放射治療信息管理系統(tǒng)的研發(fā)

唐斌，黎杰，康盛偉，王培

四川省腫瘤醫(yī)院 放療科，四川 成都610041

放射治療信息管理系統(tǒng)的研發(fā)

唐斌，黎杰，康盛偉，王培

四川省腫瘤醫(yī)院 放療科，四川 成都610041

目的研發(fā)應(yīng)用于放療中心的通用數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)放射治療信息數(shù)字化管理。方法選用微軟的.NET程序作為開發(fā)平臺，通過Windows通訊接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。放療信息系統(tǒng)主體由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫兩部分構(gòu)成，其功能包括病人登記、病人管理、檢查登記、膜室管理、CT室及模擬機(jī)管理、計(jì)劃室管理、治療室管理等。系統(tǒng)通過HL7網(wǎng)關(guān)和DICOM網(wǎng)關(guān)與放療圖像存檔與通信系統(tǒng)（PACS）和醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）通信。結(jié)果系統(tǒng)根據(jù)放療科室的工種分為前臺工作站、醫(yī)生工作站、物理師工作站等多個(gè)角色，放療患者入院后所有就醫(yī)環(huán)節(jié)均由放射治療信息系統(tǒng)銜接管理。結(jié)論放射治療管理信息系統(tǒng)有效地將放療各個(gè)環(huán)節(jié)銜接在一起，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e(cuò)率，同時(shí)提高了數(shù)據(jù)的共享效率。

放療信息管理系統(tǒng)；放射治療計(jì)劃系統(tǒng)；醫(yī)用直線加速器；MRI影像工作站；DICOM協(xié)議；CT機(jī)

引言

放射治療是治療惡性腫瘤的重要手段之一[1-3]，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使得放射治療逐步朝著定量化、精確化、程序化和智能化的方向發(fā)展[4-6]。醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信（Digital Image Communication in Medicine，DICOM）標(biāo)準(zhǔn)[7]的誕生使得放療數(shù)據(jù)可以用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方式得到處理。即使如此，由于放射治療涉及到眾多設(shè)備如CT、MRI影像工作站、各類放射治療計(jì)劃系統(tǒng)（Treatment Planning System，TPS）及醫(yī)用直線加速器。各設(shè)備需要處理交流多種復(fù)雜數(shù)據(jù)，包含DICOM影像、靶區(qū)信息、治療計(jì)劃信息和治療記錄等，而這些數(shù)據(jù)在患者的治療流程中時(shí)常更新并且需要在多個(gè)設(shè)備間來回傳輸。而數(shù)據(jù)的非標(biāo)準(zhǔn)化存取以及效率低下的問題仍普遍存在，這給放療科的信息管理帶來了巨大的不便，由此也帶來了放射治療誤差的增加、治療效果的不均衡等問題。此外，放療信息管理的發(fā)展滯后使得跨醫(yī)院、跨地區(qū)甚至跨國家的治療中心間進(jìn)行信息交流實(shí)現(xiàn)十分困難。因此，開發(fā)研制放射治療管理信息系統(tǒng)（Radiotherapy Information System，RTIS）來實(shí)現(xiàn)放療資源的整合及放療資料的管理顯得十分必要。

1 材料與方法

1.1 開發(fā)平臺和運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)

RTIS選用微軟的.NET作為開發(fā)平臺，使用Windows通訊接口（Windows Communications Foundation，WCF）實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)。

1.2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

RTIS系統(tǒng)架構(gòu)由應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、放療圖像存檔及通信系統(tǒng)（Radiotherapy Picture Archiving and Communication System，RTPACS）[8-9]及 相應(yīng)接口服務(wù)組成，采用C/S/S的多層架構(gòu)，見圖1。

圖1 RTIS系統(tǒng)構(gòu)架圖

（1）用戶界面層：為用戶提供對應(yīng)程序的訪問界面。

（2）WCF服務(wù)層：為界面層和接口服務(wù)提供服務(wù)的接口，根據(jù)面向服務(wù)的體系（Service-Oriented Architecture，SOA）架構(gòu)的思想[10]，通過將服務(wù)契約與服務(wù)內(nèi)容分離，使得服務(wù)的使用者與服務(wù)的提供者之間共享的是服務(wù)的契約而非具體的代碼，減少二者之間的耦合性。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層：既為上層服務(wù)提供數(shù)據(jù)庫調(diào)用的各種方法，也為下層數(shù)據(jù)訪問層定義更具體調(diào)用數(shù)據(jù)方法的說明。其實(shí)業(yè)務(wù)邏輯層是WCF服務(wù)層接口的實(shí)現(xiàn)，通過真正的服務(wù)類繼承服務(wù)接口，完成操作代碼的實(shí)際編寫。

