《Practical Radiation Oncology》杂志 2018年9-10月双月刊载[Volume 8, Issue 5, September–October, Pages e295-e304]英国Eaton DJ , Lee J , Patel R ,等撰写的《立体定向放射外科治疗良性脑肿瘤：多中心的基准计划设计研究结果。Stereotactic radiosurgery for benign brain tumors: Results of multicenter benchmark planning studies》（DOI:10.1016/j.prro.2018.02.006）。
目的：立体定向放射外科(SRS)是治疗难以手术的良性脑肿瘤的重要手段。有各种各样的治疗方式，但几乎未进行过多中心的比较性研究。作为国家委托项目的一部分，地区内所有临床中心都要完成病例的基准计划设计。
方法和材料:
提供4例良性肿瘤病例，包括管内型前庭神经鞘瘤(VS)、大型前庭神经鞘瘤(VS)、颅底脑膜瘤、和分泌型垂体腺瘤，都已做好影像学和结构的事先勾画。要求各中心按照其平时设计计划。所设计的计划被集中进行评审，从靶区覆盖（target coverage）、选择性（selectivity）、剂量梯度下降（gradient falloff）、和正常组织保护（normal tissue sparing）四方面进行量化评审。
结果
18个使用不同的治疗设备的单位提交了68个设计方案。14个方案在反馈后作了修改，5个方案经评审引发（对2个单位的）2台设备的医疗服务被限制。给予前庭神经鞘瘤和脑膜瘤的处方剂量是始终如一的（consistent），但对垂体腺瘤所使用剂量差别很大。所有中心（82处靶区体积中的78处）优先考虑处方等剂量线覆盖靶区体积≥95%。在使用高级算法时，在空气囊腔（air cavities）附近可预计的值较低（Lower values may be expec），一般来说，对某些良性病变是可以接受的。选择性更加多样化，在某些情况下，梯度指数高和/或> 1mm的边缘扩展，会导致大量正常组织受到辐射。与伽玛刀或射波刀相比，基于直线加速器(LINAC)的计划的正常组织剂量变化更大，剂量溢出（spillage）似乎与处方等剂量(不均匀性inhomogeneity)无关。这可能反映出了基于LINAC的治疗方式的多样性，或者在不同目标之间有必要作权衡。
结论:
这些基准测试工作突显在临床实际操作设计、优先侧重的考虑和改进的潜力等多方面存在的差异。接下来，在神经外科和肿瘤学群体之间共享计划的数据和对边缘扩展的理念，以使在各中心和同行之间进行有意义的比较。
引言
立体定向放射外科(SRS)通常涉及在高精准的单次分割照射中的高适形性的剂量分布。放射外科主要用于治疗难以手术的良性脑肿瘤。目前有各种不同的治疗设备，能让病人更容易接触到专家以外的拓展的医疗服务。在不同的平台之间进行测试比较计划设计的质量，要么在单一中心进行的研究或几个多中心的研究。通常来说，其中包括基于直线加速器(LINAC)的技术，如动态旋转适形弧放疗(DCAs)和体积旋转调强放射治疗(VMAT，)以及专用设备，如伽玛刀(GK)和射波刀(CK)，使用多个非共面的射线束（noncoplanar beam）。然而，目前还不清楚这些比较在多大程度上代表了当前广泛地区的临床实践。
在临床试验中，剂量计划和治疗质量的差异是非常不符合需要的，因为它们可能导致结果的显著差异，潜在地破坏研究的结论。已经建立起9个国家和国际质量保证(QA)机构，以尽量减少这种差异。10项加强项目(Robust programm)通常包括剂量审核(dosimetry audits)和基准病例(benchmark cases)，属于由参与中心勾画或计划设计的标准病例，然后集中起来分析，并与其他提交的病例进行比较。
2016年，英国的所有被选择的立体定向放射外科（SRS）/立体定向放射治疗中心的供应商为都必须具备一个先决条件，要参与质量保证（QA）程序，向在国家试验质量保证小组和由临床肿瘤学家、神经外科医生和物理师组成的多学科专家咨询小组之间的协作提供资料。所有临床中心承担基准剂量计划病例，提供跨众多供应商和繁多种类设备的当前实践的唯一资料。中心被要求遵循他们当地的惯例，而不是提供任何具体的指导，比如试验方案。结果用于对每一位中标者的能力技术评价和便于分享最佳实践、识别异常情况和支持经验较少的中心。转移瘤的计划设计案例被单独报道。
方法
如前所述，四个良性剂量计划病例被分配到每一个中心，包括CT图像，预先勾画的放射治疗中的数字成像和通信(Digital Imaging and Communications in Medicine-radiation therapy,DICOM-RT)的结构背景（structure set），附有一个简短的临床病史，具体如下。
