基于大语言模型的肿瘤放疗信息系统建设指南

基于大语言模型的肿瘤放疗信息系统建设指南【摘要】随着肿瘤放疗技术的不断精细化、个体化，肿瘤放疗的临床数据呈爆发式增长。传统的肿瘤放疗信息系统在多模态数据管理、辅助医疗决策以及精细化医疗资源管理等方面面临新的挑战。近年来，以大语言模型为代表的人工智能技术在语义理解、知识推理、临床决策支持、智能问答等方面取得了突破性进展，其在医疗健康领域的应用潜力日益凸显。为响应这一技术趋势，本指南旨在为医疗机构新建肿瘤放疗信息系统时、或在肿瘤放疗信息系统基础上，有效整合大语言模型提供指导，以期进一步提升肿瘤放疗的信息化水平。本指南涉及大语言模型在放疗业务流程中的建设前评估、建设中实施要点、建设后管理与监测以及应用场景等内容，致力于帮助各放疗单位建设更高效、更安全的智能肿瘤放疗信息系统。【关键词】放射疗法；信息系统；大语言模型；实践指南随着肿瘤放疗技术的不断精细化、个体化，肿瘤放疗的临床数据呈爆发式增长，涵盖影像、靶区、治疗计划、随访、组学等多模态信息。传统的肿瘤放疗信息系统在多模态数据管理、辅助医疗决策以及精细化医疗资源管理等方面面临新的挑战。近年来，以大语言模型为代表的人工智能技术在语义理解、知识推理、临床决策支持、智能问答等方面取得了突破性进展，其在医疗健康领域的应用潜力日益凸显，不仅能够快速整合多模态的医疗信息，还可以通过自然语言交互方式为医生提供实时、精准的治疗建议，为优化肿瘤信息化系统提供了新机遇。本指南基于《肿瘤放射治疗信息系统建设指南》［1］，聚焦大语言模型技术在放疗信息系统中的集成与应用，制订针对性的补充规范。核心内容包括：在放疗信息化系统中引入大语言模型的建设前评估、建设中实施要点、建设后管理与监测以及应用场景等内容。旨在助力各放疗单位建设更高效、更安全的智能肿瘤放疗信息系统。基于大语言模型的肿瘤放疗信息系统建设指南1范围本指南适用于中华人民共和国境内从事放射治疗，并计划在放疗信息化系统中引入大语言模型技术的医疗机构。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。WS/T831‐2024医用电离辐射放射防护名词术语标准［2］GB/T30882‐2014信息技术应用软件系统技术要求［3］GB/T9385‐2008计算机软件需求规格说明规范［4］GB/T14394‐2008计算机软件可靠性和可维护性管理［5］GB/T20271‐2006信息安全技术信息系统通用安全技术要求［6］GB/T30998‐2014信息技术软件安全保障规范［7］GB/T39680‐2020信息安全技术服务器安全技术要求和测评准则［8］GB/T45674‐2025网络安全技术生成式人工智能数据标注安全规范［9］GB/T45654‐2025网络安全技术生成式人工智能服务安全基本要求［10］3术语和定义WS/T831‐2024中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1肿瘤放疗信息系统oncologyradiotherapyinformationsystem，OIS利用电子计算机、数据传输和存档协议以及网络通讯设备为医疗机构肿瘤放疗提供患者文本信息、影像信息、计划信息、治疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力，对治疗过程和结果进行监控的肿瘤放疗信息管理网络系统。3.2医院信息系统hospitalinformationsystem，HIS利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供患者诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求的信息系统。3.3快速医疗互操作性资源fasthealthcareinteroperabilityresources，FHIR由（HealthLevel7）HL7国际组织制定的新一代医疗数据交换标准，目标是解决不同医疗信息系统之间互操作性差的问题，实现不同医疗信息系统之间医疗数据的高效、灵活共享。3.4大语言模型largelanguagemodel，LLM指使用大量文本数据训练的深度学习模型，能够理解、处理和生成自然语言文本或理解语言文本的含义，具备一定的知识推理能力。3.5图形处理器graphicsprocessingunit，GPU用于处理图像和图形运算工作的处理器，擅长执行大规模并行计算任务，广泛应用于影像处理、科学计算、人工智能等领域。4建设要点本指南建议按照“统筹规划、需求驱动、分步实施、安全可控”的原则开展建设工作，坚持技术应用与业务需求相结合，切实提升放疗信息服务的质量与效率。