放射治疗作为治疗恶性肿瘤的重要手段之一, 它比手术、化疗等方法更依赖于医学影像及其他医学信息。特别是在精确放疗过程中, 需要更多更复杂的图像、结构集、计划等信息, 其中主要存在两个问题。其一是数据的非标准化存取。虽然DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)标准得到了迅速发展, 但由于放射治疗涉及到的设备多、处理的数据复杂多变, 其数据的非标准化存取问题还是十分普遍的。其二是管理的局限性。由于数据的非标准化存取给信息的管理带来极大不便, 并由此带来了治疗误差的增加、治疗效果的不均衡。在这种情况下, 不同医院、地区乃至国家的治疗中心间进行质量控制交流十分困难。因此需要在放疗的计划制定、处方产生、治疗实施以及质量保证、质量控制中有一个统一的或是兼容性好的标准。CICOM标准中关于放射治疗部分的规定使建立一个规范、统一的放射治疗信息系统成为可能^[1]。并是对DICOM标准的一个扩展。对DICOMRT的研究实现DICOMRT对象, 并以此为基础建立起一个放疗信息系统。

1 材料和方法

为了统一现代CT和M RI等医学影像设备的接口标准, 美国放射学会(American Collage, of Radiology, ACR)和美国电子厂商联合会(National E1ectrical Manufacturers Association, NEMA) 1993年制定出DICOM3.0(Digital lmaging and Communication in Mdicine 3.0)版本。称为医学数字图像通讯标准。它有以下几个特点:①可应用于网络, 较之于以前仅有点对点通讯方式, DICOM3.0支持OSI和TCP/IP; ②阐述了设备对命令及数据的标准响应.DICOM3.0通过服务类的概念阐述了命令及其相关数据的语义; ③阐述了兼容水平, DICOM3.0精确地描述了制造厂商如何系统地构造兼容水平, 其中可有多项选择; ④提供了分隔式多文档结构, 便于新特性的扩展; ⑤不仅对图形、图像, 面且对分析、报告等, 都定义了信息对象, 服务对象对类(Service Object Pair Class, SOP Class)是对现实中医学信息间的传递和通讯的抽象概括可以理解为DICOM提供的命令和内部调用函数, 包括作用于信息对象的命令及结果; ⑥确定了信息对象的唯一性, 便于在网络中明确各对象的关系; ⑦DICOM标准不断吸纳各方面的反馈信息, 从不同专业角度对标准在范畴和深度上进行扩充, 其中附录11和附录29部分是关于DICOM在放疗中应用的扩充^[2]。

1994年NEMA的一个工作组开始制定DICOM RT (DICOM Radiotherapy)标准。1996年作为DICOM标准的一个补充(Supplement 11)加入DICOM(主要包括RT IMAGE, DOSE, SS, PLAN), 1999年扩展为supplement 29(主要增加了治疗计划), 从而得到完善^[3]。DICOM RT发展至今, 从单纯意义上的图像信息发展到包括剂量处方, TPS参数、工作流程等多文档信息的综合实体。作为DICOM的一个扩展, 它不是一种全新的标淮, 其基本概念和定义都与DICOM3.0标准一致。DICOM RT是以面向对象的方法, 根据信息对象定义(information object definition, I0D)的不同对实体进行结构化层次定义, 把具体事物映射到DICOM的应用范围内。DICOM与DICOM RT的关系见图 1。

2 结果

目前已经定义了5种DICOM RT对象:

2.1 RT结构集(RT structure set)

从诊断数据, CT, 虚拟定位和治疗系统等得到与病人相关的结构的规范。其范围包括与病人解剖相关的信息, 如组织结构、标志物和等中心等。这些实体通常是在CT、模拟定位机或治疗计划系统等设备上得到的。

