專利名稱:處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于放射治療設(shè)備領(lǐng)域,尤其是涉及一種處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前,所有放療中心在用放射治療設(shè)備(如醫(yī)用直線加速器、鈷-60治療機、深部X光治療機、γ刀和適形斷層掃描放射治療機)治療病人時都采用的是“處方治療”模式,即醫(yī)生根據(jù)已知的有關(guān)腫瘤學(xué)的臨床信息,包括病史、組織學(xué)、影象學(xué)以及放療設(shè)備的放射物理學(xué)信息,包括機器性能、射野劑量學(xué)參數(shù)和可實施的治療技術(shù)等給出腫瘤病人的治療處方,然后計算出不同治療目的(根治、輔助或姑息)的照射劑量及各種放療設(shè)備的時間劑量(處方劑量)的分割,技術(shù)員則根據(jù)處方劑量大小在治療機器上對病人實施照射治療。
可以看出,首次放療時處方劑量與實際照射的符合性和以后每次治療的重復(fù)性對病人的放療質(zhì)量關(guān)系十分重大。放射治療處方劑量的問題是一個帶有系統(tǒng)誤差的重要問題,它會出現(xiàn)在整個放射治療的全過程之中。不同治療目的和不同治療機器的處方劑量是不相同的。而同一目的、同一機器給出的處方劑量計算又和以下諸條件有關(guān)治療處方(臨床靶區(qū)、計劃靶區(qū)、危險器官、劑量、分割),照射技術(shù)(SSD(固定源皮距)/SAD(等中心)、旋轉(zhuǎn)、非對稱),射線類型(光子、電子、能量大小),射野參數(shù)(長、寬),射線調(diào)制方式(組織補償材料和厚度、楔形板、鉛擋塊、MLC(多葉準(zhǔn)直器)),劑量學(xué)參數(shù)(單次量、總量、劑量權(quán)重、處方劑量點深度)。目前國內(nèi)大部分放療中心病人的處方劑量都是由醫(yī)生自行查表計算而得出的,少數(shù)有放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的單位由物理師在計劃系統(tǒng)上計算給出。這樣的作法不僅工作量大,而且常常容易出現(xiàn)錯誤。如果一個單位有3~4臺不同類型的放療設(shè)備,計算處方劑量的不同數(shù)據(jù)表格可以達數(shù)十張之多,要計算一個稍微復(fù)雜治療方案病人的處方劑量要花費數(shù)十分鐘甚至幾個小時的時間,而且稍不注意查錯或算錯一個數(shù)據(jù)就會造成治療事故(劑量不足或過量)。即使是有放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的單位,國際輻射測量和單位委員會(ICRU)也建議從放療質(zhì)量保證的角度出發(fā),要有一個“第三者”來重新審核復(fù)查一下治療處方劑量的可靠性??旖荨?zhǔn)確計算出多臺放療設(shè)備的處方劑量或?qū)Ψ派渲委熡媱澫到y(tǒng)(TPS)的處方劑量進行復(fù)核,保證整個放射治療過程的準(zhǔn)確無誤,是每個放療單位進行放療質(zhì)量保證的關(guān)鍵問題之一。為此,國際輻射測量和單位委員會(ICRU)于1993年公布了50號報告“光子束治療的處方、記錄和報告”,并于1999年又發(fā)表了62號報告對50號報告進行增補,向全世界各放療中心建議如何對放射治療處方進行規(guī)范化和制度化,并取得了放療界的共識。目前,國外各大放療中心都有自己的一套嚴(yán)格的處方劑量計算和驗證制度,如美國的MD.Anderson醫(yī)院和Memorial Sloan-Kettering腫瘤中心也不例外。
本發(fā)明的目的就是為了解決放射治療質(zhì)量保證中處方劑量規(guī)范化的問題,提供一種處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),方便、快捷、準(zhǔn)確地計算出不同放療設(shè)備臨床使用的各種照射時的處方劑量,并進行科學(xué)管理,提高放射治療的工作效率和放射治療的質(zhì)量保證。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng)由模擬定位設(shè)備(2)、膠片掃描儀(3)、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)、處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)、放射治療設(shè)備(6)組成,其中,處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)由放射治療計劃輸入模塊(9),模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10),放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)以及計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)組成;模擬定位設(shè)備(2)將數(shù)據(jù)傳輸給膠片掃描儀(3),膠片掃描儀(3)將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)一方面從放射治療設(shè)備(6)采集數(shù)據(jù),另一方面將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)自動計算出處方劑量(MU),由放射治療設(shè)備(6)執(zhí)行;射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)用于存儲放射治療設(shè)備的各種物理劑量參數(shù),并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);放射治療計劃輸入模塊(9)用于存儲各種放射治療計劃和計算2D(二維)通量圖,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);
