Eclipse计划系统DVH自动生成比较软件开发

【作者】谢朝，骆科林，邹炼，胡金有1 四川省人民医院肿瘤中心，成都市，6100722 四川省人民医院医学物理联合实验室，成都市，610072



Eclipse计划系统DVH自动生成比较软件开发

【作者】谢朝1, 2，骆科林1, 2，邹炼1, 2，胡金有1, 2
1 四川省人民医院肿瘤中心，成都市，610072
2 四川省人民医院医学物理联合实验室，成都市，610072

【摘 要】目的 自动快速计算治疗计划的剂量体积直方图（DVH），并与医生处方要求相比较。方法 使用AutoHotkey热键脚本语言和高级程序设计语言C#，开发了适合于Eclipse11.0计划系统的DVH自动生成比较软件ShowDVH，该软件由处方文档生成、C#中DVH操作函数、软件可视化及DVH比较报告生成模块构成。结果 在临床上选取不同病种各10例，调用ShowDVH在计划系统下运行，ShowDVH不仅能生成DVH报告，还能准确判断治疗计划是否满足医生处方要求，为调强优化参数设置给予方向指导。 结论 该软件界面友好，功能强大，能快速计算生成比较DVH，大大节约计划设计时间，提高放射治疗物理师工作效率。

【关 键 词】Eclipse；自动；C#；AutoHotkey；DVH

临床医学工程

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Eclipse11.0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。Eclispe11.0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

Eclipse11.0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 prescription

表2　DVH比较报告自动生成Tab.2 DVH compared report automatically generation

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Eclipse11.0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Eclipse11.0计划系统下运行脚本软件。在Eclipse11.0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Eclipse11.0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。

参考文献

[1] ICRU. Prescribing, recording, and reporting photon beam therapy[R]. ICRU report Bethesda: International Commission on Radiation Units and Measurements 1993.

[2] ICRU. Prescribing, recording, and reporting photon beam therapy (supplement to ICRU report 50)[R]. ICRU Report Bethesda: International Commission on Radiation Units and Measurements 1999.

[3] 谢朝, 胡金有, 邹练, 等. Eclipse计划系统轮廓自动生成软件开发[J] 中国医疗器械杂志, 2015, 39(3): 225-227.

[4] Eclipse Scripting API Reference Guide[R]. Palo Alto USA:Varian Medical Systems,2013.

[5] Pinnacle3 planning reference guide[R]. Fitchburg USA: Philips Medical System, 2008.

[6] RaySearch Laboratories AB. RayStation 3.0 Reference Manual[R]. Stockholm, Sweden, 2012.

Development of a Compared Software for Automatically Generated DVH in Eclipse TPS

【Writers】XIE Zhao1, 2, LUO Kelin1, 2, ZOU Lian1, 2, HU Jinyou1, 2
1 Department of Oncology, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu, 610072
2 Joint Laboratory for Medical Physics, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu, 610072

【Key words】Eclipse, Automatic, C#, AutoHotkey, DVH

【Abstract】Objective This study is to automatically calculate the dose volume histogram(DVH) for the treatment plan, then to compare it with requirements of doctor's prescriptions. Methods The scripting language Autohotkey and programming language C# were used to develop a compared software for automatically generated DVH in Eclipse TPS. This software is named Show Dose Volume Histogram (ShowDVH), which is composed of prescription documents generation, operation functions of DVH, software visualization and DVH compared report generation. Results Ten cases in different cancers have been separately selected, in Eclipse TPS 11.0 ShowDVH could not only automatically generate DVH reports but also accurately determine whether treatment plans meet the requirements of doctor’s prescriptions, then reports gave direction for setting optimization parameters of intensity modulated radiated therapy. Conclusions The ShowDVH is an user-friendly and powerful software, and can automatically generated compared DVH reports fast in Eclipse TPS 11.0. With the help of ShowDVH, it greatly saves plan designing time and improves working effi ciency of radiation therapy physicists.

【中图分类号】R730.55；TP311.5

【文献标志码】A

doi:10.3969/j.issn.1671-7104.2016.02.020

文章编号：1671-7104(2016)02-0140-03

收稿日期：2015-12-01

基金项目：四川省医学科学院·四川省人民医院2014年院苗圃科研课题（2014007）

作者简介：谢朝，E-mail: xz0242024028@126.com