放射治療智能模具柜系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

陳龍，胡雄鷹（通信作者）

蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院 （江蘇蘇州 215000）

體位固定技術(shù)是腫瘤放射治療的重要環(huán)節(jié)，良好的體位可以有效降低擺位誤差，提高放射治療的質(zhì)量，給患者帶來收益[1]。臨床上常見的腫瘤放射治療體位固定技術(shù)包括真空墊固定和體膜固定兩種[2-3]。在臨床實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)患者的治療需要，并結(jié)合所采用的放射治療技術(shù)個(gè)體化定制固定裝置，每位患者的每次治療過程中均需要使用專用的體位固定模具[4]。放射治療是一個(gè)長期過程，為了保證模具的安全放置及方便存取，需要有專用的存放空間及專人管理。傳統(tǒng)管理模式是由人工記錄模具的庫存和使用情況，而模具的存放由患者在工作人員指引下完成。

近年來，隨著腫瘤發(fā)病率的增高及放射治療技術(shù)的不斷改進(jìn)，接受放射治療的腫瘤患者日益增多，體位固定模具的需求和使用也與日俱增。傳統(tǒng)管理模式存在很多問題和安全隱患，已不能適應(yīng)當(dāng)前醫(yī)療信息化管理的理念，引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)一種智能模具柜系統(tǒng)以提高現(xiàn)有放射治療模具的管理效率和患者使用的便利性是建設(shè)智慧醫(yī)院的迫切需求[5]。

1 傳統(tǒng)模具管理模式中存在的問題

1.1 模具擺放雜亂，存在損壞風(fēng)險(xiǎn)

目前，放射治療模具大多擺放在直線加速器治療機(jī)房或單獨(dú)的模具存放房間，受建筑面積限制，擺放模具的空間有限，在有限的空間里擺放成百套模具，存在擺放位置混亂、患者查找困難等問題。放射治療是一個(gè)長期過程，患者需要重復(fù)多次才能最終完成治療，治療期間需要多次重復(fù)使用模具，這也增加了模具損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 患者日常使用不便

日常治療中部分患者行動(dòng)不便，需在陪護(hù)人員的協(xié)助下使用模具，而陪護(hù)人員的不固定導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)模具查找困難、耗時(shí)較長，甚至拿錯(cuò)模具的現(xiàn)象。

1.3 過期模具堆積

腫瘤患者放射治療結(jié)束后，模具的使用也隨之結(jié)束。很多過期模具未按要求放置在指定位置，與在用模具混放在一起，從而導(dǎo)致新的模具無處可放。此時(shí)，需要工作人員對(duì)過期模具進(jìn)行清理，但因模具數(shù)量較多，工作人員往往很難區(qū)分已使用完畢的模具或是暫停使用的模具，容易將在用模具清理掉，或由于擺放位置有誤，造成模具丟失，影響患者的正常治療，從而延長治療時(shí)間，造成醫(yī)療資源的浪費(fèi)。

2 智能模具柜系統(tǒng)的開發(fā)

本研究開發(fā)的智能模具柜主要由專用模具柜、硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)組成。

2.1 專用模具柜

專用模具柜為上下兩層結(jié)構(gòu)，上層擺位重量較輕的熱塑體膜，下層擺放重量較重的真空墊，以最大限度利用空間，增加模具擺放數(shù)目，柜體邊緣采用軟性材料包裹，以減少碰撞及摩擦造成的模具磨損，保證模具擺放的安全性。

2.2 硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)由嵌入式控制模塊、液晶觸摸屏、人臉識(shí)別模塊、IC 卡讀取模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、物品檢測傳感器和電磁鎖及上位機(jī)組成[6]，其原理框圖見圖1。嵌入式控制模塊接收指令控制模具柜的打開及模具柜狀態(tài)信息上傳；液晶觸摸屏為患者的操作界面，可顯示當(dāng)前柜子的具體位置；人臉識(shí)別模塊和IC 卡讀取模塊用于驗(yàn)證使用人員信息；網(wǎng)絡(luò)通信模塊負(fù)責(zé)與患者放射治療數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步，以及模具柜與管理端控制信息的通信；物品檢測傳感器用于檢測柜子的狀態(tài)，電磁鎖接收控制模塊信息管理每個(gè)柜子；上位機(jī)安裝于放療科服務(wù)器機(jī)房，通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊獲取由下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中[7]。

