一项多机构联合进行的模拟研究，旨在探讨寡转移性疾病的立体定向体部放射治疗在分割变异性及治疗计划质量方面的表现

《Physics and Imaging in Radiation Oncology》：A multi-institutional dummy run on segmentation variability and plan quality of stereotactic body radiotherapy for oligometastatic disease

本研究通过多机构虚拟运行评估了立体定向放疗（SBRT）治疗寡转移性疾病的分割变异性及剂量分布质量，发现虽然剂量约束得到满足，但分割存在显著差异，尤其是脊柱案例中的马尾神经。基于知识的规划（KBP）在肾上腺案例中优化了OAR剂量，但对脊柱案例效果有限，强调标准化和培训的必要性。

　　本研究旨在探讨在寡转移（oligometastatic）疾病的立体定向体部放射治疗（stereotactic body radiotherapy, SBRT）过程中，不同机构之间在目标区域勾画和剂量分布方面的差异性。通过一个多中心的“虚拟运行”（dummy run）实验，研究者收集了来自69家机构的治疗计划，并评估了其在符合治疗协议的前提下，对治疗质量的影响。这项研究不仅揭示了治疗计划中可能存在的技术挑战，还强调了标准化和教育的重要性，以确保各机构之间在治疗策略和执行过程中保持一致，从而提高治疗效果和患者预后。

### 研究背景与目的

寡转移是指癌症患者在原发肿瘤以外的部位仅有少数转移灶的情况。这类疾病的治疗通常采用局部治疗，如SBRT，结合全身治疗，以期达到更长的生存期。然而，由于不同医疗机构在目标区域勾画和治疗计划制定过程中存在差异，这可能会影响治疗的质量和一致性。因此，本研究通过虚拟运行的方式，评估不同机构在进行SBRT时的勾画差异和剂量分布质量，以期为未来的临床试验和治疗实践提供有价值的反馈和改进方向。

在多中心临床试验中，确保治疗质量的一致性是至关重要的。为了减少不同机构之间的差异，通常会采用一些质量控制手段，例如“虚拟运行”和标准化的治疗协议。本研究中，参与者被要求根据统一的治疗指南进行目标区域和器官风险区域（organs at risk, OARs）的勾画，并制定强度调制放射治疗（intensity-modulated radiotherapy, IMRT）计划。通过对这些计划的分析，研究者可以评估不同机构在勾画目标区域和器官风险区域时的准确性，以及在剂量分布方面是否符合预期的标准。

### 方法与材料

研究使用了两个匿名的病例，分别是肾上腺转移和脊柱转移，作为多中心虚拟运行的测试材料。这些病例来自研究的第一作者所在机构，其CT数据被分发给69家参与机构，要求他们按照统一的治疗指南进行目标区域和器官风险区域的勾画，并制定IMRT计划。随后，所有计划被提交给中央评审小组进行分析。

研究中采用了多种指标来评估勾画的准确性和剂量分布的质量。其中包括Dice相似度系数（Dice similarity coefficient, DSC）、Hausdorff距离（Hausdorff distance, HD）和平均一致距离（mean distance to agreement, MDA），用于衡量不同机构之间的勾画一致性。同时，研究还使用了Paddick一致性指数（Paddick conformity index, PCI）、修改后的梯度指数（modified gradient index, MGI）和一个新的三维一致性-梯度指数（three-dimensional conformity–gradient index, 3D-CGI），用于综合评估剂量分布的质量。

### 研究结果

所有提交的计划都符合治疗协议的剂量要求，但在目标区域和器官风险区域的勾画方面仍存在显著差异。特别是在脊柱病例中，这种差异更为明显。研究发现，有79%的计划在一致性指数和剂量梯度方面表现良好，3D-CGI值小于6的计划显示出更有利的剂量分布。然而，某些关键器官的勾画一致性较低，例如肾上腺病例中的小肠和左肾，以及脊柱病例中的马尾神经（cauda equina）。

研究还发现，知识库规划（knowledge-based planning, KBP）在肾上腺病例中有效减少了器官风险区域的剂量，但在脊柱病例中效果有限。这表明，在某些情况下，尽管剂量要求得到满足，但不同机构在处理复杂结构时仍然面临挑战。例如，脊柱病例中，马尾神经的勾画一致性最低，显示出该区域在不同机构间存在较大的变异。这可能是由于马尾神经的解剖位置复杂，以及各机构对相关指南的理解存在差异。

### 讨论

本研究的结果强调了在寡转移疾病的SBRT治疗中，准确的勾画和剂量分布是至关重要的。尽管所有计划都符合剂量要求，但勾画的不一致可能影响治疗的效果和安全性。特别是对于脊柱病例，马尾神经的勾画差异显著，这可能对患者的神经功能产生重要影响。因此，研究者建议加强标准化培训和指南的推广，以减少不同机构之间的差异。

此外，研究还发现，3D-CGI作为一种新的评估指标，能够更全面地反映治疗计划的质量。该指标将剂量一致性与剂量梯度结合起来，提供了一个更准确的评价体系。然而，由于该指标对剂量梯度的敏感性较高，因此其数值范围较广，这可能对某些机构的评估产生一定的挑战。未来的研究可以进一步优化这一指标，以提高其在不同机构间的适用性。

在临床试验中，准确的勾画不仅影响治疗计划的质量，还直接关系到患者的临床结局。因此，除了依赖剂量指标外，还需要对勾画过程进行系统性的评估和反馈。本研究中，KBP作为一种反馈工具，能够帮助机构优化治疗计划，减少器官风险区域的剂量，提高治疗的一致性。然而，KBP的使用仍然受到数据质量和模型适用性的限制。

### 未来方向

本研究的局限性在于，仅评估了肾上腺和脊柱转移的病例，这可能影响其在其他部位的适用性。此外，由于使用的病例数量有限，研究结果可能无法完全反映不同机构之间的实际差异。因此，未来的研究需要扩展病例范围，增加不同部位的样本数量，以提高研究的代表性和适用性。

总体而言，本研究为SBRT在寡转移疾病中的应用提供了重要的见解。通过多中心虚拟运行，研究者能够识别出不同机构在勾画和剂量分布方面存在的问题，并提出改进措施。这些发现对于未来的临床试验和治疗实践具有重要的指导意义，有助于提高治疗的一致性和质量，从而改善患者的预后。