《Biomedical Physics & Engineering Express》杂志2024年1月23日在线发表新西兰Bowen Icon Cancer Centre的Kelvin Hiscoke , Aidan Leong , 和英国 Harley Street Clinic的Anne Marie Hogan , Ian Cowley撰写的《对在多发性脑转移治疗中现代放射外科技术的计划质量评估Plan quality assessment of modern radiosurgery technologies in the treatment of multiple brain metastases》（doi: 10.1088/2057-1976/ad218f. ）。
简介
在过去40年中立体定向放射外科治疗(SRS)多发脑转移瘤不断发展，使中心能够在单次分割治疗中治疗越来越多的脑转移瘤。HyperArcTM计划优化技术就是这样一种发展，它简化了单个等中心多个转移瘤的治疗。一些研究调查了HyperArc与射波刀或伽玛刀相比的计划质量，然而，包括所有三种方式的研究数量有限。
脑转移瘤(BM)是成人中最常见的颅内肿瘤，约20% - 40%的癌症患者在发病期间发生脑转移瘤。(Mehta等. 2005; Balestrino,和Soffietti 2020)。几十年来，全脑放疗一直是标准的治疗方法，然而近年来，立体定向放射外科(SRS)已成为治疗完整脑转移瘤的一种公认的主要方法。最近，美国放射肿瘤学会发布的临床实践指南强烈推荐对多达4个完整脑转移瘤患者单独使用SRS治疗，并有条件地推荐5-10个完整脑转移患者单独使用SRS (Gondi et al. 2022)。
在过去的40年里，治疗脑转移瘤的方法不断发展，使得越来越多的脑转移瘤可以同时得到治疗。伽玛刀®自1987年商业化以来已广泛用于治疗脑转移瘤(Benedict 等. 2008)，经常被认为是颅内SRS的金标准。CyberKnife®于1999年推出，是伽玛刀治疗颅内肿瘤的替代方案，并允许中心以立体定向消融放疗的形式将治疗扩展到颅外部位。在此期间，C臂直线加速器(Linac)在图像引导，患者定位和治疗交付方面取得了重大技术进步，导致基于Linac的SRS成为治疗脑转移的伽玛刀和射波刀系统的替代方案。其中一个进步是2017年HyperArcTM计划优化技术的发展，该技术使用单个等中心简化了基于直线的SRS治疗多发性脑转移瘤。
已经开展了多项研究来评估用于治疗多发性颅内转移的不同SRS模式的计划质量(Eaton等2018,Slosarek等2018,Kadoya等人2019,Vergalasova等2019,Bossart等2021,Skourou等2021)。然而，由于包括可变规划靶体积(PTV)范围、每种模式的剂量分割变化、包括由经验不足的规划人员制定的计划或这些因素的组合，许多研究未能提供模式之间的直接比较。如果没有正式制定严格的规划标准，以确保每种模式都按照类似的过程进行规划，就很难直接评估一种规划系统与另一种规划系统的绩效。
直到最近，许多研究都将HyperArc与伽玛刀或射波刀进行了对比，但并没有同时将这两种系统进行对比。Skourou等人(2021)是第一个审查所有三种模式的小组，讨论了它们的不同优势和局限性，并深入了解了所有三种系统对5例4至14个转移瘤的患者的计划质量。计划研究仅限于少数患者，因此本研究的结果不打算推广到更广泛的患者群体，而是为该实践领域的进一步调查提供信息。
本研究的目的是在一项单一的计划研究中对这三种系统进行进一步的评估，并对治疗多发性脑转移瘤的每种模式的计划质量和效率进行全面的比较。采用了严格的规划标准，以确保每种技术之间的计划质量不受本研究涉及的中心计划变化的影响。治疗计划由经验丰富的计划人员在临床相关的时间框架内独立制定。本研究的结果将提供一个全面的评估，根据计划质量指标、对危及器官的剂量(OARs)和在临床相关条件下产生的出束照射时间，对每种方式的剂量分布进行比较。