·病例1:52岁的飞行员出现轻度耳鸣。听力水平好到极好:Gardner-Robertson听力分级1级， 放射影像学诊断(右侧管内段)前庭神经鞘瘤(VS)，已证实生长超过1年。保存听力对病人的职业至关重要。所提供的体积包括大体靶区体积(GTV) (0.07 mL)，耳蜗，脑干，三叉神经和大脑。
·病例2:健康的70岁女性出现进行性单侧听力损失: 所作Gardner-Robertson听力分级为4级(差)。面神经功能正常:House-Brackmann 1级。放射影像学诊断前庭神经鞘瘤与证实生长>1年。所提供的体积包括GTV (1.9 mL)、耳蜗、脑干，三叉神经，垂体窝正常大脑(brain - GTV)。
·病例3:46岁女性出现面部麻木加重。放射影像学诊断为颅底脑膜瘤，并证实生长>6个月。提供的体积包括GTV (1.6 mL)、耳蜗、脑干、三叉神经和正常的大脑。
·病例4:36岁，患有库欣综合征。3年前接受经蝶窦手术切除;肿瘤组织学呈现促肾上腺皮质激素免疫阳性。目前复发，患者不愿意再接受手术转诊到SRS治疗。提供的体积包括GTV(1.1 mL)、脑干、视交叉、视神经、垂体柄，正常大脑。
各中心根据自己的临床实践制定了某几个或全部病变的治疗计划。他们被要求不能修改任何提供的结构，但要根据具体中心的实践添加一个计划靶区体积（PTV）边缘扩展（planning target volume margin）。在各中心的治疗计划系统（TPS）中记录与靶区和危及器官(OAR)相关的各种参数，包括处方剂量、所使用的边缘扩展、体积和剂量-体积参数等。它们被用作进行主要分析的基本数据。结构、计划和剂量的立方数据（Structures, plan, and dose cube data）也转回到DICOM-RT格式。审核软件VODCA(瑞士Hagedorn的Medical Software Solutions GmbH有限公司，版本5.41)被用作独立核查所提交的数值，以纠正任何重大错误或疏漏。
按共识国际推荐，以下列计划的质量测量指标对适形性或剂量衰减的进行计算。前3个测量处方等剂量腺对靶区的覆盖不足或覆盖过度的程度，值越大对应的适形性越好，最多不超过1。最后2个评估周围组织的剂量衰减，这是SRS治疗的重要的标志，较低的值是最优的。处方等剂量的一半(R50%)通常用于肺部立体定向体部放射治疗方案并选择性和剂量梯度的效应相结合。
V50%或V100%分别是受照50%或100%的处方剂量的区域体积。总的V100%通常被称为处方等剂量体积(PIV)， PTV V100%被称为治疗靶体积(TTV)。当未增加PTV的边缘扩展时，GTV的体积可以被直接使用。PCI指Paddick适形性指数;GI表示梯度指数。
结果
如表1所示，在18个中心使用18个不同的治疗平台，最初提交的计划共有68个。大多数被多学科专家咨询小组认为可以接受，但有14个计划经后续反馈最后作了修改。对5个计划的审核导致两个中心的服务受到限制，患者被转诊到该地区的另一个中心。
表1提交的基准病例所应用的设备，显示设备平台的数量
病例1和病例2的前庭神经鞘瘤(VS)和病例3的脑膜瘤所体积的处方剂量都一致，通常在1次分割中分别为12至13Gy和12至15Gy(或在2个中心，使用3次分割，27Gy)。然而，对于病例4的垂体瘤，使用的剂量范围广泛:25至30Gy(伽玛刀GK)， 22至24Gy(射波刀CK)， 12至25戈瑞(直线加速器LINAC)。两个中心处方剂量<18Gy，但经过反馈后，两家中❤要么修改提高剂量或中心同意转诊这些病人到其他地方治疗。
图1大体积的病例2到4提交的GI和PCI存在的变化，显示被专家参考小组认为的异常值，以及重新提交的情况。重新提交后仍然被认为是异常值以绿色显示伴红色轮廓。在括号内5个计划是因为其他原因的异常值:覆盖率低(0.87)，PTV边缘扩展较大(2毫米)，以及3例(右上角)使用较大的剂量栅格(dose ggrid)(2.5 - -3.0毫米);因此，报告的值可能不准确。GI，梯度指数；PCI、Paddick适形性指数；PTV，计划靶区体积;VS,前庭神经鞘瘤。
所有的中心似乎都优先考虑覆盖范围，82个靶区体积中有78个的处方等剂量线覆盖率≥95%。在1个有关病例4(垂体瘤)的提交的计划中覆盖率只有81%，但这在一定程度上是由于使用倒塌锥算法（the collapsed cone algorithm）所引起。不同于被大多数中心所使用的TMR10,射线追踪（ray tracing），或铅笔束（pencil beam）算法，这是缺乏接近空气腔（air cavities）横向散射的正确的模型，所以也是更准确的表示照射的剂量。然而，在这种情况下，该中心也使用了1.5mm的PTV 边缘扩展，将PTV扩展到空气中，从而加剧了效果。
