本发明涉及，尤其涉及一种射波刀治疗计划参数自动提取方法及计算机可读存储介质。
背景技术：
近年来随着加速器技术和图像引导技术等的快速发展，使得放射治疗逐渐进入了精准医疗时代，而全身立体定向放射治疗(sbrt)正是精准放疗技术的典型代表。射波刀(cyberknife)以其具有多自由度、空间立体角度全覆盖、多种追踪方式、剂量梯度跌落快特点，可以在保证靶区得到高剂量的同时，更好的保护靶区周围正常组织。但这也给物理师进行计划参数提取和正常组织受量评估等带来了一定的挑战，这一方面是由于射波刀本身的机械结构和软件设计比较复杂，另一方面则是由于sbrt对相比于常规照射需要更多的评估参数，对正常组织耐受量的评估标准也更为严苛。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种射波刀治疗计划参数自动提取方法及计算机可读存储介质，提高工作效率的同时保证数据的准确度和统一管理。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种射波刀治疗计划参数自动提取方法，包括：
从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件，所述治疗计划文件包括照射野路径文件、计划文件和计划报告文件；
根据所述照射野路径文件、计划文件和计划报告文件，获取基本计划参数；
从所述计划报告文件中获取各器官的剂量体积直方图；
根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件，所述治疗计划文件包括照射野路径文件、计划文件和计划报告文件；
根据所述照射野路径文件、计划文件和计划报告文件，获取基本计划参数；
从所述计划报告文件中获取各器官的剂量体积直方图；
根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息。
本发明的有益效果在于：通过自动获取相关的治疗计划文件，并自动从治疗计划文件中解析出所需的基本计划参数，同时通过所获取的剂量体积直方图，计算出危及器官的照射剂量信息和体积信息，大大提高了临床数据的处理效率和准确性。本发明通过自动获取治疗计划文件并自动进行解析计算，提高工作效率的同时保证数据的准确度和统一管理，并且可减轻物理师工作量。
附图说明
图1为本发明的一种射波刀治疗计划参数自动提取方法的流程图；
图2为本发明实施例一的方法流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的构思在于：规范化治疗计划文件的命名，格式化输出剂量体积直方图和体素点数据，自动获取治疗计划文件并进行相应的解析、计算，方便快速准确地获取到治疗所需参数。
名词解释：
请参阅图1，一种射波刀治疗计划参数自动提取方法，包括：
从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件，所述治疗计划文件包括照射野路径文件、计划文件和计划报告文件；
根据所述照射野路径文件、计划文件和计划报告文件，获取基本计划参数；
从所述计划报告文件中获取各器官的剂量体积直方图；
根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提高工作效率的同时保证数据的准确度和统一管理。
进一步地，所述根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息具体为：
在危及器官的剂量体积直方图中获取预设的第一体积对应的剂量，作为计划最大点剂量；
在正常器官的剂量体积直方图中获取预设的第二体积对应的剂量，作为耐受量；
获取并行器官的总体积；
在并行器官的剂量体积直方图中获取预设剂量对应的体积，作为照射体积；
计算所述总体积与所述照射体积的差值，得到所述并行器官的保护体积。
进一步地，通过线性内插法获取所述计划最大点剂量和耐受量。
由上述描述可知，由于从计划报告文件中获取的剂量体积直方图是100个离散的数据点，因此通过线性内插法来获取对应体积的剂量。
进一步地，所述从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件之前，进一步包括：
根据病人的放疗号、疗程号、拆分计划号和拆分计划数，对治疗计划文件进行命名。
进一步地，所述从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件具体为：
根据治疗计划文件的名称，从射波刀放射治疗计划系统中获取对应的治疗计划文件。
由上述描述可知，通过对计划文件按照统一的命名规则进行命名，便于数据管理，并可根据命名方便地获得对应的计划文件。
进一步地，分别将各器官与一唯一标识符进行关联。
由上述描述可知，便于数据提取和科研需要。