模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)用于處理膠片圖象、勾畫和自動計算各種不規(guī)則射野面積,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)根據(jù)計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)輸入的病歷和處方信息、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)輸入的設(shè)備參數(shù)、放射治療計劃輸入模塊(9)輸入的治療計劃和國際公認的計算公式計算出放射治療處方劑量(MU),將計算結(jié)果與放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的計算結(jié)果進行比對,給出比對誤差,對大于3%的誤差給予自動報警,并將計算結(jié)果輸入計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12);計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)用于建立新病歷、存儲病歷,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11),對每次治療時病人處方劑量和輸出進行打印,并按年、月、日對醫(yī)生工作量、各放療設(shè)備工作量進行統(tǒng)計與分析,收治病種分類統(tǒng)計與分析以及對病人放射治療病歷檔案進行管理。
上述方案中,處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng)含有放射治療計劃系統(tǒng)(TPS),放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)一方面從模擬定位設(shè)備(2)和射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)采集數(shù)據(jù),另一方面將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),再接受處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)的驗證結(jié)果。
上述方案中,放射治療計劃輸入模塊(9)帶有和目前國內(nèi)外公認的放射治療計劃系統(tǒng)(TPS),如Varian Cadplan、CMS Focus、ADACPinnacle、PrecisePlan、NOMOS Peacock、Nucletron Plato、BrainlabBrainscan的適配接口,可方便地輸入各種計劃結(jié)果。
上述方案中,模擬定位設(shè)備(2)為X線模擬定位機或/和CT模擬定位機,放射治療設(shè)備(6)為鈷-60治療機或/和醫(yī)用直線加速器或/和深部X光機或/和γ刀或/和適形斷層掃描放射治療機。
上述方案中,放射治療處方劑量(MU)計算公式為1)固定源皮距(SSD)照射時MU=D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD);2)等中心(SAD)照射時MU=D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD);
其中D腫瘤劑量;PDD百分深度劑量;TMR組織最大劑量比;Sc準(zhǔn)直器散射因子;Sp模體散射因子;Wf楔形因子;Kc托盤因子;FSSD反平方校正因子(SSD因子);FSAD反平方校正因子(SAD因子)。
上述方案中,射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)的程序為打開“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”,將顯示已經(jīng)輸入的機器的物理數(shù)據(jù),可以對相應(yīng)的物理數(shù)據(jù)進行編輯,如果要“添加機器數(shù)據(jù)”,首先“輸入機器名稱”,輸入合法的機器名稱后,提示“手動還是自動”地輸入機器的物理數(shù)據(jù),如果選擇“自動”方式輸入,需要“輸入水箱位置及名稱”,然后“系統(tǒng)自動輸入射線數(shù)據(jù)”,并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”中的適當(dāng)位置;如果選擇“手動”方式輸入,首先“輸入常規(guī)機器數(shù)據(jù)”,然后提示“是否是光子機”,如果選擇輸入“光子”線數(shù)據(jù),則輸入相應(yīng)的光子射線數(shù)據(jù),首先“添加光子能量”,然后在對應(yīng)的光子能量下,“添加PDD”,“添加TMR”,“添加Sc和Sp”,“添加楔形因子Wf”,“添加衰減因子Kt”,“添加離軸因子OAR”并且“輸入MLC信息”,將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”中適當(dāng)?shù)奈恢?;如果選擇輸入“電子”線數(shù)據(jù),則輸入相應(yīng)的電子射線數(shù)據(jù),首先“添加電子能量”,然后在對應(yīng)的電子能量下,“添加限光筒因子”,“添加電子窗因子”,將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”。
上述方案中,放射治療計劃輸入模塊(9)的程序為在放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)中,可以“輸入計劃系統(tǒng)的計劃”和“輸入MLC文件”,從而完成調(diào)強治療的計算或輸入計劃系統(tǒng)計算的結(jié)果。當(dāng)“輸入計劃系統(tǒng)的計劃”時,首先“判斷計劃系統(tǒng)的文件格式”,然后“讀入計劃系統(tǒng)的計劃數(shù)據(jù)”,并且將計劃數(shù)據(jù)“轉(zhuǎn)換為當(dāng)前系統(tǒng)的文件格式”,最后返回放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)。當(dāng)“輸入MLC文件”時,首先根據(jù)MLC(多葉準(zhǔn)直器)的葉片排列數(shù)據(jù)“計算2D通量圖”,然后“顯示2D通量圖”,并且可以相應(yīng)直觀地“顯示葉片的排列”,最后取出2D(二維)通量圖信息返回放射治療處方劑量和驗證模塊(11)。
上述方案中,模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)的程序為在放射治療處方劑量和驗證模塊(11)中,可以采用模擬定位膠片來勾畫靶區(qū)的形狀,從而計算適形放療的處方劑量(MU)。通過“設(shè)置掃描參數(shù)”,確定掃描膠片的大小,分辨率等信息,然后“掃描模擬定位膠片”,如果膠片的效果不好,可以“對膠片圖象進行處理”,緊接著在膠片圖象上“比照圖象交互進行輪廓線勾畫”,如果對輪廓線的勾畫不滿意,可以再“對膠片圖象進行處理”后,重新開始“比照圖象交互進行輪廓線勾畫”,直到滿意為止;之后將“計算輪廓線面積和周長”,并將數(shù)據(jù)存儲在適當(dāng)?shù)奈募?,最后返回放射治療處方劑量和驗證模塊(11)。
