放疗前期工作管理信息系统的需求分析与设计

李乐升，卢荣霞，陆佳扬

汕头大学医学院附属肿瘤医院 a.总务科；b.放疗科，广东 汕头 515031

引言

随着科学技术的发展和人们物质文化生活水平的不断提高，许多原先不能发现或无法治愈的疾病正在被不断地攻克。广大老百姓对医疗条件尤其是高质量医疗服务的需求也与日俱增。伴随着“健康中国”建设的推进，国家对医疗卫生事业的投入不断加大，医院各项软硬件设施随之提升[1]。其中的放射治疗作为一个复杂、基础知识广的学科，治疗设备也从简单的手工操作控制提升到全面数字化信息化校准和智能化的操作治疗。充分利用好这些价格高昂的治疗设备更好的为患者服务，同时优化放疗流程，全面提升诊疗水平成为了医院的迫切需求[2]。

长久以来，放射治疗过程中使用的手写登记和分发放疗卡分时段接受治疗的方法，一直存在着人工录入准确率不可控、工作效率无法提高等问题，就目前整体市场环境而言，存在多品牌多类型的临床信息管理软件，适应于综合性医院的软件系统种类繁多，但真正适合于肿瘤专科医院尤其是针对放疗流程管理的应用软件并不多，适合中国实际放疗前期工作的信息管理软件更是凤毛麟角[3]。在充分考虑放射治疗工作流程中医患的实际需求、操作问题、设备软硬件更新维护的前提下，落实总体规划，进而分步实施。本文旨在对放疗前期系统软件进行规划与设计，建立一个运行稳定、运作高效和功能完善的放射治疗前期工作管理系统，优化放射治疗工作流程，缩短病人放疗前等待时间，提高放疗学科整体管理水平，满足未来5～10年医院信息化建设的发展需求。

1　放射治疗前期工作管理信息系统的需求分析

需求分析是一项重要的工作，也是较为困难的工作。该阶段工作有供需交流困难、需求动态化、后续影响复杂的特点[4]。需求分析是对用户的业务活动进行分析，明确在用户的业务环境中软件系统应该“做什么”。获取需求作为需求分析的第一步，需要系统开发人员和用户进行直接、全面、深入的交流，以便获取使用方对管理信息系统全方面的功能需求[5]。在获取正确需求信息的方法上，采用多种形式来汇集，例如与用户直接交流、发放问卷调查等有效方式，同时也需要深入现场，了解实际工作流程。与客户的每次交流之后，都应及时对获取的信息进行分析归类，展开设计团队开发论证，汇总整理、分析筛选用户需求。设计团队还应做好下一阶段的开发计划和设计流程以便提交给用户确认[6]。需求分析人员可以申请参与用户的具体工作，获取真实的一手材料，理解、掌握整个业务流程。

1.1　系统业务需求分析

我们分析汇总用户相关业务需求，将用户的业务要求归结为两个方面：优化放射治疗工作流程，提高治疗效率，降低治疗成本，促进医患和谐；提高科室的信息化水平，降低人为造成的错误率。

1.2　系统用户需求分析

放射治疗前期工作中，放疗医生、物理师、机房技师等用户对软件有以下功能需求：对放疗患者进行CT模拟定位扫描，登记患者相关信息，CT扫描结果以列表形式导出；解决计划申请中的放疗技术，开具处方剂量，选定治疗机器，明确设计要求，确定遮挡形式、各阶段治疗次数，优化目标等规范数据输入；医生开具放疗计划申请单时以系统下拉菜单或优化目标条件模板输入的形式进行人机交互，避免大量的文字输入过程；等待设计、确认、打印的放疗计划的查询显示功能；放疗计划全过程的设计、确认、打印等相关人员的签名；远程进行放疗模拟机房和放疗治疗机房的选择、预约功能；全流程信息错误报警提示，如放疗计划阶段重复提示，机器预约重复提示，剂量或数值不合理提示等；人机交互界面简洁、美观、友好；操作实现功能包括系统设置、数据库参数设置、用户权限确认管理等，并且能能够与医院放疗科放疗信息系统通过Dicom RT的格式进行连接[7]。

1.3　系统的性能需求分析

通过对医院放疗科工作全流程的了解，设计人员在进行系统性能分析时应着重考虑放疗前期工作管理，应以CT扫描患者资料的管理、与患者资料关联的放疗计划管理、设备机器预约作为3条主线，对整个软件系统当中的各个模块分别进行设计和开发。为适应放疗科业务的发展现状和未来趋势，同时满足放疗学科长远的科研发展需求，该软件系统还应具备较为完善的历史查询统计功能。系统不仅维护方便、操作简单、界面友好，而且具有较高的安全性、稳定性、可维护性，满足未来功能需求的可扩展性，实现科室内部资源共享的同时能够与科室以外的系统进行对接。此外，该软件系统还应具备在使用更新及维护上有较高的性价比。