进一步地，所述治疗计划文件还包括点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件；
还包括：
根据所述点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件，获取体素点信息，所述体素点信息包括空间坐标、ct值、剂量值以及所属器官的唯一标识符；
将所述体素点信息按照预设的格式输出。
由上述描述可知，将体素点格式化输出，解决计划文件中数据结构比较复杂，不便于临床科研数据处理的问题，从而便于后续研究。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件，所述治疗计划文件包括照射野路径文件、计划文件和计划报告文件；
根据所述照射野路径文件、计划文件和计划报告文件，获取基本计划参数；
从所述计划报告文件中获取各器官的剂量体积直方图；
根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息。
进一步地，所述根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息具体为：
在危及器官的剂量体积直方图中获取预设的第一体积对应的剂量，作为计划最大点剂量；
在正常器官的剂量体积直方图中获取预设的第二体积对应的剂量，作为耐受量；
获取并行器官的总体积；
在并行器官的剂量体积直方图中获取预设剂量对应的体积，作为照射体积；
计算所述总体积与所述照射体积的差值，得到所述并行器官的保护体积。
进一步地，通过线性内插法获取所述计划最大点剂量和耐受量。
所述从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件之前，进一步包括：
根据病人的放疗号、疗程号、拆分计划号和拆分计划数，对治疗计划文件进行命名。
进一步地，所述从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件具体为：
根据治疗计划文件的名称，从射波刀放射治疗计划系统中获取对应的治疗计划文件。
进一步地，还包括：
分别将各器官与一唯一标识符进行关联。
进一步地，所述治疗计划文件还包括点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件；还包括：
根据所述点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件，获取体素点信息，所述体素点信息包括空间坐标、ct值、剂量值以及所属器官的唯一标识符；
将所述体素点信息按照预设的格式输出。
实施例一
请参照图2，本发明的实施例一为：一种射波刀治疗计划参数自动提取方法，包括如下步骤：
s1：根据病人的放疗号、疗程号、拆分计划号和拆分计划数，对治疗计划文件进行命名。
s2：根据治疗计划文件的名称，从射波刀放射治疗计划系统中获取对应的治疗计划文件，所述治疗计划文件包括照射野路径文件、计划文件和计划报告文件。其中，照射野路径文件存储所有照射野信息，包括照射野数量、照射野编号、照射野机器跳数、照射野照射剂量等。计划文件存储照射计划主体信息。计划报告文件存储照射计划的靶区、结构体积和剂量的概要信息。
s3：根据所述照射野路径文件、计划文件和计划报告文件，获取基本计划参数。
计划基本参数提取包括以下各项：
(1)治疗计划号
(2)靶区名称、体积
(3)单次剂量，总剂量
(4)计划归一靶区，处方剂量，归一等剂量线
(5)靶区ci(适形指数)，nci(新适形指数)，hi(均匀性指数)，coverage(靶区覆盖率)
(6)节点数、照射野数、机器跳数
(7)追踪方式
(8)准直器
其中，单次剂量、总剂量、计划归一靶区、处方剂量、归一等剂量线、节点数、照射野数、机器跳数等信息可通过解析照射野路径文件获取；追踪方式、准直器等信息通过解析计划文件获取；治疗计划号、靶区名称、体积、靶区ci、nci、hi、coverage等信息可通过解析计划报告文件获取。
s4：从所述计划报告文件中获取各器官的剂量体积直方图(dvh)。
s5：根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息。
本步骤即获取危及器官的计划最大点剂量、正常器官的耐受量以及并行器官的保护体积。从功能角度分析，人体的器官分为并行器官(如肺)和串行器官(如脊髓、神经和胃肠道)。这些器官被认为包含链式功能单元，为保证器官的正常功能，所有功能单元都必须予以保护。并行器官功能单元是彼此独立的。例如，一定数目的肺泡破坏不会影响整个器官的功能，只有肺体积的破坏达到一个阈值的时候，呼吸容量才会显著地减少。在aapm(americanassociationofphysicistsinmedicine)tg101报告(美国医学物理年会来自19个研究机构的24位公认的专家发表于2010年7月14日医学物理学家，放射肿瘤学家，治疗师实用指南的报告)中，对于每个器官的计划最大点剂量、耐受量和保护体积都有一定的限值。在进行计划评估的时候，计划最大点剂量和耐受量必须低于给定的阈值，而保护体积必须高于给定的阈值。