上述方案中,放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)的程序為在“計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)”中,可以添加相應(yīng)的病人的計劃,從而計算該病人計劃對應(yīng)各個射野的放射治療的處方劑量(MU)?!拜斎胗媱澬畔ⅰ贝_定執(zhí)行計劃的醫(yī)生和照射的技術(shù),然后“編輯射野信息”,對于每個射野,“輸入處方信息”,獲取這個射野照射方位等信息,選擇射線的類型“是光子還是電子”,如果是電子,將計算電子線的處方劑量(MU),如果是光子,將計算光子線的處方劑量(MU)和感興趣點的劑量(包括最大劑量、最小劑量、不同等劑量線劑量)。
在計算光子線的處方劑量(MU)時,“輸入機器和能量名”確定射野照射的機器和能量,“輸入等劑量曲線值”來確定靶區(qū)治療的劑量線數(shù)值,“選擇治療方式”來確定病人治療時的擺位是SSD(固定源皮距)還是SAD(等中心),在“輸入射野設(shè)置”中“輸入射野寬度、高度”,“輸入SSD值、治療深度”,“輸入機器和治療床擺位信息”,“輸入感興趣點的深度”;在“輸入各種修正因子”中輸入楔形因子、衰減因子和非均勻校正因子等,輸入“擋塊校正”的方式,可以輸入相應(yīng)的規(guī)則擋塊的長寬數(shù)值或擋塊的面積、比例,也可以通過“模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)”輸入一個不規(guī)則適形擋塊。上面的數(shù)據(jù)輸入完畢后,選擇是“常規(guī)、適形計算”還是“調(diào)強放療計算”,如果是“常規(guī)、適形計算”,在“輸入總劑量和單次劑量”后,將根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)來“計算光子線MU值以及感興趣點的劑量值”;如果是“調(diào)強放療計算”,將“輸入治療的MU值”并且通過“放射治療計劃輸入模塊(9)”來“輸入MLC文件”,從而根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)來“計算感興趣點的劑量值”?!俺R?guī)、適形計算”和“調(diào)強放療計算”計算的結(jié)果將與通過“放射治療計劃輸入模塊(9)”輸入的計劃系統(tǒng)所做的結(jié)果進行“計算的值與計劃結(jié)果對比”。
在計算電子線的處方劑量(MU)時,“輸入機器和能量名”確定射野照射的機器和能量,“輸入總劑量和單次劑量”確定射野照射靶區(qū)的劑量,然后“輸入治療深度”,“輸入限光筒因子”,“輸入電子窗因子”,之后根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)“計算電子線的MU值”。計算的結(jié)果將與通過“放射治療計劃輸入模塊(9)”輸入的計劃系統(tǒng)所做的結(jié)果進行“計算的值與計劃結(jié)果對比”。
所有射野的處方劑量(MU)計算和驗證完畢后,返回“計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)”,存貯計劃數(shù)據(jù)或打印病人計劃驗證報告。
上述方案中,計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)的程序為打開“病人病歷數(shù)據(jù)庫”,將顯示所有已經(jīng)輸入的病人的病歷檔案。病歷檔案包括一些病人的基本信息,例如病歷號、姓名、性別、年齡、病種等等,還包括已經(jīng)在“放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)”中計算和驗證并且已經(jīng)保存的所有病人計劃。
可以分別按照“病歷號”或“姓名”等信息“查詢編輯病歷信息”并且可以“編輯病人治療計劃”從而打開已經(jīng)存在的治療計劃進入到“放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)”,編輯后的病人計劃提示“是否保存”,也可以直接“打印病人治療計劃報告”。
可以分別“設(shè)置統(tǒng)計條件”,從而按照統(tǒng)計條件統(tǒng)計出相應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果,例如每月的病歷數(shù)、計算和驗證的計劃數(shù)和照射野數(shù)等等,最后“打印統(tǒng)計結(jié)果”。
當(dāng)“新建病人病歷”時,可以按照提示有選擇地“輸入病歷信息”,然后可以“新建病人治療計劃”,當(dāng)“輸入治療計劃信息”后進入“放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)”,計算和驗證后的病人計劃提示“是否保存”,也可以直接“打印病人治療計劃報告”。
由于采用了上述方案,本發(fā)明的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng)根據(jù)輸入不同病人的治療處方,可以方便、快捷、準(zhǔn)確地計算出不同放療設(shè)備臨床使用的常規(guī)照射、特殊照射、MLC(多葉準(zhǔn)直器)照射時的處方劑量,技術(shù)人員根據(jù)此處方劑量在治療機器上對病人實施照射治療,并進行科學(xué)管理,大大提高放射治療的工作效率和放射治療的質(zhì)量保證。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖所述實施例對本發(fā)明進行較為詳細的描述,但本發(fā)明不僅限于所述實施例。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
圖2是射野數(shù)據(jù)輸入模塊的程序框圖。
圖3是放射治療計劃輸入模塊的程序框圖。
圖4是模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊的程序框圖。
圖5是放射治療處方劑量計算和驗證模塊的程序框圖。
圖6是計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊的程序框圖。
