专利名称：处方剂量自动计算的放射治疗系统的制作方法
技术领域：
本发明属于放射治疗设备领域，尤其是涉及一种处方剂量自动计算的放射治疗系统。
背景技术：
目前，所有放疗中心在用放射治疗设备(如医用直线加速器、钴-60治疗机、深部X光治疗机、γ刀和适形断层扫描放射治疗机)治疗病人时都采用的是“处方治疗”模式，即医生根据已知的有关肿瘤学的临床信息，包括病史、组织学、影象学以及放疗设备的放射物理学信息，包括机器性能、射野剂量学参数和可实施的治疗技术等给出肿瘤病人的治疗处方，然后计算出不同治疗目的(根治、辅助或姑息)的照射剂量及各种放疗设备的时间剂量(处方剂量)的分割，技术员则根据处方剂量大小在治疗机器上对病人实施照射治疗。
可以看出，首次放疗时处方剂量与实际照射的符合性和以后每次治疗的重复性对病人的放疗质量关系十分重大。放射治疗处方剂量的问题是一个带有系统误差的重要问题，它会出现在整个放射治疗的全过程之中。不同治疗目的和不同治疗机器的处方剂量是不相同的。而同一目的、同一机器给出的处方剂量计算又和以下诸条件有关治疗处方(临床靶区、计划靶区、危险器官、剂量、分割)，照射技术(SSD(固定源皮距)/SAD(等中心)、旋转、非对称)，射线类型(光子、电子、能量大小)，射野参数(长、宽)，射线调制方式(组织补偿材料和厚度、楔形板、铅挡块、MLC(多叶准直器))，剂量学参数(单次量、总量、剂量权重、处方剂量点深度)。目前国内大部分放疗中心病人的处方剂量都是由医生自行查表计算而得出的，少数有放射治疗计划系统(TPS)的单位由物理师在计划系统上计算给出。这样的作法不仅工作量大，而且常常容易出现错误。如果一个单位有3～4台不同类型的放疗设备，计算处方剂量的不同数据表格可以达数十张之多，要计算一个稍微复杂治疗方案病人的处方剂量要花费数十分钟甚至几个小时的时间，而且稍不注意查错或算错一个数据就会造成治疗事故(剂量不足或过量)。即使是有放射治疗计划系统(TPS)的单位，国际辐射测量和单位委员会(ICRU)也建议从放疗质量保证的角度出发，要有一个“第三者”来重新审核复查一下治疗处方剂量的可靠性。快捷、准确计算出多台放疗设备的处方剂量或对放射治疗计划系统(TPS)的处方剂量进行复核，保证整个放射治疗过程的准确无误，是每个放疗单位进行放疗质量保证的关键问题之一。为此，国际辐射测量和单位委员会(ICRU)于1993年公布了50号报告“光子束治疗的处方、记录和报告”，并于1999年又发表了62号报告对50号报告进行增补，向全世界各放疗中心建议如何对放射治疗处方进行规范化和制度化，并取得了放疗界的共识。目前，国外各大放疗中心都有自己的一套严格的处方剂量计算和验证制度，如美国的MD.Anderson医院和Memorial Sloan-Kettering肿瘤中心也不例外。
本发明的目的就是为了解决放射治疗质量保证中处方剂量规范化的问题，提供一种处方剂量自动计算的放射治疗系统，方便、快捷、准确地计算出不同放疗设备临床使用的各种照射时的处方剂量，并进行科学管理，提高放射治疗的工作效率和放射治疗的质量保证。
发明内容
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的本发明的处方剂量自动计算的放射治疗系统由模拟定位设备(2)、胶片扫描仪(3)、射野数据输入模块(4)、处方剂量计算与验证系统(5)、放射治疗设备(6)组成，其中，处方剂量计算与验证系统(5)由放射治疗计划输入模块(9)，模拟定位胶片数据输入模块(10)，放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)以及计算结果输出与数据管理模块(12)组成；模拟定位设备(2)将数据传输给胶片扫描仪(3)，胶片扫描仪(3)将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，射野数据输入模块(4)一方面从放射治疗设备(6)采集数据，另一方面将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，处方剂量计算与验证系统(5)自动计算出处方剂量(MU)，由放射治疗设备(6)执行；射野数据输入模块(4)用于存储放射治疗设备的各种物理剂量参数，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；放射治疗计划输入模块(9)用于存储各种放射治疗计划和计算2D(二维)通量图，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；