2　放射治疗前期的工作流程介绍

放射治疗的前期工作应严格遵守放疗相关流程：首先由主治医生根据肿瘤患者的实际情况制定初步放疗方案；随后预约常规模拟定位机进行体位固定器的制作，该固定器一方面让患者得到一个较舒适的、重复性好的正确的治疗体位，另一方面还要求在照射过程中体位保持不变，确保放疗过程中射线靶向在患者体表的准确性；接着预约CT模拟定位机，对患者进行CT扫描，确定放疗等中心点，同时获取患者CT影像资料并同步上传至放射治疗计划系统[8]，由物理师进行初步导入处理；然后由医生勾画并确定放疗靶区，申请放疗计划并填写计划要求及优化目标，再由物理师设计放疗计划方案；接下来由放疗主任医生对该治疗计划进行评估，如果计划未通过评估，则重新设计或优化放疗计划，如果计划评估获得通过，即可通知放疗机房预约直线加速器，开始准备给患者做放射治疗。放射治疗前期的工作流程，见图1。

图1　放射治疗前期的工作流程图

3　放射治疗前期工作管理信息系统的网络拓扑结构

系统在开发的过程中不仅应关注运行的稳定性，而且要保障其网络结构设计的安全性和可靠性。该系统在开发之初就确定了以配置主备双服务器冗余备份为基础的设计原则[9]，确保医院正常的就医就诊秩序。考虑到医院所处地理位置的实际情况，多台放射治疗设备分布于门诊综合楼及住院部地下室内，与服务器并不处于同一座建筑物内且相隔距离较远。根据这一特殊的实际情况，同时为了提高系统可靠性以及便于日常维护管理，设计方案确定在多个网络交换机之间使用单模光纤进行数据交换，从而提高系统的稳定性和连续性。置于医院住院部的主干中心交换机均采用全千兆交换机。各预约部门的数据量较小，可以采用百兆快速以太网交换机或者百兆下行端口、千兆上行端口的以太网交换机[10]，见图2。

图2　系统网络拓扑图

4　放射治疗前期工作管理信息系统的设计原则

标准模块化及稳定可靠是系统设计的优先考虑原则，其次还应遵循阶段开发、易用性、业务完整性、业务规范化及可扩展性原则。整个系统存放着大量治疗数据信息，绝大部分都是临床科学研究的宝贵数据，记录着全部就诊患者从入院开始的全周期治疗过程，这也决定了该系统必须绝对稳定可靠[11]。设计过程明确低空间占用和快速响应原则。放射治疗全过程所产生的数据量可观，低空间占用可以在较长的一段时间内避免系统存储扩容，降低使用及维护成本；快速响应贯穿放疗开始到结束的全过程，关系到整个系统的反应速度、运行效率及用户体验，这就要求系统采用可靠高效的代码来构建。数据库的设计要合理组织用户需要的数据，支持数据的处理，数据完整可靠，读写便捷，便于理解和维护，减少数据冲突[12]。

5　放射治疗前期工作管理信息系统的组成结构

5.1　系统硬件方案

选择系统硬件有一个重要的原则，如何协调产品的性能和价格，从理论上讲新技术、高性能的产品肯定有着优越的性能。但产品价格高昂，尽管性能较高，但因自身竞争力度不够导致价格虚高，对于硬件产品的选择，既要选择符合用户的实际需求，又留有适当升级扩展空间[13]。在追求新技术的同时，也要适当考虑未来的拓展和兼容，整个系统使用的硬件，至少在未来6年内，留有系统性能升级要求的各种余地。设计人员在对医院放疗科工作业务和医院技术人员及医生的使用要求进行了解、分析后，认为本系统采用双服务器主备设备，是比较实用和经济方案。同时利用以太网交换机来保证了系统网络的高速和稳定。

5.2　系统软件方案

在系统软件选择方案上，目前主流的方案主要有两种,一种是比较大众化的Windows Server平台，另外一种则是对技术要求较高的Linux平台。众所周知，Linux具有以下优点：免费、可定制、机制高度灵活；性能出众、使用稳定。但Linux需要精通掌握Linux操作系统和计算机网络的软件人员才能全面控制[14]。另外一个系统选择方案Windows Server桌面操作系统是Windows的服务器版本。Windows是目前最成熟的网络操作系统，而Windows Server 的应用环境与Windows相似，除了简单方便的GUI界面，还配有成熟的售后培训服务与支持。出于对医院当前使用环境的综合考虑，该软件采用了Windows Server作为系统软件平台。