建设内容涵盖项目启动前的全面评估，建设中的架构设计及软硬件配置，以及部署后的运维管理。4.1建设前评估在项目启动前，建议进行全面的评估，明确应用需求、建设目标、过程潜在风险、现有软硬件基础以及技术团队能力等。4.1.1临床应用评估应充分了解科室当前业务流程中的痛点，并转化为清晰的应用需求。不同类型的应用需求对模型性能、专业知识方向的要求差异显著，因此应对应用需求进行分类与优先级排序。以下是对应用需求的分类及相应的模型选择建议：a）基础任务型需求。此类需求主要为标准化程度高、规律性强的文书工作，例如：辅助填写模拟定位申请单、计划申请单、疗程总结等；从检验、检查报告提取感兴趣信息并转化为结构化数据。此类任务对模型的推理能力要求较低，但对信息提取的准确性和信息反馈的及时性要求较高，可选用中小型模型。b）辅助决策型需求。此类需求侧重于为医疗决策过程提供智能辅助支持，例如：在多学科会诊（Multi‐disciplinaryTreatment，MDT）中辅助生成规范的会诊纪要；基于最新的诊疗指南［如美国国家综合癌症网（NationalComprehensiveCancerNetwork，NCCN）指南］推荐治疗方案；患者病历核查；放疗资源分配等。此类应用要求模型不仅拥有专业知识库，更需具备较强的推理能力。建议选用性能更强的中等模型，并整合高质量的本地知识库。c）探索研究型需求。代表了大语言模型在医疗健康领域应用的探索方向，例如：多模态放疗数据的统计与分析；基于患者队列构建疗效预测模型等。此类任务对模型的综合性能要求最高，不仅需要大语言模型了解信息化系统的数据库结构与内容，并且对数据的质量和维度都有较高要求，因此需较大规模的模型支持。优先级排序：在项目建设实施中，建议采取分步走的策略。前期建设优先选择能够显著减轻工作人员工作负担，且技术风险较低的应用场景作为切入点，再逐步扩展至对技术要求更高的临床决策支持场景。4.1.2放疗信息化系统软硬件评估a）现有信息系统评估。数据可及性评估：评估科室现有的OIS、HIS等核心系统是否提供必要的数据接口，用于模型调取所需数据。若系统接口封闭或不全，则需提前改造或设置专门的数据中间层，以确保数据流的畅通。数据质量评估：大语言模型的输出结果在很大程度上依赖于输入数据的质量。例如，患者病历中的非结构化文本，其内容完整性、表述一致性及术语规范性将直接决定模型输出的可靠性。因此应对现有系统数据质量进行评估，特别是数据的结构化与标准化程度，必要时应在项目建设前规范数据内容和质量。系统扩展性评估：评估现有系统的扩展性，判断其是否支持以模块化的方式扩展新功能，以及能否承受新功能升级带来的额外系统负载。b）硬件资源评估。计算资源评估：大语言模型的应用依赖高性能并行计算资源，因此需评估科室现有算力资源情况，是否满足应用需求。建议综合考虑应用需求类型、并发用户数，科学估算所需算力，为硬件采购或扩容提供依据。网络资源评估：大语言模型在应用中与前端应用以及后端数据库数据交换大量且频繁，高带宽、低延迟的网络环境非常重要，因此需评估网络状态，以保障后期使用体验。4.1.3技术团队评估将大语言模型集成至放疗信息化系统，不仅要求团队具备IT系统的运维经验，更需拥有针对大语言模型系统的专项技能，团队的技术储备应覆盖从模型部署、运维、提示词工程、微调，到检索增强生成（RAG）以及数据安全等多个关键环节。4.2建设中实施要点大语言模型的部署方式主要包括公有云部署、本地部署以及混合部署三种方式。考虑到当前阶段国内医疗机构对数据安全的保护，以及大语言模型在医疗领域的应用尚处探索阶段，本指南仅对本地部署方案的软件系统建设和硬件设施建设两个方面做如下说明。4.2.1软件系统建设基于大语言模型的放疗信息化系统宜采用分层架构设计，如图1所示，由面向用户的放疗信息系统客户端、负责用户请求调度与负载均衡的Web容器、负责放疗业务逻辑的放疗信息系统服务系统，以及负责提供智能辅助的大语言模型服务系统四层核心部分构成。通过分层设计，实现临床业务与大语言模型系统的对接。放疗信息系统客户端：该层为系统的人机交互界面，为放疗流程管理和智能辅助功能提供图形化操作入口，主要面向临床医生、物理师、治疗师、护理以及运维管理等相关人员。Web容器：采用Nginx/Tomcat等成熟的技术，承担客户端请求的接收、分发与负载均衡任务，保障系统的稳定性与响应速度。放疗信息系统服务：该层是系统的核心业务层，提供放疗流程管理的各项功能，以及与大语言模型相关的智能业务功能，具体业务功能可根据各医疗机构的实际需求进行评估与建设。该层通过标准的HIS服务、FHIR服务等接口，确保系统获取分布在不同数据库中的数据。