國產(chǎn)放療信息系統(tǒng)的部署及臨床應(yīng)用創(chuàng)新

解放軍總醫(yī)院 第一醫(yī)學(xué)中心 放射治療科，北京 100853

引言

隨著計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，醫(yī)院管理逐步向信息化、數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)變，信息管理系統(tǒng)作為其重要的組成，不僅關(guān)系著醫(yī)院數(shù)據(jù)管理的安全性和有效性，更影響著醫(yī)院整體運行效率和服務(wù)水平。放射治療作為腫瘤治療有效手段之一，地位及重要性日益顯著。因放射治療專科性強(qiáng)、人員組成多樣、流程復(fù)雜、機(jī)器設(shè)備種類繁多等特點，且放療過程會產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所以急需取代舊的低效率的工作方式，實現(xiàn)科室電子化、信息化和流程化的管理，以進(jìn)一步實現(xiàn)科室專科數(shù)據(jù)庫的完善和整合。

為了加快科室信息化建設(shè)的進(jìn)程，我科構(gòu)建了基于YINO的國產(chǎn)放療信息系統(tǒng)（Radiotherapy Information System，RTIS），因科室復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及一些個性化的需求，在RTIS的構(gòu)建與使用上仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。醫(yī)院的差異化競爭決定了每個醫(yī)院的流程差異性加大，因此需求也不盡相同。用戶在應(yīng)用過程中對軟件系統(tǒng)理解逐漸加深，也會不斷地對信息及流程管理提出更加具體專業(yè)的要求。二次開發(fā)是用戶需要深化的必然要求。所以，針對本科室具體的需求，搭建并對RTIS進(jìn)行定制修改，進(jìn)一步完善其應(yīng)用模塊及功能，以便更好地應(yīng)用于臨床。

1 材料和方法

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建及邏輯架構(gòu)

系統(tǒng)硬件主要包括計算機(jī)應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)器、終端計算機(jī)工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)線等，其中，服務(wù)器主機(jī)CPU為Intel Xeon E5-2620，24G RAM；終端工作站配置為i5-7500 CPU，4G RAM，2 G獨立顯卡。架構(gòu)模式采用客戶服務(wù)器（Client/Server，C/S）模式，選用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，遵循DICOM3.0，DICOMRT及HL7等國際通用協(xié)議?；谥醒霐?shù)據(jù)服務(wù)器+功能應(yīng)用模塊調(diào)用方式，實現(xiàn)放療數(shù)據(jù)的采集與存儲、傳輸、工作流程管理和臨床質(zhì)量控制等功能，通過院內(nèi)局域網(wǎng)，搭建RTIS，并將放療相關(guān)設(shè)備，如CT模擬定位機(jī)、治療計劃系統(tǒng)（Treatment Planning System，TPS）等連入該系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與存儲。RTIS軟件架構(gòu)可以分為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層四個層次，見圖1。

圖1 RTIS軟件架構(gòu)圖

1.2 放療流程及需求分析

放射治療涉及多個工種不同專業(yè)的人員，包括醫(yī)生、物理師、技師、護(hù)士等，需要不同環(huán)節(jié)的人員共同合作才能完成。然而，不同環(huán)節(jié)的人員職能各不相同，并且相同崗位的人員因級別的不同其職能也有所差異，因此，RTIS必須滿足科室人員的管理需求，明確并規(guī)范化人員的分工，采用角色識別登錄方式，按系統(tǒng)預(yù)設(shè)的角色身份自動進(jìn)行相關(guān)功能的操作和權(quán)限管理。根據(jù)本科室的人員結(jié)構(gòu)和需求，分別設(shè)置了體位固定和模具制作、CT模擬定位、醫(yī)生門診辦公室、物理室、護(hù)士站、放療機(jī)房操作室以及科主任辦公室等客戶端工作站，各個客戶端工作站的主要功能和用戶權(quán)限設(shè)置見表1，具體流程及負(fù)責(zé)人員見圖2。