模拟定位胶片数据输入模块(10)用于处理胶片图象、勾画和自动计算各种不规则射野面积，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)根据计算结果输出与数据管理模块(12)输入的病历和处方信息、射野数据输入模块(4)输入的设备参数、放射治疗计划输入模块(9)输入的治疗计划和国际公认的计算公式计算出放射治疗处方剂量(MU)，将计算结果与放射治疗计划系统(TPS)的计算结果进行比对，给出比对误差，对大于3％的误差给予自动报警，并将计算结果输入计算结果输出与数据管理模块(12)；计算结果输出与数据管理模块(12)用于建立新病历、存储病历，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)，对每次治疗时病人处方剂量和输出进行打印，并按年、月、日对医生工作量、各放疗设备工作量进行统计与分析，收治病种分类统计与分析以及对病人放射治疗病历档案进行管理。
上述方案中，处方剂量自动计算的放射治疗系统含有放射治疗计划系统(TPS)，放射治疗计划系统(TPS)一方面从模拟定位设备(2)和射野数据输入模块(4)采集数据，另一方面将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，再接受处方剂量计算与验证系统(5)的验证结果。
上述方案中，放射治疗计划输入模块(9)带有和目前国内外公认的放射治疗计划系统(TPS)，如Varian Cadplan、CMS Focus、ADACPinnacle、PrecisePlan、NOMOS Peacock、Nucletron Plato、BrainlabBrainscan的适配接口，可方便地输入各种计划结果。
上述方案中，模拟定位设备(2)为X线模拟定位机或/和CT模拟定位机，放射治疗设备(6)为钴-60治疗机或/和医用直线加速器或/和深部X光机或/和γ刀或/和适形断层扫描放射治疗机。
上述方案中，放射治疗处方剂量(MU)计算公式为1)固定源皮距(SSD)照射时MU＝D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD)；2)等中心(SAD)照射时MU＝D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD)；
其中D肿瘤剂量；PDD百分深度剂量；TMR组织最大剂量比；Sc准直器散射因子；Sp模体散射因子；Wf楔形因子；Kc托盘因子；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，射野数据输入模块(4)的程序为打开“射线参数数据库”，将显示已经输入的机器的物理数据，可以对相应的物理数据进行编辑，如果要“添加机器数据”，首先“输入机器名称”，输入合法的机器名称后，提示“手动还是自动”地输入机器的物理数据，如果选择“自动”方式输入，需要“输入水箱位置及名称”，然后“系统自动输入射线数据”，并且将相应的数据写入“射线参数数据库”中的适当位置；如果选择“手动”方式输入，首先“输入常规机器数据”，然后提示“是否是光子机”，如果选择输入“光子”线数据，则输入相应的光子射线数据，首先“添加光子能量”，然后在对应的光子能量下，“添加PDD”，“添加TMR”，“添加Sc和Sp”，“添加楔形因子Wf”，“添加衰减因子Kt”，“添加离轴因子OAR”并且“输入MLC信息”，将相应的数据写入“射线参数数据库”中适当的位置；如果选择输入“电子”线数据，则输入相应的电子射线数据，首先“添加电子能量”，然后在对应的电子能量下，“添加限光筒因子”，“添加电子窗因子”，将相应的数据写入“射线参数数据库”。
上述方案中，放射治疗计划输入模块(9)的程序为在放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)中，可以“输入计划系统的计划”和“输入MLC文件”，从而完成调强治疗的计算或输入计划系统计算的结果。当“输入计划系统的计划”时，首先“判断计划系统的文件格式”，然后“读入计划系统的计划数据”，并且将计划数据“转换为当前系统的文件格式”，最后返回放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)。当“输入MLC文件”时，首先根据MLC(多叶准直器)的叶片排列数据“计算2D通量图”，然后“显示2D通量图”，并且可以相应直观地“显示叶片的排列”，最后取出2D(二维)通量图信息返回放射治疗处方剂量和验证模块(11)。
上述方案中，模拟定位胶片数据输入模块(10)的程序为在放射治疗处方剂量和验证模块(11)中，可以采用模拟定位胶片来勾画靶区的形状，从而计算适形放疗的处方剂量(MU)。通过“设置扫描参数”，确定扫描胶片的大小，分辨率等信息，然后“扫描模拟定位胶片”，如果胶片的效果不好，可以“对胶片图象进行处理”，紧接着在胶片图象上“比照图象交互进行轮廓线勾画”，如果对轮廓线的勾画不满意，可以再“对胶片图象进行处理”后，重新开始“比照图象交互进行轮廓线勾画”，直到满意为止；之后将“计算轮廓线面积和周长”，并将数据存储在适当的文件中，最后返回放射治疗处方剂量和验证模块(11)。