材料和方法：
本研究的目的是对10例多发性脑转移患者的三个SRS平台之间的计划质量进行评估，每个患者的转移从3到8个不等。建立了严格的计划工作流程，以避免对任何特定治疗平台的偏见。通过危及器官剂量、Paddick适形性指数(PCI)、梯度指数(GI)、总体效率指数(global efficiency index，Gη)和正常脑组织剂量评价计划质量。
1患者选择
在2018年至2020年期间，从先前使用10 MV无平坦滤波(FFF)光束能量的HyperArc治疗的患者中选择了10例多发性脑转移患者。选择仅限于个体总肿瘤体积(GTV)在0.1 cm3 - 10 cm3之间且总肿瘤体积小于15 cm3的患者，这与前瞻性观察性研究JKGK0901 (Yamamoto等. 2014)一致。患者图像数据集采用西门子Biograph 64 CT扫描仪，视野500 mm，层间距1.0 mm，矩阵512 × 512。采用T1 MPRAGE扫描方案，在西门子Skyra 3T MRI扫描仪上以1mm层厚进行轴向重建，获得钆增强T1加权MRI体积图像。MRI图像被联合配准到CT数据集，勾划的GTV包括可见对比增强区域。尽管与HyperArc和射波刀中心的当地临床实践有所偏差，但没有应用PTV边缘外扩来确保三种治疗方式之间的计划指标保持一致。
表1和表2总结了每个计划的患者人口统计和靶标容积信息。共有42个肿瘤被纳入研究，转移范围为3到8个，中位数为4个。肿瘤体积范围从0.10 cm3到9.48 cm3，总体中位体积为0.40 cm3。
2治疗计划
在Eclipse治疗计划系统(TPS) (V15.6.06, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)中，所有方案均包含GTV、脑、脑减去总GTV、脑干、视交叉、视神经、晶体和眼睛的高分辨率结构轮廓(图1)。CT图像数据集和结构集被匿名化并以医学放射治疗中的数字成像和通信(DICOM-RT)格式导出。计划由三名经验丰富的规划师制定，每种模式至少有四年的经验。
HyperArc计划是由澳大利亚Icon癌症中心的工作人员制定的，而CyberKnife和Gamma Knife计划是由位于伦敦哈利街诊所的两名工作人员制定的。所有计划都是在典型的临床时间框架内制定的，而不是在研究背景下制定的，以确保计划具有临床情况下制定的计划的特征。
根据JLGK0901研究(Yamamoto 等. 2014)，对于体积小于4 cm3的转移灶，只给予22 Gy的剂量；对于体积在4 - 10 cm3之间的转移灶，给予20 Gy的剂量。所有计划都要求处方剂量至少覆盖每种GTV的98%，对最大剂量没有限制。对OARs的剂量约束在AAPM任务小组101 (Benedict et al. 2010)推荐的约束范围内(表3)，对剩余健康大脑的剂量尽量降低到合理可行的最低水平。
HyperArc计划在Eclipse TPS (V15.6.06)中为TrueBeam与120叶千年多叶准直器(MMLC)进行了优化，该准直器在中心20厘米处包含5毫米宽的叶。采用6 MV FFF (1400 MU/min剂量率)和10 MV FFF (2400 MU/min剂量率)对每位患者进行两种方案优化。10毫伏FFF是参与本研究的HyperArc中心临床使用的默认能量。在Photon Optimiser (PO v15.6.06)中进行优化，其中包括颌骨跟踪，HyperArc SRS正常组织物镜(SRS NTO)和自动低剂量物镜(ALDO)。SRS NTO的作用是确保剂量随着距离靶标的距离而急剧下降，并试图防止剂量水平高于处方剂量17%时邻近靶标之间的剂量桥接(Ohira等人，2018)。ALDO确保处方等剂量覆盖所有靶标，并允许在同一计划中为多个靶标开出不同剂量的处方。最终剂量计算采用Acrosxb剂量算法(v15.6.06)，剂量到介质，计算网格尺寸为1.0 mm。