具体地，在危及器官的剂量体积直方图中获取预设的第一体积对应的剂量，作为计划最大点剂量；本实施例参考aapmtg101报告，将剂量体积直方图上体积为0.035cc时所对应的剂量作为计划最大点剂量，因此，本实施例中，预设的第一体积为0.035cc。
在正常器官的剂量体积直方图中获取预设的第二体积对应的剂量，作为耐受量；以气管为例，其评估标准是v(15gy)＜4cc，即气管的dvh曲线上4cc体积对应的剂量小于15gy，那么对于气管来说，其对应的第二体积为4cc。
获取并行器官的总体积；在并行器官的剂量体积直方图中获取预设剂量对应的体积，作为照射体积；计算所述总体积与所述照射体积的差值，得到所述并行器官的保护体积。其中，预设剂量为器官受射线照射的阈值，超过这个阈值，器官就有可能产生并发症，造成器官损伤，因此，预设剂量为该并行器官对应的正常组织耐受量。以分次为5次的肝脏为例，要求小于21gy的剂量照射的肝的体积应该大于700cc，首先读取肝的总体积为vtotal，在dvh上21gy对应的体积为vradio，则保护体积vprotect＝vtotal-vradio，最后在计划单上计划值一栏显示vprotect。
进一步地，还包括：分别将各器官与一唯一标识符进行关联；例如，可为各器官赋予一个唯一的id号。
进一步地，射波刀计划将在全局最大点剂量作为100％剂量，在计划报告文件中每个器官的dvh数据输出的是相对剂量，即用绝对剂量除以最大点剂量的百分数表示。每个器官的dvh从0％-100％，均分为100个离散的点，间隔1％。每个点对应的剂量为相对剂量，体积为绝对体积。即，dvh数据是直接从计划报告文件读取的。每一个勾画轮廓都会对应一个dvh，射波刀计划系统对于dvh的输出是以1％为一个间隔进行数据输出，这样每一个dvh曲线就会被分成100个间隔(0％-100％)，每个间隔对应一个数据点。
也就是说，对于步骤s4，从射波刀放射治疗计划系统的计划报告文件中获取的dvh数据，是在横纵坐标轴为剂量和体积的坐标系中的100个离散的数据点。进一步地，格式化输出剂量体积直方图数据，输出格式如下：
d0v0id
……
d99v99id
其中，di表示百分剂量，vi表示百分剂量di所对应的体积，id表示每个器官的id编号。
由于只输出100个离散的数据点，因此，对于步骤s5，通过线性内插法获取所述计划最大点剂量和耐受量。具体地，以计划最大点剂量为例，先找到距离体积为第一体积的数据点左右两侧最近的两个数据点，假设坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)，则计划最大点剂量为x＝x1+[(x2-x1)/(y2-y1)]×(y-y1)，其中y为第一体积。
进一步地，所述治疗计划文件还包括点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件；根据这两个文件，格式化输出体素点相对空间数据，具体地：根据所述点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件，获取体素点信息，所述体素点信息包括空间坐标、ct值、剂量值以及所属器官的id；将所述体素点信息按照预设的格式输出。
点剂量分布文件存储的数据包括每个体素点的空间坐标、ct值和剂量值。器官勾画轮廓文件存储的是每个器官的勾画轮廓。点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件里面的每个体素点的空间坐标是一一对应的，将两者结合起来就可以得到每个体素点的空间坐标、ct值、剂量值，以及该体素点属于哪个器官。
本实施例通过对治疗计划文件按照统一的命名规则进行命名，便于数据管理。通过格式化输出dvh数据和体素点数据，解决治疗计划文件中数据结构比较复杂，不便于临床科研数据处理的问题，便于物理师或医生将数据导出，然后根据各自需要进行批量化处理。通过自动获取治疗计划文件并进行相应的解析、计算，方便快速准确地获取到治疗所需参数，大大减轻了物理师或医生的负担，也大大提高了工作效率和数据可靠性。
实施例二
本实施例是上述实施例的一具体应用场景，包括以下步骤：
1、计划文件命名；
