目的：研究影响直肠癌患者术前放疗敏感性的相关分子标志物，建立logistic回归模型，通过直肠癌术前分子标志物表达水平预测直肠癌术前放疗的敏感性。方法回顾性分析2010年1月至2015年1月直肠癌术前放疗患者33例，收集所有患者放疗前血清癌胚抗原（CEA）、肿瘤血管内皮生长因子（VEGF）、表皮生长因子受体（EGFR）、Ki-67及胸苷酸合成酶（TS）免疫组织化学表达情况以及放疗前影像资料[CT或磁共振成像（MRI）]、术前临床分期、术后病理分期。根据术后病理评价术前放疗疗效，分为有效（完全缓解及部分缓解）、无效（稳定及疾病进展）。运用SPSS 17.0软件将上述分子标志物表达情况与术前放疗效果进行logistic二元回归分析，建立疗效预测模型。结果经单因素及多因素logistic二元回归分析显示，CEA、VEGF、Ki-67为直肠癌术前放疗敏感性的相关因素。建立的分子标志物预测模型为log P＝1.700-0.276×CEA-0.238×VEGF-0.135×EGFR+1.377×TS+0.080×Ki-67。血清CEA水平越高、VEGF的表达越高，患者对放疗的敏感性可能越低；Ki-67表达越高，患者对放疗可能越敏感。结论检测CEA、VEGF、Ki-67的表达水平可能为预测直肠癌术前放疗敏感性相对有效的手段。