[发明专利]一种基于外部程序的动态控制放疗计划系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械控制技术领域，尤其指一种动态控制放疗计划系统的方法，具体地说是一种基于外部程序的动态控制放疗计划系统的方法。

背景技术

放射治疗计划系统(Treatment Planning System, TPS)是放疗科物理师或者剂量师用来设计放疗计划的技术平台和重要医疗器械。物理师或者剂量师将病人的三维影像和医生剂量处方输入TPS, 然后根据经验勾画靶区、重要器官和辅助器官、放置最佳射野、设置各种优化目标、最后进行计划的优化计算，计算出最合适的射线束分布及强度，从而得到放疗计划。如果计算结果不能满足处方要求，操作人员将进一步调整各种参数继续优化，直到得到满意结果为止。

目前世界上通用的TPS的优化技术采用的是基于多目标的非约束型优化技术。该技术使用现代优化算法，如CG(Conjugate Gradient)算法或者遗传算法，通过最小化一个根据不同权重综合了多种相互竞争的临床目标和约束条件的成本函数来搜寻最优的调强放射治疗计划。这个基于多目标的非约束型优化问题可由以下公式来表达：

其中，为上述优化问题的参数集合，它们代表了各种剂量分布限制和各优化目标的权重；和分别为计划目标数目和重要器官数目，为射线束的强度分布，为最优的射线束强度分布。由于只有一个成本函数，该算法与传统的约束型优化技术相比具有计算速度较为快速的优点。如果与肿瘤放射医师的临床经验结合，该算法可以产生可行的治疗计划。目前，基于该技术的调强放射治疗计划系统软件TPS，如Philips公司的Pinnacle系统和Varian公司的Eclipse系统等，已经在国内外的肿瘤医院得到了广泛应用。其中，Pinnacle系统虽然有部分约束优化的功能，但是该功能由于运行效率太低而很少被使用。

虽然基于多目标的非约束型优化技术的放疗计划系统(TPS)在临床应用上取得了很大成功，但随着应用的逐步深入，它在可扩展性和可配置性上遇到了很大的挑战。从操作上看，目前的TPS都是半自动的。放疗科物理师或者剂量师需要在该系统上手工将病人的三维影像和医生剂量处方输入TPS, 然后根据经验勾画靶区、重要器官和辅助器官、放置最佳射野、设置各种优化目标、最后进行计划的优化计算。如果计算结果不能满足处方要求，操作人员将进一步调整各种参数继续优化，直到得到满意结果为止。各个医院的物理师有不同的计划设计经验，并且有不同程度的自动化手工步骤的需求。为了满足不同医院的物理师自动化各自的设计经验步骤的需求，Pinnacle和Eclipse等TPS系统提供了能够从系统内部指挥系统自动运作的内部脚本系统。但是这些内部脚本系统的语法过于简单，基本上是命令式地，很少有现代高级编程语言所拥有的流程控制、面向对象和编程模式等灵活和精准的控制手段。这使得TPS在扩展和配置的灵活性、精准性和自动性等方面捉襟见肘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供计算能力强，控制准确性好、效率高，自动化程度高的一种基于外部程序的动态控制放疗计划系统的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种基于外部程序的动态控制放疗计划系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：放疗计划系统启动引导脚本，采集放疗计划系统中的病例信息和计算平台配置信息，保存到一个外部状态数据库中；

步骤二：引导脚本运行一个外部主控制程序；

步骤三：外部主控制程序(读取外部状态数据库的信息，产生一个主脚本；

步骤四：引导脚本命令放疗计划系统运行主脚本；

步骤五：逐个运行主脚本中的一个或者多个运行外部服务程序的脚本片断，得出动态TPS脚本并将放疗计划系统的最新状态保存到外部状态数据库。

采取的措施还包括：

上述的步骤五包括如下步骤：

1)、在每次运行脚本片断过程中，外部服务程序都会从用户请求参数和外部状态数据库中读取数据；

2)、根据用户请求参数和放疗计划系统状态动态计算完成用户请求所需的放疗计划系统脚本；

3)、将计算结果生成动态TPS脚本文件并提交给主脚本；

4)、主脚本在放疗计划系统内部执行动态TPS脚本；

5)、动态TPS脚本将放疗计划系统的最新状态保存到外部状态数据库。

上述的放疗计划系统为Pinnacle、Eclipse、RayStation和XiO中的至少一种。

上述的外部主控制程序与所述放疗计划系统运行在同一台计算装置上。