《Cureus》杂志 2024年4月2日在线发表美国Stanford University School of Medicine的Neelan J Marianayagam , Ian Paddick, Amit R Persad , 等撰写的《治疗特发性震颤的专用放射平台的剂量学比较:技术报告。Dosimetric Comparison of Dedicated Radiosurgery Platforms for the Treatment of Essential Tremor: Technical Report》（doi: 10.7759/cureus.57452.）。

特发性震颤(ET)是成人最常见的运动障碍之一。随着世界人口的老龄化，ET的发病率和流行率不断上升。虽然大多数病例可以保守治疗，但有一小部分ET是难以治疗的。由于具有“可逆性”，对丘脑腹侧中间核(VIM)进行深部脑刺激(DBS)是一种被普遍接受的干预措施。

作为侵袭性和昂贵的DBS的替代方案，基于病变的方法治疗ET已经复兴，最近由高强度聚焦超声(HIFU)带头，其特点是它是非侵袭性的。同时，立体定向放射外科(SRS)毁损VIM代表了另一种历史悠久的基于病变的ET非侵袭入性治疗方法，特别适合那些不能忍受开颅神经手术的患者，现在也得到了“重新审视”。虽然多个SRS平台已经并将继续用于治疗ET，但不同技术之间的剂量学比较很少。

在这篇简短的技术报告中，我们比较了三种主要放射外科平台(伽玛刀、射波刀机器人放射外科和Zap-X陀螺仪放射外科(GRS))治疗ET的剂量学特征。

总的来说，GRS和伽玛刀被证明具有最佳的VIM毁损理论剂量学特征。然而，这种优势与临床结果的相关性需要未来的患者研究。

引言

运动障碍难以医疗管理继续使世界各地的大量患者丧失能力。此外，世界人口的持续老龄化正在显著增加这些神经系统疾病的患病率。原发性震颤(ET)是所有成人运动障碍中最使人衰弱的一种。ET的治疗从行为矫正、物理治疗和/或医疗管理开始。然而，一定比例的患者对这种保守的管理选择是难以接受的，并且认为有必要进行更多的侵袭性干预。对丘脑腹侧中间核(VIM)进行单侧或双侧深部脑刺激(DBS)是一种非常有效的治疗方法，但一些患者无法忍受或负担不起这种侵袭性和昂贵的神经外科手术。代替DBS，基于病变的方法，如聚焦超声照射VIM核也可以产生良好的临床效果。值得注意的是，一种无创的替代方法，立体定向放射外科(SRS)丘脑毁损术，已有几十年的疗效记录。

SRS丘脑毁损术已被证明是治疗ET的一种安全方法[8-10]。它在广泛的人群中显示出良好的效果。据报道，69-75%的患者接受SRS丘脑毁损术治疗ET的疗效。然而，由于毁损目标(VIM)位于大脑的敏感区域(丘脑)，4-8%的SRS治疗患者会出现对侧运动症状等副作用。因此，以最小的剂量泄漏更准确地瞄准这一区域是至关重要的。在本文中，我们比较了三个主要的SRS平台的剂量学概况。

SRS的三种主要模式和治疗设备是钴基装置，如Elekta伽玛刀®(GK;Elekta Instruments, Atlanta, GA, USA)，机器人放射外科(RRS)，如Accuray射波刀®(Accuray, Inc.， Sunnyvale, CA, USA)，和陀螺仪放射外科(GRS)，如ZAP Surgical ZAP- x®(ZAP Surgical Systems, Inc.， San Carlos, CA, USA)。虽然三者之间在技术上存在差异，但总体而言，三者具有相似的技术性能，并进行了系统比较。在本文中，我们描述和剂量学比较这三种治疗ET的方式的技术方面。

