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治疗信息管理系统开发设计


治疗信息管理系统(TIM)V1.1 开发设计
一、 概述

我们的治疗信息管理系统实际是一个小型的放疗信息管理系统(Ris),而放疗信息管理系统对于实现治疗过程的可计划性、 可追溯性和便捷性具 有重要意义。此外,放疗信息管理系统还是加速器系统与外接增值服务功能的接口,治疗计划系统(TPS)、多叶光栅(MLC)、图像导引(IGRT)等众 多高附加值的增值服务功能均需要通过放疗信息管理系统实现接入。 标准的放疗信息管理系统均需要有要求较高的服务器系统并且有相应的管理人员,考虑到我们的实际情况和销售对象的实际需求,我们的 TIM 系统设计立足于无服务器下可以实现常用管理功能。

二、

基本需求分析

我们的需求分析主要来源于对肿瘤医院已有 Varis 系统的调研,并结合临床医师的各种意见形成我们自己的观点。 Varis 系统是放疗科室级别的信息管理解决方案,是整个医院信息管理系统的子系统,从理论上说应该和医院的信息管理系统形成无缝连接。 TPS 系统也可看作是 Varis 系统的一个组成部分。 Varis 系统简化模型如下: MLC MLC 控制器

控制器系统 (STD 单板机)

控制台系统 (工控机)

治疗管理系统

TPS (PC 机)

(RT 格式)

患者 信息

Varis 服务器

工作站 3…n 奶n

Varis 的治疗管理系统(Treatment System)实际可以看作是 Varis 服务器的一个工作站,只提供一个面向加速器的治疗参数接口,没有患者信息 管理功能。 整个 Varis 系统的主要功能有: 1.患者信息管理:通过 TPS 等工作站实现录入、查找、修改等。 2.治疗管理:将治疗计划翻译成加速器可识别数据。 3.自动摆位验证(AVI) :将加速器实际位置参数和处方参数比对,超差将禁止出束。 4. MLC 接口:传递数据,显示状态、一致性比对。 5.记录与验证(R&V) :将治疗结果进行记录,医师可以通过记录来和处方以及服务器中存储的相关影像资料进行比对,同时也实现了可追溯 性。 6.MLC 控制:Varian 自行研发的 MLC 在出束过程中是叶片级别全程控制的,从这个意义上说 MLC 控制软件系统也是 Varis 的一部分。 7.治疗计划预约、排班、与医院信息管理系统实现连接等。 我们要在这些功能逻辑中找到一个合适的子集和分布拓扑,它应满足 2 个特性: A. 功能完备:满足基本放疗科室级别的解决方案要求; B. 平滑长大:随着研发的不断进行能使得我们的解决方案能渐进式地逐渐丰富,在此过程中无需对功能逻辑进行重构。 我们的实际情况比对 Varis 系统主要差别是暂时还不能提供服务器,我们的销售对象大多数也无需如此丰富的组件。为此我们精心选择了前 面图中红色虚线框中的部分作为功能子集,形成如下逻辑拓扑:

MLC

MLC 控制器
RT

控制器系统 (STD 单板机)

控制台系统 (工控机)

TIM (虚拟 PC 机)

格 式

TPS (PC 机)

患者 治疗 信息 在此功能逻辑下前述 Varis 主要功能分为三个层次: 基本功能集合:1、2

小康型功能集合:1、2、3 丰富型功能集合:1、2、3、4、5 富裕型功能集合:1、2、3、4、5、6 对于全能型的功能集合 1-7,就是完整的 RTIS 系统,必须在在有服务器的条件下工作。

三、

目前的状态

TIM 系统目前已经有了 1.0 版本,现有版本基本实现了小康型的功能集合。该版本针对直线加速器治疗信息的编辑、建立简单计划治疗、查 询进行了管理工作,建立了放射治疗一体化流程,实现了放射治疗信息化管理,为直线加速器放射治疗提供了实用的管理信息平台。

四、

本阶段任务

对于加速器控制系统系统(V3.0)而言,TIM 增加 2 个新的任务: 1. 自动接收 TPS 传过来的 RT 文件,解析导入 RT 文件。 2. 作为加速器控制台和 MLC 控制台的媒介,间接控制 MLC 成形运动。 这样我们就向丰富型功能集合迈进了一步。

五、
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TIM V1.1 系统功能概述
患者建档; 建立简单治疗计划; 导入治疗计划; 患者信息检索; 患者治疗数据库维护; 数据验证; 实时显示位置信息与治疗信息; 实时显示加速器控制台计划治疗信息; 多叶光栅通信控制;

六、

导入治疗计划设计

治疗计划导入的基本原则是 1. 若导入的患者已存在,但计划不存在,则提示是否新增计划 2. 若导入的患者已存在,计划也存在但还未治疗,则提示是否覆盖原计划 3. 若导入的患者已存在,计划也存在且已进行,则提示是否新增计划 流程图如下:

时序图如下:

七、

多叶光栅通信控制设计

(一)设计目的 为防止医院操作人员在使用成都海泰 MLC 进行放疗时,设置射野错误或疏忽,选择不合适的射野进行照射,将两边控制计算机用串口对 连线连接起来,进行数据交换,由治疗机控制计算机进行检查。 (二)物理环境设置

(三)指导依据 安全性:保证治疗患者和射野一致 可用性:尽量减少人工判断和干预 (四)各软件数据流图 Tim 操作员 事务 事务 控制台操作员 Console 反馈 反馈 MLC 事务 MLC 操作员 其中,与 MLC 的通信主要由 Tim 完成,Console 不直接与 MLC 通信,使 Console 不依赖于具体的 MLC (五)实现方法 ① 治疗机将一个治疗里包含 MLC 的射野信息通过 TIM 生成一个 MLC 文件,发给 MLC 控制端,MLC 控制端自动打开该文件, ② 治疗机将选中射野的射野号通过 TIM 发送给 MLC 控制端,MLC 控制端自动选中该射野, ③ 治疗机出束前通过 TIM 向 MLC 控制端发送开始成形指令,MLC 自动开始成形, ④ 治疗机通过 TIM 向 MLC 控制端发送查询命令,MLC 控制端返回查询结果,包括是否允许出束、患者信息、治疗信息、射野信息, ⑤ 治疗机将选中的患者、治疗、射野信息和反馈的患者、治疗、射野信息一一对比,若全部一致且允许出束则出束。 (六)加速器控制台通过 TIM 控制 MLC 成形时序图 通知 Tim 记录 DicomRT_Rec MLC 文件、命令 治疗文件 DicomRT_Sed 事务 TPS 操作员

(七)Console 与 Tim 的通信 Console 和 Tim 之间的通信通过“创建文件映射内核对象,再将文件的视图映射到一个进程的地址空间,再给这段映像内存写数据”的方式 实现。 在 Console 系统计划治疗的读取治疗参数界面选中患者治疗射野信息,系统把选中治疗的患者姓名编号、治疗号、射野号等信息通知 Tim, Tim 把当前患者、治疗、射野信息显示在界面。 当 Console 选中的含有 MLC 信息的射野开始成形时,TIM 与 MLC 控制端通信,时时把 MLC 当前状态以及适形信息反馈给 Console,并把信 息显示在 Tim 界面。 通信结构体设计: typedef struct tagTreatInfo2Tim { BYTE byDialogType; // 对话框类型 BYTE byBeamState; // 出束状态 TPS_POS PosPara; // 位置信息 TREATMENT_PARA TreatPara;// 治疗信息 char szPatientName[31]; // 患者姓名 char szPatientID[31]; // 患者 ID char szPatientInUID[31]; // 患者数据库内部 UID BYTE byTreatNum; // 治疗号 BYTE byFieldNum; // 射野号 SendTime time; // 控制台发送时间 BYTE byNotice; // 取值:0-无通知(默认值)、1-准备出束( 【开始治疗】 ) 、2-结束出束( 【继续】 、 【取消】 ) }TreatInfo2Tim; typedef struct tagTim2Console { BYTE byMLCState;

// MLC 状态,取值:0-准备成形( 【继续】 、 【取消】的最终反馈结果) (默认值) 、 1-开始成形( 【开始治疗】的中间反馈结果) 、 2-成形成功( 【开始治疗】的最终反馈结果) 、 3-成形失败( 【开始治疗】的最终反馈结果) char szPatientName[31]; // 加速器患者姓名 char szPatientID[31]; // 加速器患者 ID char szPatientInUID[31]; // 加速器患者数据库内部 UID BYTE byTreatNum; // 加速器治疗号 BYTE byFieldNum; // 加速器射野号 SendTime time; // 控制台发送时间 TPS_POS Diff; // 误差限 int iMLC_NeedTime; // MLC 成形需时,当控制台发现 byNeedTime>0 时,可显示倒数计时,单位 0.1 秒 int iMLC_Outrectx1; // MLC 适形野外包矩形 X1 单位 mm int iMLC_Outrectx2; // MLC 适形野外包矩形 X2 单位 mm int iMLC_Outrecty1; // MLC 适形野外包矩形 Y1 单位 mm int iMLC_Outrecty2; // MLC 适形野外包矩形 Y2 单位 mm int iMLC_MaxHalfWeight; // MLC 最大照射野 X 向半宽 单位 mm int iMLC_MaxHalfHeight; // MLC 最大照射野 Y 向半高 单位 mm char szMLC_StateRemark[31]; // MLC 成形失败的具体原因,供控制台发现 byMLCState==2 时显示原因用 char szMLC_PatientName[31]; // MLC 患者姓名 char szMLC_PatientID[31]; // MLC 患者 ID,开始出束前后置空,当得到 MLC 患者 ID 时再向其赋值 BYTE byMLC_TreatNum; // MLC 治疗号 BYTE byMLC_FieldNum; // MLC 射野号 }Tim2Console; (八)TIM 与 MLC 的通信 Tim 和 MLC 的通信通过网口和串口两种方式实现,网口传输文件,串口传输命令和消息。 Tim 给 MLC 发送命令,若超出一段时间(如 0.5S)没有收到反馈,认为连接失败; MLC 收到命令,执行相应操作,并返回操作结果; 1.MLC 串口的输入指令与输出反馈信息 MLC 按阶段检测对连串口的命令信号,并执行命令,反馈相应操作结果。 ① 若检测到【查询状态】 ,则反馈 MLC 的当前状态。 ② 若检测到【打开文件】 ,则读入 MLC 文件并自动打开,然后切换到运行模式,反馈操作结果。 ③ 若检测到【选择射野】 ,则自动选中该射野,并反馈操作结果,若成功还需返回射野序号。 ④ 若检测到【开始成形】 ,则自动开始成形,并反馈预计成形时间。 ⑤ 若检测到【查反馈询】命令,则反馈信息:MLC 状态(成形失败 | 正常成形)和患者信息、治疗信息、射野信息。 ⑥ 若检测到【结束成形】 ,则退出允许出束状态,并反馈信息。 ⑦ 若检测到【结束治疗】 ,则退出运行状态,回到编辑状态,并反馈信息。 除【查询状态】命令可在任意阶段使用外,其他命令须按阶段使用,否则返回【命令阶段错误】AAH。