（4）數(shù)據(jù)訪問層：直接與實(shí)體模型進(jìn)行銜接，提供了業(yè)務(wù)組件和實(shí)體模型的一個(gè)數(shù)據(jù)交換平臺。它還提供了數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)邏輯，使得業(yè)務(wù)邏輯層只處理業(yè)務(wù)邏輯而不必關(guān)心底層的數(shù)據(jù)模式。在實(shí)體模型中，通過O/R映射從RTIS數(shù)據(jù)庫（主要是治療信息等）得到實(shí)體信息，通過與DICOM RT集成得到的DICOM &DICOM RT的實(shí)體模型。

1.3 RTIS與HIS的接口

RTIS與HIS接口基于衛(wèi)生信息交換標(biāo)準(zhǔn)（Health Level，HL7）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對不同格式的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，首先按照HL7標(biāo)準(zhǔn)的語法規(guī)則轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮辗剑邮辗皆侔凑誋L7標(biāo)準(zhǔn)的語法規(guī)則進(jìn)行解析，最后轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。

1.4 HIS/RTIS與RTPACS系統(tǒng)集成

HIS/RTIS與不同廠商的RTPACS集成采用HL7/ DICOM網(wǎng)關(guān)模式。當(dāng)系統(tǒng)間需要進(jìn)行文字信息交換時(shí)，發(fā)起方通過自己的HL7網(wǎng)關(guān)向?qū)Ψ较到y(tǒng)HL7網(wǎng)關(guān)發(fā)起請求信息。當(dāng)HIS/RTIS需要存取圖像時(shí)，則通過DICOM網(wǎng)關(guān)向RTPACS系統(tǒng)發(fā)送DICOM請求消息。具體交換示意圖，見圖2。

圖2 HL7/DICOM網(wǎng)關(guān)信息交換示意圖

2 結(jié)果

RTIS由眾多模塊組成，包括病人登記、病人管理、檢查登記、膜室管理、CT及模擬機(jī)管理、計(jì)劃室管理、治療室管理等。病人登記模塊與HIS對接以便快速導(dǎo)入患者信息，及患者信息的補(bǔ)充錄入；病人管理模塊擁有查看患者信息、流程安排和治療情況的功能；膜室管理模塊、CT及模擬機(jī)管理模塊均可以查看和調(diào)整膜室、CT室及模擬定位室的工作安排；計(jì)劃室管理模塊包含DICOM數(shù)據(jù)的傳輸，放療計(jì)劃的批準(zhǔn)、上傳和放射治療排程；治療室管理模塊中可以查閱每個(gè)治療機(jī)的治療安排，并且負(fù)責(zé)治療計(jì)劃與加速器之間的傳輸；在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊中可以查看數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息如各部門工作量，患者病種統(tǒng)計(jì)等。

系統(tǒng)的工作角色有：前臺工作站、醫(yī)生工作站、物理室工作站、模室工作站、CT/模擬機(jī)工作站、治療室工作站、主任工作站。RTIS工作角色與模塊框圖，見圖3。

圖3 RTIS信息管理系統(tǒng)工作角色與模塊框圖

放療患者的相關(guān)信息錄入和管理均可通過RTIS來完成。患者進(jìn)入放療科后首先由前臺工作站登記患者基本信息，醫(yī)生工作站為患者錄入臨床診斷資料并且登記預(yù)約體模制作和CT掃描，之后由模室工作站、CT/模擬工作站查看各工作站的預(yù)約情況，并依次按照預(yù)約安排完成相應(yīng)的臨床工作。一切準(zhǔn)備就緒后，醫(yī)生工作站錄入放療處方并預(yù)約放療計(jì)劃制作，物理師在放射治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）制作好放療計(jì)劃后通過物理室工作站將計(jì)劃上傳到RTIS數(shù)據(jù)庫中，最后由治療室工作站從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用放療計(jì)劃并傳輸?shù)郊铀倨魃蠄?zhí)行。所有的放療環(huán)節(jié)均被納入到RTIS管理系統(tǒng)中，模室、CT/模擬、物理室、治療室工作站均可在管理系統(tǒng)中查看當(dāng)日的工作安排，醫(yī)生也可以在系統(tǒng)中密切跟蹤患者的治療流程。主任工作站負(fù)責(zé)查看全科的工作量情況及患者的臨床大數(shù)據(jù)如病種統(tǒng)計(jì)、年齡、地域分布等。

RTPACS數(shù)據(jù)庫是RTIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的DICOM數(shù)據(jù)中心，各DICOM節(jié)點(diǎn)設(shè)備的DICOM數(shù)據(jù)集中存放在該中心，RTPACS集中管理和維護(hù)這些海量數(shù)據(jù)，并按DICOM協(xié)議的要求提供功能齊全的DICOM服務(wù)。TPS工作站、CT、MRI、模擬定位機(jī)及放射治療機(jī)影像工作站均連接到RTPACS服務(wù)器，共享傳輸DICOM圖像及DICOM-RT數(shù)據(jù)。

