Eclipse計劃系統(tǒng)輪廓自動生成軟件開發(fā)

【作 者】謝朝，胡金有，鄒煉，張薇莎，鄒雨馨，駱科林，劉湘鄉(xiāng)，于路新

1 四川省人民醫(yī)院醫(yī)學物理聯(lián)合實驗室，成都市，610072

2 四川省人民醫(yī)院腫瘤科，成都市，610072

Eclipse計劃系統(tǒng)輪廓自動生成軟件開發(fā)

【作 者】謝朝1,2，胡金有1,2，鄒煉1,2，張薇莎1,2，鄒雨馨1,2，駱科林1,2，劉湘鄉(xiāng)1,2，于路新1,2

1 四川省人民醫(yī)院醫(yī)學物理聯(lián)合實驗室，成都市，610072

2 四川省人民醫(yī)院腫瘤科，成都市，610072

目的 實現(xiàn)Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)中計劃靶區(qū)和輔助輪廓的自動生成。方法 使用AutoHotkey熱鍵腳本語言，編寫適用于Eclipse11.0計劃系統(tǒng)的輪廓自動生成軟件ContourAutoMargin (CAM)，該軟件由輪廓操作函數(shù)、腳本生成可視化和腳本文件操作模塊構成。結果 在臨床上選取不同病種各10例，調(diào)用由CAM創(chuàng)建的模版腳本在計劃系統(tǒng)下運行，模版腳本能完成輪廓自動產(chǎn)生及后處理，各病種自動與手動生成輪廓無差別。結論 該軟件界面友好，功能強大，能快速實現(xiàn)Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)下計劃優(yōu)化前所需輪廓的自動生成，大大節(jié)約計劃準備時間，提高放射治療物理師工作效率。

Eclipse；自動；輪廓；AutoHotkey

0 引言

放射治療計劃設計[1-3]是腫瘤病人放射治療過程中的重要環(huán)節(jié)，先進的治療計劃系統(tǒng)為用戶提供了腳本記錄與回放，用戶只需寫一個小腳本便能快速自動處理不同病人計劃設計的相同操作。在Pinnacle計劃系統(tǒng)[4]下，早在2007年澳大利亞Royal Perth醫(yī)院[5]將他們的研究成果以及其他人貢獻總結成一個腳本庫，方便國內(nèi)外醫(yī)學物理工作者使用[6]。瑞典RayStation計劃系統(tǒng)[7]能夠通過IronPython編程與.Net控件相結合實現(xiàn)治療計劃設計的自動化。而Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)只提供計劃數(shù)據(jù)讀取，無法寫入，要在Eclipse 13.0版本才提供，國內(nèi)暫時還沒有13.0版本。本文的目的是開發(fā)一套適用于Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)輪廓自動生成腳本軟件，并提供良好的用戶界面，該軟件不僅能夠?qū)蝹€輪廓操作生成腳本；還能夠生成按不同規(guī)范制定的計劃靶區(qū)和輔助輪廓模版腳本；最后能在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)下模擬鍵盤或鼠標鍵擊動作來實現(xiàn)輪廓自動生成，從而減少放射治療物理師的重復操作，節(jié)省治療計劃準備時間，提高工作效率。

1 材料與方法

本研究采用了Windows平臺下開放源代碼的熱鍵腳本語言（AutoHotkey），該語言通過發(fā)送鍵盤或鼠標的鍵擊動作命令來實現(xiàn)操作的自動化，也可以通過命令調(diào)用系統(tǒng)接口及程序，并能創(chuàng)建基于簡單語言的圖形化界面的執(zhí)行程序。

我院Eclipse11.0計劃系統(tǒng)[8]支持C#編寫的腳本讀取計劃中數(shù)據(jù)并輸出，不支持寫入數(shù)據(jù)，現(xiàn)編寫一套適合該計劃系統(tǒng)的輪廓自動生成腳本軟件，該軟件能模擬鍵盤或鼠標的鍵擊動作來實現(xiàn)輪廓自動生成，腳本軟件模塊包括：輪廓操作函數(shù)，輪廓自動生成腳本

可視化以及腳本文件新建存儲讀取運行。

1.1 定義輪廓操作函數(shù)

本研究將Eclipse計劃系統(tǒng)下對輪廓的單獨操作分別編寫成函數(shù)，比如新建輪廓時產(chǎn)生鍵盤或鼠標的一系列鍵擊動作命令定義為NewStructure函數(shù)，如圖1所示，其中包括輪廓命名、類型和顏色三個參數(shù)；復制輪廓，定義為CopyStructure函數(shù)，包括復制輪廓的名稱參數(shù)；外擴輪廓，定義為MarginStructure函數(shù)，包括外擴輪廓名稱、6個方向的尺寸參數(shù)；后處理輪廓，定義為PostProcessing函數(shù)，包括移除輪廓大小和平滑參數(shù)；輪廓的布爾算法處理，定義為BooleanOperates函數(shù)，包括布爾計算式參數(shù)；輪廓的剪切，定義為CropStructure函數(shù)，包括剪切輪廓的名稱、剪切方向選擇、避開輪廓的名稱、剪切距離參數(shù)。

