基于Django的放療流程管理系統的實現與臨床應用

徐玥靚，倪婕，陳龍，甘廣輝

蘇州大學附屬第一醫院 放療科，江蘇 蘇州 215000

引言

目前，惡性腫瘤（癌癥）已經成為嚴重威脅中國人群健康的主要公共衛生問題之一，據統計，2020 年惡性腫瘤發病約1929 萬人，死亡約996 萬人，平均每天超過3 萬人被確診為癌癥[1]。近30 年來，放射治療已成為腫瘤的三大主要治療手段之一，每年約有60%～70%的腫瘤患者需要進行放射治療[2]。放療患者的大幅度增加，給放療科帶來巨大的工作負荷，并且由于放射治療的特殊性，需要更強大的軟硬件實力來保證放療的精度。放射治療是一個繁瑣和復雜的過程，涉及醫學、物理、技術等多個學科，并且其流程多樣，主要包括患者放射治療預約、患者基本信息登記、患者模擬定位CT 申請、患者體位固定、模擬定位CT 掃描、靶區勾畫、靶區審核、放療處方方案給予、放療計劃設計、計劃審核評估、計劃驗證、計劃實施、放射治療收費、放療期間患者用藥癥狀記錄和患者隨訪。由于每個流程的工作內容不同，因此各個流程的工作場地比較分散，并且各個流程中使用的設備和系統是相對獨立的。目前直線加速器和計劃系統的兩大主要廠商是國外的瓦里安和醫科達公司，然而，國外系統一般不能適應國內多數醫院的需求[3-5]。在臨床實際工作過程中，工作場地的分散帶來信息溝通不通暢、任務分工不明確、患者來回奔波等諸多的實際問題，放療設備的信息不相通和腫瘤患者的數量導致醫務人員的工作量增加，大大降低了放療的工作效率[6-10]。本文針對科室面臨的放療流程管理現狀和問題，設計了放療流程管理系統以提高放射治療的效率和質量。

1 放療流程管理系統設計

1.1 系統硬件架構

開發工具采用Python3.7、Django2.2.7 框架、MySQL數據庫和Aria 系統的CarePath，結合單位現有的放療設備、放療系統以及放療流程完成放療流程管理系統的開發設計。服務端選用主頻2.6 GHz 的惠普DL388 服務器，醫務人員客戶端使用帶瀏覽器的科室電腦，患者使用手機客戶端與服務端進行數據交互。

1.2 系統軟件設計

系統采用B/S 架構，基于Web 方式進行交互，由應用層、系統服務層和數據庫組成，系統架構圖如圖1所示。

圖1 系統架構圖

數據庫主要包括三大數據庫：① Aria 數據庫為Varian 公司Aria 系統的數據庫，該數據庫只可讀不可寫，保存了患者的基本資料信息、影像信息、放射治療等信息；② 內網數據庫為自定義字段的數據庫，該數據庫集成了科室所需的數據及部分Aria 數據；③ 外網數據庫為連接外部網絡患者端所需數據，本中心出于網絡安全性，內網數據庫只能單向通過防火墻向外網數據庫并發數據，外網數據庫不能訪問內網數據庫，避免外網病毒侵入內網。

基于三大數據庫，依據科室現有放療流程建立相應的服務層。應用端包括醫務人員和患者，醫務人員包括放療醫生、物理師、技術員、護士。醫務人員應用端通過Web 發起訪問，數據鏈路到服務層，服務層從內網數據庫中查找該患者信息是否已備份至內網數據庫，如果未備份，則訪問Aria 數據庫，將患者的信息寫入內網數據庫，并響應客戶端的訪問。內網數據庫將未寫入外網數據庫中的患者數據實時并發至外網數據庫中。患者通過手機端進行數據訪問。

放療流程管理系統包含放療流程、放療設備質控、放療計劃驗證、患者放療預約、放療數據報表5 個模塊。科室統一將患者的信息登記在Varian 的Aria 網絡上，對Aria 網絡的CarePath 模塊進行二次開發，實現科室的放療流程規范。基于Python3.7、Django2.2.7、MySQL 工具實現其他模塊的開發和設計。

1.3 系統功能模塊

系統功能如圖2 所示，系統將科室的需求和現有的流程進行優化，并將Varian 的Aria 系統部分功能整合到系統中，來滿足科室的臨床需求。

圖2 系統功能圖

1.3.1 患者放療預約模塊

患者在門診經放療醫生診斷確定需要放療后，放療醫生將患者的基本信息（姓名、身份證號、診斷、聯系方式等）錄入系統中，預約模具固定的時間，并將放療注意事項（放療科地址、空腹、預約時間等信息）打印交給患者。模具技術員打開預約模塊，按照預約時間安排當天患者的模具制作。基于模具制作室的經驗反饋和醫務工作人員的負荷，每天限定預約模具制作的患者不超過10 個；并按統一的標準將患者的信息錄入到Aria系統中，包括患者的國際疾病分類臨床診斷、放療號、主治醫師、放療牌號等信息。患者通過放療預約模塊預約該放療牌號下的放療批次，并在該時段查看患者的放療時間，放療技術員按照預約順序按次序實施放療。

1.3.2 放療流程建立

患者在Aria 系統中建立后，Aria 系統二次開發的CarePath 立即建立該患者的放療流程，放療流程如圖3所示，放療醫生、物理師、技術員登錄Aria 系統即可在工作界面中查看當天的工作任務。當前CT 申請單錄入的任務如圖4 所示，當患者的當前流程簽名結束后，下一個流程將會推給相應的工作人員，后續可通過報表模塊進行工作量的統計。

