放射治疗信息管理系统的研发
唐斌，黎杰，康盛伟，王培
四川省肿瘤医院 放疗科，四川 成都610041
[摘 要] 目的研发应用于放疗中心的通用数据平台，实现放射治疗信息数字化管理。 方法选用微软的.NET程序作为开发平台，通过Windows通讯接口实现网络服务。放疗信息系统主体由应用服务器和数据库两部分构成，其功能包括病人登记、病人管理、检查登记、膜室管理、CT室及模拟机管理、计划室管理、治疗室管理等。系统通过HL7网关和DICOM网关与放疗图像存档与通信系统（PACS）和医院信息系统（HIS）通信。 结果系统根据放疗科室的工种分为前台工作站、医生工作站、物理师工作站等多个角色，放疗患者入院后所有就医环节均由放射治疗信息系统衔接管理。 结论放射治疗管理信息系统有效地将放疗各个环节衔接在一起，大大降低了数据传输的出错率，同时提高了数据的共享效率。
[关键词]放疗信息管理系统；放射治疗计划系统；医用直线加速器；MRI影像工作站；DICOM协议；CT机
引言
放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一 [1-3]，计算机的出现使得放射治疗逐步朝着定量化、精确化、程序化和智能化的方向发展 [4-6]。医学数字成像和通信（Digital Image Communication in Medicine，DICOM）标准 [7]的诞生使得放疗数据可以用一个标准的方式得到处理。即使如此，由于放射治疗涉及到众多设备如CT、MRI影像工作站、各类放射治疗计划系统（Treatment Planning System，TPS）及医用直线加速器。各设备需要处理交流多种复杂数据，包含DICOM影像、靶区信息、治疗计划信息和治疗记录等，而这些数据在患者的治疗流程中时常更新并且需要在多个设备间来回传输。而数据的非标准化存取以及效率低下的问题仍普遍存在，这给放疗科的信息管理带来了巨大的不便，由此也带来了放射治疗误差的增加、治疗效果的不均衡等问题。此外，放疗信息管理的发展滞后使得跨医院、跨地区甚至跨国家的治疗中心间进行信息交流实现十分困难。因此，开发研制放射治疗管理信息系统（Radiotherapy Information System，RTIS）来实现放疗资源的整合及放疗资料的管理显得十分必要。
1 材料与方法
1.1 开发平台和运行环境设计
RTIS选用微软的.NET作为开发平台，使用Windows通讯接口（Windows Communications Foundation，WCF）实现Web服务。
1.2 系统逻辑架构
RTIS系统架构由应用服务器、数据库、医院信息系统（HIS）、放疗图像存档及通信系统（Radiotherapy Picture Archiving and Communication System，RTPACS） [8-9]及 相应接口服务组成，采用C/S/S的多层架构，见图1。
图1 RTIS系统构架图
（1）用户界面层：为用户提供对应程序的访问界面。
（2）WCF服务层：为界面层和接口服务提供服务的接口，根据面向服务的体系（Service-Oriented Architecture，SOA）架构的思想 [10]，通过将服务契约与服务内容分离，使得服务的使用者与服务的提供者之间共享的是服务的契约而非具体的代码，减少二者之间的耦合性。
（3）业务逻辑层：既为上层服务提供数据库调用的各种方法，也为下层数据访问层定义更具体调用数据方法的说明。其实业务逻辑层是WCF服务层接口的实现，通过真正的服务类继承服务接口，完成操作代码的实际编写。
（4）数据访问层：直接与实体模型进行衔接，提供了业务组件和实体模型的一个数据交换平台。它还提供了数据信息和数据逻辑，使得业务逻辑层只处理业务逻辑而不必关心底层的数据模式。在实体模型中，通过O/R映射从RTIS数据库（主要是治疗信息等）得到实体信息，通过与DICOM RT集成得到的DICOM &DICOM RT的实体模型。
1.3 RTIS与HIS的接口
RTIS与HIS接口基于卫生信息交换标准（Health Level，HL7）标准进行设计，对不同格式的应用程序数据，首先按照HL7标准的语法规则转换成标准数据传输到接收方，接收方再按照HL7标准的语法规则进行解析，最后转换为应用程序数据。
1.4 HIS/RTIS与RTPACS系统集成
HIS/RTIS与不同厂商的RTPACS集成采用HL7/ DICOM网关模式。当系统间需要进行文字信息交换时，发起方通过自己的HL7网关向对方系统HL7网关发起请求信息。当HIS/RTIS需要存取图像时，则通过DICOM网关向RTPACS系统发送DICOM请求消息。具体交换示意图，见图2。
图2 HL7/DICOM网关信息交换示意图
2 结果
RTIS由众多模块组成，包括病人登记、病人管理、检查登记、膜室管理、CT及模拟机管理、计划室管理、治疗室管理等。病人登记模块与HIS对接以便快速导入患者信息，及患者信息的补充录入；病人管理模块拥有查看患者信息、流程安排和治疗情况的功能；膜室管理模块、CT及模拟机管理模块均可以查看和调整膜室、CT室及模拟定位室的工作安排；计划室管理模块包含DICOM数据的传输，放疗计划的批准、上传和放射治疗排程；治疗室管理模块中可以查阅每个治疗机的治疗安排，并且负责治疗计划与加速器之间的传输；在数据统计模块中可以查看数据统计信息如各部门工作量，患者病种统计等。
