核與輻射突發(fā)事件衛(wèi)生應(yīng)急輔助指揮系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

秦 斌，楊昌躍，李玉文，馬衛(wèi)東，李 抗，蘇 旭

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，核與輻射技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，很大地促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國(guó)的核能發(fā)展非常迅速，秦山、大亞灣和田灣等核電站相繼并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)國(guó)家核電發(fā)展規(guī)劃，到2020年，我國(guó)核電總量將建成5 800萬kW，在建3 000萬kW。然而，核與輻射技術(shù)在為人類做出貢獻(xiàn)的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，給人民的生命健康和安全帶來傷害和威脅，除了直接造成人員傷亡外，還會(huì)引起大大的心理恐慌[1-2]，甚至影響社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全。為了最大程度地減輕并及時(shí)控制核輻射與放射事故、恐怖襲擊事件的后果，防止事態(tài)擴(kuò)散，做好處置核與輻射重大事故和恐怖襲擊事件相關(guān)的技術(shù)研究和技術(shù)儲(chǔ)備尤為重要[3-5]。本項(xiàng)研究是核與輻射突發(fā)事件衛(wèi)生應(yīng)急準(zhǔn)備工作的最重要的條件之一，它可指導(dǎo)衛(wèi)生應(yīng)急人員在核、輻射事故時(shí)或在地震等災(zāi)害及戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致的放射性物質(zhì)泄漏時(shí)，能及時(shí)、正確、有效地?fù)尵葌麊T，采取措施保護(hù)公眾。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)利用DELPHI編程語言、SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立底層數(shù)據(jù)庫，采用Map Info技術(shù)研制并集成了不同語言編制的劑量估算軟件[6]，并使用VB計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫鏈接，實(shí)現(xiàn)了不同模塊和數(shù)據(jù)的調(diào)用。提出了B/S+C/S混合架構(gòu)技術(shù)，并能通過地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）快速直觀地表述調(diào)用數(shù)據(jù)和應(yīng)用功能，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)共享。本系統(tǒng)利用相關(guān)的核電站所在地區(qū)的環(huán)境和健康基線調(diào)查數(shù)據(jù)，在GIS上建立數(shù)據(jù)庫并展示，可為核與輻射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急和事故后的后果評(píng)價(jià)提供基線數(shù)據(jù)；通過分析受到輻射照射人員、公眾的生活環(huán)境和飲食等相關(guān)輻射參數(shù)，對(duì)受照人員、公眾以及醫(yī)學(xué)救援人員可能發(fā)生的健康影響進(jìn)行快速評(píng)估，并提供醫(yī)學(xué)應(yīng)急處理建議和心理干預(yù)措施；在核與放射突發(fā)事故發(fā)生時(shí)，能迅速、準(zhǔn)確地估算受照人員所受輻射的劑量，提出合理的醫(yī)學(xué)應(yīng)急救治建議，為決策提供信息支持。同時(shí)，通過核應(yīng)急資料檢索子系統(tǒng)快速檢索相關(guān)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，為醫(yī)學(xué)應(yīng)急救援人員實(shí)施救治提供技術(shù)依據(jù)，更好地保護(hù)公眾健康，并將有關(guān)各子系統(tǒng)中外照射劑量重建、體內(nèi)放射性污染劑量估算、人體外周血染色體和微核劑量估算、人體皮膚照射劑量估算、地理信息系統(tǒng)、檢索系統(tǒng)、底層數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)管理進(jìn)行集成，使之成為有機(jī)的整體。做到數(shù)據(jù)共享、劑量估算程序共享、軟件界面統(tǒng)一，操作簡(jiǎn)便，安全設(shè)置合理。同時(shí)，將不同計(jì)算機(jī)語言編制的底層數(shù)據(jù)庫格式進(jìn)行歸一處理，轉(zhuǎn)變成更加廣泛應(yīng)用的PDF格式、Word格式和Excel格式進(jìn)行儲(chǔ)存，將文件中的文本數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和圖表數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫形式儲(chǔ)存，并建立邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)庫，通過編寫判斷函數(shù)和關(guān)系函數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和邏輯關(guān)系的連接，形成更加方便快捷的人機(jī)交互界面[7]，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)功能與應(yīng)用

2.1 技術(shù)支持管理模塊

技術(shù)支持管理模塊包括不同環(huán)境和受照條件下快速估算受照人員可能的受照劑量，為醫(yī)學(xué)應(yīng)急救援和響應(yīng)提供信息支持，最大限度地保障公眾健康。主要包括：（1）根據(jù)煙羽、地面沉積核素2種受照途徑進(jìn)行核事故和放射事故外照射劑量估算；（2）根據(jù)個(gè)人檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及食品或飲水的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)劑量估算；（3）根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)室建立的生物劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線，選擇不同的參數(shù)進(jìn)行生物劑量估算；（4）根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行皮膚劑量估算。

