姜筱璇，賴佳路，傅玉川

四川大學華西醫(yī)院 放療科，四川 成都 610041

引言

放射治療（放療）在惡性腫瘤治療中扮演著重要角色[1]。近年來，放療已快速進入精確治療時代[2]。醫(yī)用電子直線加速器作為放療的主要設備，其嚴格的質(zhì)量控制（質(zhì)控）工作是保證放療精確實施的先決條件[3-4]。其中質(zhì)控數(shù)據(jù)的保存是每一個放療中心開展治療行為的記錄，能夠為醫(yī)療事故、醫(yī)療糾紛提供舉證。目前多數(shù)放療中心仍然依賴紙質(zhì)留檔的保存方式進行質(zhì)控數(shù)據(jù)的管理。隨著質(zhì)控工作流程和項目的逐漸細化[5]，紙質(zhì)數(shù)據(jù)保管的難度逐步加大。因年久而導致紙質(zhì)文件發(fā)潮、字跡模糊等問題也隨之顯現(xiàn)，同時還存在紙質(zhì)文檔丟失的風險，不利于質(zhì)控數(shù)據(jù)的查詢、分析和歸納。另一方面紙質(zhì)留檔既占用了大量存儲空間也增加了醫(yī)院醫(yī)療耗材[6]。目前商用化的相關產(chǎn)品如Sun Nuclear公司制造的Daily QA3、PTW公司的QUICK-C等晨檢儀，可以完成一部分質(zhì)控數(shù)據(jù)管理工作[7-8]，但無法實現(xiàn)醫(yī)院的個性化需求。例如，我院共有9臺不同廠家和型號的直線加速器，質(zhì)控數(shù)據(jù)種類多，商用軟件很難滿足所有的信息管理要求。為了滿足醫(yī)療質(zhì)量精細化管理要求，本文基于Qt Creator設計了一款醫(yī)用直線加速器無紙化質(zhì)量控制管理系統(tǒng)。

1 材料與方法

1.1 系統(tǒng)簡介

直線加速器質(zhì)量控制管理系統(tǒng)功能采用窗口式交互界面，使用菜單與按鍵結合的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理基本功能。系統(tǒng)開發(fā)基于Windows 10 64 位操作系統(tǒng)(內(nèi)存16 G)和Qt Creator 4.7.1集成開發(fā)環(huán)境，采用C++語言進行開發(fā)，使該系統(tǒng)易于擴展，增強可移植性。

1.2 信號與槽機制

Qt Creator是一個完整的C++圖形用戶界面應用程序開發(fā)框架，可以按照開發(fā)者的意愿建立圖形用戶界面，隨時進行顯示和修改，具有良好的通用性，可保證不同平臺之間設計與轉換的兼容性[9]。

信號與槽（Signal & Slot）是Qt編程的核心，能夠?qū)崿F(xiàn)Qt 對象間的通訊。信號（Signal）是在特定情況下被發(fā)射的事件，槽（Slot）是對信號響應的函數(shù)[10]。在程序中，使用 QObject::connect()函數(shù)實現(xiàn)信號與槽的關聯(lián)，其基本格式是：connect(sender, SIGNAL(signal()),receiver, SLOT(slot()))。其中，sender 是發(fā)射信號的對象名稱，signal() 是信號名稱，receiver 是接收信號的對象名稱，slot() 是槽函數(shù)的名稱。本文開發(fā)的系統(tǒng)采用了大量的信號與槽函數(shù)來實現(xiàn)人機交互以及各個功能模塊之間的交互。

1.3 模塊化開發(fā)設計及功能模塊介紹

為了使程序設計、調(diào)試和維護等操作簡單化，本系統(tǒng)采用模塊化的開發(fā)方式進行設計。開發(fā)過程中將每個主要功能看作為一個功能模塊，各模塊之間的通信使用上文提到的信號與槽機制。結合我院質(zhì)控需求，本系統(tǒng)主要由五個功能模塊組成（圖1），分別為系統(tǒng)登錄、質(zhì)控類型選擇、質(zhì)控參數(shù)記錄、數(shù)據(jù)分析以及文檔打印模塊。當醫(yī)院質(zhì)控需求改變或增加時，只需要獨立修改對應模塊或者添加新的功能模塊即可。

