放射治療信息管理系統的研發

唐斌，黎杰，康盛偉，王培

四川省腫瘤醫院 放療科，四川 成都610041

放射治療信息管理系統的研發

唐斌，黎杰，康盛偉，王培

四川省腫瘤醫院 放療科，四川 成都610041

目的研發應用于放療中心的通用數據平臺，實現放射治療信息數字化管理。方法選用微軟的.NET程序作為開發平臺，通過Windows通訊接口實現網絡服務。放療信息系統主體由應用服務器和數據庫兩部分構成，其功能包括病人登記、病人管理、檢查登記、膜室管理、CT室及模擬機管理、計劃室管理、治療室管理等。系統通過HL7網關和DICOM網關與放療圖像存檔與通信系統（PACS）和醫院信息系統（HIS）通信。結果系統根據放療科室的工種分為前臺工作站、醫生工作站、物理師工作站等多個角色，放療患者入院后所有就醫環節均由放射治療信息系統銜接管理。結論放射治療管理信息系統有效地將放療各個環節銜接在一起，大大降低了數據傳輸的出錯率，同時提高了數據的共享效率。

放療信息管理系統；放射治療計劃系統；醫用直線加速器；MRI影像工作站；DICOM協議；CT機

引言

放射治療是治療惡性腫瘤的重要手段之一[1-3]，計算機的出現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展[4-6]。醫學數字成像和通信（Digital Image Communication in Medicine，DICOM）標準[7]的誕生使得放療數據可以用一個標準的方式得到處理。即使如此，由于放射治療涉及到眾多設備如CT、MRI影像工作站、各類放射治療計劃系統（Treatment Planning System，TPS）及醫用直線加速器。各設備需要處理交流多種復雜數據，包含DICOM影像、靶區信息、治療計劃信息和治療記錄等，而這些數據在患者的治療流程中時常更新并且需要在多個設備間來回傳輸。而數據的非標準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，放療信息管理的發展滯后使得跨醫院、跨地區甚至跨國家的治療中心間進行信息交流實現十分困難。因此，開發研制放射治療管理信息系統（Radiotherapy Information System，RTIS）來實現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 開發平臺和運行環境設計

RTIS選用微軟的.NET作為開發平臺，使用Windows通訊接口（Windows Communications Foundation，WCF）實現Web服務。

1.2 系統邏輯架構

RTIS系統架構由應用服務器、數據庫、醫院信息系統（HIS）、放療圖像存檔及通信系統（Radiotherapy Picture Archiving and Communication System，RTPACS）[8-9]及 相應接口服務組成，采用C/S/S的多層架構，見圖1。

圖1 RTIS系統構架圖

（1）用戶界面層：為用戶提供對應程序的訪問界面。

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

（3）業務邏輯層：既為上層服務提供數據庫調用的各種方法，也為下層數據訪問層定義更具體調用數據方法的說明。其實業務邏輯層是WCF服務層接口的實現，通過真正的服務類繼承服務接口，完成操作代碼的實際編寫。

（4）數據訪問層：直接與實體模型進行銜接，提供了業務組件和實體模型的一個數據交換平臺。它還提供了數據信息和數據邏輯，使得業務邏輯層只處理業務邏輯而不必關心底層的數據模式。在實體模型中，通過O/R映射從RTIS數據庫（主要是治療信息等）得到實體信息，通過與DICOM RT集成得到的DICOM &DICOM RT的實體模型。

1.3 RTIS與HIS的接口

RTIS與HIS接口基于衛生信息交換標準（Health Level，HL7）標準進行設計，對不同格式的應用程序數據，首先按照HL7標準的語法規則轉換成標準數據傳輸到接收方，接收方再按照HL7標準的語法規則進行解析，最后轉換為應用程序數據。

1.4 HIS/RTIS與RTPACS系統集成

HIS/RTIS與不同廠商的RTPACS集成采用HL7/ DICOM網關模式。當系統間需要進行文字信息交換時，發起方通過自己的HL7網關向對方系統HL7網關發起請求信息。當HIS/RTIS需要存取圖像時，則通過DICOM網關向RTPACS系統發送DICOM請求消息。具體交換示意圖，見圖2。

圖2 HL7/DICOM網關信息交換示意圖

2 結果

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及模擬機管理、計劃室管理、治療室管理等。病人登記模塊與HIS對接以便快速導入患者信息，及患者信息的補充錄入；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及模擬機管理模塊均可以查看和調整膜室、CT室及模擬定位室的工作安排；計劃室管理模塊包含DICOM數據的傳輸，放療計劃的批準、上傳和放射治療排程；治療室管理模塊中可以查閱每個治療機的治療安排，并且負責治療計劃與加速器之間的傳輸；在數據統計模塊中可以查看數據統計信息如各部門工作量，患者病種統計等。

系統的工作角色有：前臺工作站、醫生工作站、物理室工作站、模室工作站、CT/模擬機工作站、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信息管理系統工作角色與模塊框圖

放療患者的相關信息錄入和管理均可通過RTIS來完成。患者進入放療科后首先由前臺工作站登記患者基本信息，醫生工作站為患者錄入臨床診斷資料并且登記預約體模制作和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約情況，并依次按照預約安排完成相應的臨床工作。一切準備就緒后，醫生工作站錄入放療處方并預約放療計劃制作，物理師在放射治療計劃系統（TPS）制作好放療計劃后通過物理室工作站將計劃上傳到RTIS數據庫中，最后由治療室工作站從數據庫中調用放療計劃并傳輸到加速器上執行。所有的放療環節均被納入到RTIS管理系統中，模室、CT/模擬、物理室、治療室工作站均可在管理系統中查看當日的工作安排，醫生也可以在系統中密切跟蹤患者的治療流程。主任工作站負責查看全科的工作量情況及患者的臨床大數據如病種統計、年齡、地域分布等。