上述方案中，放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)的程序为在“计算结果输出与数据管理模块(12)”中，可以添加相应的病人的计划，从而计算该病人计划对应各个射野的放射治疗的处方剂量(MU)。“输入计划信息”确定执行计划的医生和照射的技术，然后“编辑射野信息”，对于每个射野，“输入处方信息”，获取这个射野照射方位等信息，选择射线的类型“是光子还是电子”，如果是电子，将计算电子线的处方剂量(MU)，如果是光子，将计算光子线的处方剂量(MU)和感兴趣点的剂量(包括最大剂量、最小剂量、不同等剂量线剂量)。
在计算光子线的处方剂量(MU)时，“输入机器和能量名”确定射野照射的机器和能量，“输入等剂量曲线值”来确定靶区治疗的剂量线数值，“选择治疗方式”来确定病人治疗时的摆位是SSD(固定源皮距)还是SAD(等中心)，在“输入射野设置”中“输入射野宽度、高度”，“输入SSD值、治疗深度”，“输入机器和治疗床摆位信息”，“输入感兴趣点的深度”；在“输入各种修正因子”中输入楔形因子、衰减因子和非均匀校正因子等，输入“挡块校正”的方式，可以输入相应的规则挡块的长宽数值或挡块的面积、比例，也可以通过“模拟定位胶片数据输入模块(10)”输入一个不规则适形挡块。上面的数据输入完毕后，选择是“常规、适形计算”还是“调强放疗计算”，如果是“常规、适形计算”，在“输入总剂量和单次剂量”后，将根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据来“计算光子线MU值以及感兴趣点的剂量值”；如果是“调强放疗计算”，将“输入治疗的MU值”并且通过“放射治疗计划输入模块(9)”来“输入MLC文件”，从而根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据来“计算感兴趣点的剂量值”。“常规、适形计算”和“调强放疗计算”计算的结果将与通过“放射治疗计划输入模块(9)”输入的计划系统所做的结果进行“计算的值与计划结果对比”。
在计算电子线的处方剂量(MU)时，“输入机器和能量名”确定射野照射的机器和能量，“输入总剂量和单次剂量”确定射野照射靶区的剂量，然后“输入治疗深度”，“输入限光筒因子”，“输入电子窗因子”，之后根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据“计算电子线的MU值”。计算的结果将与通过“放射治疗计划输入模块(9)”输入的计划系统所做的结果进行“计算的值与计划结果对比”。
所有射野的处方剂量(MU)计算和验证完毕后，返回“计算结果输出与数据管理模块(12)”，存贮计划数据或打印病人计划验证报告。
上述方案中，计算结果输出与数据管理模块(12)的程序为打开“病人病历数据库”，将显示所有已经输入的病人的病历档案。病历档案包括一些病人的基本信息，例如病历号、姓名、性别、年龄、病种等等，还包括已经在“放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)”中计算和验证并且已经保存的所有病人计划。
可以分别按照“病历号”或“姓名”等信息“查询编辑病历信息”并且可以“编辑病人治疗计划”从而打开已经存在的治疗计划进入到“放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)”，编辑后的病人计划提示“是否保存”，也可以直接“打印病人治疗计划报告”。
可以分别“设置统计条件”，从而按照统计条件统计出相应的统计结果，例如每月的病历数、计算和验证的计划数和照射野数等等，最后“打印统计结果”。
当“新建病人病历”时，可以按照提示有选择地“输入病历信息”，然后可以“新建病人治疗计划”，当“输入治疗计划信息”后进入“放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)”，计算和验证后的病人计划提示“是否保存”，也可以直接“打印病人治疗计划报告”。
由于采用了上述方案，本发明的处方剂量自动计算的放射治疗系统根据输入不同病人的治疗处方，可以方便、快捷、准确地计算出不同放疗设备临床使用的常规照射、特殊照射、MLC(多叶准直器)照射时的处方剂量，技术人员根据此处方剂量在治疗机器上对病人实施照射治疗，并进行科学管理，大大提高放射治疗的工作效率和放射治疗的质量保证。
具体实施例方式
下面结合附图所述实施例对本发明进行较为详细的描述，但本发明不仅限于所述实施例。
图1是本发明的系统示意图。
图2是射野数据输入模块的程序框图。
图3是放射治疗计划输入模块的程序框图。
图4是模拟定位胶片数据输入模块的程序框图。
图5是放射治疗处方剂量计算和验证模块的程序框图。