表1 客戶端工作站及主要的功能需求和權(quán)限配置

圖2 放療流程及人員分工標(biāo)準(zhǔn)化管理

1.3 RTIS功能模塊及二次開發(fā)

RTIS功能系統(tǒng)或模塊主要依據(jù)放療的流程、科室的管理以及人員的職能需求來劃分。YINO RTIS功能系統(tǒng)主要包括治療網(wǎng)絡(luò)連接與質(zhì)控系統(tǒng)、患者信息管理系統(tǒng)、病案管理系統(tǒng)、單據(jù)報表系統(tǒng)、語音叫號系統(tǒng)、靶區(qū)勾畫及計劃評估系統(tǒng)、計劃接收與管理系統(tǒng)、費用管理系統(tǒng)、隨訪管理系統(tǒng)等，通過對不同功能系統(tǒng)的整合從而實現(xiàn)全面的放療信息、流程及質(zhì)控的管理。然而，由于科室個體化需求、管理模式及人員操作習(xí)慣的差異，并不能很好的貼合本科室實際臨床的工作，現(xiàn)有的功能模塊無法滿足各個崗位人員的需求，并且使用過程中存在較多的問題，因此，必須對YINO RTIS進(jìn)行二次開發(fā)，依據(jù)本科室的放療流程、人員分工（圖2）以及對功能的需求（表1），設(shè)計并開發(fā)了新的功能模塊，以完善系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)性能，充分發(fā)揮RTIS在放療信息化管理中的作用。二次開發(fā)選用C#和Java編程語言及自研發(fā)工具，對科室的需求進(jìn)行綜合的分析及細(xì)化，以此對軟件進(jìn)行定制修改，使其模塊和功能、數(shù)據(jù)和流程管理更加符合本科室的實際需要。

2 結(jié)果

2.1 修改和完善了RTIS放療流程,實現(xiàn)了放療流程質(zhì)控

在流程上更好地明確了人員分工，進(jìn)一步優(yōu)化和完善了放療流程并在放療流程的各個環(huán)節(jié)引進(jìn)了各級審核機(jī)制，使每個環(huán)節(jié)都能有據(jù)可查，確保每個環(huán)節(jié)的信息輸入與輸出得到有效的保障如圖2所示；更加方便地進(jìn)行放療全流程的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證；使醫(yī)生、物理師和治療師等放療技術(shù)人員能夠信息及時互通，全面合作，綜合管理，優(yōu)化了臨床工作路徑和流程，提高了工作效率，保證放療的安全實施。

2.2 更好的實現(xiàn)了信息共享和數(shù)據(jù)整合，提高了工作效率

RTIS的建立和完善，使不同TPS的數(shù)據(jù)得到有效的共享和整合，實現(xiàn)了異源設(shè)備之間的無縫連接，將各個放療設(shè)備產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲、集中管理，方便了數(shù)據(jù)的查詢和調(diào)用；更好地解決了影像數(shù)據(jù)的存儲問題，使放療各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的檢查圖像數(shù)據(jù)文件都能有效的歸檔和存儲，膠片和紙質(zhì)資料可以直接通過掃描儀上傳到相應(yīng)患者數(shù)據(jù)庫，可方便的利用門診號、姓名、病種等條件來搜索保存在數(shù)據(jù)庫中的影像和數(shù)據(jù)，提高了信息傳遞的效率和準(zhǔn)確性；此外，醫(yī)生可以在RTIS上遠(yuǎn)程調(diào)取患者治療計劃，進(jìn)行計劃的查看與評估，實現(xiàn)了診室、門診、病區(qū)、物理室、治療室之間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享，互聯(lián)互通，避免了不必要的來回奔波，優(yōu)化的了資源配置，工作效率平均提高了87.8%以上，見表2。

