Preoperative Hypoxyradiotherapy of Colorectal Carcinoma

Aim:

The article focuses on the radioprotective effect of acute hypoxia on healthy tissues during preoperative accelerated hypoxyradiotherapy of colorectal carcinoma performed as locoregional irradiation including the common iliac lymph nodes. Analysis of early and late side effects and complications.

Patients and Methods: In this prospective study, early and late complications were assessed in 50 patients as a function of hypoxyradiotherapeutic dose increase. The preliminary treatment results of this radiotherapeutic modification were evaluated after a median follow-up of 48 months using Kaplen-Meier analysis. Between April 1991 and February 1997, 50 patients (36 men and 14 women) with colorectal carcinoma were treated preoperatively with locoregional accelerated hypofractionated hypoxyradiotherapy. The extent of disease was classified according to Dukes' criteria (A: four patients, B. 28 patients, C: 18 patients). We used a 20-MeV linear accelerator with two parallel opposed fields. Hypoxyradiotherapy was performed extending from the perineum to the L4 region. Acute hypoxia was induced during irradiation by ventilation of a hypoxic gas mixture containing 7.8–8.0% oxygen. Total doses of 24 Gy/8 days, 28 Gy/9 days, and 32 Gy/10 days were applied in five, 20, and 25 patients, respectively. Low anterior resection or abdominoperineal amputation of the rectum was performed the day after completion of preoperative hypoxyradiotherapy. The early reactions after irradiation were evaluated according to the Common Toxicity Criteria of the National Cancer Institute (CTC-NCI).

Results: Early postirradiation proctitis was documented in three and early radiation-induced cystitis in two patients only. Neither early nor late radiation-associated complications were observed in any of the three hypoxyradiotherapy schedules during the follow-up period of 6–105 months. Based on Kaplan-Meier analysis (median 48 months), a 5-year overall survival rate of 61.5% and a local relapse-free survival rate of 84.2% can be expected. Treatment failures were predominantly systemic.

Conclusion: We believe it can be concluded that acute hypoxia has a radioprotective effect on normal tissues during accelerated hypoxyradiotherapy of colorectal carcinoma. Hypoxyradiotherapy permits safe administration of doses higher than those tolerated by normoxic, noncanceorus tissue, resulting in the amplification of the biological effect of radiation on tumor tissue and contributing to an improved outcome after combined radiosurgical treatment of colorectal carcinoma.

Zielsetzung:

Analyse von frühen und späten Nebenwirkungen und Komplikationen bei präoperativer lokoregionärer akzelerierter Hypoxyradiotherapie kolorektaler Karzinome.

Patienten und Methoden: Zwischen April 1991 und Februar 1997 wurden 50 Patienten (36 Männer und 14 Frauen) mit kolorektalen Karzinomen präoperativ durch lokoregionäre akzelerierte hypofraktionierte Hypoxieradiotherapie behandelt. Die Beurteilung des Erkrankungsausmaßes erfolgte nach Dukes-Kriterien: (A: vier Patienten, B: 28 Patienten, C: 18 Patienten). Ein 20-MeV-Linearbeschleuniger mit zwei opponierenden Feldern wurde verwendet. Die akute Hypoxie wurde während der Bestrahlung durch Atmen eines hypoxischen Gasgemischs von 7,8–8,0% Sauerstoff induziert. Gesamtdosen von 24 Gy/8 Tage, 28 Gy/9 Tage bzw. 32 Gy/10 Tage wurden bei fünf, 20 bzw. 25 Patienten verabreicht. Eine anteriore Resektion oder abdominoperineale Amputation des Rektums wurde 1 Tag nach Abschluss der präoperativen Hypoxieradiotherapie durchgeführt. Die Bewertung der frühen Reaktionen nach Bestrahlung erfolgte nach den “Common Toxicity Criteria of the National Cancer Institute” (CTC-NCI).

Ergebnisse: Nach Bestrahlung wurden bei drei Patienten eine frühe Proktitis und bei zwei Patienten eine frühe bestrahlungsbedingte Zystitis festgestellt. Weder akute noch späte strahlenbedingte Komplikationen wurden beobachtet. Auf der Grundlage der Kaplan-Meier-Analyse (median 48 Monate) können eine 5-Jahres-Gesamtüberlebensrate von 61,5% und eine lokal rezidivfreie Überlebensrate von 84,2% erwartet werden.

Schlussfolgerung: Die akute Hypoxie übt während akzelerierter Hypoxieradiotherapie kolorektaler Karzinome eine radioprotektive Wirkung auf Normalgewebe aus. Die Hypoxieradiotherapie erlaubt eine sichere Verabreichung von Dosen, die die Toleranzgrenze von gesunden Organen überschreiten.