图6是计算结果输出与数据管理模块的程序框图。
如图1至图6所示，由模拟定位设备(2)、放射治疗计划系统(TPS)、胶片扫描仪(3)、射野数据输入模块(4)、处方剂量计算与验证系统(5)、放射治疗设备(6)、QA报告(7)、放疗科信息管理系统(8)组成本发明，其中，处方剂量计算与验证系统(5)由放射治疗计划输入模块(9)，模拟定位胶片数据输入模块(10)，放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)以及计算结果输出与数据管理模块(12)组成。
模拟定位设备(2)将数据传输给放射治疗计划系统(TPS)和胶片扫描仪(3)，胶片扫描仪(3)将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，射野数据输入模块(4)一方面从放射治疗设备(6)采集数据，另一方面将数据传输给放射治疗计划系统(TPS)和处方剂量计算与验证系统(5)，放射治疗计划系统(TPS)将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，再接受处方剂量计算与验证系统(5)的验证结果，处方剂量计算与验证系统(5)自动计算出处方剂量(MU)，由放射治疗设备(6)执行。
射野数据输入模块(4)可用手工或计算机磁盘方式将剂量仪器测量的放射治疗设备的各种物理剂量参数(如PDD(百分深度剂量)、TMR(组织最大剂量比)、Sc(准直器散射因子)、Sp(模体散射因子)、楔形因子、托盘因子、离轴比因子)存储到数据库中，并输入到系统中。
放射治疗计划输入模块(9)带有和目前国内外公认的放射治疗计划系统(TPS)，如Varian Cadplan、CMS Focus、ADAC Pinnacle、PrecisePlan、NOMOS Peacock、Nucletron Plato、Brainlab Brainscan等的适配接口，可方便地输入各种计划结果，并存储各种放射治疗计划和计算2D(二维)通量图，输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)。
模拟定位胶片数据输入模块(10)用于处理胶片图象、勾画和自动计算各种不规则射野面积，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)。
放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)根据计算结果输出与数据管理模块(12)输入的病历和处方信息、射野数据输入模块(4)输入的设备参数、放射治疗计划输入模块(9)输入的治疗计划和国际公认的下述计算公式计算出放射治疗处方剂量(MU)1)固定源皮距(SSD)照射时MU＝D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD)；2)等中心(SAD)照射时MU＝D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD)；其中D肿瘤剂量；PDD百分深度剂量；TMR组织最大剂量比；Sc准直器散射因子；Sp模体散射因子；Wf楔形因子；Kc托盘因子；FSSD反平方校正因子(SSD因子)；FSAD反平方校正因子(SAD因子)。
在放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)中可对本系统的计算结果和放射治疗计划系统(TPS)的计算结果进行比对，给出比对误差；对大于3％的误差给予自动报警，提醒医生和物理师进行进一步的验证和检查，并将计算结果输入计算结果输出与数据管理模块(12)。
计算结果输出与数据管理模块(12)用于建立新病历、存储病历，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)，可对每次治疗时病人处方剂量和输出进行打印，并可按年、月、日对全科医生工作量、各放疗设备工作量进行统计与分析，收治病种分类统计与分析以及对病人放射治疗病历档案进行管理。
如图2所示，射野数据输入模块的程序框图为打开“射线参数数据库”，将显示已经输入的机器的物理数据，可以对相应的物理数据进行编辑，如果要“添加机器数据”，首先“输入机器名称”，输入合法的机器名称后，提示“手动还是自动”地输入机器的物理数据，如果选择“自动”方式输入，需要“输入水箱位置及名称”，然后“系统自动输入射线数据”，并且将相应的数据写入“射线参数数据库”中的适当位置；如果选择“手动”方式输入，首先“输入常规机器数据”，然后提示“是否是光子机”，如果选择输入“光子”线数据，则输入相应的光子射线数据，首先“添加光子能量”，然后在对应的光子能量下，“添加PDD”，“添加TMR”，“添加Sc和Sp”，“添加楔形因子Wf”，“添加衰减因子Kt”，“添加离轴因子OAR”并且“输入MLC信息”，将相应的数据写入“射线参数数据库”中适当的位置；如果选择输入“电子”线数据，则输入相应的电子射线数据，首先“添加电子能量”，然后在对应的电子能量下，“添加限光筒因子”，“添加电子窗因子”，将相应的数据写入“射线参数数据厍”。
