СИСТЕМА ДОЗНО-АНАТОМИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕАНСОВ ПРОТОННОЙ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ

И.Н.Бриккер, В.А.Лосев, О.Б. Рязанцев

ГУП НПО “АГАТ” (Москва),
ФГУП МРТИ РАН (Москва),
ГНЦ РФ ИТЭФ (Москва)

Современные медицинские требования к гарантии качества лучевой терапии включают в себя обязательное использование компьютерного планирования лучевых сеансов. Пакеты программ для такого планирования, как правило, поставляются вместе с установками для облучения. Есть предложения по поставке независимых программных пакетов. Эти пакеты, как правило, “настраиваются” на различные лучевые установки, но цена их очень высока. К тому же далеко не всегда они содержат весь необходимый сервис настройки. Тем более это относится к уникальным техническим средствам лучевой терапии, например, установкам для протонного облучения. В последнем случае высокие краевые градиенты требуют повышенного внимания к системам планирования лучевых сеансов.

В данной работе рассмотрены основные принципы построения Системы Дозно-Анатомического Планирования (СДАП), разрабатываемой в Центре протонной лучевой терапии Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ). Первый вариант этой СДАП назван “ProGam”, так как он в значительной мере базируется на известном пакете планирования обычной лучевой терапии “Гамма План” (И.Н. Бриккер) дополненном процедурами специфичными для протонного облучения.

Система состоит из небольшого числа функциональных пакетов-блоков, соответствующих независимо запускаемым ЗАДАЧАМ. Структурное обособление функциональных задач позволяет решить несколько проблем, возникающих как на стадии разработки программного комплекса, так и на стадии его применения. Основные из них: ограничение объема задачи, независимая работа разработчиков, упрощение тестирования, минимальность и простота локального пользовательского интерфейса, квазипараллельная обработка нескольких задач с разной загрузкой вычислительных ресурсов на одном компьютере, возможность настройки на индивидуальные потребности пользователя

Целесообразно выделить следующие базисные задачи для реализации в виде отдельных функциональных пакетов (в скобках имя пакета):
  • протокольное и документальное сопровождение регистрации пациента и его данных, назначений врача, индивидуального лучевого плана и собственно лучевого лечения (база данных - DATA BASE);
  • визуализация исходных и преобразованных томографических данных (напр., широко известный пакет OSIRIS);
  • локализация и зонирование объектов лучевого воздействия (объемов интереса или мишеней) и их визуализация, маркировка радиационно-чувствительных органов (TARGET);
  • физическая идентификация (сегментация) мишеней и остальных анатомических структур, формирование 3-х мерных матриц данных об объекте для расчета лучевого плана (SEGMENTATION);
  • составление вариантных макетов лучевых планов, включая выбор "пучков", наглядную визуализацию планов, и обеспечение возможности отбора вариантов для уточняющих расчетов (DRAFT PLANS);
  • "прогонка" отобранных вариантов по различным расчетным моделям и приближение к оптимальному плану методом вариаций решения "прямой" задачи, составление паспорта облучения (MODEL PLAN);
  • проектирование индивидуальных формирователей пучка и внесение соответствующих изменений в паспорт облучения (DESIGN);
  • просмотр планов и паспортов (PLAN VIWER).

Замечание

На первом этапе работ в качестве ветви “DRAFT PLAN” использована программа планирования обычной лучевой терапии “Гамма План”, модифицированная для протонного облучения.

Система включает в себя также блоки для подготовки планов для гамма- и электронной лучевой терапии, а также блоки для планирования сочетанного облучения.

В функциональном составе не учтены блоки, связанные с синтезом характеристик пучков по заданным дозным полям, т.е. "обратная" задача.

В виде отдельных функциональных блоков выделяются также служебные инструментальные задачи
  • ввод, визуализация, пространственная привязка и необходимая трансформация томографических данных (TOMOTOOLS)
  • ввод дозиметрических данных, включая информацию об используемых пучках и средствах их формирования (BEAMS DATA);
  • определение и оптимизация пучковых параметров расчетных моделей по дозиметрическим данным (BEAMS FIT);
  • просмотр и ограниченное редактирование служебных файлов (FILE MASTER);
  • поддержка архива текущих планов (ARCHIV MASTER);
  • администрирование системы (ADMINISTRATOR).

Все функциональные блоки представляют собой законченные программные продукты с заданными входами и выходами и выполняющие отдельную функциональную задачу. Запуск отдельных задач может производиться независимо от работы других задач. Входами и выходами программных блоков служат файлы данных и результатов, а также служебные файлы с текущими параметрами. Файлы с параметрами используют, в основном, текстовый формат. Имеются также текстовые файлы меню и сообщений, что принципиально обеспечивает возможность замены языка. Для томографической информации внутри системы используется формат DICOM (Ver.3).

Содержание конференции | Секция3