1、放疗计划系统放疗计划系统(Radiation Therapy Treatment Planning System, TPS)曲桂红 PhD2006/10/21放疗计划系统(Radiation Therapy Treatment Planning System, TPS)1、 定义IEC 60601-2-48， Medical electrical equipment, Part 2: Particular requirement for the safety of radiation therapy treatment planning system.A RADIATION THERAPY T
2、REATMENT PLANNING SYSTEM is a medical device that simulates a proposed RADIOTHERAPY treatment through a process of modeling both a source of radiation and a PATINT. It also often produces estimations of ABSORBED DOSE distribution in the PATIENT using a specific algorithm or algorithms.放疗计划系统是一种通过对放射
3、源及患者建模过程来模拟一个推荐的放射治疗的设备。系统采用一个或几个专门的算法计算患者体内吸收剂量分布。放射治疗计划系统是放射治疗QA必不可少的工具。2、基本概念21 分类（1）按照维数(计算模型+显示)二维（2D）三维（3D）（2）按照治疗技术 外照射（External Radiotherapy） 内照射（Brachy Radiotherapy）（3）按治疗模式 常规（Normal Radiotherapy） 适形（Conformal Radiotherapy） 调强（IMRT）3、系统组成31硬件系统（1）主机专用工作站（SSGI, HP, DEC, SUN, Apple）PC机 笔记本电脑
4、（IBM，DELL）（2）外围设备 打印机（幅面：A4以上） 扫描仪（透射，用于胶片扫描） 备份系统（每个患者的图像大小约50M） 磁带机刻录机 磁盘阵列（3）UPS（15002000W）（4）网络适配器32软件系统（1）操作系统 Microsoft DOS Microsoft WINDOWS IRIX SolarisHP-UX DEC UNIX MAC（2）数据库 Microsoft ACESS Infomax Oracle SQL（3）治疗计划系统软件 Treatment Planning Systems Exchange FormatTreatment Modality Vendor S
5、ystem Version*3DCRT IMRT SeedBrachy HDRBrachy ProtonsCMSFocus/XiO 3.1 R ElektaRenderPlan 3D R PrecisePlan 2.01 D NomosCorvus R + NucletronHelax TMS R TheraPlan Plus R PLATO RTS 2.62 D PLATO BPS 14.2.6 D PhilipsPinnacle3 R AcqPlan 4.9 R Rosses MedicalStrata Suite CTPlan 4.0R RTekPIPER 2.1.2R VarianBr
6、achyVision 6.5 (Build7.1.67) D Eclipse 7.1 D VariSeed 7.1 D STAR1000（北京大恒医疗设备有限公司） Venus (拓能, TOPSLANE） BJRTPS2001（北京医疗器械研究所）（4）其它应用软件4、系统功能4.1 图像获取CT(MRI、Ultrasound)4.2 轮廓编辑4.3 束流编辑4.4 BEVDRR4.5 图像处理4.5.1窗位/窗宽4.5.2对比度4.5.3放大/缩小4.5.4面积/长度测量4.5.5矢/冠状面显示4.6 三维显示4.6.1轮廓线4.6.2表面/实体4.6.3透明4.7 剂量计算4.8 QA4
7、.9 治疗机数据输入相关数据 TMR（TPR）PDDOAR（OCR）Wf Of(Scp, Sp)相关报告 AAPM TG45 加速器应用 AAPM TG53 TPS治疗保证 AAPM TG67 光子数据库4.10 打印输出4.11 网络4.12 计划评价4,12,1 DVH 4.12.2计划对比4.13 图像融合4.14 DICOM接口 DICOM RT1994年北美放射协会（Radiological Society of North America，RSNA）会议上，关于设备间放射治疗数据（内照射和外照射计划、剂量、图像等）传输的标准问题被明确提了出来，这个标准的重要性是显而易见的，但是采用
8、DICOM标准并不能彻底解决这些问题。1994年RSNA会议的一个结果是成立了隶属NEMA的一个特别工作组（Working Group），就是后来的第7工作组（放射治疗对象，Radiotherapy Objects），这个小组的成员包括一些放射治疗设备制造商、学术机构，此外还涉及到了IEC的成员。在1997年，根据工作组11号补充报告，4个DICOM RT对象定义被批准，这4个DICOM RT对象是：RT结构集（RT Structure Set）、RT计划（RT Plan）、RT剂量（RT Dose）和RT图像（RT Image）。此外，在1999年，根据工作组29号补充报告，RT记录对象（T
9、reatment Record objects）也得到确定。 （1）RT结构集合对象（RT Sructure Set）。 包括与患者解剖相关的信息，如组织结构、标识点、等中心等。这些实体在CT、物理的或虚拟的定位设备、治疗计划系统等设备上是保持一直的。RT结构集合对象 （2）RT计划（RT Plan）。包括用于描述一个外部束流（external beam）和内照射（brachytherapy）治疗过程的几何和剂量数据，如束流角度、光阑开度、束流调强，以及关于内照射的通道和源的参数等。RT计划实体可以在定位工作站上生成，经过治疗计划系统进一步补充，然后才可以传到记录与验证系统或治疗设备。一个RT
10、计划对象的实例（instance）通常借助RT结构集合对象实例对坐标系统和患者的组织结构进行定义。RT计划对象 （3）RT图像（RT Image）。对锥形几何条件下生成的图像的定义，如采用常规模拟定位机、接口图像设备（electronic portal image device, EPID）。也可以是按照相同的锥形几何条件计算得到的图像，如数字化重建放射图像（digitally reconstructed radiographs，DRRs）。RT图像对象 （4）RT剂量（RT Dose）。包括由治疗计划系统生成的一种或多种格式的剂量数据：三维剂量数据、等剂量曲线、DVH及剂量点等。RT剂量对象（5）RT记录。包括远距离治疗信息对象、近距离治疗信息对象和放射治疗综合记录信息对象。DICOM RT对象与DICOM对象的关系 图14-10 DICOM RT对象与DICOM对象的关系5、物理计算模型5.1经验模型5.2卷积/叠加模型5.3笔形束模型5.4蒙特卡罗6、治疗机参数7、发展概况7.1多维数 二维三维四维。7.2精细 常规适型调强7.3网络单机局域网Web 单机模型 局域网模型