如圖1至圖6所示,由模擬定位設(shè)備(2)、放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)、膠片掃描儀(3)、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)、處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)、放射治療設(shè)備(6)、QA報告(7)、放療科信息管理系統(tǒng)(8)組成本發(fā)明,其中,處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)由放射治療計劃輸入模塊(9),模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10),放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)以及計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)組成。
模擬定位設(shè)備(2)將數(shù)據(jù)傳輸給放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)和膠片掃描儀(3),膠片掃描儀(3)將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)一方面從放射治療設(shè)備(6)采集數(shù)據(jù),另一方面將數(shù)據(jù)傳輸給放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)和處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),再接受處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)的驗證結(jié)果,處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)自動計算出處方劑量(MU),由放射治療設(shè)備(6)執(zhí)行。
射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)可用手工或計算機磁盤方式將劑量儀器測量的放射治療設(shè)備的各種物理劑量參數(shù)(如PDD(百分深度劑量)、TMR(組織最大劑量比)、Sc(準(zhǔn)直器散射因子)、Sp(模體散射因子)、楔形因子、托盤因子、離軸比因子)存儲到數(shù)據(jù)庫中,并輸入到系統(tǒng)中。
放射治療計劃輸入模塊(9)帶有和目前國內(nèi)外公認的放射治療計劃系統(tǒng)(TPS),如Varian Cadplan、CMS Focus、ADAC Pinnacle、PrecisePlan、NOMOS Peacock、Nucletron Plato、Brainlab Brainscan等的適配接口,可方便地輸入各種計劃結(jié)果,并存儲各種放射治療計劃和計算2D(二維)通量圖,輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)。
模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)用于處理膠片圖象、勾畫和自動計算各種不規(guī)則射野面積,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)。
放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)根據(jù)計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)輸入的病歷和處方信息、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)輸入的設(shè)備參數(shù)、放射治療計劃輸入模塊(9)輸入的治療計劃和國際公認的下述計算公式計算出放射治療處方劑量(MU)1)固定源皮距(SSD)照射時MU=D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD);2)等中心(SAD)照射時MU=D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD);其中D腫瘤劑量;PDD百分深度劑量;TMR組織最大劑量比;Sc準(zhǔn)直器散射因子;Sp模體散射因子;Wf楔形因子;Kc托盤因子;FSSD反平方校正因子(SSD因子);FSAD反平方校正因子(SAD因子)。
在放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)中可對本系統(tǒng)的計算結(jié)果和放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的計算結(jié)果進行比對,給出比對誤差;對大于3%的誤差給予自動報警,提醒醫(yī)生和物理師進行進一步的驗證和檢查,并將計算結(jié)果輸入計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)。
計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)用于建立新病歷、存儲病歷,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11),可對每次治療時病人處方劑量和輸出進行打印,并可按年、月、日對全科醫(yī)生工作量、各放療設(shè)備工作量進行統(tǒng)計與分析,收治病種分類統(tǒng)計與分析以及對病人放射治療病歷檔案進行管理。