系统的工作角色有：前台工作站、医生工作站、物理室工作站、模室工作站、CT/模拟机工作站、治疗室工作站、主任工作站。RTIS工作角色与模块框图，见图3。
图3 RTIS信息管理系统工作角色与模块框图
放疗患者的相关信息录入和管理均可通过RTIS来完成。患者进入放疗科后首先由前台工作站登记患者基本信息，医生工作站为患者录入临床诊断资料并且登记预约体模制作和CT扫描，之后由模室工作站、CT/模拟工作站查看各工作站的预约情况，并依次按照预约安排完成相应的临床工作。一切准备就绪后，医生工作站录入放疗处方并预约放疗计划制作，物理师在放射治疗计划系统（TPS）制作好放疗计划后通过物理室工作站将计划上传到RTIS数据库中，最后由治疗室工作站从数据库中调用放疗计划并传输到加速器上执行。所有的放疗环节均被纳入到RTIS管理系统中，模室、CT/模拟、物理室、治疗室工作站均可在管理系统中查看当日的工作安排，医生也可以在系统中密切跟踪患者的治疗流程。主任工作站负责查看全科的工作量情况及患者的临床大数据如病种统计、年龄、地域分布等。
RTPACS数据库是RTIS网络系统的DICOM数据中心，各DICOM节点设备的DICOM数据集中存放在该中心，RTPACS集中管理和维护这些海量数据，并按DICOM协议的要求提供功能齐全的DICOM服务。TPS工作站、CT、MRI、模拟定位机及放射治疗机影像工作站均连接到RTPACS服务器，共享传输DICOM图像及DICOM-RT数据。
3 讨论
放射治疗作为肿瘤治疗的重要手段之一，在当今社会健康体系中发挥着越来越重要的作用。它是一个由多种人员参与、多个环节组成的治疗流程，流程贯穿着患者信息和资料的频繁交换。当今各级医院的放疗中心中，不论是放射治疗设备的数量种类还是放疗患者的规模都在不断的扩大，放疗患者的资料分散，管理杂乱的问题日渐凸显 [11]。传统纸质资料的传阅早已满足不了放疗中心的大量信息频繁交换的需求，即使目前临床上TPS、PACS及HIS已得到广泛使用，许多患者信息数据已经电子化了，可以依靠局域网进行数据传输，但由于放疗设备的多样性，各设备间信息传输依然面临着低效性、出错率高等问题，因此采用一套完整的系统来保证各数据之间的无缝衔接是十分必要的 [12-15]。RTIS是一个有效地将放疗各个环节、设施衔接在一起的网络系统，可以大大降低数据传输的出错率，并且提高各部门、环节间数据共享的效率。国外已有MOSAIQ ®、ARIA ®等商用放疗信息管理系统 [16]，但由于我国医院的放射治疗流程和管理方式与国外存在差异，在实际应用中这些系统中的很多功能模块受限，本土化扩展难以应用 [12]。本文设计的RTIS基于我院放疗现状研制，符合本地医院的工作流程和习惯，以患者为中心，本土化程度高。患者从入院开始，其信息经登记员、医师、物理师、技师由前台工作站、CT/模拟工作站、物理师工作站、医师工作站等进行交换操作，达到各个放疗环节均信息化并整合到RTIS进行统一管理，患者的治疗诊断信息都集中存放在数据库中，方便各个工作站终端调用处理并相互交流。
4 结论
RTIS存储了大量放射治疗信息，并且通过HL7/ DICOM网关模式实现了RTIS与HIS、PACS的整合，形成了以病人为中心的信息管理模式，有利于放疗患者诊断信息、治疗记录和影像资料的高度集中管理，提高患者放射治疗的精确性和效率，同时也可以构建各放疗中心患者的放疗大数据库，为资料随访统计提供了便利，有利于科研成果的出炉，进一步指导临床工作。
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本文编辑 韩淑英
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
Abstract： 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.
Key words：information administration system in radiotherapy; radiotherapy planning system; medical linear accelerator; MRI image workstation; agreement of digital image communication in medicine; CT device
[中图分类号]TP319
[文献标识码]C
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2017.02.032
[文章编号]1674-1633(2017)02-0117-03
收稿日期：2016-07-19
修回日期：2016-11-29
通讯作者：王培，副研究员，主要研究方向为密码学、计算机学。
通讯作者邮箱：dengwangpei@163.com