王豪杰，朱曉華，王楓，劉漢成，康世功

（北京全域醫(yī)療技術(shù)有限公司，北京 100000）

近年來(lái)，惡性腫瘤已經(jīng)越來(lái)越多的出現(xiàn)在公眾面前，原因是它已經(jīng)成為全球人類(lèi)的主要死亡原因之一。在大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，惡性腫瘤作為第二大死亡原因已經(jīng)嚴(yán)重的威脅到人們的生命健康。據(jù)WHO報(bào)告，2012年世界癌癥新發(fā)病例數(shù)大約1 400萬(wàn)，比1990年的807萬(wàn)增加了593萬(wàn)，從上世紀(jì)七十年代以來(lái)惡性腫瘤的發(fā)病率一直在呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，如果照此下去，到2020年在全球人口達(dá)到80億的情況下，全球癌癥新發(fā)病例將達(dá)到2 000萬(wàn)，其中1 200萬(wàn)患者將會(huì)死去[1]。我國(guó)的腫瘤新發(fā)病例約為312萬(wàn)例/年，平均每分鐘會(huì)有6個(gè)人被診斷為癌癥，在這個(gè)沒(méi)有硝煙抗擊癌癥的戰(zhàn)場(chǎng)上，有手術(shù)、放療和化療三員大將在腫瘤治療中扮演著重要角色，根據(jù)國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，約70%的腫瘤病患在癌癥治療過(guò)程中需要用到放射治療，隨著放療在我國(guó)近幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為一門(mén)專(zhuān)門(mén)的學(xué)科，稱(chēng)之為放射腫瘤治療學(xué)[2]。

腫瘤治療中放射治療屬于局部治療，利用放射線對(duì)腫瘤部位進(jìn)行照射，達(dá)到根治局部原發(fā)腫瘤或轉(zhuǎn)移病灶的目的，放射治療不但可以作為獨(dú)立手段治療惡性腫瘤，還可以和手術(shù)、化療相結(jié)合共同治療腫瘤，是不可或缺的重要治療手段。

放射治療過(guò)程中的重要設(shè)備之一是放射治療計(jì)劃系統(tǒng)（treatment planning system, TPS），其功能主要是影像融合、腫瘤靶區(qū)、危及器官的勾畫(huà)以及放射治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)以及三維劑量評(píng)估、對(duì)比和驗(yàn)證等，放射治療計(jì)劃系統(tǒng)是一套計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，通常情況下，醫(yī)生使用該系統(tǒng)對(duì)靶區(qū)和危及器官進(jìn)行勾畫(huà)，然后確定臨床劑量處方，由物理師設(shè)計(jì)治療計(jì)劃，計(jì)算完成后，系統(tǒng)會(huì)模擬出腫瘤患者體內(nèi)的三維劑量分布，最終由醫(yī)師和物理師共同評(píng)價(jià)治療計(jì)劃，審核通過(guò)后，傳輸至機(jī)器進(jìn)行治療[3]。總之，放射治療計(jì)劃系統(tǒng)是放射治療實(shí)施過(guò)程中不可缺少的核心設(shè)備。

目前，當(dāng)下我國(guó)操作治療計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)的放療從業(yè)人員數(shù)量情況不容樂(lè)觀。據(jù)《2015 年中國(guó)大陸放療基本情況調(diào)查調(diào)研》報(bào)告指出，我國(guó)從事放療的單位由1986年開(kāi)始的264 家，增至2015年的1 413家，放射治療從業(yè)人員總共為50 736人，其中醫(yī)師、物理師分別為15 841、3 294人，比例由2011年的5.24∶1降至2015年的4.81∶1，雖然近年來(lái)我國(guó)加大了物理師隊(duì)伍的建設(shè)，放療人員結(jié)構(gòu)組成趨于合理，但是人員大多分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，而我國(guó)西部、西北等邊緣少數(shù)地區(qū)以及縣市級(jí)以下的放療單位普遍偏少，并且在這些單位的從業(yè)物理師大多不是專(zhuān)業(yè)的醫(yī)學(xué)物理專(zhuān)業(yè)，多為其他專(zhuān)業(yè)轉(zhuǎn)職或腫瘤醫(yī)師兼任[4-5]。另外，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，我國(guó)有能力進(jìn)行常規(guī)三維適行放射治療（three dimensional conformal radiation therapy, 3DCRT）、調(diào)強(qiáng)放射治療（intensity modulated radiation therapy, IMRT）以及圖像引導(dǎo)放射治療（image-guided radiation therapy, IGRT）的技術(shù)單位占總量的70.6%、50.1%以及31.5%，能進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)如容積旋轉(zhuǎn)調(diào)強(qiáng)放射治療（volume modulated arc therapy, VMAT）、立體定向體部放射治療（stereotactic body radiation therapy, SBRT）的單位僅占7.9%、16.3%[6]，人員和技術(shù)方面各省、市和地區(qū)存在嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象，醫(yī)院進(jìn)口的先進(jìn)醫(yī)用電子直線加速器設(shè)備很多功能得不到有效開(kāi)發(fā)和利用，TPS的不同致使數(shù)據(jù)無(wú)法共享，研究工作更無(wú)法展開(kāi)，全國(guó)放療水平參差不齊，基層物理師無(wú)系統(tǒng)培訓(xùn)，患者大量涌入北、上、廣等一線城市，大城市醫(yī)院人滿為患，社區(qū)醫(yī)院無(wú)人問(wèn)津，醫(yī)療資源兩極化，影響著整個(gè)社會(huì)的和諧穩(wěn)定[7]。