2.2 RT计划(RT plan)

RT治疗计划的规范。其范围包括治疗过程的几何和剂量数据, 包括外照射治疗、近距离治疗计划、分形、耐受性表、体位关系、控制点概念等。RT计划实体可以由模拟定位机工作站创建, 然后在传输到记录和验证系统或治疗系统之前用治疗计划系统进行补充。RT对象的实例通常参考RT结构集实例所定义的坐标系和病人结构。

2.3 RT图像(RT image)

放射治疗图像的规范。其范围包括从锥形成像设备如X射线模拟定位机和射野影像设备所得到的图像、射野图像和DRR(Digitally Reconstructed Radiography, DRR)图像。它可以用于同样几何参数下计算生成的图像, 如DRR—数字化重构影像图即从任意角度重建人体组织器官透视图^[4]。

2.4 RT剂量(RT dose)

RT剂量的规范。其范围包括治疗计划系统计算出来的放疗剂量分布数据, 如二、三维剂量数据、等剂量线、剂量体积直方图(DVH)和点剂量等^[5]。

2.5 RT记录(RT record)

放射治疗记录对象的规范。其范围包括远距离治疗信息对象、近距离治疗信息对象和治疗总结记录信息对象。这三种信息对象是对其治疗记录信息对象定义(IOD)的简化.还包括相应的存储服务对象对(SOP)类, 确保这些IOD可以在网络和存储媒质上使用。治疗记录IOD是整个疗程中各次治疗的记录, 还可以显示治疗的累积效果。

2.6 RT流程的实现

在实现独立的RT对象后, 为了充分发挥DICOM RT的作用, 需要对整个RT流程加以实现。通过一个病人的放射治疗过程, 说明DICOM RT在放疗过程中的应用: ①病人通过CT扫描得到DICOM格式的CT图像(RT IMAGE). ②模拟工作站的应用程序从采集设备得到图像, 执行模拟。在此过程中产生RT结构集(包括肿瘤组织、关键器官等已定义结构)。产生的结构集数据和图像数据为系统提供了数据准备。③相关的RT PLAN在TPS中产生(包括射束几何尺寸等)。同时还有其他一些RT IMAGE对象产生(如DDR等)。④在治疗计划系统中, 读取CT图像、RT结构集和RT计划, 计算治疗计划所需的剂量数据。如果有必要, 在RT计划中加入射线修正。以便产生新的RT PLAN和RT IMAGE (DRR)。⑤验证记录系统得到完整的RT PLAN, RT PLAN所含数据送到加速器等治疗设备, 由电子射束成像显示(electronic portal imaging display, EPID)产生验证图像, 或通过获取图像和DRR图像进行比较进行验证。否则, 重新返回到TPS中计划。⑥所有数据送至加速器等治疗设备进行治疗。在治疗过程中, 加速器系统、验证记录系统定期产生治疗记录。

3 讨论

DICOM RT为放射治疗信息的传输制定了标准, 是数据在影像设备、治疗计划系统、模拟定位机、虚拟模拟工作站和治疗设备等不同设备间的传输成为可能。提高了治疗效率, 同时也使放射治疗信息处于一个开放的数据环境中, 有利于数据共享和交流、有利于开展远程放射治疗的质量保证和系统维护。今后DICOM RT的发展方向为保持现有RT特定的IOD的稳定性, 增加一些新增技术的定义, 同时利用现有DICOM对象、概念对放射治疗领域的工作流程加以管理, 增强放射治疗部门的工作效率。DICOM RT体现出医学信息管理模式的科学性, 在放射治疗领域起到日益重要的作用。

但是DICOM RT目前仍处于发展阶段, 各种应用间的数据传输和联接还比较有限, 例如大部分放疗科的数据只限于在治疗计划系统、CT模拟定位机和虚拟模拟工作站间传输; 数据大多是打印出来, 很少采用电子数据报告; 数据还处于相对封闭的环境中; DICOM RT目前还不能支持传输后数据的管理, 这些内容有待今后发展完善。