如圖2所示,射野數(shù)據(jù)輸入模塊的程序框圖為打開“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”,將顯示已經(jīng)輸入的機器的物理數(shù)據(jù),可以對相應(yīng)的物理數(shù)據(jù)進行編輯,如果要“添加機器數(shù)據(jù)”,首先“輸入機器名稱”,輸入合法的機器名稱后,提示“手動還是自動”地輸入機器的物理數(shù)據(jù),如果選擇“自動”方式輸入,需要“輸入水箱位置及名稱”,然后“系統(tǒng)自動輸入射線數(shù)據(jù)”,并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”中的適當(dāng)位置;如果選擇“手動”方式輸入,首先“輸入常規(guī)機器數(shù)據(jù)”,然后提示“是否是光子機”,如果選擇輸入“光子”線數(shù)據(jù),則輸入相應(yīng)的光子射線數(shù)據(jù),首先“添加光子能量”,然后在對應(yīng)的光子能量下,“添加PDD”,“添加TMR”,“添加Sc和Sp”,“添加楔形因子Wf”,“添加衰減因子Kt”,“添加離軸因子OAR”并且“輸入MLC信息”,將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”中適當(dāng)?shù)奈恢?;如果選擇輸入“電子”線數(shù)據(jù),則輸入相應(yīng)的電子射線數(shù)據(jù),首先“添加電子能量”,然后在對應(yīng)的電子能量下,“添加限光筒因子”,“添加電子窗因子”,將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)厙”。
如圖3所示,放射治療計劃輸入模塊的程序框圖為在放射治療處方劑量計算和驗證模塊中,可以“輸入計劃系統(tǒng)的計劃”和“輸入MLC文件”,從而完成調(diào)強治療的計算或輸入計劃系統(tǒng)計算的結(jié)果。當(dāng)“輸入計劃系統(tǒng)的計劃”時,首先“判斷計劃系統(tǒng)的文件格式”,然后“讀入計劃系統(tǒng)的計劃數(shù)據(jù)”并且將計劃數(shù)據(jù)“轉(zhuǎn)換為當(dāng)前系統(tǒng)的文件格式”,最后返回放射治療處方劑量計算和驗證模塊。當(dāng)“輸入MLC文件”時,首先根據(jù)MLC(多葉準(zhǔn)直器)的葉片排列數(shù)據(jù)“計算2D通量圖”,然后“顯示2D通量圖”,并且可以相應(yīng)直觀地“顯示葉片的排列”,最后取出2D(二維)通量圖信息返回放射治療處方劑量和驗證模塊。
如圖4所示,模擬定位膠片輸入模塊的程序框圖為在放射治療處方劑量和驗證模塊中,可以采用模擬定位膠片來勾畫靶區(qū)的形狀,從而計算適形放療的處方劑量(MU)。通過“設(shè)置掃描參數(shù)”,確定掃描膠片的大小,分辨率等信息,然后“掃描模擬定位膠片”,如果膠片的效果不好,可以“對膠片圖象進行處理”,緊接著在膠片圖象上“比照圖象交互進行輪廓線勾畫”,如果對輪廓線的勾畫不滿意,可以再“對膠片圖象進行處理”后,重新開始“比照圖象交互進行輪廓線勾畫”,直到滿意為止;之后將“計算輪廓線面積和周長”,并將數(shù)據(jù)存儲在適當(dāng)?shù)奈募?,最后返回放射治療處方劑量和驗證模塊。
如圖5所示,放射治療處方劑量計算和驗證模塊的程序框圖為在“計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊”中,可以添加相應(yīng)的病人的計劃,從而計算該病人計劃對應(yīng)各個野的放射治療的處方劑量(MU)?!拜斎胗媱澬畔ⅰ贝_定執(zhí)行計劃的醫(yī)生和照射的技術(shù),然后“編輯射野信息”,對于每個射野,“輸入處方信息”,獲取這個射野照射方位等信息,選擇射線的類型“是光子還是電子”,如果是電子,將計算電子線的處方劑量(MU),如果是光子,將計算光子線的處方劑量(MU)和感興趣點的劑量(包括最大劑量、最小劑量、不同等劑量線劑量)。
在計算光子線的處方劑量(MU)時,“輸入機器和能量名”確定射野照射的機器和能量,“輸入等劑量曲線值”來確定靶區(qū)治療的劑量線數(shù)值,“選擇治療方式”來確定病人治療時的擺位是SSD(固定源皮距)還是SAD(等中心),在“輸入射野設(shè)置”中“輸入射野寬度、高度”,“輸入SSD值、治療深度”,“輸入機器和治療床擺位信息”,“輸入感興趣點的深度”;在“輸入各種修正因子”中輸入楔形因子、衰減因子和非均勻校正因子等,輸入“擋塊校正”的方式,可以輸入相應(yīng)的規(guī)則擋塊的長寬數(shù)值或擋塊的面積、比例,也可以通過“模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊”輸入一個不規(guī)則適形擋塊。上面的數(shù)據(jù)輸入完畢后,選擇是“常規(guī)、適形計算”還是“調(diào)強放療計算”,如果是“常規(guī)、適形計算”,在“輸入總劑量和單次劑量”后,將根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)來“計算光子線MU值以及感興趣點的劑量值”;如果是“調(diào)強放療計算”,將“輸入治療的MU值”并且通過“放射治療計劃輸入模塊”來“輸入MLC文件”,從而根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)厙中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)來“計算感興趣點的劑量值”?!俺R?guī)、適形計算”和“調(diào)強放療計算”計算的結(jié)果將與通過“放射治療計劃輸入模塊”輸入的計劃系統(tǒng)所做的結(jié)果進行“計算的值與計劃結(jié)果對比”。
在計算電子線的處方劑量(MU)時,“輸入機器和能量名”確定射野照射的機器和能量,“輸入總劑量和單次劑量”確定射野照射靶區(qū)的劑量,然后“輸入治療深度”,“輸入限光筒因子”,“輸入電子窗因子”,之后根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)“計算電子線的MU值”。計算的結(jié)果將與通過“放射治療計劃輸入模塊”輸入的計劃系統(tǒng)所做的結(jié)果進行“計算的值與計劃結(jié)果對比”。
所有射野的處方劑量(MU)計算和驗證完畢后,返回“計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊”,存貯計劃數(shù)據(jù)或打印病人計劃驗證報告。
如圖6所示,計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊的程序框圖為打開“病人病歷數(shù)據(jù)庫”,將顯示所有已經(jīng)輸入的病人的病歷檔案。病歷檔案包括一些病人的基本信息,例如病歷號、姓名、性別、年齡、病種等等,還包括已經(jīng)在“放射治療處方劑量計算和驗證模塊”中計算和驗證并且已經(jīng)保存的所有病人計劃。