如图3所示，放射治疗计划输入模块的程序框图为在放射治疗处方剂量计算和验证模块中，可以“输入计划系统的计划”和“输入MLC文件”，从而完成调强治疗的计算或输入计划系统计算的结果。当“输入计划系统的计划”时，首先“判断计划系统的文件格式”，然后“读入计划系统的计划数据”并且将计划数据“转换为当前系统的文件格式”，最后返回放射治疗处方剂量计算和验证模块。当“输入MLC文件”时，首先根据MLC(多叶准直器)的叶片排列数据“计算2D通量图”，然后“显示2D通量图”，并且可以相应直观地“显示叶片的排列”，最后取出2D(二维)通量图信息返回放射治疗处方剂量和验证模块。
如图4所示，模拟定位胶片输入模块的程序框图为在放射治疗处方剂量和验证模块中，可以采用模拟定位胶片来勾画靶区的形状，从而计算适形放疗的处方剂量(MU)。通过“设置扫描参数”，确定扫描胶片的大小，分辨率等信息，然后“扫描模拟定位胶片”，如果胶片的效果不好，可以“对胶片图象进行处理”，紧接着在胶片图象上“比照图象交互进行轮廓线勾画”，如果对轮廓线的勾画不满意，可以再“对胶片图象进行处理”后，重新开始“比照图象交互进行轮廓线勾画”，直到满意为止；之后将“计算轮廓线面积和周长”，并将数据存储在适当的文件中，最后返回放射治疗处方剂量和验证模块。
如图5所示，放射治疗处方剂量计算和验证模块的程序框图为在“计算结果输出与数据管理模块”中，可以添加相应的病人的计划，从而计算该病人计划对应各个野的放射治疗的处方剂量(MU)。“输入计划信息”确定执行计划的医生和照射的技术，然后“编辑射野信息”，对于每个射野，“输入处方信息”，获取这个射野照射方位等信息，选择射线的类型“是光子还是电子”，如果是电子，将计算电子线的处方剂量(MU)，如果是光子，将计算光子线的处方剂量(MU)和感兴趣点的剂量(包括最大剂量、最小剂量、不同等剂量线剂量)。
在计算光子线的处方剂量(MU)时，“输入机器和能量名”确定射野照射的机器和能量，“输入等剂量曲线值”来确定靶区治疗的剂量线数值，“选择治疗方式”来确定病人治疗时的摆位是SSD(固定源皮距)还是SAD(等中心)，在“输入射野设置”中“输入射野宽度、高度”，“输入SSD值、治疗深度”，“输入机器和治疗床摆位信息”，“输入感兴趣点的深度”；在“输入各种修正因子”中输入楔形因子、衰减因子和非均匀校正因子等，输入“挡块校正”的方式，可以输入相应的规则挡块的长宽数值或挡块的面积、比例，也可以通过“模拟定位胶片数据输入模块”输入一个不规则适形挡块。上面的数据输入完毕后，选择是“常规、适形计算”还是“调强放疗计算”，如果是“常规、适形计算”，在“输入总剂量和单次剂量”后，将根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据来“计算光子线MU值以及感兴趣点的剂量值”；如果是“调强放疗计算”，将“输入治疗的MU值”并且通过“放射治疗计划输入模块”来“输入MLC文件”，从而根据输入的数值，在射线参数数据厍中自动查找射线参数数据来“计算感兴趣点的剂量值”。“常规、适形计算”和“调强放疗计算”计算的结果将与通过“放射治疗计划输入模块”输入的计划系统所做的结果进行“计算的值与计划结果对比”。
在计算电子线的处方剂量(MU)时，“输入机器和能量名”确定射野照射的机器和能量，“输入总剂量和单次剂量”确定射野照射靶区的剂量，然后“输入治疗深度”，“输入限光筒因子”，“输入电子窗因子”，之后根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据“计算电子线的MU值”。计算的结果将与通过“放射治疗计划输入模块”输入的计划系统所做的结果进行“计算的值与计划结果对比”。
所有射野的处方剂量(MU)计算和验证完毕后，返回“计算结果输出与数据管理模块”，存贮计划数据或打印病人计划验证报告。
如图6所示，计算结果输出与数据管理模块的程序框图为打开“病人病历数据库”，将显示所有已经输入的病人的病历档案。病历档案包括一些病人的基本信息，例如病历号、姓名、性别、年龄、病种等等，还包括已经在“放射治疗处方剂量计算和验证模块”中计算和验证并且已经保存的所有病人计划。
可以分别按照“病历号”或“姓名”等信息“查询编辑病历信息”并且可以“编辑病人治疗计划”从而打开已经存在的治疗计划进入到“处方剂量计算及验证模块”，编辑后的病人计划提示“是否保存”，也可以直接“打印病人治疗计划报告”；可以分别“设置统计条件”，从而按照统计条件统计出相应的统计结果，例如每月的病历数、计算和验证的计划数和照射野数等等，最后“打印统计结果”当“新建病人病历”时，可以按照提示有选择地“输入病历信息”，然后可以“新建病人治疗计划”，当“输入治疗计划信息”后进入“处方剂量计算及验证模块”，计算和验证后的病人计划提示“是否保存”，也可以直接“打印病人治疗计划报告”。
