目前对于直肠癌放疗，静态调强放疗(IMRT)已成为较多放疗中心首选技术，但其较三维适形技术增加了患者低剂量区受量，而且治疗时间较长^[1]，容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)是一种新的调强方式，可完成各种复杂病例的调强放射治疗，能有效地保护危及器官，并缩短治疗时间^{[2, 3, 4]}。研究表明，直肠癌术前单弧快速旋转调强较之共面均分固定5野调强可以缩短治疗时间，减少治疗误差，减少正常组织照射^{[5, 6]}，但如何有效降低低剂量区受照剂量，仍是值得关注的问题。对于直肠癌术后患者，共面均分射野和全弧照射由于照射范围增加，势必会不同程度增加低剂量区受照剂量，本研究中IMRT强固定射野选择方向优化后的角度，VMAT采用2个部分弧照射(310°到50°不出束)，在减少入射范围的前提下，比较两种技术在直肠癌术后放疗中的计划质量、治疗效率和剂量精度，以期能为临床选择合适的放疗技术提供参考依据。

1. 病例选择：选取2013年3月12月收治的10例直肠癌术后患者，病例类型为中/中低分化腺癌，患者年龄47～64岁，中位数56岁。

2. 模拟定位：采用热塑体模固定，仰卧位，使用荷兰飞利浦公司16排大孔径CT模拟机扫描。扫描范围从L1椎体至骨盆底部，层厚0.3 cm。扫描后图像传至荷兰核通公司Oncentra 4.3计划系统。

3. 靶区和危及器官勾画：由临床医师在每例患者CT图像上勾画亚临床病灶与高危淋巴引流区域的临床靶体积(clinical target volume,CTV),包括骶前区、直肠系膜区、髂内血管区即盆腔侧壁，再按CTV前后左右方向外扩0.5 cm，上下方向外扩 0.7 cm得到计划靶体积(planning target volume,PTV)。危及器官勾画参考ICRU 83号报告进行定义和勾画^[7]。

4. 计划系统与治疗设备：计划系统使用Oncentra 4.3，采用逆向优化算法，设置相同优化参数。直线加速器(瑞典医科达公司，Synergy型)， 6 MV X射线，40对多叶光栅。

5. 处方剂量和计划设计：对每例患者分别给予PTV处方剂量50 Gy/25次，分别设计IMRT计划和VMAT计划。目前对于直肠癌患者放射治疗，多采用静态调强技术以减少膀胱受照剂量，即使用5个固定射野共面照射，同时，为了收拢射野入射角度，降低低剂量区受照范围，使得直肠癌术后患者靶区得到更好的剂量分布，本研究中IMRT计划在常用的5野均分共面照射基础上将射野角度稍加改变，机架角度分别为250°、310°、50°、110°和180°，准直器均为0°，剂量率为500 MU/min。本研究中VMAT计划采用两个部分弧双弧照射，两个双弧的照射范围分别为50°到180°和180°到310°，取准直器0°，剂量率0～600 MU/min可调。

6. 计划评估：所有计划均以95%PTV满足处方剂量进行归一，使用剂量体积直方图评估靶区和危及器官的剂量分布。靶区受量评估参数包括：CTV和PTV所接受最大剂量D_max即D_2%、最小剂量D_min即D_98%和中位剂量D_mean。计划质量评估参数包括：适形指数(conformity index,CI)和均匀指数(homogeneity index,HI)其中HI=D_max－D_min/D_mean；CI=(VDT-PTV/V_DT×VDT-PTV/V_PTV),V_PTV为PTV体积，VDT-PTV为接受处方剂量的PTV体积，V_DT为接受处方剂量的所有体积。危及器官受量评估参数包括：脊髓、膀胱和双侧股骨头的V₁₀、V₂₀、V₃₀、V₄₀、V₅₀和D_mean。

7. 剂量验证评估：统计并记录所有计划的子野数、机器跳数和实际执行时间，使用三维剂量验证设备Delta⁴对所有计划进行剂量验证^{[8, 9]}，计划验证测量包括3 mm/3%和4 mm/4% γ通过率。

8. 统计学处理：数据用x±s形式表示，采用SPSS 15.0软件对两种放疗计划的参数比较行配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 剂量分布：两种计划在横断面的剂量分布示于图 1。所有计划通过IMRT和VMAT这两种技术均能达到临床要求。二者对比，VMAT计划所得到的二维剂量分布明显优于IMRT计划，表现为高剂量区基本无差别，低剂量曲线更加紧凑，代表着靶区获得相同剂量时周围正常组织受照剂量的显著减少。VMAT计划的CTV和PTV所接受110%处方剂量的体积有所降低(t=6.31、4.29，P<0.05)，二者接受105%处方剂量的体积也有所降低(t=6.22、5.87，P<0.05)。图 2所示为两种计划的剂量体积直方图，VMAT计划的HI为0.095，略低于IMRT的0.101，但差异无统计学意义(t=2.61，P>0.05); 二者的CI分别为：CI_VMAT=0.614,CI_IMRT=0.737(t=4.94，P<0.05)，即较之IMRT计划适形度有所降低，差异有统计学意义(表 1)。