选择性(和Paddick适形指数[PCI])的可变性要大得多，而且几例PCI指数低值和/或梯度指数GI高值会导致大量正常组织被照射。图1显示通常PCI <0.65和/或GI》4.0的异常值，但也有最优化的剂量计划群的PCI为 0.75 - 0.90, GI 为2.5- 3.0。只能通过权衡折衷较高的GI来进一步增加PCI来实现，2.5似乎反映了GI的绝对的下限值；然而,几个病例在没有更换设备的情况下，重新提交了改进的剂量计划，部分是基于把其他中心可完成的情况作了反馈。表2显示经治疗平台或技术经核对整理的PCI和GI值，省略那些被修改或(因异常值)导致服务被限制的剂量计划。
重新提交的14份计划包括以下内容的变化。
·技术(1个提交的计划):从静态适形野（Static conformal fields）更改为动态旋转适形（DCA）；
·在照射野的数量或方向上发生重大变化(6个计划):单个共面VMAT拉弧变为2个非共面VMAT拉弧(3个计划);8- 15个固定锥体拉弧改变为19-24条拉弧(3个计划)；
·边缘扩展(6个计划):瓦里安Truebeam STx 从2毫米减至1毫米(3个计划)， Elekta Versa HD从2 m减至1 mm(1个计划)， Varian Novalis从0毫米增加到1毫米(2个计划)
·减小剂量栅格(3个计划):2.5至3.0 mm至1.0 mm各向同性
·处方等剂量线的实质性变化(4个计划):89%至71%（1）,79% 至 50%(1),75%至65%(1),50%至75% (1)；
·单独重新优化计划(1)
图2所有病变相对R50%的PTV体积(对数刻度)，显示每个设备平台的分布情况。PTV体积反映所应用的边缘扩展，包括表1中列出的每个平台的变化。R50%，半数处方等剂量线的相对扩散;其他如图1所示。
图2显示了与PTV对应的R50%。所有设备平台对较大的病变体积能够提供相对较低的R50%的剂量计划，但对体积较小的会增加治疗中和治疗间平台（inter- and intratreatment platform）的变异。即使是病变>1 mL，相比射波刀CK和伽玛刀GK的计划(范围，分别为3.3-5.1和2.7-3.8)，在Varian LINAC计划（范围, 3.4-8.9)和ElektaLINAC计划(3.6-5.8，虽然其中包括样本量少)中也有更多的变异。图3显示梯度指数（GI）与处方等剂量线水平(即在SRS治疗中常报道的处方剂量通常与最大剂量的百分比)的关系。
图3 GI随处方等剂量水平的变化情况，显示各平台的分布情况。报道的治疗计划系统最大剂量。缩写如图1所示。
图中显示，相对于R50%的正常组织如耳蜗(病例1，图4)、脑干(病例2-4，图5)、视交叉(病例4，图6)的剂量变化。其他危及器官(OAR)的剂量通常很小或临床上不被认为有很重要的意义。病例2耳蜗平均剂量(较大的前庭神经鞘瘤, 无听力保存)为3.1 - 12.0戈瑞。病例4(垂体瘤)视神经的最大剂量与视交叉剂量相同，平均4.5Gy(范围，1.4-9.0Gy)。三叉神经最大剂量为9.7 - 14.6Gy(病例2,前庭神经鞘瘤)和11.1-16.9Gy(病例3，脑膜瘤)。垂体柄最大剂量为6.7 -18.9Gy(病例4、垂体瘤)。
图4。病例1(管内段前庭神经鞘瘤 VS) R50%随耳蜗平均剂量变化情况。使用1mm 圆圈内是PTV边缘扩展的两个中心环绕;虚线箭头表示重新提交的一个剂量计划。垂直线对应一个4Gy的最优现在剂量，而在AAPM TG101中给出的限制剂量为9 Gy，AAPM TG101美国物理师协会医学任务写作组101;CK,射波刀;GK,伽玛刀。其他的缩写如图1和图2所示。
图5.病例2 - 4(较大前庭神经鞘瘤、脑膜瘤、垂体瘤)随脑干最大剂量(0.03 mL)的R50%的变化。包括Varian和Elekta LINAC所提交的LINAC点剂量。使用1毫米和1.5毫米到2.0毫米的PTV边缘扩展的中心被圆圈表示。垂直线对应于AAPM TG101直线加速器中15 Gy的极限。其他缩写如图1、图2和图4。
图6.病例4(垂体瘤)随视交叉最大剂量(至0.03 mL)的R50%的变化。中心使用1毫米和1.5毫米PTV边缘扩展用圆圈表示;两个重新提交的由虚线箭头表示。垂直线对应于AAPMTG101中10 Gy的极限。缩略语，如图1、2和4所示。
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