放疗靶区勾画系统的设计与开发

医院数字化管理DIGITALIZED HOSPITAL MANAGEMENT

引言

在放疗定位CT图像上勾画肿瘤靶区与周围正常器官是放射治疗流程中至关重要的上流环节。目前，临床上靶区的勾画大多在国内外厂家开发的商业治疗计划系统（Monaco®、Pinnacle TM等）上完成，其功能比较丰富，基本可以满足临床需求，但是用户个性化的功能却难以定制。特别是当前人工智能在医学包括放疗领域内逐渐铺开应用背景下[1-5]，医学影像中的灰度、纹理、区域统计等信息是大数据和深度学习技术应用的关键基础[6-13]，而目前临床上广泛使用的多数商业系统缺乏相应的数据接口，相应的研究工作也难以开展。本研究旨在自主开发一套放疗靶区勾画系统，配备基本的临床功能，也同时开发出供学者研究的数据接口。

1 材料与方法

1.1 系统简介

本靶区勾画系统——Scarts系统2.0版采用窗口式交互界面，使用菜单或按键的方式实现各功能。系统采用Visual C++作为系统开发、设计平台[14]，具有开放的系统结构和巨大的扩展能力，全面支持医疗行业国际标准DICOM。Scarts 可安装运行于Windows 2000/XP/7/10系统上，安装包使用Inno Setup[15-16]开源软件制作，安装过程为交互性的操作方式。

1.2 DICOM标准

DICOM[17]（Digital Imaging and Communications in Medicine）是医学图像存储和传输的国际通用标准。DICOM文件包含文件头和数据集合，文件头包含标识数据集合的相关信息，数据集合包含医学图像及患者、序列等相关信息。本系统根据DICOM文件标准设计读取及存储程序，方便与外界系统的直接对接。

1.3 图像配准

系统为多时序CT及MRI影像提供影像配准的功能。用户可采用点配准或者灰度配准方式：

（1）点配准：分别在图像A和图像B上定义对应的三组解剖结构点或者标志点，由系统按公式(1)计算出配准相似度R。

R=∑(pA＇-pB)2/3(1)其中pB和pA＇是分别来自图像B和配准后的图像A 上的对应点的坐标。然后对R进行优化后确定最优配准参数，进行图像转换，完成配准。

放疗靶区勾画系统的设计与开发

谭燕，王培，郎锦义，黎杰，王先良，唐斌

四川省肿瘤医院放疗科，四川成都 610041

[摘 要] 目的本文旨在自主研发一套可以完成临床靶区勾画功能的系统，满足放疗临床的基本需求。方法 本系统以Visual C++作为开发平台，全面支持DICOM标准文件的操作。结果 系统能够完成多时序CT间或CT与MRI图像之间的配准、临床靶区与危及器官的勾画等基本功能。结论该系统操作简单，运行稳定，作为自主开发的系统，提供开展图像数据相关研究工作的接口，未来可添加更多的临床实用功能。

[关键词] 靶区勾画系统；DICOM；影像配准；自动勾画

Design and Development of Target Delineation System for Radiotherapy

TAN Yan, WANG Pei, LANG Jinyi, LI Jie, WANG Xianliang, TANG Bin

Department of Radiotherapy, Sichuan Cancer Hospital, Chengdu Sichuan 610041, China

Abstract: Objective To meet the basic needs of clinical radiotherapy, a target delineation system for radiotherapy was designed independently. Methods Visual C++ was used as the system development platform and the operation of DICOM standard files was fully supported. Results Such basic functions as image registration between different multiple time series CT or between CT and MRI and delineation of clinical target volume and organs at risk could be achieved by the system. Conclusion This system is simple in operation and stable in running. As an independently developed system, it provides an interface for the research work related to image data, and more clinical practical functions can be added in the future.

Key words: target delineation system for radiotherapy; DICOM; image registration; auto-segmentation

[中图分类号] TP391.7；R730.55 [文献标识码] C

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2018.10.034 [文章编号] 1674-1633(2018)10-0132-02

收稿日期：2018-07-16 修回日期：2018-08-06

基金项目：国家重点研发计划数字诊疗装备研发重点专项

（2017YFC0113100）。

通讯作者：唐斌，副研究员，主要研究方向为放疗剂量计算、软件

开发。

通讯作者邮箱：jackytang86@