圖1 直線加速器質(zhì)量控制管理系統(tǒng)功能模塊

圖2為成功登錄系統(tǒng)后的主界面，界面由菜單欄、工具欄、中心窗口和狀態(tài)欄組成，用戶可以通過菜單欄和工具欄實現(xiàn)各種期望的操作。按照放療質(zhì)控的基本流程，工具欄從左到右采取新建＞打開＞保存＞數(shù)據(jù)分析的排列方式。這種排列方式符合質(zhì)控團隊日常的工作流程習慣、邏輯清晰、易于操作。

圖2 直線加速器質(zhì)控管理系統(tǒng)界面

點擊新建按鈕后，系統(tǒng)會彈出質(zhì)控類型選擇模塊的窗口用以確認質(zhì)控機器和質(zhì)控類型（周質(zhì)控、月質(zhì)控或年質(zhì)控），機器和質(zhì)控項目類型均為必填項。質(zhì)控參數(shù)記錄模塊如圖3a所示，質(zhì)控參數(shù)記錄模塊能夠方便質(zhì)控團隊高效地錄入當下記錄的加速器參數(shù)，并按照報告上的通過標準對各個參數(shù)進行評估，最后簽字、保存。同時，各個測量參數(shù)類型下提供了備注欄，方便記錄質(zhì)控人員的備注信息。圖3b為系統(tǒng)的核心模塊——數(shù)據(jù)分析模塊。該模塊可根據(jù)用戶的具體需求，顯示某個時間或者時間段某臺加速器某屬性的變化情況，并能夠?qū)崿F(xiàn)電子保存功能。

圖3 加速器質(zhì)控參數(shù)記錄和數(shù)據(jù)分析模塊

2 結果

2.1 系統(tǒng)運行測試

為了驗證軟件的實用性和準確性，我們基于Windows 7、Windows 10兩種常用的操作系統(tǒng)對該軟件平臺的可拓展性情況進行測試。結果顯示，該系統(tǒng)要在其他電腦上運行，除編譯生成的執(zhí)行文件外還必須結合其余六個動態(tài)銜接庫，分別為libwinpthread-dll、Qt5Core.dll、Qt5Gui.dll、libgcc_sdw2-1.dll、libstdc++-6.dll、Qt5Widgets.dll。最終系統(tǒng)文件大小為48 M，該系統(tǒng)可以在上述兩種操作系統(tǒng)上平穩(wěn)運行，啟動時間均低于2 s，軟件平臺各個模塊間切換流暢。

其次我們測試了軟件平臺的數(shù)據(jù)安全性。本課題組將9臺直線加速器各10次的質(zhì)控數(shù)據(jù)輸入了該系統(tǒng)，通過各個功能模塊的操作最終打印出這些質(zhì)控數(shù)據(jù)的PDF報告，圖4是根據(jù)某次質(zhì)控結果打印出來的文檔報告，我們將此報告與錄入的數(shù)據(jù)進行對比，通過分析發(fā)現(xiàn)打印報告與我們輸入的數(shù)據(jù)完全一致，該測試證明本系統(tǒng)具有很好的安全性。

圖4 質(zhì)控報告示例

2.2 應用效果

為檢驗本系統(tǒng)質(zhì)控數(shù)據(jù)管理效率，我們將本系統(tǒng)應用后的質(zhì)控工作時間同科室現(xiàn)有的紙質(zhì)版工作模式所需時間進行比較測試。紙質(zhì)版記錄質(zhì)控數(shù)據(jù)的工作模式包括：打印本次質(zhì)控報告單、整理質(zhì)控設備、直線加速器質(zhì)控及數(shù)據(jù)記錄、質(zhì)控團隊整理匯總質(zhì)控報告單、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等。本系統(tǒng)的應用可免去打印質(zhì)控報告單的步驟，另外整理質(zhì)控設備的工作所需時間也不受系統(tǒng)是否上線影響。我們對我院兩臺醫(yī)科達加速器進行周質(zhì)控，質(zhì)控項目相同，分別使用紙質(zhì)報告單和本系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)質(zhì)控團隊現(xiàn)有的時間數(shù)據(jù)留檔，共進行過20次比較，現(xiàn)場質(zhì)控時間記錄范圍由到達直線加速器治療間開始到該次質(zhì)控工作結束為止。同時，為檢驗本系統(tǒng)對質(zhì)控數(shù)據(jù)分析效率提高的有效性，分別使用Excel和本系統(tǒng)處理同一組數(shù)據(jù)并繪制圖表，統(tǒng)計了兩種方法所用時間，并利用不同加速器的質(zhì)控數(shù)據(jù)進行了重復性測試。

