Eclipse计划系统DVH自动生成比较软件开发_自动化应用杂志社投稿_期刊论文发表|版面费|电话|编辑部|论文发表

来稿应自觉遵守国家有关著作权法律法规，不得侵犯他人版权或其他权利，如果出现问题作者文责自负，而且本刊将依法追究侵权行为给本刊造成的损失责任。本刊对录用稿有修改、删节权。经本刊通知进行修改的稿件或被采用的稿件，作者必须保证本刊的独立发表权。一、投稿方式： 1、请从我刊官网直接投稿。 2、请从我编辑部编辑的推广链接进入我刊投审稿系统进行投稿。二、稿件著作权： 1、投稿人保证其向我刊所投之作品是其本人或与他人合作创作之成果，或对所投作品拥有合法的著作权，无第三人对其作品提出可成立之权利主张。 2、投稿人保证向我刊所投之稿件，尚未在任何媒体上发表。 3、投稿人保证其作品不含有违反宪法、法律及损害社会公共利益之内容。 4、投稿人向我刊所投之作品不得同时向第三方投送，即不允许一稿多投。 5、投稿人授予我刊享有作品专有使用权的方式包括但不限于：通过网络向公众传播、复制、摘编、表演、播放、展览、发行、摄制电影、电视、录像制品、录制录音制品、制作数字化制品、改编、翻译、注释、编辑，以及出版、许可其他媒体、网站及单位转载、摘编、播放、录制、翻译、注释、编辑、改编、摄制。 6、第5条所述之网络是指通过我刊官网。 7、投稿人委托我刊声明，未经我方许可，任何网站、媒体、组织不得转载、摘编其作品。

Eclipse计划系统DVH自动生成比较软件开发

作者:

关键词:

摘要：

0　引言计划评估是放射治疗计划设计过程中的重要环节，放疗医生勾画完靶区和危机器官后，医学物理师按照临床医师处方要求设计计划，设计计划过程中，每优化一次后都会对计划进行评估，并根据评估结果来对计划进行迭代优化，反复评估，最终做出满足或近似满足处方要求的计划，再与放疗医生沟通确定最优放疗计划。ICRU 50、62号报告[1-2]中指出评价调强计划优劣能参考肿瘤靶区（GTV）、临床靶区（CTV），计划靶区（PTV）、正常组织（OR）和计划正常组织体积（PRV）的DVH。本文的目的是开发一套适用于计划系统治疗计划DVH自动生成比较软件，并提供良好的用户界面，该软件不仅能读入临床医生所下处方要求；还能够生成当前计划的DVH；最终实现判断治疗计划是否满足医生处方要求，从而减少放射治疗物理师在做计划时，每优化一次后评价计划的重复繁琐操作，节省治疗计划设计时间，提高工作效率。 1　材料与方法本研究采用了两种程序设计语言：AutoHotKey 和C#。AutoHotkey 是Windows平台下开放源代码的热键脚本语言[3]，该语言通过发送键盘或鼠标的键击动作命令来实现操作的自动化，也可以通过命令调用系统接口及程序，并能创建基于简单语言的图形化界面的执行程序。C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言计划系统提供了基于C#的应用程序编程接口ESAPI[4]（Eclipse Scripting Application Programming Interface）。它允许软件开发者编写脚本[5-6]访问Eclipse计划系统的信息，并且脚本整合到了Eclipse用户界面，能独立运行。现编写一套适合该计划系统的DVH自动生成比较脚本软件，该软件能模拟键盘或鼠标的键击动作和调用ESAPI来实现DVH自动生成比较，脚本软件模块包括：处方文档自动生成，C#中DVH操作函数，软件可视化以及DVH比较报告生成。 1.1　处方文档自动生成计划系统的ESAPI没有提供对处方的读取库函数，本研究通过AutoHotkey热键脚本语言处理Eclipse计划系统中的医生处方，软件能模拟键盘或鼠标的键击动作将医生处方自动转换成C#可读取的txt文档，并提供自动打印处方的功能。 1.2　定义C#中DVH操作函数本研究定义两个类，一个是与靶区有关的PTVCategory类，另一个是与正常组织有关的OARCategory类。PTVCategory类中定义了评价靶区相关参数：靶区名称、最小剂量、最大剂量、百分体积剂量等，还定义了评价靶区相关函数：获取靶区名称、获取靶区最小剂量、最大剂量等。OARCategory类中定义了评价正常组织相关参数：靶区名称、平均剂量、最大剂量、百分体积剂量、百分剂量体积等，还定义了评价正常组织相关函数：获取正常组织名称、获取正常组织平均剂量、最大剂量等。在获取处方要求时，调用C#函数ReadAlline读取txt文档每行，在处理字符串时调用Replace、Split和Contain等函数；在获取计划DVH时，调用了ESAPI中的函数GetDVHCumulativeData和GetVolumeAtDose等，最终将处方要求与计划中各种靶区和正常组织的DVH比较按照规定格式输出到Excel中。 1.3　软件可视化及DVH比较报告生成表1　医生处方要求Tab.1 Doctor’s prescriptionPrescribe To: PTV1 5 940 cGy 180 cGy/Frac Prescription Coverage Constraints Volume / Structure: PTV1 Min Dose: 98 % Max Dose: 115 % At Least 95 % of PTV1 at 100 % No More Than 5 % of PTV1 at 110 % Organs At Risk Organ: liver Mean: cGy Max Dose: cGy Constraints : v30＜40% Organ: heart Mean: 2 600 cGy Max Dose: cGy Constraints: V30＜40%,V40＜30% Organ: spinal cord Mean: cGy Max Dose: 4 500 cGy Constraints : Organ: whole lung Mean: cGy Max Dose: cGy Constraints: V20＜28% 表2　DVH比较报告自动生成Tab.2 DVH compared report automatically generationStructure MinDose 　MaxDose 　At Least　No More Than PTV1　5821.2　5 866.9 　6831　6520.5 　V59.4＞95%　96.25%　V65.34＜5%　1.56% MeanDose 　MaxDose 　Structure　Constraints 0　614.198 5 　0　6 351.369 　liver　v30＜40% 6.16% 2600　3 442.757 F　0　6 659.143 　heart　V30＜40% 45.67%　F V40＜30% 34.06% F 0　1 505.167 　4 500　5 127.318 F　spinalcordPRV 0　1 287.311 　0　6 397.211 　wholelung　V20＜28% 　26.18% Autohotkey自带Gui命令，该命令可以创建和管理一个窗体及窗体之上的控件，本研究创建了脚本软件界面，用户能通过在ShowDVH上输入病人ID号和治疗阶段号来运行软件，实现医生处方与计划DVH比较报告生成，与此同时界面上还提供了打印处方的控件。当用户输入病人ID号和治疗阶段号后，运行软件，如表1所示，表1是医生处方要求，对靶区比如PTV1处方剂量5 940 cGy，最小剂量要大于处方剂量的98%，最大剂量要小于处方剂量的115%，100%的处方剂量包围PTV1体积要大于95%，110%的处方剂量包围的PTV1体积要小于5%等等，对正常组织，比如SpinalCordPRV最大剂量小于4 500 cGy等等；表2运行ShowDVH后，计划的DVH与医生处方相比较结果，DVH没有满足医生要求的，用F表示，MeanDose 和MaxDose为0的是没有处方要求，正常组织的名字放表格中间是方便物理师查看。对靶区比如PTV1最小剂量为5 866.9 cGy，最大剂量为6 520.5 cGy, 100%的处方剂量包围PTV1体积为96.25%，110%的处方剂量包围的PTV1体积为1.56%，这样PTV1的DVH满足医生处方要求。对正常组织比如SpinalCordPRV最大剂量为5 127.318 cGy，这样SpinalCordPRV的DVH不能满足医生处方要求，需对计划进行再次优化，反复评估，最终做出满足或近似满足处方要求的计划。 2　结果 2.1　验证软件在计划系统下的运行情况在ShowDVH上随机输入放疗病人ID号和阶段号，并在计划系统下运行脚本软件。在计划系统下能顺利准确完成脚本生成处方要求与计划DVH的对比，并输出到Excel中，方便放射治疗物理师快速查看计划是否满足医生处方要求，为接下来的调强优化参数设计指明方向。说明ShowDVH能处理医生所下处方并能在计划系统下生成计划DVH与处方要求对比结果。 2.2　临床使用情况临床上选取各10例病例，包括头颈部肿瘤、胸部肿瘤、腹部肿瘤、盆腔肿瘤，分别运行脚本软件，软件能顺利产生计划DVH与医生处方相比较的Excel文档。比如对于鼻咽癌，需要评价的靶区和正常组织较多，如果采用手动的方式一个一个去查看靶区或正常组织的DVH是否满足医生处方要求，那么就会费时费力，而且还容易出差错，在做下一次计划优化参数设置时，要么放射治疗物理师一次性记住多个组织的DVH，要么需要来回切换软件窗口查看靶区或正常组织的DVH，要么将组织的DVH记录在纸上。这样都非常不方便，脚本软件能解决以上手动查看DVH的不足。对于鼻咽癌，脚本软件运行后产生的Excel文档，能直接准确给出计划中所有靶区和正常组织的DVH与医生处方比较的数据，对靶区比如PTV1处方要求的最小剂量为5 885.88 cGy，计划的最小剂量为5 894.5 cGy，处方要求100%的处方剂量包围PTV1体积大于95%，计划中为95.49%，这样PTV1的DVH满足医生处方要求。对正常组织比如SpinalCordPRV处方要求最大剂量为4 500 cGy，而计划的最大剂量为4 514.553 cGy，处方要求1%的SpinalCordPRV体积的剂量小于5 000 cGy，计划为4 136.7 cGy，计划不能全部满足处方要求，因此计划需继续优化。对于其他肿瘤，脚本软件同样能给出计划中靶区和正常组织DVH与医生处方要求的比较结果，这样临床上脚本软件的使用能节省治疗计划设计时间，提高放射治疗物理师工作效率。 3　结论放射治疗计划设计中，脚本使用越来越广泛，它不仅能减少放射治疗物理师的重复操作，提高效率，还能减少物理师出错的几率。Eclipse 11.0计划系统提供了基于C#的应用程序编程接口ESAPI, 允许用户编写脚本读取计划数据。本研究开发的脚本软件ShowDVH，首先通过热键脚本语言处理医生处方文档，其次运用C#语言处理计划中的DVH，最后将医生处方与计划的DVH相比较并输出到Excel中，能快速判断计划的DVH是否满足医生处方要求，为下一步计划优化参数设置指明方向。通过一个表格把医生处方所有要求与计划的DVH都显示出来，优点有两个方面：一方面不用在Eclipse计划系统中一个组织一个组织评价DVH，并与医生处方相比较，另一方面因生成的Excel文档是独立于Eclipse计划系统的，在调强优化参数设置时不用来回切换软件窗口。虽然ShowDVH功能强大，但是脚本软件运行完，还需对计划系统中生成的DVH详细检查，仔细复核，确保脚本软件安全使用。