利用最新的VOLOTM优化器，针对6 MV FFF (800 MU/min剂量率)和Precision 3.1.0.0 TPS (Accuray Incorporated, Sunnyvale, CA)中的固定圆形准直器的CyberKnife G4模型优化了射波刀计划。VOLO优化器可以根据用户定义的目标和权重创建单个成本函数，从而实现更快的优化时间，并减少相对于顺序优化器的处理时间。全头部路径设置用于所有平面与2至4个固定准直器，范围从5到20毫米直径。固定准直器的数量和大小的选择是由规划人员手动执行的，在剂量适形性和出束照射时间之间进行权衡。最终剂量计算采用射线追踪算法，高分辨率剂量计算网格为0.98 mm × 1.00 mm × 0.98 mm。
伽玛刀计划在GammaPlan (V11.3.1)中正向计划，用于在®IconTM 型Leksell伽玛刀(Elekta AB, Stockholm)上进行治疗，其包含192个60Co源和4,8和16 mm准直器。所有平面图采用TMR10 60Co算法计算，标准网格分辨率为1mm。
3分析
所有的计划都以DICOM-RT格式导出，并导入到Eclipse中进行分析，以确保在所有三种模式之间保持一致的剂量比较。在Eclipse中对每个计划进行初步评估，以确保实现计划约束，其中包括表3中列出的每个GTV和OAR剂量约束的最小覆盖范围。通过评估常用的Paddick适形性指数(PCI)和梯度指数(GI)以及Dimitriadis和Paddick(2018)提出的相对较新的全局效率指数(G)来实现每种不同治疗计划模式的计划质量。
PCI采用Paddick(2000)提出的原始公式计算。国际Leksell伽玛刀协会标准化委员会提出的理想最小值为0.85 (Torrens 等. 2014)，然而，这通常是针对孤立肿瘤的，对于多发性脑转移来说，并不总是可以实现的，这取决于每个转移灶的大小和位置。PCI值是根据Eclipse中报告的剂量统计数据手动计算的，用于每种计划模式，以保持报告的一致性。
GI的计算方法是50%处方等剂量覆盖的患者体积(PIV50%)与处方等剂量体积(PIV)的比值(Paddick and Lippitz 2006)。国际Leksell伽玛刀协会提出的理想最大值为3.0 (Torrens et al. 2014)。与PCI类似，这一建议通常适用于孤立性肿瘤，可能不适用于多发性脑转移瘤。除两个或多个靶标彼此靠近导致明显的剂量桥接和PIV50%合并的情况外，以与PCI类似的方式手动计算GI值。因此，在这些情况下，梯度指数无法对每个靶标进行分离，因此被排除在外。
为了克服靶点之间的剂量桥接问题，我们选择了Dimitriadis和Paddick(2018)提出的Gη，为包含多个靶点的计划提供了一个有意义的质量指标。效率指数是剂量适形性、剂量梯度和对靶的平均剂量的组合。单个靶标的效率指数为积分剂量与靶体积之比和积分剂量与处方等剂量体积的50%之比。效率指数有0%和100%的理论边界，100%代表满分。对于多个靶标，效率指数可采用Gη表示，即病人所有靶标所沉积的剂量与所沉积的总剂量之比，超过剂量阈值。为了与作者在原始提案中使用的例子保持一致，采用了12Gy的剂量阈值，从而得到了G 12Gy的整体效率指数。
不同计划方式的剂量学比较包括评估正常脑接受的低剂量和中剂量。接受12Gy及以上的脑总容积(V12Gy)，通常被用作SRS中辐射坏死风险的指标(Lawrence 等. 2010, Minniti等. 2011和Milano等. 2021)。Eaton等人(2018)建议将V12Gy小于30 cm3的限制用于多发脑转移，而不是单个病灶5至10 cm3的限制。除了V12Gy外，本研究还包括接受4Gy或更高剂量(V4Gy)的健康脑体积，因为已有充分的文献证明伽玛刀可以用非常低的漫过剂量产生多发性脑转移计划。虽然没有证据表明V4Gy有任何临床影响，但决定纳入这一指标，以便进一步比较不同的计划模式及其控制低剂量漫过的能力。