RTPACS數據庫是RTIS網絡系統的DICOM數據中心，各DICOM節點設備的DICOM數據集中存放在該中心，RTPACS集中管理和維護這些海量數據，并按DICOM協議的要求提供功能齊全的DICOM服務。TPS工作站、CT、MRI、模擬定位機及放射治療機影像工作站均連接到RTPACS服務器，共享傳輸DICOM圖像及DICOM-RT數據。

3 討論

放射治療作為腫瘤治療的重要手段之一，在當今社會健康體系中發揮著越來越重要的作用。它是一個由多種人員參與、多個環節組成的治療流程，流程貫穿著患者信息和資料的頻繁交換。當今各級醫院的放療中心中，不論是放射治療設備的數量種類還是放療患者的規模都在不斷的擴大，放療患者的資料分散，管理雜亂的問題日漸凸顯[11]。傳統紙質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，許多患者信息數據已經電子化了，可以依靠局域網進行數據傳輸，但由于放療設備的多樣性，各設備間信息傳輸依然面臨著低效性、出錯率高等問題，因此采用一套完整的系統來保證各數據之間的無縫銜接是十分必要的[12-15]。RTIS是一個有效地將放療各個環節、設施銜接在一起的網絡系統，可以大大降低數據傳輸的出錯率，并且提高各部門、環節間數據共享的效率。國外已有MOSAIQ?、ARIA?等商用放療信息管理系統[16]，但由于我國醫院的放射治療流程和管理方式與國外存在差異，在實際應用中這些系統中的很多功能模塊受限，本土化擴展難以應用[12]。本文設計的RTIS基于我院放療現狀研制，符合本地醫院的工作流程和習慣，以患者為中心，本土化程度高。患者從入院開始，其信息經登記員、醫師、物理師、技師由前臺工作站、CT/模擬工作站、物理師工作站、醫師工作站等進行交換操作，達到各個放療環節均信息化并整合到RTIS進行統一管理，患者的治療診斷信息都集中存放在數據庫中，方便各個工作站終端調用處理并相互交流。

4 結論

RTIS存儲了大量放射治療信息，并且通過HL7/ DICOM網關模式實現了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，同時也可以構建各放療中心患者的放療大數據庫，為資料隨訪統計提供了便利，有利于科研成果的出爐，進一步指導臨床工作。

[1] Matsumoto Y,Furusawa Y,Masunaga SI,et al.Metastasis research for radiotherapy: Overview[J].Gan No Rinsho,2013,59(2):141-148.

[2] Mian M,Capello D,Ventre M,et al.Early-stage diffuse large b cell lymphoma of the head and neck: Clinico-biological characterization and 18 year follow-up of 488 patients (ielsg 23 study)[J].Ann Hematol, 2014,93(2):221-231.

[3] Sanuki N,Takeda A,Oku Y,et al.Stereotactic body radiotherapy for small hepatocellular carcinoma: A retrospective outcome analysis in 185 patients [J].Acta Oncol, 2014,53(3):399-404.

[4] Sun X,Su S,Chen C,et al.Long-term outcomes of intensitymodulated radiotherapy for 868 patients with nasopharyngeal carcinoma: An analysis of survival and treatment toxicities [J]. Radio Oncol, 2014,110(3):398-403.

[5] W?rnberg F,Garmo H,Emdin S,et al.Effect of radiotherapy after breast-conserving surgery for ductal carcinoma in situ: 20 years follow-up in the randomized swedcis trial [J].J Clin Oncol, 2014,32(32):3613-3618.

[6] Klotz L, Vesprini D, Sethukavalan P et al. Long-term followup of a large active surveillance cohort of patients with prostate cancer [J].J Clin Oncol, 2015,33(3):272-277.

[7] Thomas T, Michael G, Torsten P, et al. Dicom for implantationsoverview and application [J].J Digit Imaging, 2012,25(3):352-358.

[8] 衛平勇.PACS系統在醫院影像信息網絡管理中的作用[J].臨床醫藥文獻電子雜志,2015,(22):4702-4703.

[9] 張學謙.PACS系統應用和前景概述[J].中國藥物經濟學, 2013,(6):56-57.

[10] 張麗,常建國,郭凌菱,等.基于SOA架構的醫聯體信息系統研究與實現[J].中國醫療設備,2014,8(2):39-41.

[11] 鞠忠建,郭華源,鞏漢順,等.復雜放療環境信息管理系統研制[J].醫療衛生裝備,2015,36(6):58-60.

[12] 朱泓政,廖燦培,鐘宇行.淺談varian aria放療網絡系統的建設及應用[J].醫療裝備,2015,28(3):18-19.

[13] 高興旺,張廣順,陳利,等.腫瘤放療信息網絡一體化管理平臺的研發及臨床實踐[J].中華放射腫瘤學雜志,2016,25(4):395-400.

[14] 徐志勇,傅小龍,宋亮,等.放療網絡系統的研制和應用[J].中華放射腫瘤學雜志,2006,15(5):416-418.

[15] 吳智理,張九堂,倪千喜,等.放療信息管理系統的研發與應用[J].中華放射腫瘤學雜志,2015,24(6):680-683.

[16] 劉建強,陳魯生,鄧偉,等.Precise加速器和mosaiq升級的探討[J].中國醫療設備,2015,30(3):133-134.

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，主要研究方向為密碼學、計算機學。

通訊作者郵箱：dengwangpei@163.com