图 1(Figure 1)

图 1 直肠癌患者IMRT计划(A)和VMAT计划(B)靶区横断面CT示例

图 2(Figure 2)

图 2 直肠癌患者IMRT和VMAT计划剂量体积直方图比较

表 1(Table 1)

表 1 直肠癌患者IMRT和VMAT计划CTV和PTV剂量的比较(x±s)

表 1 直肠癌患者IMRT和VMAT计划CTV和PTV剂量的比较(x±s)

2. 危及器官受量：IMRT和VMAT计划都较好地保护了危及器官，达到了临床要求。VMAT计划中膀胱和股骨头的低剂量区受量可见明显增加，膀胱高剂量区受量略有降低(表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 直肠癌患者IMRT和VMAT计划危及器官受量比较(x±s)

表 2 物理师实际上是相互协作

3. 剂量验证评估：尽管VMAT计划较之IMRT计划有更多的计划控制点，但是所需治疗时间却有所降低。Delta⁴的验证结果显示，两种计划都有很好的剂量准确性(表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 直肠癌患者IMRT和VMAT计划子野数、机器跳数、治疗时间及验证通过率比较(x±s)

表 3 物理师实际上是相互协作

随着放疗临床、放射生物等相关学科的研究发展，越来越多的研究认为较短的治疗时间能带来较高的肿瘤放疗增益比。VMAT技术是调强放疗的新技术代表，VMAT技术中，机架可以旋转360°，最大机架转速达8°/s，最大叶片运动速度2.4 cm/s，加速器标称剂量率为7个固定档，每档数值为前一档的2倍，实际剂量率会在标称剂量率的75%到125%之间，最大剂量率可达600 MU/min。VMAT技术作为一种新颖的放疗手段，较之传统的IMRT技术，可在机架旋转过程中连续出束，同时实现对多叶光栅、剂量率和机架旋转速度的调节。

传统调强放疗中，计划质量能否得到提高，在一定程度上会受到射野方向和子野数目的影响，而这两个参数的增加会使得治疗时间随之延长，从而影响放射治疗的生物效应。放射治疗经历了常规放疗、适形放疗，直至现在的调强放疗这一发展过程，放疗技术的发展为临床提供了更多更好的选择，目前静态调强作为一项比较成熟的技术，已经越来越成为直肠癌术后放疗的首选手段。倪千喜和张九堂 ^[10]报道直肠癌术后调强计划比适形计划在剂量分布方面优势显著，不过治疗时间也随之增加，简化调强技术作为静态调强的一种，治疗时间与三维适形计划基本相当，但适形度比静态调强有所下降。Guckenberger等 ^[11]比较了前列腺癌、喉癌术前及术后、鼻腔鼻窦癌的静态调强计划和容积调强计划的剂量差别，其中多弧计划的整体计划质量较好，但所需治疗时间稍长。张丹丹等 ^[12]报道初治鼻咽癌放疗中，VMAT计划的剂量分布略差于IMRT计划，但两种调强技术均可满足临床要求；VMAT计划大幅减少了治疗时间，提高了临床治疗效率。针对不同调强技术的比较，本研究采用了较少子野数的静态调强和2个半弧容积旋转调强进行对比，二者均能够保证较好的靶区均匀性和适形度，同时容积旋转调强由于采取部分弧照射，减小了入射野范围，其低剂量区受照剂量和治疗时间均有大幅降低，可以同时兼顾计划质量和治疗效率。

本研究中两种计划的机器跳数分别为599和515，IMRT略低，治疗时间则从304 s减少到了 201 s，减少了51.2%，显著提高了治疗效率。VMAT技术使得治疗时间大幅减少，提高了加速器的治疗效率，同时还能减轻患者不适感，减少患者分次内位移，从而提高治疗精度。VMAT计划较IMRT计划增加了膀胱和股骨头等危及器官的低剂量受量，减少了高剂量受照体积，分析这是由二者的射野角度及范围所决定的，由于VMAT计划在为连续机架旋转出束，膀胱和股骨头的低剂量受照体积会相应地增加，同时由于其射野范围更分散，会使得靶区及靶区周围剂量更加集中，从而显著降低危及器官的高剂量受量。

两种放疗技术中，VMAT和IMRT的HI差异没有统计学意义； VMAT的CI低于IMRT，适形性降低，差异有统计学意义，分析结果可能是因为同样的低剂量区限制条件下，VMAT计划较难达到要求，所以在计划的整体优化过程中，适形性受到了影响。

通过Delta⁴对两种计划的验证，二者均能达到较高的剂量通过率，显示两种技术都有精确的剂量分布。Bedford等^[8]比较了使用同样的验证设备对IMRT和VMAT计划做剂量验证时二者的差异，两种计划均有较高的通过率。本研究中选用不同的通过率标准时，计划通过率有较大差别，提示在实际工作中应注意通过标准的选择。

综上，直肠癌术后放疗采用VMAT或IMRT技术都能满足临床要求的剂量分布。VMAT计划质量略差于IMRT计划，但其优势是治疗时间的减少和加速器治疗效率的提高。临床工作中，应根据病例的具体需求及侧重点，选择合适的放疗技术。