表2 使用RTIS前后數(shù)據(jù)對比

2.3 完善了軟件的現(xiàn)有模塊功能

（1） 患者標(biāo)記功能。在患者列表中新增了患者標(biāo)記功能，對患者的人員屬性進(jìn)行標(biāo)記，如軍人、臨床研究、暫停治療、終止治療等，從而方便對放療患者進(jìn)行歸類、查找，對患者治療情況進(jìn)行追蹤和隨訪以及對特殊治療患者進(jìn)行提醒。

（2）線上放療單據(jù)開具和申請。完善了放療單據(jù)模塊功能，新增了放療專用單據(jù)模板庫，包括CT定位申請單、MR定位申請單、放療計劃申請單、放射治療記錄單,放射治療驗證記錄單等，全面實現(xiàn)無紙化辦公，每年節(jié)省紙張近1萬張。病人的所有信息全部以數(shù)字化的方式保存，避免了手寫的數(shù)據(jù)的繁瑣、人為差錯以及紙質(zhì)數(shù)據(jù)的丟失。

（3）后續(xù)計劃選擇功能。解決了多靶區(qū)患者及單靶區(qū)同步加量患者治療日程排序問題，能夠自動識別接收的計劃信息，并根據(jù)前序計劃自動的對多計劃患者進(jìn)行治療排程，解決了現(xiàn)有版本多計劃患者日程混亂及丟失后續(xù)計劃日程等問題。

（4） 科研隨訪功能。完善了對放療患者的后期隨訪功能，建立了患者的病歷檔案和隨訪表，實現(xiàn)了患者隨訪的電子化。

（5）科室運轉(zhuǎn)情況統(tǒng)計與監(jiān)管。新增了臨床工作量查詢及統(tǒng)計功能，包括醫(yī)生接診量統(tǒng)計、各個機(jī)房治療工作量統(tǒng)計、TPS新增計劃量以及TPS完成計劃量統(tǒng)計等。

（6）患者質(zhì)控功能。在每個患者的計劃模塊中增加了驗證數(shù)據(jù)錄入和相關(guān)文本圖像數(shù)據(jù)上傳下載功能，這樣一方面便于在劑量驗證模塊中進(jìn)行統(tǒng)一查詢、調(diào)取以及可視化分析；另一方面，可以對驗證數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一和有序的存儲，更好地實現(xiàn)了驗證數(shù)據(jù)的整合。

2.4 設(shè)計并開發(fā)了新的功能模塊

根據(jù)科室流程管理及個體化需求，主要設(shè)計并開發(fā)了3個新的模塊系統(tǒng)并獲得了相應(yīng)的軟件著作權(quán)，用來完善整個放療流程中對物理師工作以及對患者治療的管理，以期進(jìn)一步細(xì)致和優(yōu)化放療流程，提高互通性和工作效率，具體的模塊如下。

（1）定位預(yù)約模塊。放療制模定位是精確放療的起始階段，也是關(guān)鍵步驟，此時患者治療體位的設(shè)定及定位膜的制作成型將貫穿于整個放療過程，直接影響到放射治療的精確性[1-4]。此階段往往患者數(shù)量多、秩序亂、定位數(shù)量不可控、有時會出現(xiàn)患者擁堵以及主診組之間同時提交定位單的問題，使技術(shù)人員手忙腳亂，容易出錯；而有時則會出現(xiàn)時間空檔，沒有患者。為解決這一問題，開發(fā)了定位預(yù)約模塊（圖3），主要包括制模和掃描預(yù)約兩部分，根據(jù)科室工作量的要求限制每個主診組每天可預(yù)約的定位患者數(shù)或定位機(jī)房每天最大的工作量，醫(yī)生在進(jìn)行預(yù)約時會看到當(dāng)天以及后續(xù)時間的患者預(yù)約信息和定位機(jī)房飽和度，可根據(jù)自己的要求和定位機(jī)房預(yù)約情況選擇定位時間，然后通知患者按照預(yù)約時間前來等候定位。通過信息化的管理和優(yōu)化，定位情況得到了明顯的改善，一方面現(xiàn)場的秩序得到了改善，使患者可以按照自己的預(yù)約時間等候叫號進(jìn)行定位；另一方面，緩解了醫(yī)生和技術(shù)員的工作壓力，提高了工作效率，能更加合理的分配工作量，安排工作任務(wù)，優(yōu)化資源配置，保質(zhì)保量的完成定位任務(wù)。

