[發明專利]一種基于外部程序的動態控制放療計劃系統的方法

有效

• 申請號: 201410454719.2
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104240167B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 周寅
• 申請（專利權）人: 寧波江東晟創工業產品設計有限公司;蘇州柯樂思醫學科技有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06Q50/22
• 代理公司: 寧波市天晟知識產權代理有限公司33219
• 代理人: 張文忠,黃曉凡

技術領域

本發明涉及醫療器械控制技術領域，尤其指一種動態控制放療計劃系統的方法，具體地說是一種基于外部程序的動態控制放療計劃系統的方法。

背景技術

放射治療計劃系統(Treatment Planning System, TPS)是放療科物理師或者劑量師用來設計放療計劃的技術平臺和重要醫療器械。物理師或者劑量師將病人的三維影像和醫生劑量處方輸入TPS, 然后根據經驗勾畫靶區、重要器官和輔助器官、放置最佳射野、設置各種優化目標、最后進行計劃的優化計算，計算出最合適的射線束分布及強度，從而得到放療計劃。如果計算結果不能滿足處方要求，操作人員將進一步調整各種參數繼續優化，直到得到滿意結果為止。

目前世界上通用的TPS的優化技術采用的是基于多目標的非約束型優化技術。該技術使用現代優化算法，如CG(Conjugate Gradient)算法或者遺傳算法，通過最小化一個根據不同權重綜合了多種相互競爭的臨床目標和約束條件的成本函數來搜尋最優的調強放射治療計劃。這個基于多目標的非約束型優化問題可由以下公式來表達：

其中，為上述優化問題的參數集合，它們代表了各種劑量分布限制和各優化目標的權重；和分別為計劃目標數目和重要器官數目，為射線束的強度分布，為最優的射線束強度分布。由于只有一個成本函數，該算法與傳統的約束型優化技術相比具有計算速度較為快速的優點。如果與腫瘤放射醫師的臨床經驗結合，該算法可以產生可行的治療計劃。目前，基于該技術的調強放射治療計劃系統軟件TPS，如Philips公司的Pinnacle系統和Varian公司的Eclipse系統等，已經在國內外的腫瘤醫院得到了廣泛應用。其中，Pinnacle系統雖然有部分約束優化的功能，但是該功能由于運行效率太低而很少被使用。

雖然基于多目標的非約束型優化技術的放療計劃系統(TPS)在臨床應用上取得了很大成功，但隨著應用的逐步深入，它在可擴展性和可配置性上遇到了很大的挑戰。從操作上看，目前的TPS都是半自動的。放療科物理師或者劑量師需要在該系統上手工將病人的三維影像和醫生劑量處方輸入TPS, 然后根據經驗勾畫靶區、重要器官和輔助器官、放置最佳射野、設置各種優化目標、最后進行計劃的優化計算。如果計算結果不能滿足處方要求，操作人員將進一步調整各種參數繼續優化，直到得到滿意結果為止。各個醫院的物理師有不同的計劃設計經驗，并且有不同程度的自動化手工步驟的需求。為了滿足不同醫院的物理師自動化各自的設計經驗步驟的需求，Pinnacle和Eclipse等TPS系統提供了能夠從系統內部指揮系統自動運作的內部腳本系統。但是這些內部腳本系統的語法過于簡單，基本上是命令式地，很少有現代高級編程語言所擁有的流程控制、面向對象和編程模式等靈活和精準的控制手段。這使得TPS在擴展和配置的靈活性、精準性和自動性等方面捉襟見肘。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的現狀，而提供計算能力強，控制準確性好、效率高，自動化程度高的一種基于外部程序的動態控制放療計劃系統的方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種基于外部程序的動態控制放療計劃系統的方法，包括以下步驟：

步驟一：放療計劃系統啟動引導腳本，采集放療計劃系統中的病例信息和計算平臺配置信息，保存到一個外部狀態數據庫中；

步驟二：引導腳本運行一個外部主控制程序；

步驟三：外部主控制程序(讀取外部狀態數據庫的信息，產生一個主腳本；

步驟四：引導腳本命令放療計劃系統運行主腳本；

步驟五：逐個運行主腳本中的一個或者多個運行外部服務程序的腳本片斷，得出動態TPS腳本并將放療計劃系統的最新狀態保存到外部狀態數據庫。

采取的措施還包括：

上述的步驟五包括如下步驟：

1)、在每次運行腳本片斷過程中，外部服務程序都會從用戶請求參數和外部狀態數據庫中讀取數據；

2)、根據用戶請求參數和放療計劃系統狀態動態計算完成用戶請求所需的放療計劃系統腳本；

3)、將計算結果生成動態TPS腳本文件并提交給主腳本；

4)、主腳本在放療計劃系統內部執行動態TPS腳本；

5)、動態TPS腳本將放療計劃系統的最新狀態保存到外部狀態數據庫。

上述的放療計劃系統為Pinnacle、Eclipse、RayStation和XiO中的至少一種。

上述的外部主控制程序與所述放療計劃系統運行在同一臺計算裝置上。