以上放療所存在的問(wèn)題目前短時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有完美的解決方案，通過(guò)開(kāi)發(fā)一類(lèi)可遠(yuǎn)程控制計(jì)劃系統(tǒng)的帶自動(dòng)計(jì)劃設(shè)計(jì)的外部程序，可以輔助進(jìn)行遠(yuǎn)程分級(jí)診療，輔助開(kāi)展點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、區(qū)域性或全國(guó)性的遠(yuǎn)程放療協(xié)作，放療基礎(chǔ)相對(duì)較差的基層醫(yī)院只需將患者病例數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)，高層醫(yī)院就可通過(guò)此類(lèi)外部程序?qū)τ?jì)劃射野角度、優(yōu)化參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，命令其進(jìn)行計(jì)劃劑量計(jì)算，這樣不但可以有效發(fā)揮優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的輻射和帶動(dòng)作用，合理配置醫(yī)療人才和設(shè)備資源，還可以將高級(jí)物理師的經(jīng)驗(yàn)記錄寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，供基層物理師參考學(xué)習(xí)和交流。

隨著應(yīng)用的增多，還可收集全國(guó)不同地區(qū)、不同癌種腫瘤患者的病例數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行腫瘤大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與應(yīng)用，開(kāi)發(fā)智能腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)，輔助臨床決斷和科研應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息共享交流。

對(duì)于患者來(lái)講，通過(guò)此外部程序的間接作用，在家就可享受到一線城市大醫(yī)院的腫瘤計(jì)劃設(shè)計(jì)治療服務(wù)，減輕了治療費(fèi)用支出。

除了放療整體情況存在局限性外，治療計(jì)劃系統(tǒng)也有自身的限制，目前國(guó)內(nèi)主流TPS的優(yōu)化技術(shù)采用的是基于多目標(biāo)的非約束性?xún)?yōu)化技術(shù)，該技術(shù)使用現(xiàn)代的優(yōu)化算法，雖然在臨床應(yīng)用上取得了很大的成功，但是隨著應(yīng)用的不斷深入，其在可擴(kuò)展性和可配置性上面臨很大的挑戰(zhàn)。一方面，從臨床應(yīng)用的操作上來(lái)看，現(xiàn)如今主流TPS都是半自動(dòng)的，放療物理師需要手動(dòng)將患者的處方輸入TPS，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)放置最佳射野、設(shè)置各種優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，如果結(jié)果不能滿足處方要求，還需要進(jìn)一步調(diào)整計(jì)劃的各項(xiàng)參數(shù)繼續(xù)優(yōu)化，直到得出滿意的結(jié)果為止，這使得一個(gè)計(jì)劃的制作將會(huì)花費(fèi)物理師大量的時(shí)間而無(wú)從他顧。另一方面，各個(gè)醫(yī)院物理師有各自的計(jì)劃設(shè)計(jì)習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)，還有不同程度的手工步驟需求[8]，雖然TPS提供了可以自動(dòng)運(yùn)作的內(nèi)部腳本系統(tǒng)，但是這些腳本的語(yǔ)法過(guò)于簡(jiǎn)單，基于此實(shí)現(xiàn)的功能點(diǎn)也有限，流暢性也欠缺，很少有現(xiàn)代高級(jí)編程語(yǔ)言所擁有的的流程控制、面向?qū)ο蠛途幊棠Ｊ降褥`活和精準(zhǔn)的控制手段，這使得TPS在可擴(kuò)展和配置方面捉襟見(jiàn)肘。