圖3 定位預(yù)約模塊界面

（2）日程管理模塊。本功能模塊主要包括定位日程和治療日程兩個子任務(wù)模塊（圖4），定位日程主要解決經(jīng)過定位預(yù)約后患者自動排程的問題；治療日程主要為解決不同治療機(jī)房的預(yù)約治療、患者排程和工作量統(tǒng)計等問題而開發(fā)，使患者治療實現(xiàn)了信息化、流程化及標(biāo)準(zhǔn)化的管理，改變了以往每次添加新患者醫(yī)生都要親自去機(jī)房的工作方式，極大地提高了工作效率，減少了差錯的發(fā)生；同時醫(yī)生可以實時監(jiān)測治療機(jī)房的工作負(fù)荷，有預(yù)見性的為新收患者選擇合適的治療機(jī)器，從而統(tǒng)籌患者的調(diào)配，合理分配資源，使患者可以盡快做上治療。

圖4 日程管理模塊界面

（3）任務(wù)管理模塊。本模塊主要為物理師定制開發(fā)（圖5），為替代紙質(zhì)單據(jù)實現(xiàn)無紙化辦公及流程管理。在任務(wù)管理模塊中，醫(yī)生開具的治療計劃申請單在確認(rèn)審核后，會按照單據(jù)中選擇的計劃系統(tǒng)自動分組在任務(wù)列表中，每位物理師可以領(lǐng)取自己所在計劃系統(tǒng)的計劃任務(wù)，并可以根據(jù)計劃的完成進(jìn)度更新相應(yīng)計劃的任務(wù)狀態(tài)（未領(lǐng)取-未開始-計劃中-計劃完成），實現(xiàn)了醫(yī)生對計劃進(jìn)度和狀態(tài)的實時追蹤，并且在計劃完成后，可以自動的消息提醒醫(yī)生及時確認(rèn)計劃；同時可以實時顯示每種計劃系統(tǒng)和每位物理師的工作量，這樣有利于醫(yī)生和主管物理師全面了解物理計劃室的工作負(fù)荷，并且物理組長可以進(jìn)行計劃任務(wù)的統(tǒng)一分配及調(diào)整，防止出現(xiàn)某種TPS計劃的堆積，提高工作效率。

圖5 任務(wù)管理模塊界面

3 討論

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展給傳統(tǒng)的醫(yī)療工作模式來了巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，推動了傳統(tǒng)醫(yī)療工作模式的變革[5-7]。RTIS作為一個基礎(chǔ)的放療信息管理系統(tǒng)，在放療科的信息建設(shè)和管理工作流中起到了越來越重要的作用，通過中心服務(wù)器的方式將放療科涉及所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲，結(jié)合完善的流程管理和全面的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)高效地管理。RTIS是一個有效地將放療各個環(huán)節(jié)、設(shè)備銜接在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e率，具有強(qiáng)大的資源整合作用，使信息互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享[8-9]。國外雖已有MOSAIQ、ARIA等商用放療信息管理系統(tǒng)，但流程和管理方式與國內(nèi)存在很大差異，很多功能模塊受限，無法直接用于臨床并且難以進(jìn)行定制修改和二次開發(fā)[10-16]。國產(chǎn)RTIS本地化程度高、可移植性強(qiáng)、靈活度高、共存性好，可以根據(jù)科室信息化管理的特點和個性化需求進(jìn)行定制開發(fā)和動態(tài)修改，可更好地滿足科室的臨床應(yīng)用。