记录了所有技术的出束时间。伽玛刀和射波刀TPS软件提供了每个计划的估计出束照射时间，伽玛刀治疗时间缩放到安装期间测量的剂量率为3.549 Gy/min，以提供新的60Co源实现的最佳治疗时间的基线。HyperArc计划是手动计时的，以提供6 MV FFF和10 MV FFF能量的总处理时间。
在IBM®SPSS®Statistics 29.0统计软件包中对所调查的每个计划质量指标或参数的不同模式进行统计评估，采用单向方差分析和Tukey多重比较检验。以p值< 0.05为差异有统计学意义。所有计算均使用HyperArc 10 MV FFF数据作为参考，因为本研究中使用的患者数据集最初使用该方法进行治疗。
结果：
该研究的结果发现，伽玛刀方案中观察到的Paddick适形性指数(PCI)平均值明显低于HyperArc和CyberKnife方案的。HyperArc方案的出束照射时间（beam-on time）明显缩短，比CyberKnife和Gamma Knife方案快10到20倍。与HyperArc方案相比，伽玛刀和射波刀方案的GI、整体效率指数和受照大于12Gy (V12Gy)的健康脑容积显著优于HyperArc方案的。病变体积被视为影响系统之间剂量指标的相对差异。
表4总结了HyperArc和射波刀计划的平均监测单元数，计算了所有10个计划的伽玛刀平均照射时间，以及本研究中产生的所有GTV的剂量统计数据。所有10种射波刀方案计算的平均射束数为270±102。伽玛刀方案的平均等中心放置次数为21±11次。观察到HyperArc能量的平均处方等剂量高于射波刀和伽玛刀，因此HyperArc计划中的最大剂量更低。
所有计划都很容易达到表3中处方的危及器官剂量约束。在大多数方案中，研究人员发现，射波刀在控制远离光学装置的低剂量方面做得更好，如图2所示。这很可能是由于包含了一个优化器约束，限制了射束通过OAR进入。因此，CyberKnife报告了所有计划技术中所有桨的最低最大剂量(表5)，然而，所有四种方式之间的差异并没有临床意义。
表6总结了本研究中评估的每个剂量学参数的总体平均值和标准差。相对于HyperArc 10 MV FFF进行两两比较试验。相对于HyperArc 10 MV FFF的相同剂量学参数的箱形图和晶须图（Box and whisker plots of the same dosimetric parameters）如图3所示。每个图中包含HyperArc 6 MV FFF，射波刀和伽玛刀之间的单独两两比较测试。
图4显示了10例患者中所有肿瘤的PCI与个体GTV大小的关系。可以清楚地看到，对于大于2.0 cm3的体积，大多数平台的PCI都大于0.85，这是由LGKS提出的(Torrens et al. 2014)。肿瘤体积小于2.0 cm3时，所有计划方式的PCI值都较低，伽玛刀计划的符合性指数最低。图3和表6支持了这一点，显示伽玛刀的平均PCI明显低于其他方式。
由于邻近靶体之间的剂量桥接，并非所有梯度指数都能计算出来。在42个肿瘤中，有4个无法计算HyperArc 6 MV FFF和伽玛刀，而HyperArc 10 MV FFF和射波刀分别有6个和8个梯度指数无法计算。对于最大的肿瘤体积，两种HyperArc能量都只能达到LGKS推荐的理想最大值3.0 (Torrens et al. 2014)(图5)。与两种HyperArc能量相比，射波刀和伽玛刀方案的梯度指数明显较低，如图3和表6所示。对于肿瘤体积小于0.2 cm3的患者，所有的规划模式通常不能达到推荐值3.0。