圖1 NewStructure函數(shù)流程圖Fig.1 The flow chart of NewStructure

1.2 輪廓自動生成腳本可視化

Autohotkey自帶Gui命令，該命令可以創(chuàng)建和管理一個窗體及窗體之上的控件，本研究創(chuàng)建了腳本軟件界面，用戶能通過簡單操作設計出輪廓生成自動化腳本。界面上方控件有文件處理菜單包括新建、打開和保存，工具菜單包括輪廓新建、刪除、復制、外擴等以及幫助菜單，界面左上方是病人的名，界面左邊列舉出生成輪廓的名稱，雙擊輪廓能在界面右邊顯示對該輪廓的所有操作，包括新建、復制、后處理等以及相關參數(shù)定義。

1.3 腳本文件新建存儲讀取運行

本研究執(zhí)行腳本需按標準格式編寫，也可通過CAM生成，腳本文件格式為ini。用戶可創(chuàng)建適合本醫(yī)院不同病種的模版腳本，由CAM打開模版腳本并運行，程序會根據(jù)用戶對輪廓不同操作定義調(diào)用不同輪廓操作函數(shù)，實現(xiàn)輪廓自動生成。如圖2所示，（a）是醫(yī)生在CT橫斷面上勾畫的臨床靶區(qū)CTV2、腫瘤靶區(qū)GTVnd、下顎骨Mandible、唾液腺Salivary gland和脊髓SpinalCord，這些輪廓是應用腳本軟件前的初始狀態(tài)，當調(diào)用模版腳本運行后，就會生成計劃所需輪廓，如（b）所示，在同一層CT的橫斷面上自動生成的輪廓有計劃臨床靶區(qū)PTV2、計劃腫瘤靶區(qū)PGTVnd、脊髓外擴輪廓SpinalCordPRV、劑量限值環(huán)Ring4000和Ring5000。PTV2、PGTVnd和SpinalCordPRV分別由CTV2、GTVnd和SpinalCord均勻外放5 mm所得，Ring4000是由PTV2外放2cm減去PTV2外放1 cm所得，Ring5000是由PTV2外放1 cm減去PTV2外放5 mm所得。

圖2 輪廓的自動生成Fig.2 Automatically generated contours

2 結果

2.1 驗證腳本在Eclipse 11.0計劃系統(tǒng)下的運行情況

在CAM上創(chuàng)建對輪廓進行各種操作的腳本，操作包括新建、復制、外擴、后處理、布爾算法和剪切，并在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)下運行腳本。在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)下能順利準確完成腳本中對輪廓的操作，說明CAM處理輪廓的操作都能在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)下執(zhí)行。

2.2 單個輪廓自動生成與手動生成比較

通過CAM創(chuàng)建一系列的對單個輪廓操作的腳本，并在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)下運行腳本，產(chǎn)生輪廓，并與手動生成輪廓相比較。在對輪廓生成相同操作下，自動生成與手動生成輪廓在輪廓命名、類型、顏色、體積都相同，說明對單個輪廓自動生成與手動生成無差別。

2.3 模版腳本輪廓自動與手動生成比較

根據(jù)我院不同病種規(guī)范，設計出鼻咽癌、肺癌、乳腺癌和宮頸癌的模版腳本，選取各10例臨床病例，運行相關模版腳本，運行結果與手動生成輪廓相比較，如圖3～圖6所示，對于鼻咽癌，在圖3中顯示的CT橫斷面上，(a)是自動生成的輪廓，(b)是

手動生成的輪廓，兩幅圖顯示輪廓，包括PTV2、PGTVnd、Ring4000、Ring5000和SpinalCordPRV，在輪廓類型、顏色、體積信息是相同的。對于肺癌，如圖4，(a)是自動生成的輪廓，(b)是手動生成的輪廓，兩幅圖顯示輪廓，包括PTV1、Ring1、Ring2、NT和SpinalCordPRV，在輪廓類型、顏色、體積信息是相同的。對于乳腺癌，如圖5，(a)是自動生成的輪廓，(b)是手動生成的輪廓，兩幅圖顯示輪廓，包括PGTV-tb、PTV1、PTV1plan、Ring1、NT和SpinalCordPRV，在輪廓類型、顏色、體積信息是相同的。對于宮頸癌，如圖6，(a)是自動生成的輪廓，(b)是手動生成的輪廓，兩幅圖顯示輪廓，包括PTV1、Ring1、Ring2和NT，在輪廓類型、顏色、體積信息是相同的。

