《Practical Radiation Oncology》杂志7-8月双月刊[,Jul-Aug;8(4):e212-e220.]刊载英国David J. Eaton, Jonathan Lee, Ian Paddick，撰写的《多发性脑转移瘤的立体定向放射外科治疗：多中心基准剂量计划研究的结果Stereotactic radiosurgery for multiple brain metastases: Results of multicenter benchmark planning studies.》。（DOI：10.1016/j.prro..12.011.）
多发性脑转移瘤是立体定向放射外科治疗的适应证。有多种多样的治疗平台设备可供治疗，但大多数设备相互类比仅限于单中心研究。作为国家级委托项目的一部分，基准剂量计划案例由21个临床中心完成，为众多供应商和设备平台提供了当前运用情况的独特的数据资料。
向各中心提供2例脑转移瘤病例，预先勾画影像和结构，分别涉及3处和7处脑转移瘤病灶。各中心根据自身的具体应用制定剂量计划，这些计划通过靶区覆盖率（target coverage）、选择性（selectivity）、梯度衰减（gradient fall-off）和正常组织保护等测量指标进行汇总审查。
使用24个治疗平台，共提交50个剂量计划方案。11个剂量计划方案经过反馈修改，包括2个刚新装平台设备的中心；有一个中心被限制开展相关医疗服务。所有中心都优先关注靶区覆盖情况，235处靶体积中的233处病灶，处方等剂量线覆盖率≥95%。选择性变化更大，特别是对于较小的病灶，当与较差的梯度指数结合时，会导致大量正常组织受到辐射照射。在选择性或梯度指数方面，Tomotherapy均表现突出，但其他平台能够为更大的病灶容积提供相对较低的梯度指数的方案。与伽玛刀和射波刀相比，Varian和Elekta 的直线加速器（LINAC）的剂量计划差异更大，而较小靶区的包括设备平台内部和设备平台之间的差异更大。当剂量计划中应用边缘扩展时，正常的大脑和脑干的受照剂量较高。通过单独重新计划，可以做到改进剂量计划。
多中心基准测试突出了临床运用实践和优先考虑中的一些差异，有一些非常突出。除了针对最小的体积和使用较大的剂量计划边缘扩展，大多数设备平台都能够实施类似的计划。这些数据将用于促进国家级医疗服务的标准化和质量提高，并可为世界各地的中心提供有用的指导。
引言
全脑放疗(WBRT)相比，立体定向放射外科(SRS)的特点是单次分割的高剂量，高度适形性的剂量分布，定位精度高。SRS治疗被用于治疗多发性脑转移瘤(mets)与。最近的证据支持不使用WBRT下进行SRS治疗多达10处病变的非劣效性(noninferiority)，而相比总的数目，总体积（totalvolumen）可能是一个更好的指标。因此，在这个背景下，随着更多的治疗中心治疗更多的病灶，预计使用SRS治疗会越来越多，且医疗服务可能扩展到专业部门以外。目前有各种治疗平台，所进行过的不同方法之间的比较，主要是单中心性研究，虽然也进行过几个多中心研究。一些人提出了基于直线加速器(LINAC)技术制定的方案，与专用的设备如伽玛刀(GK)和射波刀(CK)的相比较。然而，在某些情况下，还不清楚这些比较是否存在偏倚或能代表当前的临床实践。
在临床试验中，治疗质量的变化和不遵守协议可能导致结果有显着差异，甚至可能破坏研究的结论。然而，通过由国家或地区的机构管理的强有力的质量保证(QA)程序，变化可以被最小化。除了剂量学审核,基准案例通常作为参与中心勾画或计划的的标准病例的评估，然后集中分析并与其他中心提交的进行比较。
所有选定作为英国国家卫生服务中心(the National Health Service in England)的SRS治疗中心的提供者的先决条件是参与质量保证（QA）程序，由国家试验质量保证小组(RTTQA)和多学科专家咨询小组之间的合作提供资料。所有临床中心承接剂量计划基准病例的工作，在大量的供应商和各种设备中提供当前实践的独特的资料组。没有提供具体的指导，而是要求中心遵循他们自己单位的做法，而非评估是否符合一套协议。然后，评估每个参与者的技术能力是否足够，以促进最佳实践的共享，识别离群值（outlier），并支持经验较少的中心。
方法和材料