3 討論

放射治療作為腫瘤治療的重要手段之一，在當(dāng)今社會健康體系中發(fā)揮著越來越重要的作用。它是一個(gè)由多種人員參與、多個(gè)環(huán)節(jié)組成的治療流程，流程貫穿著患者信息和資料的頻繁交換。當(dāng)今各級醫(yī)院的放療中心中，不論是放射治療設(shè)備的數(shù)量種類還是放療患者的規(guī)模都在不斷的擴(kuò)大，放療患者的資料分散，管理雜亂的問題日漸凸顯[11]。傳統(tǒng)紙質(zhì)資料的傳閱早已滿足不了放療中心的大量信息頻繁交換的需求，即使目前臨床上TPS、PACS及HIS已得到廣泛使用，許多患者信息數(shù)據(jù)已經(jīng)電子化了，可以依靠局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但由于放療設(shè)備的多樣性，各設(shè)備間信息傳輸依然面臨著低效性、出錯(cuò)率高等問題，因此采用一套完整的系統(tǒng)來保證各數(shù)據(jù)之間的無縫銜接是十分必要的[12-15]。RTIS是一個(gè)有效地將放療各個(gè)環(huán)節(jié)、設(shè)施銜接在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e(cuò)率，并且提高各部門、環(huán)節(jié)間數(shù)據(jù)共享的效率。國外已有MOSAIQ?、ARIA?等商用放療信息管理系統(tǒng)[16]，但由于我國醫(yī)院的放射治療流程和管理方式與國外存在差異，在實(shí)際應(yīng)用中這些系統(tǒng)中的很多功能模塊受限，本土化擴(kuò)展難以應(yīng)用[12]。本文設(shè)計(jì)的RTIS基于我院放療現(xiàn)狀研制，符合本地醫(yī)院的工作流程和習(xí)慣，以患者為中心，本土化程度高。患者從入院開始，其信息經(jīng)登記員、醫(yī)師、物理師、技師由前臺工作站、CT/模擬工作站、物理師工作站、醫(yī)師工作站等進(jìn)行交換操作，達(dá)到各個(gè)放療環(huán)節(jié)均信息化并整合到RTIS進(jìn)行統(tǒng)一管理，患者的治療診斷信息都集中存放在數(shù)據(jù)庫中，方便各個(gè)工作站終端調(diào)用處理并相互交流。

4 結(jié)論

RTIS存儲了大量放射治療信息，并且通過HL7/ DICOM網(wǎng)關(guān)模式實(shí)現(xiàn)了RTIS與HIS、PACS的整合，形成了以病人為中心的信息管理模式，有利于放療患者診斷信息、治療記錄和影像資料的高度集中管理，提高患者放射治療的精確性和效率，同時(shí)也可以構(gòu)建各放療中心患者的放療大數(shù)據(jù)庫，為資料隨訪統(tǒng)計(jì)提供了便利，有利于科研成果的出爐，進(jìn)一步指導(dǎo)臨床工作。

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本文編輯 韓淑英

Development of the Information Administration System in Radiotherapy

TANG Bin, LI Jie, KANG Sheng-wei, WANG Pei
Department of Radiotherapy, Sichuan Cancer Hospital, Chengdu Sichuan 610041, China

ObjectiveTo develop a common data platform for department of radiation to achieve digital management of radiotherapy (RT) information.MethodsNET program of Microsoft was selected as a development platform of the system. And Web service was realized by using windows communication foundation (WCF). The subject of radiotherapy information system (RTIS) was made up of application server and database, with functions including patient registration, patient administration, detection record, management for mold room, management for computed tomography (CT) room & simulator device, management for planning room, management for treatment room and so on. The RTIS application server was designed to communicate with radiotherapy picture archiving and communication system (RTPACS) as well as hospital information system (HIS), which were connected through gateways of health level 7 (HL7) and digital image communication in medicine (DICOM).ResultsAccording to the types of clinical work in the department of radiation, work roles of RTIS were defined as receptionist workstation, physician workstation, physicist workstation, etc. After the patient was admitted to hospital, the whole RT procedure could be followed and controlled by RTIS.ConclusionRTIS was an effective and efficient network system which associated all links of the RT procedure, it greatly reduced the possibility of data transmission errors, and improved the data sharing efficiency of communications between the departments.

information administration system in radiotherapy; radiotherapy planning system; medical linear accelerator; MRI image workstation; agreement of digital image communication in medicine; CT device

TP319

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.02.032

1674-1633(2017)02-0117-03

2016-07-19

2016-11-29

王培，副研究員，主要研究方向?yàn)槊艽a學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)。

通訊作者郵箱：dengwangpei@163.com