DICOM RT的应用

liuyong · 发表于 2015-11-17 20:29:06

DICOM RT的应用
   为了说明DICOM和DICOM RT在放疗中的应用，下面列举一些可能的治疗步骤及所使用的DICOM对象。
1. 病人进行CT扫描，产生DICOM CT图像研究。也可以用MR成像产生DICOM MR图像研究。
2. 虚拟模拟应用通过DICOM与扫描成像设备连接，调用病人图像，并进行虚拟模拟。在这个过程产生RT结构集对象，包含肿瘤和重要器官等标识结构。同时还产生RT计划对象，包含射束的几何信息。DRR也可以生成为RT图像对象。
3. 治疗计划系统接着读取CT图像、RT结构集和RT计划。然后加入一些射束修整器，调整射束的几何参数，计算剂量数据。这样产生新的RT计划，也可产生RT图像格式的DRR。
4. 记录和验证系统最后得到完整的RT计划对象，使用其中的相关数据对加速器初始化。或者加速器直接使用这些数据。电子射野影像设备产生RT图像格式的验证图像，或者将得到的图像与上一步的DRR进行比较。
5. 在整个放射治疗期间，加速器或记录与验证系统产生治疗记录对象，一般每次治疗产生一个治疗记录对象。
   在实际应用中，DICOM RT使用的信息模型主要有四个层次，即患者(Patient)、研究(Study)、系列(Series)和图像(Image)层次
RT的兼容性
   应用的相互协作性(Interoperability)是指处理和操作信息对象的能力。DICOM RT在促进这种协作性中起关键的作用，但是在这个层次上，有时“即插即用”要求提供DICOM标准定义和编码信息以外的东西，其临床应用的指标和测试以及数据流程必须由卫生部门进行验证评价，以确保不同的DICOM应用有效地融合。例如，从IMRT治疗计划系统传输IMRT数据要求有相应能够处理这种动态治疗的记录和验证或治疗系统。两种设备的连接性可以使用设备的兼容性说明进行评估。但是对于RT应用，通常很难确定内部可协作性，这只有通过大量的测试才能完成。厂家仅仅声称设备具备DICOM兼容性是不够的。由于相互协作性是个很复杂的问题，“该产品支持DICOM”这种说法在放射治疗领域没有什么意义，用户必须坚持索取DICOM或DICOM RT兼容性的详细说明。用户也可以向厂家提出自己的兼容性要求。现在有不少厂家如Helax、Elekta、GE、Siemens、Varian和Nucletron等公司的产品可以支持DICOM RT。

   1993年正式发布了DICOM3.0标准，在1994年北美放射学会会议上，就有学者提出必须制定一套放射治疗数据(如射束参数、治疗计划和剂量等)在各种设备上传输的标准。放疗科通常有多个厂家的产品，如果要分别开发这些设备间专用的接口技术难度大、成本高，这不仅增加用户的负担，而且不利于放疗科设备的集成化。这次RSNA会议特别成立一个工作组，即后来的第七工作组，负责DICOM RT(DICOM Radiotherapy)标准的制定。参加这个工作组的成员包括放疗设备制造厂家、专业学术团体和IEC的相关成员。DICOM RT的目的就是要支持放疗相关的数据在放疗科内设备或与其它科室设备的传输。例如CT模拟定位机、治疗计划系统(TPS)、加速器和激光洗片机等，病人扫描的CT图像要传送到TPS和洗片机、TPS数据要传送到加速器，DICOM RT就可以完成数据在科内各设备间的传输。有些单位的设备放置地点较分散，如CT、MR放在放射科，头部X刀、TPS放在脑外科，加速器装在放疗科，这时DICOM RT就必须支持数据在多个科室间传输。DICOM RT专门处理放射治疗设备间的数据传输，是DICOM 3.0标准的扩展，在放疗领域俗称为DICOM RT，它不是一种全新的标准，其基本概念、数据模型和图像信息模型与DICOM 3.0标准基本一致。1997年，批准了四个DICOM RT对象标准，即RT结构集(RT Structure set)、RT计划(RT Plan)、RT剂量(RT Dose)和RT图像(RT Image)，DICOM附录11对它们进行了详细的定义。1999年制定了RT治疗记录对象标准，具体包括体外照射治疗记录(Beam Treatment Record)、近距离治疗记录(Brachytherapy Treatment Record)和放射治疗综合记录(Treatment Summary Record)，DICOM附录29对它们进行了详细的定义。治疗输出数据相关的对象标准正在制定中。由于目前国际上对放疗部门没有一种统一的模型，放疗信息对象需要包含许多特定的或可选的元素。从本质上讲，现在的DICOM RT对象是一个与放疗相关数据的容器，对象在传输过程中不断加入数据。
这个标准一般用在放射治疗领域
RT图像
   它是放射治疗图像传输要求的规范。其范围包括从X射线模拟定位机和射野影像设备等锥形束投影成像设备所得到的图像、射野图像。它可以用于同样几何参数下计算生成的图像如数字化重建放射图像(DRR)，还可以是从影像胶片数字化之后的图像。RT图像与一般图像的不同之处就是它可以叠加一些特征曲线和成像参数信息，如准直器的开度、射束修整设备位置、病人器官轮廓线和靶区轮廓线等。
RT剂量
   它是RT剂量分布传输要求的规范。其范围包括治疗计划系统计算出来的放疗剂量分布数据，如1D、2D或3D剂量分布、等剂量线和剂量体积直方图(DVH)等。它还可以包括声音解说(Audio Annotation)，应用查找表(Application-defined Lookup Table)。
RT结构集
   它是从CT、虚拟模拟工作站或治疗计划系统等设备得到的病人解剖结构及相关数据传输要求的规范。其范围包括与病人解剖相关的信息，如感兴趣区域(ROI)、标志物、等中心位置和剂量参考点等，这些实体通常由CT、虚拟模拟工作站或治疗计划系统等设备确定。它还可以包括声音解说。
RT计划
   它是RT治疗计划传输要求的规范。其范围包括体外或近距离治疗过程的几何参数和剂量数据，例如射束角度、准直器开张程度、射束修整器、近距离治疗的通道和射线源等指标。RT计划实体可以先由虚拟模拟工作站创建，然后在传输到记录和验证系统或治疗设备之前用治疗计划系统进行补充。RT对象的实例通常参考RT结构集实例所定义的坐标系和病人解剖结构。
RT记录
   它是放射治疗记录对象传输要求的规范。其范围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，它们是从实际治疗设备得到的数据。这三种信息对象是对其治疗记录信息对象定义(IOD)的简化，还包括相应的存储服务对象(SOP)类，确保这些IOD可以在网络和存储媒质上使用。治疗记录IOD是整个疗程中各次治疗的记录，还可以进行剂量计算和剂量测量，显示治疗的累积效果。