采用SPSS 25.0進行統(tǒng)計學檢驗，計量資料使用均數(shù)±標準差表示，質(zhì)控工作和數(shù)據(jù)分析工作時間比較使用配對t檢驗，規(guī)定P＜0.05為差異存在統(tǒng)計學意義。在加速器現(xiàn)場進行質(zhì)控的同時記錄數(shù)據(jù)所需時間在兩種方法間相近，且無統(tǒng)計學差異。然而，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析階段采用本系統(tǒng)能夠顯著提高數(shù)據(jù)管理效率，節(jié)約95%的時間，且差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表1）。

表1 對比紙質(zhì)版工作模式和本系統(tǒng)質(zhì)控工作時間結果（min）

圖5展示的是本系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析后的結果，圖5a是以我院一號機加速器為例，繪制其在2020年10月期間，機械等中心精度測量的數(shù)據(jù)變化，此處設計加入鼠標懸浮提示功能，即當鼠標放置于誤差較大的點時，系統(tǒng)會有相應提示信息。另一方面，直線加速器中心軸的絕對劑量輸出的穩(wěn)定性和準確性檢測也是質(zhì)控工作關注的重要指標，我們以我院三號機2020年的絕對劑量數(shù)據(jù)為例繪制出散點圖（圖5b）。本系統(tǒng)能夠直觀地為質(zhì)控團隊提供絕對劑量隨時間變化的波動趨勢，方便團隊定期對加速器進行校準和維護。

圖5 質(zhì)控數(shù)據(jù)分析示例

實現(xiàn)對質(zhì)控數(shù)據(jù)無紙化管理是本系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢。據(jù)估計，我院共計9臺直線加速器，包括周質(zhì)控、月質(zhì)控和年質(zhì)控在內(nèi)的各項質(zhì)控工作每年約消耗上千張A4紙，而使用本系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)管理，年質(zhì)控數(shù)據(jù)約占內(nèi)存120 M，且可根據(jù)需求打印指定的報告和圖表，這將顯著地節(jié)省醫(yī)院耗材，減少實體儲存空間。

3 討論

目前，醫(yī)療行業(yè)逐步邁向現(xiàn)代化、信息化，然而醫(yī)學數(shù)據(jù)的重要價值能否實現(xiàn)依然面臨著來自各方面的挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)的來源、整合與儲存，數(shù)據(jù)的分析與建模，數(shù)據(jù)的結果解析與科研成果轉化等[11]。本系統(tǒng)的應用能夠幫助物理師團隊或質(zhì)控團隊高效地處理直線加速器的質(zhì)控數(shù)據(jù)，對臨床工作帶來極大便利。經(jīng)過系統(tǒng)的測試和改進之后，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能能夠良好地適應放療單位的工作需求。截至2021年2月，本系統(tǒng)已錄入5個月的質(zhì)控信息，其穩(wěn)定性與方便性已經(jīng)得到證實，此外，本系統(tǒng)還能為團隊免去了每周或每月匯總整理質(zhì)控表單的工作。利用系統(tǒng)的分析功能，本中心加強了與工程師團隊的交流，以便更好把握加速器機械精度與劑量測量的偏移情況，方便工程師盡快予以維修或調(diào)整。與商用的軟件相比，本系統(tǒng)因采用個人的登錄權限設置，降低了因登錄同一賬號而無法追蹤操作者個人行為的風險，從而保證了質(zhì)控信息的精確記錄。

精準放療是放射治療團隊全體工作人員協(xié)作的目標，這也要求質(zhì)控團隊能夠嚴格把控直線加速器的工作狀態(tài)，以滿足臨床治療要求。放射治療的質(zhì)控流程不僅包括醫(yī)用直線加速器的質(zhì)控，還包括對其他設備如模擬定位CT[12]、放射治療輔助設備[13-14]、放療計劃[15-16]、放療病人及放療流程等的質(zhì)量管理，我們將在未來的工作中逐步加入新的管理模塊，完善該放射治療質(zhì)量控制管理系統(tǒng)。

4 結論

長期運行結果表明，本系統(tǒng)有效地提高了放療質(zhì)控團隊的工作效率和質(zhì)量，極大節(jié)省了醫(yī)院的醫(yī)療耗材，減少了文檔存儲空間，保證了質(zhì)控數(shù)據(jù)存儲的完整性和安全性，為質(zhì)控人員對質(zhì)控數(shù)據(jù)進行分析提供了便利。由于采用了模塊化的編程方式，該系統(tǒng)可拓展性強，能快速應用于新機器的模型建立。總之，該系統(tǒng)具有廣闊的應用前景和重要的臨床應用意義。