大语言模型服务：系统智能化功能的来源，大语言模型服务集成了自然语言处理、实时推理服务、模型管理等模块，具体功能描述如下：a）自然语言处理：提供医学实体识别、语义理解、文本摘要与生成和机器翻译等功能。b）实时推理：根据自然语言处理结果，生成实时请求，并提供实时预测或推理决策功能。c）模型管理：该模块负责对集成的大语言模型进行系统化管理，包括：版本管理、性能监控、自动化部署等，确保模型持续稳定运行。d）模型微调与训练：该模块利用临床中持续产生的新数据，定期对已部署模型进行微调和更新，保证模型的知识和性能持续提升。e）数据预处理与清洗：该模块按照预设要求执行数据清洗、去隐私化、格式转换、术语标准化和缺失值/异常值处理等任务，保障输入数据质量，提高模型训练和推理结果。f）多模态数据融合：将文本、医学影像、组学等信息进行综合分析，实现复杂的辅助医疗决策功能。4.2.2硬件设施建设与传统的OIS建设不同，在大语言模型部署过程中，GPU算力直接决定了可运行的模型尺寸、并发数量，推理速度等。不同医疗机构的具体需求不同，导致对GPU算力需求也不同，本指南仅针对不同任务需求给出建议算力。并以国产大语言模型DeepSeek为例，列举不同规模模型在本地部署时需要的算力（算力单位：万亿次浮点运算每秒，TeraFloating‐pointoperationspersecond，TFLOPS），如表1所示。为确保大语言模型服务在实际应用中稳定高效运行，除算力需求外还需考虑环境支撑情况，建议考虑以下事项：a）算力需求：设备有效算力受内存带宽、并行效率以及批处理策略等因素影响，因此在项目建设时，建议配置冗余算力（建议按计算值的1.5‐2倍配置），以应对负载波动和未来扩展需求。b）环境支撑：高性能GPU集群功耗巨大，数据中心应具备相应的供电和散热能力，以确保集群长期稳定运行。4.3建设后管理与监测建设完成后，还需建立常态化的管理与监测机制，确保大语言模型应用长期、稳定、可靠地服务于临床。4.3.1性能监测建立对大语言模型服务性能指标的实时监控看板，包括：请求响应时间、每秒查询率、GPU利用率、显存占用率等关键指标。当性能指标低于阈值时，系统应能自动告警，以便运维人员及时介入，进行扩容或优化。4.3.2安全监测监测内容应覆盖数据、模型和应用三个层面。应定期审计访问日志，防范未授权访问；监测针对系统服务的恶意攻击，如提示注入、拒绝服务攻击等，确保应用层面安全。4.3.3伦理与合规监测建立由临床医生、信息技术专家、伦理委员会成员组成的审查小组。定期对模型输出结果进行审查，评估是否存在事实性“幻觉”、系统性偏见以及潜在的误导性信息，确保所有流程均遵循法律法规和行业标准。对模型的审核与修改等操作须留下清晰的可追溯记录。5应用场景基于大语言模型的放疗信息化系统需要具备基础的业务功能，本指南将不再介绍传统放疗信息系统的业务功能（详细内容可以参考《肿瘤放射治疗信息系统建设指南》［1］），仅展示和大语言模型深度结合的业务节点，并列举出以下六个与放疗临床流程深度结合的应用场景。5.1辅助MDT5.1.1整合会诊专家的观点，并结合患者临床数据，自动生成MDT会诊纪要。5.1.2基于整合的专家观点，系统可进行逻辑推理，智能提炼会诊中的关键共识与分歧点（图2）。5.1.3自动关联讨论中提及的治疗方案，标注所依据的权威指南条款以及对应的循证医学证据等。5.2辅助病历质控5.2.1基于患者的临床信息，自动对患者的病历数据进行质控（如诊断分期、合理用药等），当识别出潜在错误并时自动给出修正建议，并列出关键依据（图3）。5.2.2对患者队列的病历进行批量核查（图4），快速从大量病例中筛选出需要人工重点复核的病例。5.3辅助治疗决策5.3.1基于患者信息（如肿瘤分期、病理类型、分子标志物、既往治疗史等），自动生成治疗建议（图5）。5.3.2将医生拟定的治疗方案（如化疗药物处方、靶向药物处方、放疗处方等）与临床指南进行比对，识别并提示治疗方案中的潜在问题，提高治疗的合规性与安全性。5.4辅助患者管理5.4.1在关键治疗节点，自动生成与流程匹配的解释性信息，帮助患者理解流程细节，提升治疗依从性和配合度。5.4.2基于患者治疗方案自动生成个性化随访计划及量表，能够分析患者提交的随访数据（如症状描述、体征记录、检验结果、影像报告文本等），分析患者健康状况变化趋势。5.4.3识别患者检验、检查结果，指标异常时能够自动预警。5.4.4结合患者特定的病情、治疗方案、治疗不良反应等信息，生成个性化的宣教内容。5.5数据智能检索与分析5.5.1支持用户使用自然语言进行临床数据检索（如“查找2023年Ⅲ期NSCLC同步放化疗的患者”）。5.5.2支持对检索结果进行多维度的统计分析，如发病率分析、运营情况分析等。5.6优化医疗资源分配能够根据科室规则以及设备负载情况，优化科室资源分配，提高运营效率，例如为放疗申请分配物理师和治疗室，为患者安排上机治疗时间等。