射波刀(45.70±6.67%)和伽玛刀(46.70±8.21%)的G - 12Gy指数明显高于6 MV FFF(37.60±7.37%)和10 MV FFF(35.20±8.11%)HyperArc方案(图3和表6)。图6显示了10名患者中每一种方式测量的V12Gy与总GTV的关系。HyperArc 6 MV FFF(10.99±5.57 cm3)、射波刀(9.41±5.78 cm3)和伽玛刀(9.07±4.82 cm3)获得的V12Gy体积明显小于HyperArc 10 MV FFF(12.26±5.69 cm3)。当与射波刀和伽玛刀单独比较时，发现HyperArc 6 MV FFF V12Gy明显更大，表明专用立体定向模式在本研究中可以更好地控制中剂量漫过（wash）。
与HyperArc 10 MV FFF相比，HyperArc 6MV FFF和伽玛刀报告的V4Gy体积明显更小，而射波刀和HyperArc 10 MV FFF报告的V4Gy体积之间没有显著差异(表6)。然而，图3没有提供任何令人信服的证据，表明HyperArc 6MV FFF、射波刀或伽玛刀在单独评估时显示出更高的V4Gy体积。图6支持了这一点，在10名患者中，每个平台报告的V4Gy变化增加。对所有模式的波束照射时间进行比较，并总结在表6中。与HyperArc 6 MV FFF(6.26±0.73分钟)和HyperArc 10 MV FFF(4.71±0.28分钟)相比，射波刀(94.60±32.87分钟)和伽玛刀(76.90±22.88分钟)的射束时间明显更长。
讨论：
尽管许多研究都试图将HyperArc与射波刀或伽玛刀（gamma knife）进行比较，但只有一项研究对这三种平台在多发性脑转移瘤计划中的直接比较(Skourou et al. 2021)。因此，本研究的目的是进一步评估各系统在多发性脑转移瘤计划中的计划质量。采用了严格的规划程序，以确保所有平台的计划和剂量处方的一致性。为了避免对特定平台的偏见，所有计划都是由经验丰富的用户独立创建的，他们被指示遵循反映其标准临床环境的时间限制，但没有施加具体限制。
表4和表5展示了每个系统如何能够为所有10名患者实现临床可接受的计划，满足表3中定义的靶标处方和OAR剂量限制。有趣的是，表4清楚地表明，尽管每个计划者遵循相同的程序，但每种方式都倾向于不同的处方等剂量水平。6 MV FFF和10 MV FFF HyperArc方案的平均处方等剂量分别为72.6%和73.5%，而射波刀和伽玛刀方案的剂量异质性更大，平均处方等剂量分别为53.1%和60.4%。HyperArc计划观察到的较高处方等剂量与该中心临床环境中的经验一致，可以视为计划自动化的限制。与CyberKnife和Gamma Knife方案相比，HyperArc方案的剂量异质性较小，无需强制优化算法创建处方等剂量较低的方案。本研究中观察到的处方等剂量水平与Skourou 等(20210所报告的一致，HyperArc 6 MV FFF计划，平均处方等剂量线为71.8%。伽玛刀的处方等剂量线变化最大(表4)，这可能是由于在较小的肿瘤体积上应用了较高的处方等剂量，以缩短总体出束时间。
HyperArc 6 MV FFF(0.83±0.08)、HyperArc 10 MV FFF(0.82±0.07)和射波刀(0.83±0.07)的平均PCI值无差异。然而，伽玛刀方案明显低于其他方式，平均PCI为0.69±0.14 (p<0.0001)。这与Slosarek等人(2018)、Vergalasova等人(2019)和Bossart等人(2021)的研究结果一致。Slosarek等人(2018)观察到，在15例有3至8个转移瘤的患者中，HyperArc计划(0.86±0.06)与射波刀(0.87±0.07)之间没有显著差异，而Vergalasova等人(2019)观察到，在16例患者的112个转移瘤中，HyperArc计划比BrainLab ElementsTM和伽玛刀产生了更好的适形性指数。