【查询状态】A0H A0H 【打开文件】A1H A1H 【选择射野】A2H n 【开始成形】A3H A3H 【查询反馈】A4H A4H 【结束成形】A5H A5H 【结束治疗】A6H A6H

MLC

【查询结果】A0H A0H n,n 为 MLC 状态反馈 【打开成功】A1H A1H n,n 为状态反馈 【选择成功】A2H A2H n,选择失败, n 为 0 【成形开始】A3H A3H n,n 为 0.1 秒单位的成形时间 【查询反馈】见查询命令反馈格式 【成形结束】A5H A5H 【治疗结束】A6H A6H 【命令阶段错误】AAH

2.MLC 状态机 00H—未进入控制台操作模式;01H—编辑等待状态;02H—等待选择照射野;03H—已选择照射野;04H—成形运动中;05H—允许出束状态。

3.MLC 文件内容格式 按成都海泰提供的样板文件输出,下面每项加“//”的内容都不能为空: File Rev = G Treatment = Static Last Name = test Study ID = 23 Patient ID = 0000 Number of Fields = 3 Number of Leaves = 56M Tolerance = Field = field 0 Index = 0.0 Carriage Group = 1 Field ID = 12 Collimator = 0.0 Leaf 1A = -45.0 0 Leaf 2A = 15.20 … Leaf 1B = 45.00 Leaf 2B = 7.30 … Note = 0 Shape = 0 Magnification = 1.5 …………

//射野属性 //患者姓名 //study ID ,1-255 的整数 //患者 ID //射野数目 //叶片数目

//射野名称 //机架角度 // Field ID,1-255 的整数 //准直器角度 //叶片位置数据,单位为 mm

CRC = 4.查询反馈命令的反馈信息格式
字符型 字符型 字符型 无符号整 型 无符号整 型 无 符 号 整 型 两字节 开始符 两 字 节 0A4H 0A4H 三十二 字节 三十二字 节 Study ID 1~255 Field ID 1~255 一字节 一字节 一字 节 MLC 状态 一字节 当前射 野序号 1~255 二字节 MLC 适形 野外包矩 形 X1,mm -200~ +200 低位在前 二字节 MLC 适形 野外包矩 形 X2,mm -200~ +200 低位在前 二字节 MLC 适形 野外包矩 形 Y1,mm -200~ +200 低位在前 二字节 MLC 适形 野外包矩 形 Y2,mm -200~ +200 低位在前 一字节 MLC 最大照 射野 X 向 半宽, mm, 0~+200 一字节 MLC 最大照 射野 Y 向半 高, mm, 0~ +200 一字节 校验码为病 人 ID 到 Y 向 半 高 , 的 78 个字节的累 加和 无符号 整型 整型 整型 整型 整型 无符号整 型 无符号整型 字符型

病人 ID, 病人姓名 不足后 面填 00H 前二十个 字节,不 足后面填 00H

MLC 状态: 00H,为正常成形, 成形失败为非零数: 01H—通讯失败或 MLC 电源未打开; 02H—MLC 响应超时; (有可能无法按时反馈) 03H—电机堵转; 04H—零位信号异常; 05H--其他错误。 (有可能无法按时反馈) 注意: 当前射野序号,为生成到 MLC 文件中的适形射野排列序号。若 Field ID 中的射野编号有重复,则选取射野时,按 MLC 文件中第一个匹 配的射野编号选取。


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