5.3　数据库系统和软件体系结构

目前在我国较为流行的分布式数据库管理信息系统有Oracle、MS SQL Server、Infomix、PostgreSQL等[15]。在一般大型的数据库系统中主要使用的是Oracle系统。MS SQL Server系统的扩展性较为良好。Informix系统主要应用范围是银行，金融等对安全要求较高的环境[16]。PostgreSQL系统不仅灵活实用，还具有大型数据库的各种功能。依据放疗科放疗流程的实际情况综合考虑，本系统数据库系统选用PostgreSQL，它具有高稳定，高可扩展和高安全性，能够满足放疗科的日常需求。

整个系统的核心是数据库，放疗信息系统的核心也是数据库的编写。患者的治疗效果与数据库的安全关系紧密联系，提高数据库的安全性和准确性对于提高医院放疗工作的效率和声誉有重大帮助，因此做好数据库安全规划至关重要。数据库安全第一步是完善身份认证。本系统利用PostgreSQL软件编写，采用独立用户认证的模式，设计人员需要在运行Windows系统单独建立Postgres用户，保证了客户端和数据库的安全对话。

按功能设计，本系统计划设置6个模块，具体是提前预约管理，资料扫描管理，放疗计划管理，调强管理，字典设置及系统基本设置。功能结构，见图3。

图3　功能结构

字典库的数据项设置：包括医生、科室、预约时间片、机器、调强计划优化、肿瘤类型、处理状态、放疗技术等等。为了下拉菜单选择需要，系统在每个数据项的字典库在设计上都至少包含3个方面的内容，即项目分类、项目内容、排序，见图4。

图4　字典库

其次是对授权访问的控制。授权访问控制会对用户的每一次关键操作进行授权控制的要求。访问PostgreSQL的权限；考虑到各用户的权限，在用户表格中对各用户进行了权限设置。还有数据库加密数据。主要是通过Base 64对数据库的字段和关键数据进行加密，避免数据被侦听和截获后造成数据泄露。

6　放射治疗前期工作管理信息系统的测试及结论

基于对软件测试是保障开发质量的关键，测试用户使用的满意度，恢复测试，强制性使软件出错或中断使用，检查软件的恢复能力。

功能及界面测试：对该程序的测试，对于系统配置及词典方面，一般只是软件管理员进行处理，经过运行，基本正常。本程序主要在预约功能、扫描资料管理功能及患者计划资料管理功能进行测试，以确保系统可用并且稳定。

预约功能测试，见表1。5个测试用例全部正常运行。在该次测试中，主要针对多用户的情况进行了大量数据的随机及并发测试，在数据覆盖情况下，正常出现提示，没有出现数据覆盖及异常情况，数据定时更新，转换功能正常。

表1　预约功能测试用例表

扫描资料管理测试，见表2。6个测试用例全部正常运行。在该次测试中，用户更新数据正常。对本表的查询更新正常。根据扫描资料查询患者数据的功能正常。

表2　扫描资料功能测试用例表

患者资料管理测试，见表3。7个测试用例全部正常运行。在该次测试中，用户更新数据正常。对本表的查询正常。根据患者资料查询扫描数据的功能正常。对于不同的用户权限，对每个确认都正常弹出登录窗口，并能够正常处理。

通过一系列的测试工作，并在放疗科室的试运行情况表明：本信息系统能够达到设计要求，运行稳定，能够满足放疗科医生、物理师、技师的对数据的添加、修改、删除、查询、统计等操作要求，并且数据准确；由于外部环境不断变化，需要系统不断去适应，因此系统的维护工作也是一项长期的工作。

表3　患者资料管理功能测试用例表

7　总结和讨论

通过本系统，可以更好的为放疗科室实现机器预约和资料登记，提高了工作效率，可以快速、准确的管理放疗计划流程；优化检索使查询快捷准确，实现优化放疗诊治流程，所存储的数字化临床信息更为医学科研及教学留下了宝贵的参考学习资料，为相关学科的长远发展奠定坚实基础[17]。

放射治疗前期工作管理信息系统旨在着重实现放射治疗开始前及放疗结束后流程的信息化改造，实现全过程数字化传输和存储，这将大大降低人为的工作强度[18]，节约放疗医生和物理师等放射工作人员的时间陈本，提高工作效率，实现软件自身优势；对于就诊病人而言能够节约治疗成本，减少患者就诊压力，缓和并改善目前紧张的医患关系，推动和谐医疗环境的健康持续发展。

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