技术报告

靶标选择

利用先前接受过ET DBS的患者的单一成像数据集，在快速灰质采集T1反转恢复(FGATIR)磁共振成像(MRI)上描绘VIM核，该成像通过Accuray Precision®TPS治疗计划系统(TPS)算法融合到薄层计算机断层扫描(CT)上。FGATIR序列MRI允许使用前联合-后联合(AC-PC)平面解剖定位VIM。这个平面由一条连接前联合上边缘和后联合下边缘的线所划定。在大多数受试者中，VIM中心位于2-4 mm之间，优于AC-PC平面。在我们的样本患者的情况下，为了本研究的目的，选择了4毫米。在确定丘脑的VIM后，目视检查整体解剖位置以确认该位置“合理”。然后以上述坐标为中心绘制总靶体积(GTV)，确保内囊位于靶体积之外。在完成上述目标定位后，生成的DICOM RT结构集在三个不同的SRS平台(GK, RRS和GRS)之间共享，每个平台都为VIM病变创建治疗计划。

机器人放射外科治疗计划

使用直径5mm的锥形准直器和在70%等剂量线定义的91 Gy处方剂量，生成了具有所有射束轨迹的射线追踪治疗计划。值得注意的是，射波刀直线加速器(LINAC)射束的标称能量为6兆电子伏，源轴距(SAD)=80厘米。利用153根相交射线的最终治疗方案如图1所示。

图1。机器人放射外科(RRS)使用5毫米准直器治疗特发性震颤的计划。

伽玛刀治疗计划

利用Leksell GammaPlan v11.3.1和伽玛刀ICON(伽玛刀ICON是一种SRS装置，使用192个相交的Co-60光束，其平均光子能量为1.25 MeV)，在VIM靶标上建立了一个无阻挡的4 mm等中心。采用TMR10剂量计算算法。伽玛刀ICON在剂量上与其前身伽玛刀Perfexion型及其继任者Esprit型相同。由此产生的治疗方案如图2所示，达到70%等剂量线91Gy。

图2.伽玛刀(GK)使用4毫米准直器治疗特发性震颤的方案。

陀螺放射外科治疗计划

为ZAP-X®放射外科机器人制定了陀螺仪放射外科治疗计划。值得注意的是，该装置陀螺仪旋转LINAC围绕目标等中心，交叉发射3MV光束，立体角色散大于2.0π。

再一次，如上文“靶标选择”中所述，将描绘出VIM的患者图像(轴向CT和MRI)用于治疗计划，以单一等中心91 Gy至70%等剂量线(Dmax = 130 Gy)。用3毫米和4毫米的准直器生成了两个单独的平面。两种方案如图图3.3所示。虽然经过了充分的测试和验证，但应该注意的是，3mm准直器尚未商业化(Sabe, Alders, Klassen等人提交发表)。

图3。陀螺仪放射外科(GRS)使用3毫米准直器治疗特发性震颤的方案。

剂量测定法

在展示了上述治疗方案(图(图1- 3))之后，我们总结了不同放射外科平台的关键剂量学参数。报告接受5Gy (V5Gy)、10Gy (V10Gy)、12Gy (V12Gy)的体积，以及梯度指数(GI) [14] (V35%/V70%)、V70%、V35%，或接受处方剂量和处方剂量的一半的体积。表1总结了这些参数，使我们能够在三个平台之间进行统一的比较。

表1。剂量学参数综述。

GK系统在1.17MeV和1.33MeV处的物理能量离散峰被认为近似等效于GRS的3MV加速势，它们起源于具有相似有效能量的光子轫致辐射谱。测定了ZAP-X光子束的平均能量为1.15MeV。

讨论

在这项研究中，我们报告了三种不同放射外科平台治疗ET的理论技术方面。在这三者中，GK是历史上公认的治疗ET的“黄金标准”，有几项研究报道了其安全性和有效性。值得注意的是，RRS和最新的SRS技术GRS都被认为是治疗脑肿瘤安全有效的，并且具有进行丘脑毁损所需的监管许可。目前的分析集中在被认为最适合“毁损”像丘脑VIM核这样的小靶标的特定剂量学性质，即V5Gy, V10Gy, V12Gy，梯度指数，V70%和V35%。