Bossart等(2021)观察到，在由10名患者和总共17个靶区组成的脑转移瘤亚组中，与伽玛刀相比，HyperArc产生了更好的适形性指数。除了Bossart等人(2021)比较了HD120 MLC和MMLC之外，所有三项研究与本研究的不同之处在于使用了叶宽为2.5 mm的高清晰度(HD120) MLC，而不是本研究中使用的叶宽为5.0 mm的MMLC。作者观察到，在所有肿瘤大小中，使用MMLC和伽玛刀的HyperArc的PCI值没有显著差异。虽然他们得出结论，HD120 MLC方案达到了最佳的适形性，小于1 cm3的目标将受益于HD120 MLC的使用，但我们的研究表明，HyperArc与MMLC可以达到与射波刀相当的适形性指标，优于伽玛刀方案。这得到了Yoshio等人(2020)的支持，他们得出结论，随着HyperArc等复杂计划技术的使用，MLC宽度对计划质量的影响降低。
一些研究观察到HyperArc和CyberKnife方案的PCI计算趋势相反。Kadoya等人(2019)，Ueda等人(2019)和Guinement等人(2023)都发现HyperArc计划导致的PCI明显高于CyberKnife。Kadoya等人(2019)研究了11名患者和总共45例转移患者的两种方式的计划质量，而Ueda等人(2019)研究了相对较小的多发性转移瘤亚组，其中仅包括4名患者的14个靶区。两项研究均观察到CyberKnife的平均PCI值相对较低，分别为0.4和0.6，这与本研究或其他涉及HyperArc和CyberKnife的研究结果不一致。尽管Guinement等人(2023)观察到与本研究相似的适形性指标，但他们报告了在21例多发性脑转移瘤患者亚组中，使用MMLC的HyperArc计划的PCI(0.86)高于CyberKnife(0.80)的。所有三项研究都将射波刀计划的处方等剂量线限制在70%到90%之间，这比本研究中观察到的要高得多，并且可能对最终的适形性指数产生一些影响。
本研究的一个潜在局限性是所涉及的靶标数量较少，这就不能像Vergalasova等人(2019)那样将人群划分为不同靶标大小的亚组。尽管Vergalasova等人(2019)发现伽玛刀和HyperArc对等效直径小于1厘米的靶标的PCI效果相当，但从图4中可以明显看出，在本研究中，伽玛刀计划报告的适形性指数在所有靶标尺寸上始终低于其他三种模式。这可以用多发性脑转移瘤的局部计划技术来解释，在这种技术中，计划的适形性可能会因为非常小的靶体积而牺牲，以减少总体出束照射时间。这在伽玛刀计划观察到的大的转移瘤中是显而易见的，其中PCI值低至0.30，但是已经表明，使用类似的适形性指数治疗非常小的转移瘤并不会对治疗相关的毒性产生任何影响(Nakamura等人，2001)。
射波刀方案(3.67±0.71)和伽玛刀方案(3.13±0.58)产生的梯度指数明显低于HyperArc 6 MV FFF方案(4.97±1.51)和10 MV FFF方案(5.60±2.10)。与HyperArc相比，伽玛刀计划中梯度指数的优势与几项研究一致(Bossart等. 2021, Vergalasova等. 2019和Skourou等. 2021)。本研究中观察到的射波刀梯度指数优于HyperArc的优势与其他研究相矛盾。Kadoya等人(2019)观察到与我们的研究相似的梯度指数，与HyperArc 6 MV FFF(5.31±1.42)相比，射波刀(3.94±0.74)产生的平均梯度指数优于HyperArc 6 MV FFF(5.31±1.42)，然而，Skourou等人(2021)和Guinement等人(2023)都发现与射波刀相比，HyperArc的梯度指数优于射波刀。此外，Slosarek等人(2018)和Ueda等人(2019)观察到两种模式之间没有显着差异，尽管Ueda等人(2019)分别报告了射波刀和HyperArc的GI分别为9.6±5.0和13.9±8.9，几乎是本研究中观察到的2.5至3倍。遗憾的是，由于缺乏有关计划技术的信息，很难解释这一结果。Slosarek等人(2018)报道了HyperArc计划的GI与本研究中观察到的相似，但射波刀的GI更大，为5.5±1.5。