为了便于数据管理，首先需要统一计划文件命名规则，将计划文件命名为：放疗号_疗程号_拆分计划号_拆分计划数。以计划命名s160281_ci_j_tk为例，其中s160281是病人的放疗号，ci表示第i个疗程(c是course的缩写)，j表示计划拆分之后的第j个计划，tk表示多靶区照射时，有时需要将不同的靶区分开不同的计划照射，k即表示拆分计划的数目。如放疗号为s160281的病人进行第一次射波刀治疗，假如该病人在头部和腹部各有一个靶区，分别为tumor1和tumor2，如果将tumor1和tumor2放在一个计划中同时治疗，则拆分的两个计划分别命名为s160281_c1_1_t1和s160281_c1_2_t1。如果将tumor1和tumor2拆分成两个计划分别照射，则拆分的两个计划分别命名为s160281_c1_1_t2和s160281_c1_2_t2。
2、计划文件导入；
在参数提取之间先要将所有计划文件导入到放疗信息管理系统(rtis)。以计划s160281_c1_1_t2为例，至少需要导入以下五个文件：
s160281_c1_1_t2_beam_path.xml(照射野路径文件)
s160281_c1_1_t2_plan.xml(计划文件)
s160281_c1_1_t2_rtdose.dcm(点剂量分布文件)
s160281_c1_1_t2_rtss.dcm(器官勾画轮廓文件)
s160281_c1_1_t2_reports.xml(计划报告文件)
其中，s160281_c1_1_t2_beam_path.xml存储所有照射野信息，包括照射野数量、照射野编号、照射野机器跳数、照射野照射剂量。本实施例需要提取的单次剂量、总剂量(单次剂量×次数)、计划归一靶区、处方剂量、归一等剂量线、节点数、照射野数、机器跳数等信息可通过解析该文件获取。
s160281_c1_1_t2_plan.xml存储照射计划主体信息。本实施例需要提取的追踪方式、准直器等信息通过解析该文件获取。
s160281_c1_1_t2_rtdose.dcm存储照射部位靶区和结构剂量信息，用于计划评估显示dvh线。
s160281_c1_1_t2_rtss.dcm存储结构位置信息，用于医师靶区查看。
s160281_c1_1_t2_reports.xml存储照射计划的靶区、结构体积和剂量的概要信息。本实施例需要提取的治疗计划号、靶区名称、体积、靶区ci、nci、hi、coverage等信息可通过解析该文件获取，危机器官计划剂量、最大点剂量通过可通过解析文件中的参数计算得出。
其中，rtdose文件(点剂量分布文件)存储的数据包括每个体素点的空间坐标、ct值和剂量值。rtss文件(器官勾画轮廓文件)存储的是每个器官的勾画轮廓。rtdose和rtss文件里面的每个体素点的空间坐标是一一对应的，将两者结合起来，或者再结合ct影像序列，就可以得到每个体素点的空间坐标、ct值、剂量值，以及该体素点属于哪个器官。
进一步地，如果计划是使用两个准直器，则会生成两个独立路径文件，分别保存两个准直器的路径。根据不同准直器，将beam_path拆分成多个文件，照射野数量、照射野跳数、节点数都拆分到多个beam_path文件中。也就是说，如有多个准直器(cone)，则需要导入多个beam_path文件，例如有两个准直器，则需要导入s160281_c1_1_t2_beam_path1.xml和s160281_c1_1_t2_beam_path2.xml两个文件。
3、器官名称英文缩写和编号；
为了便于数据提取和科研需要，可对器官进行统一命名，并给每个器官赋予了一个id号。具体地，对于靶区(特指肿瘤靶区，需要高剂量照射区域，器官类型为target的器官轮廓)，则按照其在文件中出现的顺序分别赋值为101、102、103.......，以此类推。对于危及器官(特指人体正常组织，需要避免剂量照射区域)，编号如表1所示。对于8个shell(物理师创建的虚拟器官，方便为照射部位给定不同的剂量，最多创建8个)，则对应的id分别为301-308。
表1：
例如，在s160281_c1_1_t2_reports.xml文件中，靶区对应的<type>为target，危及器官对应的<type>为critical，shell对应的<type>为auto-shell。因此，第一个出现的<type>为target的轮廓命名为101，第二个出现的<type>为target的轮廓命名为102，以此类推；第一个出现的<type>为critical的轮廓命名为201，第二个出现的<type>为critical的轮廓命名为202，以此类推；第一个出现的<type>为auto-shell的轮廓命名为301，第二个出现的<type>为auto-shell的轮廓命名为302，以此类推。
4、剂量体积直方图(dvh)数据格式化输出；
获取reports文件(计划报告文件)后，为了方便后续科研，将各个器官dvh(剂量体积直方图)的100个数据点按照预设的格式输出到一个txt文件中，输出格式如下：
d0v0id
……
d99v99id
其中，di表示百分剂量，vi表示百分剂量di所对应的体积，id表示每个器官的id编号。
5、格式化输出体素点相对空间数据
