【doc】 放射治疗信息系统（RTIS）多层架构模型及实现

1、放射治疗信息系统（rtis）多层架构模型及实现内释提要:rtis即放射治疗信息系统,com,com+是微软提出的基于组件的编程标准医院放疗科在日常的正常运转中将会产生大量的数据,h积月累,这些数据将是海量的.dicom-rt设备提供了标准.但是放疗设备众多,流程复杂,使得放射治疗的网络化和信息化变得非常困难基于com/com+的多层架构模型是工业化的软件开发方法,rtis采用该技术进行分析,建模,编程并最终实现.关键词:rtisris/pacscom/com+dicom-rt放射冶疗multilayermodelandrealizationofradiationtherapyinformati

2、onsystemwangxu-kai.dongmink,gaopeng-iataoshanghaieastimageequipmentscn.ltd(shanghai2(11203)abstract:keywords:文章躺弓:rtisisaradiationtherapyin|brmationsystemcon.ucom+isacomponentbasedprogramstandardprovidedbymicrosoft.1nformarioninradiationtherapydepartmentwillbeimmeneddaybydaydicomrtisthestandardtoman

3、agethisinformationandtoconnectradiationtherap)equipmennmr丁dil)3cuhbecau.eradiationtherapy”equipmenlsvariousandflowiscam#icmedmulfilayerm0de【based0ncomacom+isaindustrializedprogramtechniqueusingthetechniqoeweanalyzeanddevelopthertisrtjs.ris/pacs.com/com+,dicobtrtradiatinntherapy0066586(2005l07-006305

4、中廿生:tp391史献标u:b引言rtis(radiologytreatmenlinformationsystem)即放射浩疗信息系统.rtis的一般定义是:利用电子计算和嗣帑通讯设备为院放疗科提供病人文本信息,影像信息,计划信息,治疗信息和行政管理信息的收集,存储,处理,提取和数据交换的能力,井满足所有用户的功能需求.此它也包括了放疗科的pacs部分医院放疗科在日常的正常运转中将会产生大景的数据日积月累,这些数据将是海量的现代算机技术,信息处珲蚀术的高速发展为管理,存储和充分利用这些信息提供了快捷的途径通过rtis系统的建立,ur【提升科室的管理水平,培养有素质的技术队伍,优化=作流程,方便

5、病人放射治疗,有利于医教,研的综合发艘rtis屉数字化医院的一个有机组成部分,时叉具有自身的特点它需要从医院信息系统(his)中拨取病人信息,检查信息和必要的临床资料,从ris/pacs中获取影像信息.,影像报告信息,向his返口1放射治疗信收稿口期:2005-7-i2作者茼彳r:乇旭开.工程师包但在h1s和ris/pacs尚未完善的情况下,它叉自成体系.可以弛立运行完成放疗科日常下作流程并产生完整的信息.如图i所示.我们公司开发,jjrtis的功能主要包括:病人信息管理,病例信.包管理,冶疗计划管理,执行治疗计划,跟踪,统计分析,用户管理,机器管理,权限管理,字典管理,数据库管理i1大功能模

6、块,并ur对放疗科的需求灵活配置中围f槽信2f)5牟第f卷翁期vollf763专题(医学信息和数字化医疗)thematicforum(medicalinformation&digitalmedicine)1放射治疗所涉及的设备与放射治疗有关的设备众多,根据用途大致可分为以下7类:(i)影像设备,如ct,mr,pet,ultrasound等;(2)治疗设备,如加速器,钻机,伽玛刀,后装机等;(3)定位设备,如ctsim,模拟定位机等;(4)治疗计划设计设备,如tps等;(5)验证设备,如射野验证系统等;(6)基于网络的放射治疗信息系统;(7)其它辅助设备,如三维剂量测量水箱,自动切割机,

7、扫描仪,数字化仪等.2dicom-rt在放疗中的应用dicom(digitalimagingandcommunicationinmedicine)标准是由美国放射学会acr(americancollegeofradiology)和国家电器制造商协会nema(nationalelectricalmanufacturersassociation)所形成的联合委员会于1983年以后陆续发布而成的数字影像及传输的工业标准,主要用于医疗设备,信息系统问传送图像及其信息.dicom是一个开放的(支持tcp/ip,isoosi模型)和不断发展的标准.目前,dicom3.0的补充协议已多达62个,在补充协议中

8、,专门针对放射治疗的有1997年补充的supplement11(radiotherapyiodsphase1)h1999年补充的supplement29(rttreatmentrecordiod),一般称它们为dicomrt协议.他们均是对原标准(1993)中的第3,4和6部分进行补充.目前dicomrt对象主要包括:rsrucuset:;<mage<<一rmentrecord<现代精确放射治疗部门是高精尖设备密集的临床治疗科室,这些设备问有着频繁的数据交换.以前,放射治疗设备之间的数据通信主要是通过软盘,光盘,磁带,胶片,打印,键盘输入等间接的方式进行,除效率低下外,

