DVHComparator

DVH Comparator

activity brachytherapy dosimetry radiopharma source calibration TG-43
Открыть подборку

DVH Comparator — Сравнение гистограмм доза-объем (AAPM TG-218)

ℹ️ Утилита сравнивает ключевые метрики DVH (D95, D2, V20, Mean, Max) между текущим планом лечения и референсным планом (или клиническими ограничениями).
ℹ️ Расчет абсолютной и относительной разницы с проверкой против заданных допусков (% и абсолютные единицы).
ℹ️ Обработка: только ПЕРВАЯ запись в файле input.csv.
⚠️ Критично для QA планирования! Незаметное на глаз изменение DVH может привести к недооблучению опухоли или повреждению органов риска (OAR).

Использование:
DVHComparator.exe → демо-режим
DVHComparator.exe input.csv output.json → сравнение данных (первая запись)

Формат input.csv:
PatientID,StructureName,MetricType,PlanValue,RefValue,TolerancePercent,ToleranceAbsolute

Пример (доза в Гр, объем в %, допуски гибкие):
PT-2026-LUNG-01,PTV_60,D95,58.5,60.0,3.0,1.0

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
При верификации планов лучевой терапии (VMAT, IMRT, SRS) физик должен убедиться, что план не ухудшился по сравнению с одобреным референсом или соответствует протоколу.
• D95 (Coverage) — 95% объема цели должны получить предписанную дозу. Критично для контроля опухоли.
• D2 / Max (Hot Spot) — максимальная доза. Превышение ведет к некрозу тканей.
• V20 / Mean (OAR) — объем органа, получивший высокую дозу. Критично для легких, сердца, почек.
• Автоматическое сравнение исключает человеческий фактор при считывании цифр из TPS.
⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Допуски должны соответствовать протоколу клиники (обычно 3% / 3мм или 5% для дозы).
• Для разных структур разные приоритеты: для PTV важно не ниже минимума, для OAR — не выше максимума. Утилита проверяет модуль отклонения.
• Пограничные значения (>80% от допуска) помечаются как WARNING для пристального внимания.
Критические параметры:
• D95 (PTV): Отклонение ≤ -3% (недопустимо снижение покрытия)
• D2 (PTV): Отклонение ≤ +5% (недопустим перегрев)
• V20 (Lung): Отклонение ≤ +5% (риск пневмонита)
• Mean Dose (Heart/Kidney): Строгий контроль средней дозы
⚠️ Особенность: Утилита использует двойную систему допусков (процентную и абсолютную). План считается прошедшим (PASS), если отклонение укладывается хотя бы в один из допусков. Результат содержит статус (PASS/WARNING/FAIL) и рекомендацию на двух языках (RU/EN).

input.csv

PatientID,StructureName,MetricType,PlanValue,RefValue,TolerancePercent,ToleranceAbsolute
PT-2026-LUNG-01,PTV_60,D95,58.5,60.0,3.0,1.0

URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация

Этот документ описывает требования пользователя и функциональную спецификацию для утилиты контроля качества. Он предназначен для обсуждения внедрения, подготовки IQ/OQ и интеграции в контур ОКК/QC.

Утилита: DVHComparatorAPI / объект: DVH ComparatorКатегория: Radiation physics

1. Область применения

Утилита DVH Comparator применяется для объекта DVH Comparator. Источником истины для структуры входных данных является фактический input.csv; критерии контроля задаются исполняемым модулем и предметным описанием.

Утилита не использует машинное обучение; решение формируется детерминированными правилами.