实施例一如图1所示，当某一肿瘤病人(1)经放疗科医生临床检查确诊为某一部分(器官)的肿瘤后，根据放射治疗原则确定治疗方案，并给出肿瘤治疗的剂量大小，然后采用模拟定位设备(2)(X线模拟定位机或CT模拟定位机)对病人进行治疗前模拟定位，确定肿瘤靶区、重要器官和治疗区域(GTV、CTV、PTV)，可通过光纤、磁盘或胶片将这些数据传输给放射治疗计划系统(TPS)或胶片扫描仪(3)，射野数据输入模块(4)将通过手工或计算机磁盘方式采集到的放射治疗设备(6)(钴-60治疗机、医用直线加速器、深部X光机、γ刀和适形断层扫描放射治疗机)的各种物理剂量学参数输入到处方剂量计算与验证系统(5)和放射治疗计划系统(TPS)，处方剂量计算与验证系统(5)按MU＝D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD)或MU＝D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD)的计算公式，根据不同的射线种类和能量、射野大小、剂量权重、楔形板或挡铅及组织补偿等条件计算出治疗时的处方剂量(MU)，并可以和放射治疗计划系统(TPS)的计算结果进行比较，若两者误差大于3％，则再修正放射治疗计划系统(TPS)的治疗方案，直到合乎要求为止。在没有放射治疗计划系统(TPS)的单位或进行常规放疗时，不规则靶区(射野)的形状可通过胶片扫描仪(3)进入处方剂量计算与验证系统(5)，由处方剂量计算与验证系统(5)根据已有的射野数据和治疗条件自动计算出处方剂量(MU)，得出的最终处方剂量一份打印成治疗单交给技术员执行放射治疗设备(6)，一份形成QA文档(7)存储在放疗科信息管理系统(8)中，即完成了放射治疗处方剂量计算与执行的过程。
权利要求
1.一种处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于由模拟定位设备(2)、胶片扫描仪(3)、射野数据输入模块(4)、处方剂量计算与验证系统(5)、放射治疗设备(6)组成处方剂量自动计算的放射治疗系统，其中，处方剂量计算与验证系统(5)由放射治疗计划输入模块(9)，模拟定位胶片数据输入模块(10)，放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)以及计算结果输出与数据管理模块(12)组成；模拟定位设备(2)将数据传输给胶片扫描仪(3)，胶片扫描仪(3)将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，射野数据输入模块(4)一方面从放射治疗设备(6)采集数据，另一方面将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，处方剂量计算与验证系统(5)自动计算出处方剂量(MU)，由放射治疗设备(6)执行；射野数据输入模块(4)用于存储放射治疗设备的各种物理剂量参数，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；放射治疗计划输入模块(9)用于存储各种放射治疗计划和计算2D通量图，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；模拟定位胶片数据输入模块(10)用于处理胶片图象、勾画和自动计算各种不规则射野面积，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)根据计算结果输出与数据管理模块(12)输入的病历和处方信息、射野数据输入模块(4)输入的设备参数、放射治疗计划输入模块(9)输入的治疗计划和国际公认的计算公式计算出放射治疗处方剂量(MU)，将计算结果与放射治疗计划系统(TPS)的计算结果进行比对，给出比对误差，对大于3％的误差给予自动报警，并将计算结果输入计算结果输出与数据管理模块(12)；计算结果输出与数据管理模块(12)用于建立新病历、存储病历，并输入到放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)，对每次治疗时病人处方剂量和输出进行打印，并按年、月、日对医生工作量、各放疗设备工作量进行统计与分析，收治病种分类统计与分析以及对病人放射治疗病历档案进行管理。