9、还易于出错和信息受损.采用dicomrt我们可以64中国医疗器械信息2005年第11卷第7期vol11no7将这些设备连接成图2所示的网络.这样,每个设备既可以很容易地从其它设备读取数据,也能够为其它设备提供dicomrt格式的标准数据,从而实现放射治疗的信息化,协同化.下面的例子可以说明dicomrt对象如何在放疗中应用.(1)患者按治疗体位要求在ct或mr上检查,结果生成符合dicomct/mrimage的影像.(2)ct/mr控制计算机直接将ct/mr影像数据推(push)至ct模拟系统计算机,或ct模拟系统计算机利用dicom协议访问ct机的计算机,采用拉(pul1)方式下载影像.然后

10、在ct模拟系统上完成ct模拟.结果分别生成dic0mrtstructureset,dic0mrtplan和dicomrtimagedrr对象.dicomrtstructureset对象为肿瘤和正常组织轮廓结构,dicomrtplan对象包含照射野的几何参数.dicomrtimagedrr为数字化重建的影像.(3)然后治疗计划系统(tps)从ct模拟计算机读取dicomctimages,dicomrtstructureset及dicom.rtplan数据.根据需要对线束进行调整,如增加挡块,补偿器等,必要时可调整照射野的几何参数,并进行剂量计算.结果生成一组新的dicomrtplan对象.并将剂

11、量计算结果如二维,三维剂量分布,等剂量线dvh等存储为dicomrtdose对象,同时可生成更多的dicomrtimagedrr对象.(4)这时一套独立的r/v系统(siemens的lantis,varian的varis,elekta的desktop)读取rtplan对象,并根据其中的数据初始化加速器,加速器控制计算机也可直接读取dicom-rtplan对象数据.治疗过程中epid(电子射野影像系统)(siemens的beamview,varian的portalvision,elekta的ivew)可生成dicomrtimage类中的verificationimage对象,可用于与ct模拟系统

12、或tps系统生成的dicomrtimagedrr对象进行对比,以验证治疗摆位的准确性.(5)在整个治疗过程中,加速器计算机或r/v系统可定期生成dicomrttreatmentrecord对象用于记录每一次治疗.如图2所示.3多层架构模型目前基于多层架构的工业技术标准有3种:com/c0m+,j2ee,c0rba.c0m是组件对象模型(componentobjectmode1)的简称,com是编程模型,com+是一组补充这个编程模型的服务,com+提供建立分布式应用程序所需的服务.com/com+是微软提出的标准,运行于windows操作平台,可以用各种语言编写,是目前的主流技术之一.j2ee

13、是由sun公司推出的标准,它支持任何平台,但只能用java语言编写,也是目前的主流技术之一.corba也支持任何平台,可以用各种语言编写,曾盛行一时,但不占主导地位的销售商无法使之成为流行的标准.com+和j2ee代表着软件编程方式演化的下一个趋势.开始时是直接编程(spaghettiprogramming),应用程序就是整页整页的子程序和跳转;接着就是面向对象编程(objectorientedprogramming),应用程序被划分成几个类,每个类都可以独立的被测试和复用;现在又出现了属性编程(attributeprogramming),编程的主要工作是设置适当的选项,具体如何写对象则是后期

14、的工作了.这样程序员不再为线程,协议,安全,甚至事务等操心.我们采用的是com/com+技术,其典型的模型如图3.客户端首先访问com代理,通过com代理访问服务器端的com对象,com对象可以访问后台数据库服务器.而com对象则运行在com+环境容器中(组件服务).4rtis的业务流程rtis是优化医院放疗科工作流程管理的软件系统,一个典型的流程包括登记,就诊,产生影像,确诊,交费,模拟定位,制定计划并进行剂量计算,对档块或铅模进行切割,选择治疗仪器的能量等参数,分次治疗并进行跟踪,治疗完成并进行对比.如图4所示.中国医疗器械信息2005年第11卷第7期vol11no765专题(医学信息和数

15、字化医疗)thematicforum(medicalinformationdigitalmedicine)5rtis的技术实现系统工作站包括:登记工作站,医生工作站,模拟机工作站,治疗工作站,网管工作站,主任工作站.系统服务器包括:应用服务器,dicomrt服务器,数据库服务器.系统以微软com/com+体系结构组织应用服务器,以事务处理的技术实现双数据库的同步,这样可以用软件方式实现数据库的实时热备份,以便形成牢固的数据库服务体系,防止数据库灾难的发生.并配备海量数据库备份服务器对历史数据进行备份.数据库服务器和数据库备份服务器均可使用磁盘阵列,nas,san等存储方案.应用服务器通过dic

