本文内容介绍了放射治疗计划系统的基本概念，在放射治疗过程中的作用
什么是放疗计划系统?
利用计算机进行放射治疗计划设计开始于上个世纪50年代末[6,7]。传统意义上，放射治疗计划系统（简称RTPS）被理解为计算机根据输入的患者治疗部位的解剖信息，如体轮廓、靶区及重要组织和器官的轮廓、相关组织的密度等，安排合适的照射野（如体外照射）或合理布源（如近距离照射），包括使用楔形过滤器、射野挡块或组织补偿器等进行剂量计算，得到所需要的剂量分布。
国际电工委员会（IEC）对放射治疗计划系统给出了如下的定义：
放射治疗计划系统是一种可编程电子系统，它与医用加速器配套使用。通常情况下，利用一个或多个专门算法提供人体组织吸收剂量分布的估算。吸收剂量分布的估算只能在制定治疗计划过程中被具有认定资格的人员使用[8]。
在放射治疗过程中，RTPS的输出结果将作为重要信息供获得认定资格人员在制定治疗计划过程中使用。输入数据的不精确、算法的限制、治疗计划过程中的错误、或输出数据的不适当使用，都有可能在放射治疗过程中对患者造成安全危害。
完整的放射治疗计划过程包括许多步骤，医疗物理师负责放射治疗计划的全部过程的整合，这些过程包括治疗计划系统能够准确可靠的产生用于外部放射治疗的剂量分布和相关的计算。大多数情况下计划本身可由剂量师执行，但是，用于临床患者的治疗计划必须提交给放射临床医生认可。
放射治疗计划系统发展简史
在上个世纪70年代以前，治疗计划一般都是通过手工查询标准的等剂量表来执行。病人身体的轮廓线是通过直接描绘或者铅线表示。射束的权重和挡块的正确选择完全依赖于有经验的剂量师。
从上个世纪70开始，伴随着计算机发展起来的计算机断层扫描促进了以CT为基础的计算机治疗计划系统的发展，这些发展使得直接观察叠加到患者横向解剖结构的剂量分布成为可能。
放射治疗过程的复杂性
一个完整的放射治疗过程包含很多步骤，每个步骤需要具有不同专业背景的人员参与，如图1.3所示[9]。这些过程开始于射束数据的获取，数据导入治疗计划系统，患者数据的录入，靶区的勾画，治疗计划方案的制定，治疗计划方案的评估，治疗计划方案的输出，直到最后治疗机实施放射治疗。
治疗计划系统基本工作原理
在放射治疗中，RTPS是放射治疗过程的核心部分，其作用是在临床放射治疗前，对被照射的病灶进行精确的定位，模拟射线照射时的剂量分布情况，辅助医生制订准确的放射治疗计划，使放射治疗在最大程度杀死癌变细胞的同时，避免或减少对正常组织的伤害，并避免关键组织受到射线照射。RTPS的系统框图如图1.4所示。
在对患者做计划前，首先要向RTPS输入患者的CT/MRI图像数据，系统获得关于患者的病变及重要器官与组织的信息，并进行密度场的重建，完成对患者建模。
在得到病变组织的三维位置后，设计一个治疗计划，包括优化能量，野的大小、野的形状，野的个数，照射的角度和治疗射束的相对强度。系统执行这个计划下的剂量计算，计算的结果会以彩色剂量图或DVH图的形式显示，根据显示的结果评估这个计划是否满足了临床的目标，如果不满足则修改计划，满足则可以按照这个计划对患者实施治疗。
正向计划和逆向计划
利用RTPS设计治疗方案时有两种方法：正向设计和逆向设计。正向设计是根据计划者的经验，手动设置一系列不同的射线束配置方案，通过计划系统的模拟实验，最终找出满足临床需求的治疗方案。由于治疗方案设计的复杂性，因此正向设计的过程通常非常的枯燥和耗时，而且很大程度的依赖于设计者的经验。
在三维适形放射治疗计划系统中应用的就是正向设计，适形指在照射方向(BEV)上，射野的形状与病变(靶区)的形状一致，从而保护危及器官。逆向设计也被称为基于计算机的治疗计划设计，它通过定义一个目标函数来评测治疗计划的优劣，然后通过数学的优化方法不断的迭代，取得最佳结果。逆向设计可以减少设计者参与的时间，而且可以增加照射的复杂度，提高剂量分布的均匀程度。不像正向设计，逆向设计的质量不依赖于计划设计者的经验。RTPS做为放射治疗的核心越来越受到重视。为了适应市场的变化，满足客户的需求，更好地保护患者的健康，RTPS软件也在不断地改进和更新换代。
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