模版腳本能在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)下順利執(zhí)行，與手動生成輪廓相比，節(jié)約了計劃準備時間，能夠一次完成所需輪廓的生成，對于所生成的輪廓，手動生成與自動生成輪廓類型、顏色、體積信息都是相同的，無差別。

圖3 對鼻咽癌輪廓的自動生成與手動生成比較Fig.3 Compare contours automatically generated with contours manually created for NPC

圖4 對肺癌輪廓的自動生成與手動生成比較Fig.4 Compare contours automatically generated with contours manually created for lung cancer

圖5 對乳腺癌輪廓的自動生成與手動生成比較Fig.5 Compare contours automatically generated with contours manually created for breast cancer

圖6 對宮頸癌輪廓的自動生成與手動生成比較Fig.6 Compare contours automatically generated with contours manually created for cervical cancer

3 結論

放射治療計劃設計中，腳本的使用能簡化計劃設計的過程，減少放射治療物理師的重復操作，提高治療計劃制作效率。本研究開發(fā)的腳本軟件CAM，能在Eclipse11.0計劃系統(tǒng)中自動快速生成所需輪廓，用戶可以根據(jù)本醫(yī)院規(guī)范出不同病種計劃靶區(qū)和輔助輪廓定義設計出相應模版腳本，并應用于放射治療計劃設計中。同樣對于低于11.0版本的計劃系統(tǒng)也能用本研究介紹的方式去實現(xiàn)輪廓自動生成。雖然CAM功能強大，但是腳本運行完，還需對計劃系統(tǒng)中生成的輪廓詳細檢查，仔細復核，確保腳本安全使用。

[1] 胡逸民. 腫瘤放射物理學[M]. 北京: 原子能出版社, 1999.

[2] 耿輝, 戴建榮, 李嘩雄, 等.一種簡單調(diào)強放療技術應用的初步研究[J]. 中華放射腫瘤學雜志, 2006, 15: 411-415.

[3] 周正東, 羅立民, 舒華忠, 等. 放射治療計劃的優(yōu)化方法[J]. 中國醫(yī)療器械雜志, 2007, 31(6): 391-444.

[4] Pinnacle3 planning reference guide [M]. Fitchburg USA: Philips Medical System, 2008.

[5] S Geoghegan. Scripting on the Pinnacle3 Treatment Planning System[M]. Perth AUS: Royal Perth Hospital, 2007.

[6] 陳維軍, 狄小云, 王彬冰, 等. Pinnacle 計劃系統(tǒng)腳本在調(diào)強放療計劃中的應用研究[J]. 中國醫(yī)學物理學雜志, 2010, 27: 1858-1861.

[7] 張建英, 孫菁, 王蕓. RayStation治療計劃系統(tǒng)腳本的初步應用[J]. 中國醫(yī)療器械雜志, 2013, 37(4): 297-310.

[8] Eclipse Scripting API Reference Guide [M]. Palo Alto USA:Varian medical systems, 2013.

Development of a Software for Automatically Generated Contours in Eclipse TPS

【W(wǎng)riters】XIE Zhao1,2, HU Jinyou1,2, ZOU Lian1,2, ZHANG Weisha1,2, ZOU Yuxin1,2, LUO Kelin1,2, LIU Xiangxiang1,2, YU Luxin1,2
1 Joint Laboratory for Medical Physics, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu, 610072
2 Department of Oncology, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu, 610072

Objective The automatic generation of planning targets and auxiliary contours have achieved in Eclipse TPS 11.0. Methods The scripting language autohotkey was used to develop a software for automatically generated contours in Eclipse TPS. This software is named Contour Auto Margin(CAM), which is composed of operational functions of contours, script generated visualization and script file operations. Results Ten cases in different cancers have separately selected, in Eclipse TPS 11.0 scripts generated by the software could not only automatically generate contours but also do contour post-processing. For different cancers, there was no difference between automatically generated contours and manually created contours. Conclusion The CAM is a user-friendly and powerful software, and can automatically generated contours fast in Eclipse TPS 11.0. With the help of CAM, it greatly save plan preparation time and improve working efficiency of radiation therapy physicists.

eclipse, automatic, contour, AutoHotkey

R730.55

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2015.03.020

1671-7104(2015)03-0225-03

2015-01-15

謝朝，E-mail: xz0242024028@126.com

鄒煉，E-mail: zoulian_medphy@sina.com