可以分別按照“病歷號”或“姓名”等信息“查詢編輯病歷信息”并且可以“編輯病人治療計劃”從而打開已經(jīng)存在的治療計劃進入到“處方劑量計算及驗證模塊”,編輯后的病人計劃提示“是否保存”,也可以直接“打印病人治療計劃報告”;可以分別“設(shè)置統(tǒng)計條件”,從而按照統(tǒng)計條件統(tǒng)計出相應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果,例如每月的病歷數(shù)、計算和驗證的計劃數(shù)和照射野數(shù)等等,最后“打印統(tǒng)計結(jié)果”當(dāng)“新建病人病歷”時,可以按照提示有選擇地“輸入病歷信息”,然后可以“新建病人治療計劃”,當(dāng)“輸入治療計劃信息”后進入“處方劑量計算及驗證模塊”,計算和驗證后的病人計劃提示“是否保存”,也可以直接“打印病人治療計劃報告”。
實施例一如圖1所示,當(dāng)某一腫瘤病人(1)經(jīng)放療科醫(yī)生臨床檢查確診為某一部分(器官)的腫瘤后,根據(jù)放射治療原則確定治療方案,并給出腫瘤治療的劑量大小,然后采用模擬定位設(shè)備(2)(X線模擬定位機或CT模擬定位機)對病人進行治療前模擬定位,確定腫瘤靶區(qū)、重要器官和治療區(qū)域(GTV、CTV、PTV),可通過光纖、磁盤或膠片將這些數(shù)據(jù)傳輸給放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)或膠片掃描儀(3),射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)將通過手工或計算機磁盤方式采集到的放射治療設(shè)備(6)(鈷-60治療機、醫(yī)用直線加速器、深部X光機、γ刀和適形斷層掃描放射治療機)的各種物理劑量學(xué)參數(shù)輸入到處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)和放射治療計劃系統(tǒng)(TPS),處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)按MU=D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD)或MU=D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD)的計算公式,根據(jù)不同的射線種類和能量、射野大小、劑量權(quán)重、楔形板或擋鉛及組織補償?shù)葪l件計算出治療時的處方劑量(MU),并可以和放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的計算結(jié)果進行比較,若兩者誤差大于3%,則再修正放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的治療方案,直到合乎要求為止。在沒有放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的單位或進行常規(guī)放療時,不規(guī)則靶區(qū)(射野)的形狀可通過膠片掃描儀(3)進入處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),由處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)根據(jù)已有的射野數(shù)據(jù)和治療條件自動計算出處方劑量(MU),得出的最終處方劑量一份打印成治療單交給技術(shù)員執(zhí)行放射治療設(shè)備(6),一份形成QA文檔(7)存儲在放療科信息管理系統(tǒng)(8)中,即完成了放射治療處方劑量計算與執(zhí)行的過程。
權(quán)利要求
1.一種處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于由模擬定位設(shè)備(2)、膠片掃描儀(3)、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)、處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)、放射治療設(shè)備(6)組成處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其中,處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)由放射治療計劃輸入模塊(9),模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10),放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)以及計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)組成;模擬定位設(shè)備(2)將數(shù)據(jù)傳輸給膠片掃描儀(3),膠片掃描儀(3)將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)一方面從放射治療設(shè)備(6)采集數(shù)據(jù),另一方面將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)自動計算出處方劑量(MU),由放射治療設(shè)備(6)執(zhí)行;射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)用于存儲放射治療設(shè)備的各種物理劑量參數(shù),并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);放射治療計劃輸入模塊(9)用于存儲各種放射治療計劃和計算2D通量圖,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)用于處理膠片圖象、勾畫和自動計算各種不規(guī)則射野面積,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)根據(jù)計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)輸入的病歷和處方信息、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)輸入的設(shè)備參數(shù)、放射治療計劃輸入模塊(9)輸入的治療計劃和國際公認的計算公式計算出放射治療處方劑量(MU),將計算結(jié)果與放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)的計算結(jié)果進行比對,給出比對誤差,對大于3%的誤差給予自動報警,并將計算結(jié)果輸入計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12);計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