2.根据权利要求1所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于处方剂量自动计算的放射治疗系统含有放射治疗计划系统(TPS)，放射治疗计划系统(TPS)一方而从模拟定位设备(2)和射野数据输入模块(4)采集数据，另一方面将数据传输给处方剂量计算与验证系统(5)，再接受处方剂量计算与验证系统(5)的验证结果；其中，处方剂量计算与验证系统(5)由放射治疗计划输入模块(9)，模拟定位胶片数据输入模块(10)，放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)以及计算结果输出与数据管理模块(12)组成。
3.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于放射治疗计划输入模块(9)带有和目前国内外公认的放射治疗计划系统(TPS)，如Varian Cadplan、CMS Focus、ADACPinnacle、PrecisePlan、NOMOS Peacock、Nucletron Plato、BrainlabBrainscan的适配接口。
4.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于模拟定位设备(2)为X线模拟定位机或/和CT模拟定位机，放射治疗设备(6)为钴-60治疗机或/和医用直线加速器或/和深部X光机或/和γ刀或/和适形断层扫描放射治疗机。
5.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于放射治疗处方剂量(MU)计算公式为1)固定源皮距(SSD)照射时MU＝D/(PDD×Sc×Sp×Kc×Wf×FSSD)；2)等中心(SAD)照射时MU＝D/(TMR×Sc×Sp×Kc×Wf×FSAD)；其中D肿瘤剂量；PDD百分深度剂量TMR组织最大剂量比；Sc准直器散射因子；Sp模体散射因子；Wf楔形因子；Kc托盘因子；FSSD反平方校正因子(SSD因子)；FSAD反平方校正因子(SAD因子)。
6.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于射野数据输入模块(4)的程序为打开“射线参数数据库”，将显示已经输入的机器的物理数据，对相应的物理数据进行编辑时，如果要“添加机器数据”，首先“输入机器名称”，输入合法的机器名称后，提示“手动还是自动”地输入机器的物理数据，如果选择“自动”方式输入，需要“输入水箱位置及名称”，然后“系统自动输入射线数据”，并且将相应的数据写入“射线参数数据库”中的适当位置；如果选择“手动”方式输入，首先“输入常规机器数据”，然后提示“是否是光子机”，如果选择输入“光子”线数据，则输入相应的光子射线数据，首先“添加光子能量”，然后在对应的光子能量下，“添加PDD”，“添加TMR”，“添加Sc和Sp”，“添加楔形因子Wf”，“添加衰减因子Kt”，“添加离轴因子OAR”并且“输入MLC信息”，将相应的数据写入“射线参数数据库”中适当的位背；如果选择输入“电子”线数据，则输入相应的电子射线数据，首先“添加电子能量”，然后在对应的电子能量下，“添加限光筒因子”，“添加电子窗因子”，将相应的数据写入“射线参数数据库”。
7.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于放射治疗计划输入模块(9)的程序为在放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)中，通过“输入计划系统的计划”和“输入MLC文件”，从而完成调强治疗的计算或输入计划系统计算的结果；当“输入计划系统的计划”时，首先“判断计划系统的文件格式”，然后“读入计划系统的计划数据”，并且将计划数据“转换为当前系统的文件格式”，最后返回放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)；当“输入MLC文件”时，首先根据MLC(多叶准直器)的叶片排列数据“计算2D通量图”，然后“显示2D通量图”，并相应直观地“显示叶片的排列”，最后取出2D(二维)通量图信息返回放射治疗处方剂量和验证模块(11)。
8.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于模拟定位胶片数据输入模块(10)的程序为在放射治疗处方剂量和验证模块(11)中，采用模拟定位胶片来勾画靶区的形状，从而计算适形放疗的处方剂量(MU)；通过“设置扫描参数”，确定扫描胶片的大小，分辨率，然后“扫描模拟定位胶片”，如果胶片的效果不好，“对胶片图象进行处理”，紧接着在胶片图象上“比照图象交互进行轮廓线勾画”，如果对轮廓线的勾画不满意，再“对胶片图象进行处理”后，重新开始“比照图象交互进行轮廓线勾画”，直到满意为止；之后将“计算轮廓线面积和周长”，并将数据存储在适当的文件中，最后返回放射治疗处方剂量和验证模块(11)。