16、0mrt服务器访问符合dicomrt标准的ct,mr,tps,治疗设备等.系统支持多应用服务器,以便访问量巨大时(比如访问数字重构图像drr)的负载平衡,也可防止其中一个有故障时使用另一个应用服务器.为了方便本系统在将来扩展功能,采用组件的技术进行分析,设计和实现,利用系统和子系统的构成与应用,划分相对独立的功能模块.整个系统使用三层c/s结构,子系统之间采用动态链接库方式,在子系统划分时按功能划分,减少不同组件间的耦合度.为需求功能不清或可能的需求变更考虑预留.三层c/s结构分为用户界面层(工作站)应用服务器层数据库服务器层.数据库服务器层为应用服务器层提供数据的访问,并且大批量数据的处理业

17、务放在数据库服务器层.应用服务器层为用户界面层提供访问数据的接口,并把用户界面层与数据库服务器层隔开,提高数据库的安全性与系统可扩充性,应用服务器层的重要功能还提供业务处理服务和大量算法服务.用户界面层则是用户与应用程序直接信息交互的接口,为用户提供简单友好的界面.采用应用服务器还有以下优势:适时激活:直到客户端调用某个对象方法时,应用服务器才真正创建该对象.对象池:应用服务器预先创建一些对象,存放在对象池中,当客户端调用一个方法时,应用服务器就会在对象池中找到一个合适的对象,不需要创建新的对象,66中国医疗器械信息2005年第11卷第7期voll1no7就可迅速提高执行速度.排队构件:应用服

18、务器允许客户端在未与服务器所在机器建立连接的情况下使用c0m服务器.比如在远程医疗的情况下经常发生.细粒度安全机制:应用服务器允许指定方法级别上的安全性.在设计时还要考虑以下策略:可复用性策略为了产品开发的一致性和可复用性,设计实现时将开发具有相同功能的类库和模板,某些相近或相同的子功能采用先期开发,接口预留的策略.折衷策略:系统设计时以简捷性,独立性为主,根据不同的需要,各子系统的设计策略会有不同.应用服务器以高效为主兼顾复杂性;人机界面以方便和简捷为主,兼顾编程处理的方便性和时效性;数据库处理,网络传输以安全为主兼顾时效性;存储以空间优先兼顾效率.rtis的总体网络结构如图5.6结论尽管国

19、外有同类商业化产品,但功能和流程并不适合国内用户.目前国内在这方面的资料比较少,商业化产品就更少,主要是因为放射治疗的流程和数据结构比较复杂,现在的放疗设备有一些不支持dicom?rt协议,因此实现放疗科的网络化和信息化还需要做大量的d州i咖一_ioh古d苫ijmeel专题i医学信息和数字化医疗)患者信息来制定重要的医疗决策.这家机构希望其下属的各个分支中的所有临床医生都能够及时地访问各种化验及诊断结果,从而实现医疗服务业务的流程化,以提高服务质量.2.2基于甲骨文医疗卫生信息中心平台的解决方案使用甲骨文医疗卫生信息中心平台,这家医疗卫生机构可以利用hl7消息对其9家下属单位现有的4套管理系统

20、进行集成,从而实现一个统一的患者和员工数据中心.有了这个企业级的单一信息源,医疗卫生机构就可以跟踪所有病例相关的参与者,管理患者文档,提供信息基础设施整合,以保障对功能性部门级临床信息系统及临床服务结果的统一访问.现在,客户可以根据医疗卫生专业人员的角色,授权他们通过统一门户对各种临床信息进行访问.另外,平台允许用户向电子病历中添加信息,患者也可以根据自己的权限访问适当的信息,如图3.(上接第66页)工作.我们公司开发的rtis产品是对放疗科信息化的有益探索.参考文献1】nationalelectricalmanufacturersassociation(nema).dicomsuppleme

21、nt11,radiotherapyobjects.1997,washington,dc.f21nationalelectricalmanufacturersassociation(nema).dicomsupplement29,radiotherapytreatmentrecordsandradiotherapymediaextensions.1999,washington,dc.有了甲骨文医疗卫生信息中心平台,忙碌的医生们通过一个门户就可以访问所有的患者检查结果,从而节省大量的宝贵时间.患者也可以获得更好的医疗服务,因为关于他们的信息记录是唯一完整准确的,相关的人员随时都可以访问和了解这些信息.现在,这家医疗卫生机构能够真正专注于提高医护质量和降低成本了.3对未来的展望这家医疗卫生机构计划使用甲骨文医疗卫生信息中心平台作为其下一代电子病历和商务智能解决方案的