)用于建立新病歷、存儲病歷,并輸入到放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11),對每次治療時病人處方劑量和輸出進行打印,并按年、月、日對醫(yī)生工作量、各放療設(shè)備工作量進行統(tǒng)計與分析,收治病種分類統(tǒng)計與分析以及對病人放射治療病歷檔案進行管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng)含有放射治療計劃系統(tǒng)(TPS),放射治療計劃系統(tǒng)(TPS)一方而從模擬定位設(shè)備(2)和射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)采集數(shù)據(jù),另一方面將數(shù)據(jù)傳輸給處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5),再接受處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)的驗證結(jié)果;其中,處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)由放射治療計劃輸入模塊(9),模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10),放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)以及計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于放射治療計劃輸入模塊(9)帶有和目前國內(nèi)外公認的放射治療計劃系統(tǒng)(TPS),如Varian Cadplan、CMS Focus、ADACPinnacle、PrecisePlan、NOMOS Peacock、Nucletron Plato、BrainlabBrainscan的適配接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于模擬定位設(shè)備(2)為X線模擬定位機或/和CT模擬定位機,放射治療設(shè)備(6)為鈷-60治療機或/和醫(yī)用直線加速器或/和深部X光機或/和γ刀或/和適形斷層掃描放射治療機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于放射治療處方劑量(MU)計算公式為1)固定源皮距(SSD)照射時MU=D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD);2)等中心(SAD)照射時MU=D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD);其中D腫瘤劑量;PDD百分深度劑量TMR組織最大劑量比;Sc準(zhǔn)直器散射因子;Sp模體散射因子;Wf楔形因子;Kc托盤因子;FSSD反平方校正因子(SSD因子);FSAD反平方校正因子(SAD因子)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)的程序為打開“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”,將顯示已經(jīng)輸入的機器的物理數(shù)據(jù),對相應(yīng)的物理數(shù)據(jù)進行編輯時,如果要“添加機器數(shù)據(jù)”,首先“輸入機器名稱”,輸入合法的機器名稱后,提示“手動還是自動”地輸入機器的物理數(shù)據(jù),如果選擇“自動”方式輸入,需要“輸入水箱位置及名稱”,然后“系統(tǒng)自動輸入射線數(shù)據(jù)”,并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”中的適當(dāng)位置;如果選擇“手動”方式輸入,首先“輸入常規(guī)機器數(shù)據(jù)”,然后提示“是否是光子機”,如果選擇輸入“光子”線數(shù)據(jù),則輸入相應(yīng)的光子射線數(shù)據(jù),首先“添加光子能量”,然后在對應(yīng)的光子能量下,“添加PDD”,“添加TMR”,“添加Sc和Sp”,“添加楔形因子Wf”,“添加衰減因子Kt”,“添加離軸因子OAR”并且“輸入MLC信息”,將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”中適當(dāng)?shù)奈槐?;如果選擇輸入“電子”線數(shù)據(jù),則輸入相應(yīng)的電子射線數(shù)據(jù),首先“添加電子能量”,然后在對應(yīng)的電子能量下,“添加限光筒因子”,“添加電子窗因子”,將相應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入“射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫”。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于放射治療計劃輸入模塊(9)的程序為在放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)中,通過“輸入計劃系統(tǒng)的計劃”和“輸入MLC文件”,從而完成調(diào)強治療的計算或輸入計劃系統(tǒng)計算的結(jié)果;當(dāng)“輸入計劃系統(tǒng)的計劃”時,首先“判斷計劃系統(tǒng)的文件格式”,然后“讀入計劃系統(tǒng)的計劃數(shù)據(jù)”,并且將計劃數(shù)據(jù)“轉(zhuǎn)換為當(dāng)前系統(tǒng)的文件格式”,最后返回放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11);當(dāng)“輸入MLC文件”時,首先根據(jù)MLC(多葉準(zhǔn)直器)的葉片排列數(shù)據(jù)“計算2D通量圖”,然后“顯示2D通量圖”,并相應(yīng)直觀地“顯示葉片的排列”,最后取出2D(二維)通量圖信息返回放射治療處方劑量和驗證模塊(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)的程序為在放射治療處方劑量和驗證模塊(11)中,采用模擬定位膠片來勾畫靶區(qū)的形狀,從而計算適形放療的處方劑量(MU);通過“設(shè)置掃描參數(shù)”,確定掃描膠片的大小,分辨率,然后“掃描模擬定位膠片”,