每个提供者都需要完成基准病例剂量计划，根据本地区的实际情况，制定治疗计划，提供包括处方剂量、靶区适形性、危及器官的受照剂量等参数。以DICOM-RT（Digital Imaging and Communications inMedicine radiation therapy）格式，包括CT图像，和预先勾画好的结构，将两例脑转移瘤的计划病例(补充图1仅见于上的在线补充材料)，以及简短的临床病史分发到各中心。
病例1:一位67岁的男性肺癌患者，10个月以前已完成一线治疗。出现新诊断的颅内颅外疾病，适合二线全身系统性治疗。没有既往直接针对中枢神经系统的放射治疗史。后颅窝转移瘤已被完全切除，余留3处脑转移瘤(包括1处脑干转移瘤，欲接受SRS治疗；所提供的体积包括大体靶区体积(GTVs)(0.1, 0.4和0.6mL)，脑干，视觉结构，以及大脑。
病例2:一位65岁的男性10个月之前接受根治性肺癌切除术。部分性癫痫急性发作后的脑部MRI显示7处病灶，符合脑转移瘤。没有其他病史，其余情况良好（otherwise fit.）。CT扫描显示无颅外复发；提供的体积包括GTVs (0.1, 0.1, 0.2, 0.3，0.6, 1.4,和7.3 mL）、脑干、视觉结构、脑部、垂体窝。
要求各中心不要修改任何结构，而可按各单位的实际做法，增加计划靶区体积(PTV)。各个中心依据各单位自身的临床实践为部分或所有的病变制定计划。报告根据各单位治疗规划系统(TPS)计算出的剂量、体积和剂量-体积参数，用作本分析的主要数据资料。结构，计划和剂量立方数据也以DICOM-RT格式提交返回。(瑞士HagendornMedical Software SolutionsGmbH的)独立分析软件5.41版本VODCA 被用于抽样调查提交的值和填补任何空白或错误（spot-checkthe submitted values and fill in any gaps or errors）。
根据国际标准术语计算几种计划质量指标。前三个使用处方等剂量线评估对靶区的覆盖不足或过度覆盖，值越大，对应的适形性越好，每一个病例最高可达的值为1。最后两个指标评估周围环境的剂量衰减。在SRS治疗中，陡峭的剂量梯度能让较高的治疗剂量照射到靶区，同时避免或限制对周围正常组织的辐射剂量。因此所对应的这些指标的值较低，剂量梯度衰减就越陡峭，通常效果就越好。
Target coverage ratio（靶区覆盖率）= PTV V100% (mL, TTV)/PTV(mL）
Selectivity index (选择性指数）= PTV V100% (mL , TTV)/Total V100% (mL, PIV)
Paddick Conformity Index（Paddick 适形指数）（PCI）= Coverage（覆盖率）* Selectivity（选择性）
Gradient Index (梯度指数) (GI) = Total V50% (mL)/Total V100% (mL, PIV)
Spread of half prescriptionisodose(半数处方等剂量线的散射）, R50% = Total V50% (mL)/PTV Volume(mL)
V50%或V100%分别是指接受50%或100%的处方等剂量的区域的体积。总体V100%（total V100%）通常被称为处方等剂量体积(PIV),而PTV V100%也被称为治疗靶区体积(TTV)。未添加PTV边缘扩展的，就直接使用GTV的体积。为了评估总体组织剂量，在每个病灶周围创建感兴趣的区域(regions of interest)，因此参数可以单独计算，而不是对病人整体进行进行计算，否则对大的病灶将产生偏倚。在危及器官中的病变，创建不同的体积以评估剂量(如脑干中的GTV)。
结果
使用24个不同的治疗平台，总共提交了50份剂量计划，如表1所示。最初提交的39个计划，因为在某些情况下，具体单位的做法是不对所有的适应证使用某些平台，11个计划在反馈后被修改。修改的原因包括:选择性低，梯度指数（GI）高, 2mm的PTV边缘扩展和/或脑干转移瘤(病例1)周围受照的剂量高，以及(病例2)正常脑部受照剂量高.两个使用tomotherapy的中心均决定今后不再使用该设备平台进行未来治疗，而是获得新的设备(Truebeam STx)来代替。另一个中心受到只治疗≦3处的转移瘤的限制，其他病人将转诊到其他地方。
表1用于基准案例提交的设备，显示了平台的数量。