二次開發(fā)是指在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上根據(jù)客戶的需求所進(jìn)行的修改和再開發(fā)，以使得軟件更符合實際需要。用戶的需求會隨著應(yīng)用的深入、理解的深刻而不斷地擴(kuò)展，就需要在應(yīng)用過程中對軟件進(jìn)行不斷地調(diào)整，完善軟件功能，因此二次開發(fā)是用戶必然的需求。相比國外RTIS的封閉性和水土不服等問題，國產(chǎn)RTIS在二次開發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新方面具有較大的優(yōu)勢，通過前期試用、調(diào)研及臨床的實際需求分析，我們完成了對YINO RTIS的二次開發(fā)和完善，構(gòu)建了用于放療領(lǐng)域的各功能系統(tǒng)或模塊，并通過開放的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)后期與腫瘤相關(guān)信息系統(tǒng)的整合；實現(xiàn)了對信息資源更加有效的管理，使所有數(shù)據(jù)可以集中存儲、完整安全、易于共享，而且能便捷的修改、更新與擴(kuò)充，并能提供多角度、多方位的檢索和統(tǒng)計方式，避免被隨意移動、修改和刪除。從本RTIS的臨床運行測試結(jié)果看，其解決了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下的信息整合及流程化管理，運行近5年，安全穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，方便高效，促進(jìn)了科室標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和統(tǒng)一化的流程管理和質(zhì)量控制。

放射治療是一個有多類型人員參與、多環(huán)節(jié)組成的治療流程，人為差錯是在所難免的，但可以通過建立一個優(yōu)質(zhì)的流程管理和質(zhì)量保證體系來降低差錯率，將分散于放療流程各個環(huán)節(jié)的醫(yī)療風(fēng)險進(jìn)行統(tǒng)一管理，可有效地避免醫(yī)療風(fēng)險的發(fā)生。國產(chǎn)RTIS具有更加友好的交互界面，其流程化管理更符合國內(nèi)醫(yī)護(hù)人員的使用習(xí)慣，因此其用戶體檢更好，易操作、親和度更高，這樣可以避免一些誤理解及誤操作。通過RTIS的應(yīng)用，使放療各個環(huán)節(jié)信息傳遞更加流暢、快捷，大幅地減少了因人為書寫或字跡難以辨認(rèn)所造成的信息差錯，減少很多人為的中間環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)傳輸和利用的準(zhǔn)確性，降低錯誤發(fā)生的風(fēng)險，使整個放療過程的質(zhì)量控制更有保障；使分工更加明確、合理，環(huán)節(jié)銜接更加高效、順暢，減少了信息在某一環(huán)節(jié)的滯留、堆積，大幅提高工作效率和工作質(zhì)量；使流程監(jiān)管更加規(guī)范、嚴(yán)格和高效，在不同層次、不同環(huán)節(jié)和不同人員之間實現(xiàn)了數(shù)字化監(jiān)管和各級審查，大大提高了某一環(huán)節(jié)的差錯檢出率，避免了放療不良事件的發(fā)生，為患者治療提供過了更加安全的保障。此外，放療患者臨床數(shù)據(jù)的收集和處理更加容易、便捷，為大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘奠定了基礎(chǔ)，為管理者和科研人員提供全面的數(shù)據(jù)支持[17-20]。

經(jīng)過逐步地修改和完善，YINO RTIS很好地滿足了科室信息數(shù)據(jù)管理的需求，從質(zhì)量控制、流程控制、數(shù)據(jù)存儲及分析等方面解決了目前科室存在的問題，使科室更好地實現(xiàn)了電子化，信息化及流程化的管理，同時提高了科室整體的工作效率及放療流程質(zhì)控水平，是放療資源高效利用和放療信息化的良好平臺。