9.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)的程序为在“计算结果输出与数据管理模块(12)”中，通过添加相应的病人的计划，从而计算该病人计划对应各个射野的放射治疗的处方剂量(MU)；“输入计划信息”确定执行计划的医生和照射的技术，然后“编辑射野信息”，对于每个射野，“输入处方信息”，获取这个射野照射方位信息，选择射线的类型“是光子还是电子”，如果是电子，将计算电子线的处方剂量(MU)，如果是光子，将计算光子线的处方剂量(MU)和感兴趣点的剂量(包括最大剂量、最小剂量、不同等剂量线剂量)；在计算光子线的处方剂量(MU)时，“输入机器和能量名”确定射野照射的机器和能量，“输入等剂量曲线值”来确定靶区治疗的剂量线数值，“选择治疗方式”来确定病人治疗时的摆位是SSD(固定源皮距)还是SAD(等中心)，在“输入射野设置”中“输入射野宽度、高度”，“输入SSD值、治疗深度”，“输入机器和治疗床摆位信息”，“输入感兴趣点的深度”；在“输入各种修正因子”中输入楔形因子、衰减因子和非均匀校正因子，输入“挡块校正”的方式，如输入相应的规则挡块的长宽数值或挡块的面积、比例，或通过“模拟定位胶片数据输入模块(10)”输入一个不规则适形挡块；上面的数据输入完毕后，选择是“常规、适形计算”还是“调强放疗计算”，如果是“常规、适形计算”，在“输入总剂量和单次剂量”后，将根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据来“计算光子线MU值以及感兴趣点的剂量值”；如果是“调强放疗计算”，将“输入治疗的MU值”并且通过“放射治疗计划输入模块(9)”来“输入MLC文件”，从而根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据来“计算感兴趣点的剂量值”；“常规、适形计算”和“调强放疗计算”计算的结果将与通过“放射治疗计划输入模块(9)”输入的计划系统所做的结果进行“计算的值与计划结果对比”；在计算电子线的处方剂量(MU)时，“输入机器和能量名”确定射野照射的机器和能量，“输入总剂量和单次剂量”确定射野照射靶区的剂量，然后“输入治疗深度”，“输入限光筒因子”，“输入电子窗因子”，之后根据输入的数值，在射线参数数据库中自动查找射线参数数据“计算电子线的MU值”；计算的结果将与通过“放射治疗计划输入模块(9)”输入的计划系统所做的结果进行“计算的值与计划结果对比”；所有射野的处方剂量(MU)计算和验证完毕后，返回“计算结果输出与数据管理模块(12)”，存贮计划数据或打印病人计划验证报告。
10.根据权利要求1或2所述的处方剂量自动计算的放射治疗系统，其特征在于计算结果输出与数据管理模块(12)的程序为打开“病人病历数据库”，将显示所有已经输入的病人的病历档案；病历档案包括一些病人的基本信息，例如病历号、姓名、性别、年龄、病种，还包括已经在“放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)”中计算和验证并且已经保存的所有病人计划；分别按照“病历号”或“姓名”信息“查询编辑病历信息”并且“编辑病人治疗计划”，从而打开已经存在的治疗计划进入到“放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)”，编辑后的病人计划提示“是否保存”，或直接“打印病人治疗计划报告”；分别“设置统计条件”，从而按照统计条件统计出相应的统计结果，例如每月的病历数、计算和验证的计划数和照射野数，最后“打印统计结果”；当“新建病人病历”时，按照提示有选择地“输入病历信息”，然后“新建病人治疗计划”，当“输入治疗计划信息”后，进入“放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)”，计算和验证后的病人计划提示“是否保存”，或直接“打印病人治疗计划报告”。
全文摘要
本发明是一种处方剂量自动计算的放射治疗系统，由模拟定位设备(2)、胶片扫描仪(3)、射野数据输入模块(4)、处方剂量计算与验证系统(5)、放射治疗设备(6)组成处方剂量自动计算的放射治疗系统，其中，处方剂量计算与验证系统(5)由放射治疗计划输入模块(9)，模拟定位胶片数据输入模块(10)，放射治疗处方剂量计算和验证模块(11)以及计算结果输出与数据管理模块(12)组成；本发明解决了放射治疗质量保证中处方剂量规范化的问题，可以方便、快捷、准确地计算出不同放疗设备临床使用的各种照射时的处方剂量，并进行科学管理，提高放射治疗的工作效率和放射治疗的质量保证。
文档编号G06F19/00GK1438602SQ0311746
公开日2003年8月27日 申请日期2003年3月17日 优先权日2003年3月17日
发明者吴大可, 邓晓春 申请人:吴大可, 邓晓春