6结束语本指南系统阐述了在大语言模型技术快速发展的背景下，构建新一代放疗信息化系统的核心原则、技术路径与应用蓝图。这不仅是对现有信息系统的功能补充与技术升级，更标志着放疗信息化正从传统的以流程管理为核心，逐步迈向以知识驱动为基础的智能临床决策支持新阶段。我们必须清醒地认识到，大语言模型在放疗等医疗场景中的应用仍处于探索与持续完善的阶段。在应用新技术的同时，必须始终坚守安全、有效与人文关怀。为此，本指南提出将“统筹规划、需求驱动、分步实施、安全可控”作为基本建设原则，引导各医疗机构在实践中找到技术创新与临床价值之间的平衡点。参考文献1中国抗癌协会肿瘤放射治疗专业委员会,中国医师协会放射肿瘤治疗医师分会.肿瘤放射治疗信息系统建设指南[J].中华放射肿瘤学杂志,2024,33(12):1083-1089.DOI:10.3760/113030-20240909-00353.GoogleScholar百度学术万方数据ProfessionalCommitteeofRadiationOncology,ChinaAnti-CancerAssociation,RadiationOncologyPhysicianBranch,ChineseMedicalDoctorAssociation.Guidelinesfortheconstructionofoncologyinformationsystem[J].ChinJRadiatOncol,2024,33(12):1083-1089.DOI:10.3760/113030-20240909-00353.2中华人民共和国国家卫生健康委员会.医用电离辐射放射防护名词术语标准:WS/T831-2024[S/OL].(2024-05-13)[2024-09-02]./wjw/pcrb/202407/1a0cc92df2564cefa10e57d2d44a027c/files/1739781142515_79273.pdf.NationalHealthCommissionofthePeople'sRepublicofChina.Terminologystandardonradiologicalprotectionformedicalusesofionizingradiation:WS/T831-2024[S/OL].(2024-05-13)[2024-09-02]./wjw/pcrb/202407/1a0cc92df2564cefa10e57d2d44a027c/files/1739781142515_79273.pdf.3中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.信息技术应用软件系统技术要求第1部分:基于B/S体系结构的应用软件系统基本要求:GB/T30882.1-2014[S/OL].(2014-09-03)[2024-09-02]./bzgk/std/newGbInfo?hcno=456E66C1990724034D61E37B3DE14AE7.GeneralAdministrationofQualitySupervision,InspectionandQuarantineofthePeople'sRepublicofChina,StandardizationAdministrationofChina.Informationtechnology―technicalrequirementsforapplicationsoftwaresystem―part1:generaltechnicalrequirementsforapplicationsoftwaresystembasedonB/Sarchitecture:GB/T30882.1-2014[S/OL].(2014-09-03)[2024-09-02]./bzgk/std/newGbInfo?hcno=456E66C1990724034D61E37B3DE14AE7.4中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.计算机软件需求规格说明规范:GB/T9385-2008[S/OL].(2008-04-11)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=2790825C43AD0B69E3C38C140BFFCFE6.GeneralAdministrationofQualitySupervision,InspectionandQuarantineofthePeople'sRepublicofChina,StandardizationAdministrationofChina.Normofcomputersoftwarerequirementsspecification:GB/T9385-2008[S/OL].