圖1 硬件系統(tǒng)原理框圖

2.3 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)主要包括工作人員后臺(tái)管理端和患者應(yīng)用端兩個(gè)模塊。

工作人員后臺(tái)管理端采用MVC 開源框架Django，結(jié)合科室患者的放射治療數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行開發(fā)，功能包括庫存管理和模具柜管理。庫存管理功能主要提供模具的庫存數(shù)據(jù)，當(dāng)有患者登記、制定模具時(shí)，會(huì)扣除對(duì)應(yīng)的模具庫存數(shù)量，當(dāng)模具庫存數(shù)量低于閾值時(shí)顯示紅色提醒工作人員增加庫存。模具柜管理功能提供每個(gè)柜子的使用狀態(tài)（使用中或空閑）和患者信息，其中患者信息包括患者編號(hào)、姓名、診斷、主治醫(yī)師、治療總次數(shù)、剩余次數(shù)等信息，工作人員可根據(jù)以上信息預(yù)估未來幾日柜子的空閑數(shù)量，合理安排新患者人數(shù)。

患者應(yīng)用端操作簡單快捷，通過觸摸屏幕喚醒待機(jī)狀態(tài)下的系統(tǒng)進(jìn)入工作模式，患者及陪護(hù)人員可以通過使用人臉識(shí)別或者IC 卡、密碼等方式存取模具，液晶顯示器顯示當(dāng)前模具存放具體位置，有助于快速查找模具。

3 智能模具柜系統(tǒng)的應(yīng)用

智能模具柜系統(tǒng)的應(yīng)用包括工作人員和患者兩部分，整體應(yīng)用流程見圖2。

圖2 智能模具柜系統(tǒng)使用流程

3.1 放射治療準(zhǔn)備階段

放射治療準(zhǔn)備階段需進(jìn)行模具的制作，制作完成后工作人員將患者和模具的信息錄入系統(tǒng)并進(jìn)行綁定，系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新模具庫存信息，可以有效保證模具庫存合理，做到既元不足也沒有過量庫存。在患者進(jìn)行CT 掃描階段，當(dāng)完成掃描后，模具可存入臨時(shí)倉庫。

3.2 放射治療階段

當(dāng)完成放射治療計(jì)劃后，患者進(jìn)入治療階段，工作人員根據(jù)患者模具類型從智能模具柜系統(tǒng)后臺(tái)分配空余位置供患者存放模具，同時(shí)可以錄入患者或者其家屬的面部信息及IC 卡，以方便其存取模具；患者或其家屬可于每次治療前取出模具，治療結(jié)束后再次存入。

3.3 放射治療完成

治療結(jié)束后，患者只需要將模具放回原處，系統(tǒng)中將會(huì)自動(dòng)識(shí)別到該模具已完成使用，工作人員即可接收到需要進(jìn)行清理的提醒。

4 小結(jié)

本文基于目前放射治療定位工作流程及模具管理工作，設(shè)計(jì)了適合放射治療模具存放的專用系統(tǒng)，并結(jié)合放射治療網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)了軟件管理系統(tǒng)，使智能模具柜系統(tǒng)具有智能化程度高、模具存取方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。

該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）建立了系統(tǒng)的庫存管理，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，各類體位固定模具存量數(shù)據(jù)更新及時(shí)，后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)自動(dòng)提前提醒工作人員增加庫存；（2）工作人員通過系統(tǒng)可隨時(shí)檢索模具柜的使用情況等信息，合理安排工作，及時(shí)了解延期治療的患者情況并進(jìn)行提醒，提升患者服務(wù)質(zhì)量；（3）靈活高效，結(jié)合人臉識(shí)別技術(shù)，患者完成自行存取，減輕了工作人員負(fù)擔(dān)，杜絕了拿錯(cuò)現(xiàn)象的發(fā)生，且以人臉替代鑰匙或卡片作為開啟柜子的憑證，省去患者及陪護(hù)人員保管鑰匙、卡片的麻煩。本文從理論上和實(shí)際工作中驗(yàn)證了該智能模具柜系統(tǒng)的可行性。