在不同的研究中，梯度指数的多变性可以用PIV50%对小肿瘤的敏感性来解释。这可以通过使用0.2 cm3的球形肿瘤来证明，该肿瘤完全被理论处方等剂量覆盖，导致PCI为1.0。PIV50%只需要从肿瘤边界延伸1.61 mm，就可以获得3.0的GI，因此突出了实现LGKS (Torrens 等. 2014)推荐的3.0梯度指数的难度。除此之外，PIV50%只需要增加0.4 mm的直径，就可以使GI提高12%，达到3.37。介绍了控制不同形状、体积和彼此接近程度的多个转移瘤的剂量分布的复杂性，显然梯度指数是一个很好的计划质量指标，但并不总是可以实现。如图5所示，对于大多数小于0.2 cm3的靶标，所有模式产生的梯度指数都大于3.0。
本研究纳入了Dimitriadis和Paddick(2018)提出的整体效率指数(Gη)，以提供一个不受多发脑转移瘤治疗计划中通常经历的剂量桥接影响的计划质量指标（ to provide a plan quality index that was not affected by dose bridging typically experienced in treatment planning of multiple brain metastases.）。本研究中为射波刀和伽玛刀计划报告的G - 12Gy指数(图3和表6)与最初提出质量指数的作者所观察到的44.0%至51.2%的范围相似(Dimitriadis和Paddick 2018)。Chea等人(2021)确实指出，专用SRS平台的优势可能是由于这些平台表现出相对较高的每个靶标的平均剂量和较低的V12Gy体积，因此质量指数更有利于这些系统。遗憾的是，缺乏使用该计划质量指标的基于线性SRS计划治疗多发性脑转移瘤的研究，因此很难确定HyperArc计划记录的值是否符合预期。将结果纳入本研究的目的是为今后的研究提供支持信息。
选择V12Gy作为健康脑组织受照的中间剂量的指标，因为已知其与SRS中辐射坏死的风险相关(Lawrence等. 2010, Minniti 等. 2011和Milano等. 2021)。为了本研究的目的，我们选择了Eaton等人(2018)提出的V12Gy小于30 cm3的约束，而不是用于单个病变计划的5至10 cm3约束。本研究中的所有计划模式都达到了30 cm3的约束，并与Eaton等人(2018)观察到的结果一致。只有靶总体积小于4 cm3的方案才能实现单个病灶10 cm3的约束(图6)，而靶总体积最小的方案只有1.3 cm3能够达到5 cm3的约束，表明应用单个病变V12Gy限制来计划多发性脑转移瘤的难度。
射波刀(9.41±5.78 cm3)和伽玛刀(9.07±4.82 cm3)方案记录的平均V12Gy体积明显小于6 MV FFF(10.99±5.57 cm3)和10 MV FFF(12.26±5.69 cm3) HyperArc方案。发现HyperArc方案的V12Gy平均比CyberKnife和Gamma Knife大1.3倍，这是Ma等人(2014年)的观察结果的改进，Ma等人表示基于Linac的SRS和CyberKnife的V12Gy体积比GK的高2到3倍。虽然观察到统计学意义，但所有平台报告的平均V12Gy差异很小，足以被认为是临床等效的。