圖3 放療流程

圖4 放療流程驅動任務

1.3.3 放療數據報表模塊

在大數據和人工智能的大時代下，數據已成為推動臨床治療和科研活動創新不可或缺的資料。模塊基于MySQL讀取Aria數據庫、內外網數據庫，根據科室的需求設計和開發相應的報表，并將其可視化為各個加速器的治療量統計圖（圖5）。針對放療醫生、物理師、技術員的需求各設計了二十多個相關報表，包括病種統計報表、物理師、技術員工作量報表等。通過報表的統計功能，利用腳本的形式對數據進行批量的挖掘和分析，并服務于臨床治療和科研工作。

圖5 治療量統計報表

1.3.4 放療設備質控模塊

直線加速器的維修、質量保證和控制是保證放射治療精度和療效最重要的一環。放射治療模塊參照AAPM TG 142 號[11]、TG 40 號[12]、TG 53 號[13]報告的標準和要求，對不同的加速器制定了周檢、月檢，并將其電子信息化。物理師將每次的質量保證結果簽字上傳至系統中；參照加速器設備廠商的維修記錄制定維修單，維修工程師將設備的故障、更換的零配件等信息簽字上傳至系統中。加速器質控的電子化，可動態監測設備的精度，并保證設備在容差范圍內運行。設備維修的信息化，為后續的故障分析提供參考，并做到有跡可查。

1.3.5 放療計劃驗證模塊

當患者的靶區勾畫和放療計劃設計完成并審核通過后，在實施放療前，需要使用驗證設備進行驗證，并將結果批量上傳至放療計劃驗證模塊。該模塊實現了所有患者放療計劃驗證的管理和統計，包括放療計劃的通過率結果、驗證報告預覽、治療時間、計劃設計物理師等，見圖6。對放療驗證結果的信息化管理，大大提高了物理師的工作效率。對驗證結果差的放療計劃批量地進行分析和討論，并將結果反饋至計劃設計流程中，最終服務于臨床治療。

圖6 放療計劃驗證模塊

2 應用效果

研發的放療流程管理系統提升了科室的整體工作效率，推動了無紙化科室的建立。本系統于2022 年5 月開始上線使用，將使用本系統的1 號機房作為研究組，采用傳統模式的2 號機房作為對照組，隨機選擇2022 年5 月研究組和對照組的各10 例患者作為研究對象，分別統計兩組患者的預約等待時間、計劃完成時間和放療排隊放療時間，并使用IBM 的SPSS Statics 24.0 對數據進行分析，計量數據以±s的形式表示，行獨立樣本t檢驗，以P＜0.05 為差異有統計學意義。

時間統計對比結果如表1 所示，研究組中患者預約等待時間、計劃完成時間、放療排隊時間均顯著低于對照組，分別降低了48.45%、50.91%、63.73%，且差異有統計學意義（P＜0.05）。

表1 研究組和對照組患者預約等待時間、計劃完成時間、放療排隊時間統計（n=10，±s）

表1 研究組和對照組患者預約等待時間、計劃完成時間、放療排隊時間統計（n=10，±s）

放療排隊時間/min對照組10.67±2.165.50±1.0341.80±12.72研究組5.50±1.052.70±0.8215.16±3.39 t值-5.27-5.05-4.53 P值0.0400.0500.010組別預約等待時間/d計劃完成時間/d

本系統的信息化放療流程替代了傳統的人工交互，放療醫生、物理師、技術員在任務界面領取當天的工作任務，減少了人工派發任務的時間，提高了整個流程的效率。信息化的放療計劃驗證替代了用紙質記錄驗證結果的傳統模式，為科室節約了紙張成本。計劃驗證數據的電子化存儲利于數據的管理和回顧性分析，避免人工查找數據的窘境。報表模塊的應用可快速統計直線加速器的負載情況，為合理選擇放療設備提供參考，替代了傳統人工記錄放療設備的治療情況，降低了科室的人工成本。本系統的使用充分利用了放射治療資源，服務于患者，大大降低了科室的人工、耗材的成本，提高了整體放療的效率。

3 討論

放射治療領域屬于交叉學科，因流程復雜、放療設備參差不齊，以及各類放療軟、硬件設備接口的特殊性，給科室與醫院信息系統的整合帶來阻礙，導致進口放療信息系統在國內的應用存在較大難度[14-17]。近些年國內已有幾家醫院嘗試科室自行研制開發，或與專業的軟件公司或大學合作，開發了各自的放療信息管理系統，并在臨床中得到了較好的應用[18-23]。但以往的一體化放療信息網絡管理系統開發和維護成本大，規模較小的放療中心沒有能力和資源承擔此類成本。

本研究根據科室的實際放療流程，結合科室的現有軟硬件設備，個性化地定制和開發符合科室需求的放療流程管理系統，其具有開發成本低、可降低患者排隊時間、提高患者的放療舒適度等優勢。信息化的質控管理大大提高了放療醫生、物理師和技術員協同合作的效率，減少了醫療事故的發生。由于系統涉及數據的外網連接，考慮數據的安全性，需進一步完善該方面的內容。

4 總結

綜上所述，本研究系統將放療流程和放療信息化整合，設計的成本低，系統移植性強。規范化的放療流程，提高了科室的整體管理水平以及工作效率；標準化的信息錄入，為后續數據挖掘和回顧性分析，為臨床和科研需求提供了數據支持；放療設備質控數據的電子化，保證了放射治療的精度和療效。