如果膠片的效果不好,“對膠片圖象進行處理”,緊接著在膠片圖象上“比照圖象交互進行輪廓線勾畫”,如果對輪廓線的勾畫不滿意,再“對膠片圖象進行處理”后,重新開始“比照圖象交互進行輪廓線勾畫”,直到滿意為止;之后將“計算輪廓線面積和周長”,并將數(shù)據(jù)存儲在適當(dāng)?shù)奈募?,最后返回放射治療處方劑量和驗證模塊(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)的程序為在“計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)”中,通過添加相應(yīng)的病人的計劃,從而計算該病人計劃對應(yīng)各個射野的放射治療的處方劑量(MU);“輸入計劃信息”確定執(zhí)行計劃的醫(yī)生和照射的技術(shù),然后“編輯射野信息”,對于每個射野,“輸入處方信息”,獲取這個射野照射方位信息,選擇射線的類型“是光子還是電子”,如果是電子,將計算電子線的處方劑量(MU),如果是光子,將計算光子線的處方劑量(MU)和感興趣點的劑量(包括最大劑量、最小劑量、不同等劑量線劑量);在計算光子線的處方劑量(MU)時,“輸入機器和能量名”確定射野照射的機器和能量,“輸入等劑量曲線值”來確定靶區(qū)治療的劑量線數(shù)值,“選擇治療方式”來確定病人治療時的擺位是SSD(固定源皮距)還是SAD(等中心),在“輸入射野設(shè)置”中“輸入射野寬度、高度”,“輸入SSD值、治療深度”,“輸入機器和治療床擺位信息”,“輸入感興趣點的深度”;在“輸入各種修正因子”中輸入楔形因子、衰減因子和非均勻校正因子,輸入“擋塊校正”的方式,如輸入相應(yīng)的規(guī)則擋塊的長寬數(shù)值或擋塊的面積、比例,或通過“模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10)”輸入一個不規(guī)則適形擋塊;上面的數(shù)據(jù)輸入完畢后,選擇是“常規(guī)、適形計算”還是“調(diào)強放療計算”,如果是“常規(guī)、適形計算”,在“輸入總劑量和單次劑量”后,將根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)來“計算光子線MU值以及感興趣點的劑量值”;如果是“調(diào)強放療計算”,將“輸入治療的MU值”并且通過“放射治療計劃輸入模塊(9)”來“輸入MLC文件”,從而根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)來“計算感興趣點的劑量值”;“常規(guī)、適形計算”和“調(diào)強放療計算”計算的結(jié)果將與通過“放射治療計劃輸入模塊(9)”輸入的計劃系統(tǒng)所做的結(jié)果進行“計算的值與計劃結(jié)果對比”;在計算電子線的處方劑量(MU)時,“輸入機器和能量名”確定射野照射的機器和能量,“輸入總劑量和單次劑量”確定射野照射靶區(qū)的劑量,然后“輸入治療深度”,“輸入限光筒因子”,“輸入電子窗因子”,之后根據(jù)輸入的數(shù)值,在射線參數(shù)數(shù)據(jù)庫中自動查找射線參數(shù)數(shù)據(jù)“計算電子線的MU值”;計算的結(jié)果將與通過“放射治療計劃輸入模塊(9)”輸入的計劃系統(tǒng)所做的結(jié)果進行“計算的值與計劃結(jié)果對比”;所有射野的處方劑量(MU)計算和驗證完畢后,返回“計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)”,存貯計劃數(shù)據(jù)或打印病人計劃驗證報告。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其特征在于計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)的程序為打開“病人病歷數(shù)據(jù)庫”,將顯示所有已經(jīng)輸入的病人的病歷檔案;病歷檔案包括一些病人的基本信息,例如病歷號、姓名、性別、年齡、病種,還包括已經(jīng)在“放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)”中計算和驗證并且已經(jīng)保存的所有病人計劃;分別按照“病歷號”或“姓名”信息“查詢編輯病歷信息”并且“編輯病人治療計劃”,從而打開已經(jīng)存在的治療計劃進入到“放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)”,編輯后的病人計劃提示“是否保存”,或直接“打印病人治療計劃報告”;分別“設(shè)置統(tǒng)計條件”,從而按照統(tǒng)計條件統(tǒng)計出相應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果,例如每月的病歷數(shù)、計算和驗證的計劃數(shù)和照射野數(shù),最后“打印統(tǒng)計結(jié)果”;當(dāng)“新建病人病歷”時,按照提示有選擇地“輸入病歷信息”,然后“新建病人治療計劃”,當(dāng)“輸入治療計劃信息”后,進入“放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)”,計算和驗證后的病人計劃提示“是否保存”,或直接“打印病人治療計劃報告”。
全文摘要
本發(fā)明是一種處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),由模擬定位設(shè)備(2)、膠片掃描儀(3)、射野數(shù)據(jù)輸入模塊(4)、處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)、放射治療設(shè)備(6)組成處方劑量自動計算的放射治療系統(tǒng),其中,處方劑量計算與驗證系統(tǒng)(5)由放射治療計劃輸入模塊(9),模擬定位膠片數(shù)據(jù)輸入模塊(10),放射治療處方劑量計算和驗證模塊(11)以及計算結(jié)果輸出與數(shù)據(jù)管理模塊(12)組成;本發(fā)明解決了放射治療質(zhì)量保證中處方劑量規(guī)范化的問題,可以方便、快捷、準(zhǔn)確地計算出不同放療設(shè)備臨床使用的各種照射時的處方劑量,并進行科學(xué)管理,提高放射治療的工作效率和放射治療的質(zhì)量保證。
文檔編號G06F19/00GK1438602SQ0311746
公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者吳大可, 鄧曉春 申請人:吳大可, 鄧曉春