT略高，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 不同能量兩種技術間的靶區劑量學參數比較

與6 MV IMRT比較：1)P<0.05；與10 MV IMRT比較：2)P<0.05；與6 MV VMAT比較：3)P<0.05；下表同

2.2危及器官劑量參數 與IMRT組比，VMAT組中小腸的V20 低，V30高，差異有統計學意義(P<0.05)，小腸D5、Dmean 10 MV的VMAT和IMRT均明顯低于其6 MV，差異有統計學意義(P<0.05)。膀胱的Dmean、D5、V30 VMAT組較IMRT組明顯高，差異有統計學意義(P<0.05)，VMAT在D5的保護上10 MV明顯優于6 MV，差異有統計學意義(P<0.05)，IMRT組間的差異無統計學意義(P>0.05)。雙側股骨頭的Dmean、V20、V30 VMAT組低于IMRT組(P<0.05)，IMRT在Dmean、V30的保護上10 MV優于6 MV(P<0.05)，VMAT組間的差異無統計學意義(P>0.05)。10 MV VMAT相對于IMRT組來說，B-P的V5、V10、V20劑量曲線呈先高后低，其中VMAT的V10、V15、V20 10 MV較6 MV低，差異有統計學意義(P<0.05)，IMRT的V15、V20、V30 10 MV較6 MV，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 不同能量兩種技術間的危及器官劑量學參數比較

2.3其他參數 MU：6 MV的VMAT比IMRT減少了61%(P<0.05)，10 MV的 VMAT比IMRT減少了51%(P<0.05)，其中VMAT的10 MV比6 MV增加了17%(P<0.05)，IMRT的10 MV比6 MV減少了8%(P<0.05)。TT：6 MV的 VMAT比IMRT縮短了73%(P<0.05)，10 MV的 VMAT比IMRT縮短了50%(P<0.05)，其中VMAT的10 MV比6 MV增加了7%(P<0.05)，IMRT的10 MV比6 MV縮短了42%(P<0.05)。見表3。

表3 不同能量兩種技術間的其他參數比較

3 討 論

直腸癌術前同步放化療，可以提高局部控制率，還能提高總生存率，但放療所帶來的不良反應，對患者的生活質量造成極大的影響〔7〕。有報道證實小腸是直腸癌放療最重要的受保護器官，其急、晚期放射性腸炎的發生與接受輻射的劑量與體積密切相關〔8〕，故在滿足靶區劑量的同時盡量降低小腸的劑量是放療醫師應慎重考慮的問題。國內外學者〔9～11〕討論了IMRT和VMAT在直腸癌術前放療的劑量學分布，結果表明VMAT同樣能夠發揮很好的劑量學優勢，減少了MU，縮短了TT。已有研究證明高能射線對體內深部腫瘤，特別是盆腔腫瘤如直腸癌等的計劃質量效果明顯，可以帶來益處〔12〕。10 MV比6 MV有更強的穿透力，可以增加靶區劑量的覆蓋率，因此10 MV X線在治療體內較深位置的腫瘤具備一定優勢，該觀點與Mattes等〔13〕相符。

本研究顯示：10 MV VMAT的靶區劑量與IMRT組相當，除了其HI比10 MV IMRT略高之外，優于6 MV VMAT，體現了10 MV在體內深部腫瘤的優勢，明顯提高靶區劑量均勻性。直腸癌術前同期放化療常出現下消化道不良反應如腹瀉、消化不良、腸梗阻等，主要與小腸受照射的劑量-體積明顯相關〔14，15〕，本研究結果中VMAT組降低了小腸低劑量區V20的體積，且10 MV比6 MV優勢明顯，減少了小腸發生毒副作用的概率。膀胱對射線照射是相對耐受的組織，在本研究中VMAT組的膀胱高劑量區D5 10 MV比6 MV低，對膀胱起到了更好的保護作用。對于雙側股骨頭，VMAT組的Dmean、V20、V30均低于IMRT組，更可能降低股骨頭發生缺血壞死的概率。正常組織低劑量區(B-P)受照射的遠期副作用也不能輕視，VMAT組的10 MV比6 MV少，起到了很好的預防作用。

總之，10 MV VMAT與其他三組比較，在獲得相當或更優的靶區劑量分布的同時更好地保護了部分危及器官，雖比6 MV VMAT略微增加MU和TT，但比IMRT組都明顯地減少，這對降低射線誘導繼發腫瘤的發生概率有重要意義〔16〕，亦有助于減少治療誤差，提高治療精度和設備使用率。