(2008-04-11)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=2790825C43AD0B69E3C38C140BFFCFE6.5中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.计算机软件可靠性和可维护性管理:GB/T14394-2008[S/OL].(2008-07-18)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=36DA2BEACE715BA9CFFE9CB5BE1F7262.GeneralAdministrationofQualitySupervision,InspectionandQuarantineofthePeople'sRepublicofChina,StandardizationAdministrationofChina.Computersoftwarereliabilityandmaintainabilitymanagement:GB/T14394-2008[S/OL].(2008-07-18)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=36DA2BEACE715BA9CFFE9CB5BE1F7262.6中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.信息安全技术信息系统通用安全技术要求:GB/T20271-2006[S/OL].(2006-05-31)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=3BE7E9CB498C46233E959968C9B694CB.GeneralAdministrationofQualitySupervision,InspectionandQuarantineofthePeople'sRepublicofChina,StandardizationAdministrationofChina.Informationsecuritytechnology—commonsecuritytechniquesrequirementforinformationsystem:GB/T20271-2006[S/OL].(2006-05-31)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=3BE7E9CB498C46233E959968C9B694CB.7中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.信息技术软件安全保障规范:GB/T30998-2014[S/OL].(2014-09-03)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=4CE21AE784054BDEA381037AF466DE2D.GeneralAdministrationofQualitySupervision,InspectionandQuarantineofthePeople'sRepublicofChina,StandardizationAdministrationofChina.Informationtechnology—softwaresafetyassurancespecification:GB/T30998-2014[S/OL].(2014-09-03)[2024-09-02]./bzgk/gb/newGbInfo?hcno=4CE21AE784054BDEA381037AF466DE2D.8国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.信息安全技术服务器安全技术要求和测评准则:GB/T39680-2020[S/OL].(2020-12-14)[2024-09-02]./bzgk/std/newGbInfo?hcno=8F2B83F0C3BCB52CB1A7E4E1719EFEE4.StateAdministrationofMarketSupervisionandAdministration,NationalStandardizationManagementCommittee.Informationsecuritytechnology—technique