本研究中报告的每个平台的V12Gy趋势支持Skourou等人(2021)的观察结果，尽管本研究中报告的专用SRS平台的V12Gy量更高。然而，Kadoya等人(2019)、Vergalasova等人(2019)和Guinement等人(2023)都发现HyperArc 6 MV FFF产生的V12Gy体积明显小于射波刀的和伽玛刀的。Vergalasova等人(2019)观察到一种转变，即模式根据肿瘤体积产生更高的V12Gy。对于较小的靶体积(小于1cm直径)，伽玛刀具有优越的V12Gy，而当靶体积直径大于1cm时，HyperArc优于伽玛刀。Kadoya等人(2019)和Vergalasova等人(2019)的研究涉及使用2.5毫米HD120 MLC代替标准5毫米MMLC的HyperArc计划，这可能是本研究观察结果差异的潜在原因。这得到了Abisheva等人(2019)和Bossart等人(2021)的支持，他们发现HD120 MLC HyperArc生成计划与MMLC相比获得了更低的V12Gy。Guinement等人(2023)报道，与CyberKnife相比，MMLC的HyperArc方案的V12Gy更小，但在Guinemet的研究中，HyperArc和CyberKnife的中位V12Gy分别为26.34 cm3和34.06 cm3，比本研究中观察到的V12Gy大2到3倍。
对报告的V4Gy的分析没有显示出明显的趋势，如图6所示，与V12Gy相比，所有平台都表现出更大的变化。虽然没有证据表明如此低的剂量有任何临床影响，但我们进行了比较，以评估HyperArc和射波刀方案是否能达到与伽玛刀相似的低剂量的剂量分布。10 MV FFF HyperArc方案(103.5±47.59 cm3)产生的V4Gy明显高于HyperArc 6 MV FFF方案(83.38±43.24 cm3)和伽玛刀方案(68.28±43.34 cm3)，但与之相比，射波刀(93.63±56.84 cm3)剂量分布没有观察到差异。在HyperArc 6 MV FFF和其他专用SRS模式之间没有观察到差异。报道的V4Gy的巨大差异，特别是对于射波刀计划，表明每个计划系统控制多发性脑转移瘤的低剂量漫过（ low dose wash）的难度。所有平台的优化主要是为了实现肿瘤覆盖和OAR限制，很少考虑低剂量漫过。因此，除非在规划多发性脑转移时考虑到这一点，否则低剂量漫过最终将是递送系统中剂量学差异的结果。
每种模式记录的出束时间与其他研究一致。与两个专用SRS平台相比，HyperArc的单等中心技术可缩短治疗时间。两种能量的超弧光束的出束时间都比射波刀和伽玛刀的出束时间短10到20倍，通常可以减少一个多小时的发射时间。伽玛刀计划的光束照射时间应被视为基于使用从新的60Co源测量的剂量率的保守估计，并且由于活性的持续衰减，本研究中观察到的差异可能会进一步放大。出束时间没有考虑到伽玛刀和其他模式之间患者工作流程的差异。伽玛刀治疗通常在一个延长的疗程中进行计划和治疗，而HyperArc和CyberKnife治疗则包括在几天内进行计划和治疗预约。
很明显，根据所选择的计划质量指标，每个系统都可以获得优于其对应系统的结果。除了V12Gy外，很难确定在计划质量指标中观察到的统计优势是否具有同等的临床意义。本研究中观察到的V12Gy表明，每种系统都可以达到Eaton等人(2018)推荐的约束条件，尽管每种模式的平均V12Gy差异具有统计学意义，但不认为具有临床意义。Skourou等（ 2021）观察到，多发性脑转移瘤患者特异性疾病特征的变化对计划质量的影响大于计划和治疗交付系统的差异。考虑到这一点以及不断增加的新癌症诊断发生率(Sung等. 2021)，一个科室在其他常见治疗地点安全有效地治疗多发性脑转移患瘤者的能力可能成为小型中心在设备购置过程中的关键因素。
结论：
本研究表明，所有三种治疗方式都为多发性脑转移瘤的SRS治疗提供了高质量的计划，每种治疗方式都有各自的优点和局限性。
本研究对HyperArc、射波刀和伽玛刀在SRS治疗多发性脑转移瘤的计划中的质量和效率进行了综合评价。通过将计划过程应用于一系列匹配的临床病例，突出了与每种系统相关的益处和局限性。