对于rtdose文件中每个体素点的数据，也按照预设的格式进行输出，输出格式如下：
xyzctdoseid
其中，x、y、z分别代表每个体素点的空间坐标，ct、dose、id分别代表每个体素点的ct值、剂量、每个体素点所归属器官的id号。
6、提取基本计划参数；
计划基本参数提取包括以下各项：
(1)治疗计划号
(2)靶区名称、体积
(3)单次剂量，总剂量
(4)计划归一靶区，处方剂量，归一等剂量线
(5)靶区ci，nci，hi，coverage
(6)节点数、照射野数、机器跳数
(7)追踪方式
(8)准直器
解析照射野路径文件，得到单次剂量、总剂量、计划归一靶区、处方剂量、归一等剂量线、节点数、照射野数、机器跳数；
解析计划文件，得到追踪方式和准直器；
解析计划报告文件，得到治疗计划号、靶区名称、体积、ci(适形指数)、nci(新适形指数)、hi(均匀性指数)、coverage(靶区覆盖率)。
7、危及器官照射剂量和体积计算
对于危及器官的评估，参考aapmtg101报告。
(1)计划最大点剂量：对于计划最大点剂量，参考aapmtg101报告，将dvh上体积为0.035cc时所对应的剂量作为计划最大点剂量。但是tps输出的dvh只有100个离散的点，因此需要找到距离0.035cc左右两侧最近的两个点，然后利用一次线性内插，便可得到0.035cc对应的剂量。
(2)耐受量：采用与获取计划最大点剂量相同的方法进行一次线性内插，得到规定体积所对应的剂量。
(3)并行器官保护体积：对于并行器官需要评估保护体积。以分次为5次的肝脏为例，要求小于21gy的剂量照射的肝的体积应该大于700cc，首先读取肝的总体积为vtotal，在dvh上21gy对应的体积为vradio，则保护体积vprotect＝vtotal-vradio，最后在计划单上计划值一栏显示vprotect。
(4)前列腺癌评估模板：由于前列腺癌的评估模板比较特殊，通过调研文献制定了如表2所示的评估模板。
表2：
实施例三
本实施例是对应上述实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现以下步骤：
从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件，所述治疗计划文件包括照射野路径文件、计划文件和计划报告文件；
根据所述照射野路径文件、计划文件和计划报告文件，获取基本计划参数；
从所述计划报告文件中获取各器官的剂量体积直方图；
根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息。
进一步地，所述根据所述剂量体积直方图，获取危及器官的照射剂量信息和体积信息具体为：
在危及器官的剂量体积直方图中获取预设的第一体积对应的剂量，作为计划最大点剂量；
在正常器官的剂量体积直方图中获取预设的第二体积对应的剂量，作为耐受量；
获取并行器官的总体积；
在并行器官的剂量体积直方图中获取预设剂量对应的体积，作为照射体积；
计算所述总体积与所述照射体积的差值，得到所述并行器官的保护体积。
进一步地，通过线性内插法获取所述计划最大点剂量和耐受量。
所述从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件之前，进一步包括：
根据病人的放疗号、疗程号、拆分计划号和拆分计划数，对治疗计划文件进行命名。
进一步地，所述从射波刀放射治疗计划系统中获取治疗计划文件具体为：
根据治疗计划文件的名称，从射波刀放射治疗计划系统中获取对应的治疗计划文件。
进一步地，还包括：
分别将各器官与一唯一标识符进行关联。
进一步地，所述治疗计划文件还包括点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件；还包括：
根据所述点剂量分布文件和器官勾画轮廓文件，获取体素点信息，所述体素点信息包括空间坐标、ct值、剂量值以及所属器官的唯一标识符；
将所述体素点信息按照预设的格式输出。
综上所述，本发明提供的一种射波刀治疗计划参数自动提取方法及计算机可读存储介质，通过对治疗计划文件按照统一的命名规则进行命名，便于数据管理；通过格式化输出dvh数据和体素点数据，解决治疗计划文件中数据结构比较复杂，不便于临床科研数据处理的问题，便于物理师或医生将数据导出，然后根据各自需要进行批量化处理；通过自动获取相关的治疗计划文件，并自动从治疗计划文件中解析出所需的基本计划参数，同时通过所获取的剂量体积直方图，计算出危及器官的照射剂量信息和体积信息，大大提高了临床数据的处理效率和准确性。本发明通过自动获取治疗计划文件并自动进行解析计算，提高工作效率的同时保证数据的准确度和统一管理，并且可减轻物理师工作量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。