Категории: Radiation physics

Теги: activity, brachytherapy, dosimetry, radiopharma, source calibration, TG-43

2. Режимы запуска

DVHComparator.exe                            → демо-режим
DVHComparator.exe input.csv output.json      → сравнение данных (первая запись)

3. Ключевые контролируемые области

  • pH и физико-химические параметры
  • радиоактивность, распад и радиохимическая чистота

4. Предметные ограничения и критические параметры

  • ⚠️ Критично для QA планирования! Незаметное на глаз изменение DVH может привести к недооблучению опухоли или повреждению органов риска (OAR).
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • Допуски должны соответствовать протоколу клиники (обычно 3% / 3мм или 5% для дозы).
  • Для разных структур разные приоритеты: для PTV важно не ниже минимума, для OAR — не выше максимума. Утилита проверяет модуль отклонения.
  • Пограничные значения (>80% от допуска) помечаются как WARNING для пристального внимания.
  • Критические параметры:
  • D95 (PTV): Отклонение ≤ -3% (недопустимо снижение покрытия)
  • D2 (PTV): Отклонение ≤ +5% (недопустим перегрев)
  • V20 (Lung): Отклонение ≤ +5% (риск пневмонита)
  • Mean Dose (Heart/Kidney): Строгий контроль средней дозы
  • ⚠️ Особенность: Утилита использует двойную систему допусков (процентную и абсолютную). План считается прошедшим (PASS), если отклонение укладывается хотя бы в один из допусков. Результат содержит статус (PASS/WARNING/FAIL) и рекомендацию на двух языках (RU/EN).
Пределы, указанные в описании, должны быть сверены с актуальной утверждённой спецификацией, фармакопейной монографией и регистрационным досье перед продуктивным применением.

5. URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Система должна принимать файл input.csv для DVH Comparator с точным набором колонок, перечисленным в разделе «Контракт входных данных».HighФайл с корректным заголовком читается без ручного редактирования; отсутствие обязательной колонки приводит к FAIL/ошибке импорта.
URS-002Система должна обрабатывать запуск без аргументов в демонстрационном режиме и запуск с аргументами input.csv output.json для пользовательских данных.MediumОба сценария запуска дают предсказуемый результат или понятное сообщение об ошибке.
URS-003Система должна выполнять rule-based контроль по областям: pH и физико-химические параметры, радиоактивность, распад и радиохимическая чистота.HighКаждый контролируемый параметр получает статус и сообщение; результат не зависит от скрытых Excel-формул или ML.
URS-004Система должна сохранять трассируемость между серией/партией, исходными значениями, применёнными правилами и итоговым вердиктом.HighВ выходе присутствуют идентификатор серии, исходные значения, статусы параметров и критические находки.
URS-005Система должна формировать машинно-читаемый output.json для LIMS/ELN/MES, batch record и QA/QC review.HighJSON содержит общий статус, массив проверок, предупреждения, отказы и ссылку на исходный файл.
URS-006Система должна поддерживать применение в валидационном пакете клиента: URS/FS, IQ/OQ-подготовка, проверка установки и операционных сценариев.HighДокумент, тестовые сценарии и воспроизводимый CSV/JSON-поток пригодны для аудита и внутреннего согласования.
URS-007Система должна явно отделять технические ошибки данных от предметных несоответствий спецификации.MediumОшибки схемы/типов не смешиваются с фармакопейными отклонениями и отображаются отдельно.

6. Контракт входных данных input.csv

Источник истины для схемы входа — фактический заголовок input.csv. Имена колонок технические и не переводятся.

#КолонкаТипЕд.ОписаниеПримерПравило контроля
1PatientIDтекстas specifiedPatient IDPT-2026-LUNG-01обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
2StructureNameтекстas specifiedStructure NamePTV_60обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
3MetricTypeтекстas specifiedMetric TypeD95обязательное значение; формат и допустимость проверяются утилитой
4PlanValueдесятичное числоas specifiedPlan Value58.5обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
5RefValueдесятичное числоas specifiedRef Value60.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
6TolerancePercentдесятичное число%Tolerance %3.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
7ToleranceAbsoluteдесятичное числоas specifiedTolerance Absolute1.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита

Пример CSV

PatientID,StructureName,MetricType,PlanValue,RefValue,TolerancePercent,ToleranceAbsolute
PT-2026-LUNG-01,PTV_60,D95,58.5,60.0,3.0,1.0

7. FS — функциональная спецификация

IDФункцияОписание реализации
FS-001CLI entry pointИсполняемый файл DVHComparator.exe принимает режим демонстрации и режим обработки input.csv output.json.
FS-002CSV parserМодуль импорта читает CSV, проверяет заголовок, порядок/наличие колонок, количество значений и кодировку. Для десятичных значений ожидается точка.
FS-003Field conversionДля каждой колонки выполняется преобразование к ожидаемому типу: идентификатор, текст, десятичное число, дата/время или логический флаг.
FS-004Domain rule engineДля объекта DVH Comparator применяются явные правила: диапазон, минимум, максимум, отсутствие запрещённого признака, полнота данных или расчётная проверка.
FS-005Criticality handlingКритичные нарушения формируют FAIL; некритичные отклонения и неполные данные формируют WARNING; соответствие всем правилам формирует PASS.
FS-006JSON writeroutput.json сохраняет общий статус, результаты по каждому параметру, исходные значения, предупреждения, отказы и диагностические сообщения.
FS-007Integration contractФормат CSV → JSON стабилен для вызова из LIMS/ELN/MES, планировщика задач или wrapper-сервиса.
FS-008Error handlingПри ошибке схемы, отсутствующем файле, нечисловом значении или невозможности записи JSON возвращается диагностируемая ошибка без тихого PASS.

8. Выходной контракт output.json

Выходной файл должен быть пригоден для автоматической обработки, аудита и сопоставления с исходной строкой input.csv.

{
  "utility": "DVHComparator",
  "api": "DVH Comparator",
  "batchNumber": "",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "checkedAtUtc": "2026-05-18T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "PatientID",
      "value": "PT-2026-LUNG-01",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "StructureName",
      "value": "PTV_60",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "MetricType",
      "value": "D95",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "PlanValue",
      "value": "58.5",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "RefValue",
      "value": "60.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "TolerancePercent",
      "value": "3.0",
      "unit": "%",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "ToleranceAbsolute",
      "value": "1.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    }
  ],
  "criticalFindings": [],
  "sourceFile": "input.csv"
}

9. Тестовые сценарии OQ/PQ

IDСценарийОжидаемый результат
TC-001Валидный CSV с заголовком и строкой из примераВсе строки обработаны; результат содержит PASS/WARNING/FAIL и детализацию по параметрам.
TC-002Отсутствует обязательная колонка из input.csvИмпорт отклоняется или строка получает FAIL со ссылкой на схему.
TC-003Числовое поле содержит текст или пустое значениеФиксируется ошибка преобразования типа; результат не маскируется как PASS.
TC-004Параметр выходит за предел спецификации / критического лимитаДля критического параметра формируется FAIL; для некритического — WARNING согласно правилу.

10. QA/QC, CSV и управление изменениями

  • Перед применением на производстве клиент фиксирует версию исполняемого файла, контрольную сумму, версию спецификации/монографии, тестовый CSV, ожидаемый JSON и результаты IQ/OQ.
  • Нельзя менять имена колонок без обновления валидатора и тестовых сценариев.
  • Исходный CSV, output.json и версия утилиты должны храниться вместе как пакет доказательств.
  • Любое изменение правил контроля должно проходить change control и повторную проверку OQ-сценариев.

Входит в пакеты

Radiation Physics QC Suite

Утилиты для расчётов активности, дозиметрии, источников брахитерапии, малых полей и параметров TG-43.

Открыть

Радиология

Пакет для радиологии и диагностической визуализации: радиофармпрепараты, PET/SPECT, контрастные вещества, йодсодержащие и гадолиниевые препараты, а также проверки частиц, стерильности и эндотоксинов.

Открыть