針對(duì)治療計(jì)劃系統(tǒng)可擴(kuò)展的局限性，通過(guò)開(kāi)發(fā)一類(lèi)可遠(yuǎn)程控制計(jì)劃系統(tǒng)的帶自動(dòng)計(jì)劃設(shè)計(jì)的外部程序，在程序中輸入病例信息、計(jì)算平臺(tái)信息和計(jì)劃處方要求信息，遠(yuǎn)程傳輸至計(jì)劃系統(tǒng)，引導(dǎo)放療計(jì)劃系統(tǒng)啟動(dòng)編譯好的主腳本，進(jìn)而調(diào)取腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)劃設(shè)計(jì)，得出相對(duì)最優(yōu)解后將計(jì)劃設(shè)計(jì)結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，建立腫瘤放射治療數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交流共享和科研應(yīng)用。具體方法如下：

步驟一：使用本地放療計(jì)劃系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行腳本，將病例信息上傳至遠(yuǎn)端一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中；

步驟二：在外部程序中輸入病例信息、計(jì)算平臺(tái)信息和計(jì)劃處方要求信息，并傳輸至本地治療計(jì)劃系統(tǒng)；

步驟三：引導(dǎo)腳本命令放療計(jì)劃系統(tǒng)逐步運(yùn)行自動(dòng)計(jì)劃設(shè)計(jì)；

步驟四：運(yùn)算結(jié)束，得出相對(duì)最優(yōu)解后，逐個(gè)運(yùn)行主腳本中的多個(gè)外部程序腳本片段，將TPS的最新?tīng)顟B(tài)和治療計(jì)劃數(shù)據(jù)傳輸至外部數(shù)據(jù)庫(kù)。

相對(duì)TPS原有的簡(jiǎn)單命令，此類(lèi)程序提高了放療計(jì)劃系統(tǒng)的可配置性、可擴(kuò)展性以及配置的精確性、靈活性，進(jìn)而提高了放療計(jì)劃系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，在技術(shù)方面得到擴(kuò)展的同時(shí)，提高了腫瘤放射治療的效率。

最后，伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”概念的提出和發(fā)展，世界上以信息技術(shù)為核心的新一代科技和產(chǎn)業(yè)革命正在蓬勃興起，通過(guò)開(kāi)發(fā)此類(lèi)可遠(yuǎn)程控制治療計(jì)劃系統(tǒng)的智能外部程序、利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及輔助開(kāi)展放療云服務(wù)計(jì)劃[9]，可以不斷提高衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的服務(wù)能力，驅(qū)動(dòng)放射治療事業(yè)發(fā)展，促進(jìn)放療信息化建設(shè)和智慧放療的科學(xué)布 局。

[1]肖紹文. 放療在腫瘤治療中的地位和作用[EB/OL]. http：//www.haodf.com/zhuanjiaguandian/docxsw11_963275750.htm.

[2]郎錦義, 吳大可. 我國(guó)放射治療發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 四川醫(yī)學(xué),2004, 25(9)： 1035-1038.

[3]李金凱, 孫新臣, 孫向東, 等. 放療科綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備, 2016, 31(12)： 86-88, 91.

[4]段杏麗, 尹俊清. 河北省醫(yī)療機(jī)構(gòu)放射治療現(xiàn)狀調(diào)查與分析 [J]. 河北醫(yī)藥 , 2016, 38(23)： 3651-3653.

[5]郎錦義. 中國(guó)放療三十年回顧、思考與展望[J]. 腫瘤預(yù)防與治療 , 2017, 30(1)： 1-4, 6.

[6]郎錦義, 王培, 吳大可, 等. 2015年中國(guó)大陸放療基本情況調(diào)查研究[J]. 中華放射腫瘤學(xué)雜志, 2016, 25(6)： 541-545.

[7]王平, 劉軍. 現(xiàn)階段我國(guó)醫(yī)療現(xiàn)狀和問(wèn)題芻議[J]. 中國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè) , 2015, 12(26)： 16-18+141.

[8]樊林, 林強(qiáng), 李光俊, 等. 感興趣區(qū)域在不同放射治療計(jì)劃系統(tǒng)間傳遞差異研究[J].華西醫(yī)學(xué), 2016, 31(4)： 714-717.

[9]郭薇, 薛瀾. 互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療的現(xiàn)實(shí)定位與未來(lái)發(fā)展[J]. 探索,2016(6)： 142-148.