当用SRS对功能性脑靶标进行毁损时，可以说，最重要的决定计划质量的因素是准直器的大小。在本研究中，准直器的范围从RRS设备的5毫米到GK的4毫米，GRS可以使用3和4毫米的准直器。准直器直径严重(但不是唯一)影响照射靶标外正常大脑的数量。通过比较所有剂量水平(12Gy、10Gy和5Gy)下的总体脑辐照体积，可以最好地理解这一效应，例如，5mm准直器RRS计划的V12Gy比使用3mm准直器的GRS系统的V12Gy大5倍以上。除了准直器直径外，这些体积还取决于射束能量、准直器泄漏以及SAD对射束半影的影响。鉴于已知的与SRS治疗的AVM和脑转移瘤的症状性放射性坏死的关联，V12Gy具有特殊的相关性。放射外科的一个公理是，放射引起的副作用的可能性总是随着受照射脑的体积而增加。同时RRS的V5Gy最大，GRS的V5Gy最小。考虑到GRS具有最低的射束能量，最大的准直器屏蔽和最小的野尺寸，这是可以预期的。

GI是一种定量描述外周剂量衰减的度量，在我们的研究中进行了评估。结果表明:GK的GI最低，GRS次之，RRS次之;然而，由于实际受损靶体积(VIM)如此之小，因此应谨慎解释，质疑GI的临床相关性。

还确定了所有三种平台的V35%(体积接受处方剂量的50%)。值得注意的是，GRS 3毫米准直器的这个值几乎比GK的低三倍，几乎比RRS的低一个数量级。这再次很快与GRS系统领用小尺寸的3毫米准直器相关（This again is related to the small size of the 3 mm collimator soon to be available with the GRS system）。也确定出三个平台的V70%，显示出与V35%相似的曲线，其中GRS计划具有最小的值。这再次归因于利用3毫米准直器。

虽然总体上是安全的，但用SRS治疗ET存在风险，一些患者表现出“超反应”行为。这种反应的确切原因尚不清楚，但可能源于外来辐射落在靶区(VIM)之外，从而影响邻近的丘脑。附近内囊损伤是另一种报道较多的并发症，VIM核外辐射的“溢出”似乎也使其更容易发生;大约4-8%的患者会出现对侧运动症状，包括麻木、刺痛、明显无力和/或永久性残疾。这些看似安全的非侵袭性手术的真实风险强调了本研究的重要性。当用SRS对功能性脑靶标进行损伤时，辐射越集中，也就是刀越锋利，理论上手术就越安全。

通过照射一小块脑组织来产生临床效果需要非常高的剂量。在180Gy的剂量下，使用双侧、单个、4mm准直器治疗强迫症(OCD)往往无效，需要配对的等中心来达到足够的反应率。这种效应在动物研究中得到了反映，当大鼠脊髓长度从2mm增加到4mm到2mm时，脊髓病的ED50从87.8Gy降低到53.7Gy。虽然使用基于4毫米准直仪的治疗，经经验将辐射外辐射剂量滴定到120-130Gy左右，但如果辐照体积明显较小，则预计需要更高的剂量。因此，确定最佳剂量和体积仍然是一项正在进行的工作。然而，能够在更小体积的组织内聚焦辐射的能力可能会为未来的功能治疗带来优势。

最后，值得强调的是，目前理解放射外科VIM丘脑切开术的生物学基础可能存在严重缺陷。越来越多的人认识到辐射调制现象，即小体积的辐射可以在不损伤的情况下改变大脑功能。在低至10Gy剂量的动物模型中已经证实了局部脑回路的上调和下调。鉴于这些新发现，值得注意的是，较低的辐射剂量对高度活跃的丘脑结构的潜在影响，迄今为止，在临床研究中仍然完全没有解释。显然，需要进行更多的研究。

结论

在这篇技术笔记中，我们比较了三种主要立体定向放射外科平台(GK, RRS和GRS)治疗ET的剂量学特征。就纯剂量学特征而言，GRS具有最小的焦点，这可能有利于治疗特发性震颤。这主要是由于准直器尺寸小，射束能量低。需要强调的是，这是一项纯粹的技术研究，未来的工作应该测试每个平台治疗ET的临床疗效。可以假设，由于GRS使用较小的准直器，其临床疗效和更低的副作用可能优于其他平台。临床研究非常需要证实这样的假设。