除脑干病变外，处方剂量一般为1次分割，18-25Gy(或2份计划针对病例2，采取3次分割，27Gy)，而对脑干病变，采用1次分割12-20Gy(或有5份计划针对病例1，采取5次分割，18-30Gy，。所有中心优先考虑覆盖率，235处靶区体积中有233处处方等剂量线覆盖靶区率≥95%(图1)。特别是对于较小的病灶，选择性更为多变，在某些情况下与梯度指数（GI）高合并存在(图2和补充图2)，导致正常组织受照体积较大。
图1所有病变与选择性相对的覆盖率，95%的覆盖率用虚线表示。最优值在图的右上角。PTV，计划靶区体积。
图2 病例1 (3 处转移瘤)的梯度指数GI与PCI(paddick适形性指数）之比。提交的tomotherapy治疗用橙色圆圈标记，虚线表示1和2与平均值的标准差(分别为3.8和0.76)，不包括2份提交的与GI（梯度指数）N10有关的剂量计划。最优值在图的右下角。GI,梯度指数;mets,转移瘤;PCI，Paddick适形性指数; PTV，计划靶区体积。
图3显示相对于PTV大小的半数处方等剂量(R50%)相对散射。Tomotherapy治疗计划提供了许多最大的值(范围5.5 - 34)，而伽玛刀剂量计划则一致性地给出最小值(范围2.9 - 6.0)。其他平台也能做到对于较大的病灶体积给出相对较低的R50%的剂量计划，但对于较小的体积，治疗平台内和治疗平台间（interandintra-treatment platform）的差异均有所增加。相比射波刀CK(范围3.4 - 8.6)，Varian和Elekta的 LINAC的剂量计划中有更多的变异(范围分别为3.2 - 13.4和3.7 - 14.4)。
图3 所有病变的R50%对PTV(对数尺)之比，显示每个设备平台的分布情况。一种是tomotherapy治疗未显示超出比例(0.1,34.0)。最优值位于图的底部，对应于小的R50%值。PTV，计划靶区体积；R50%，半处方等剂量的相对散射。
在各治疗设备平台上，对正常大脑和脑干的剂量也显示出一些差异，但影响最大的是应用的PTV边缘扩展的大小在伽玛刀(GK）和射波刀（CK）计划中未见，它们都没有采用边缘扩展）(图4-6)。最初提交的计划中使用2毫米的PTV的边缘扩展都是离群值（outlier），或者加以修改或一个单位的服务被限制。在使用相同平台的7份修改中，有2份降低了脑干病变的边缘扩展，(病例1 PTV3，图4)，1个中心增大靶区内部的不均匀性，以增加梯度衰减(即降低处方等剂量)。然而,4个计划(来自2个使用Varian的LINAC中心)在不改变边缘扩展大小、技术，或照射野的数量的情况下，单独重新优化计划，基于反馈和在其他中心这些病例可以做到的要求，作出了改进。
Tomotherapy提交的都是异常值，或是梯度指数（GI）非常高(图2)，或是组织受照剂量正常(图4，脑干V10Gy 6.2mL；图5，正常脑V12Gy 148mL)的情况下。这些中心如上所述采用新的设备平台，占11个修改的计划中的4个。
图2病例1 (3 处转移瘤)的梯度指数GI与PCI(paddick适形性指数）之比。提交的tomotherapy治疗用橙色圆圈标记，虚线表示1和2与平均值的标准差(分别为3.8和0.76)，不包括2份提交的与GI（梯度指数）N10有关的剂量计划。最优值在图的右下角。GI,梯度指数;mets,转移瘤;PCI，Paddick适形性指数; PTV，计划靶区体积。
图4病例1(3处转移瘤)正常脑干受照剂量(脑干- GTV3 V10Gy)与脑干病变处方剂量(PTV3)的比值，用于不同的分割和平台。箭头表示修改后的改进，点椭圆表示使用1毫米和2毫米PTV边缘扩展的计划。所有伽玛刀和射波刀计划都没有使用边缘扩展。GTV，大体肿瘤体积；PTV，计划靶区体积。
图5病例2(7处转移李)正常大脑受照剂量(V12Gy)与通常给予较小的病灶)象征性最高处方剂量之比，显示平台的分布情况和计划靶区体积使用的边缘扩展。箭头表示修改后的改进。
图6 病例2(7处转移瘤)中总的V50%与总PTV的比，显示所使用的设备平台分布情况和PTV边缘扩展的情况。箭头显示3份修改的计划中的2份的改进，其中1份修改(Varian LINAC 0 mm)没有显示，因为变化非常小。虚线是总PTV体积的3倍和5倍，其中包含了大部分所提交的剂量计划，最优值对应于较小的比例。在一个给定的边缘扩展的情况下，PTV的变化反映计划系统之间在增长和计算方法上的差异。PTV，计划靶区体积;V50%，50%处方等剂量的体积。