2.2 輔助指揮管理模塊

利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)將核與放射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急資源相關(guān)信息以及統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果在GIS上展示，通過GIS來表述這些數(shù)據(jù)，提供直觀的界面，可指導(dǎo)合理配備資源，為輔助決策提供依據(jù)。主要包括應(yīng)急響應(yīng)實(shí)施模塊、分析決策輔助模塊、地理信息圖形管理模塊。建立的數(shù)據(jù)庫主要有：（1）醫(yī)學(xué)應(yīng)急機(jī)構(gòu)的基本信息、放射損傷救治的專業(yè)設(shè)備和條件、輻射防護(hù)檢測(cè)的專業(yè)能力和人員技術(shù)能力等情況的醫(yī)學(xué)資源數(shù)據(jù)庫；（2）各級(jí)應(yīng)急組織基本情況和專家基本情況的應(yīng)急組織及專家?guī)鞌?shù)據(jù)庫；（3）放射損傷救治專用藥品儲(chǔ)存種類、儲(chǔ)備條件、儲(chǔ)備數(shù)量和儲(chǔ)存地點(diǎn)為主的核輻射救治專用藥品儲(chǔ)備數(shù)據(jù)庫；（4）核能和核技術(shù)應(yīng)用單位基本情況、單位地址（包括經(jīng)緯度）、主要工作內(nèi)容、主管應(yīng)急的部門信息在內(nèi)的設(shè)施資料庫。

2.3 核應(yīng)急資料檢索模塊

預(yù)先對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和預(yù)案進(jìn)行信息化處理，統(tǒng)一以.CHM格式儲(chǔ)存文本文件，便于決策人員快速檢索；在事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)急相關(guān)人員通過該快速檢索系統(tǒng)，查閱相關(guān)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)整個(gè)救治過程，為事故后進(jìn)行評(píng)價(jià)提供依據(jù)。主要包括技術(shù)規(guī)范模塊、文件快速檢索模塊、文件管理模塊。

2.4 健康基線地理信息模塊

根據(jù)環(huán)境放射性監(jiān)測(cè)資料和公眾健康調(diào)查治療，建立基線數(shù)據(jù)庫，主要包括：（1）設(shè)施周圍信息數(shù)據(jù)庫：包括村莊和鎮(zhèn)的人口信息、地形地貌、氣候、經(jīng)濟(jì)、水源、傳染病、惡性腫瘤發(fā)病情況等信息；（2）設(shè)施周圍放射性本底數(shù)據(jù)庫：包括水、食品、蔬菜等的放射性本底數(shù)據(jù)等；（3）設(shè)施周圍居民核能認(rèn)知數(shù)據(jù)資料等。

2.5 后果評(píng)價(jià)信息管理模塊

通過分析放射性損傷人員、公眾的生活環(huán)境和飲食等相關(guān)輻射參數(shù)，對(duì)受照人員、公眾以及救援人員可能發(fā)生的健康影響進(jìn)行后果評(píng)估[8]，是核應(yīng)急指揮決策的有效輔助工具。主要包括數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、救援人員健康影響后果評(píng)估系統(tǒng)、公眾健康影響后果評(píng)估系統(tǒng)、應(yīng)急人員風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)、應(yīng)急指揮和醫(yī)學(xué)應(yīng)急資源管理系統(tǒng)為一體的后果評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、信息查詢、屏幕顯示、自動(dòng)分析和輔助指揮等功能。

2.5.1 人員健康影響后果評(píng)估

對(duì)在核和輻射事故中受到放射性損傷的人員，根據(jù)源項(xiàng)數(shù)據(jù)、照射情況，快速進(jìn)行γ外照射劑量、中子外照射劑量、生物劑量、皮膚劑量、內(nèi)照射劑量計(jì)算機(jī)估算，為醫(yī)學(xué)救治提供受照劑量支持。按照臨床癥狀和劑量估算結(jié)果，提供醫(yī)學(xué)處理方案，初步完成現(xiàn)場(chǎng)快速個(gè)人后果評(píng)價(jià)，并根據(jù)人員受損傷情況提供心理咨詢。同時(shí)，應(yīng)急專家也可通過遠(yuǎn)方傳來的損傷患者的音視頻信號(hào)和檢驗(yàn)報(bào)告，在異地進(jìn)行放射損傷患者救治的技術(shù)支持。

2.5.2 公眾健康影響后果評(píng)估

在核和輻射突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，根據(jù)事件發(fā)生狀況，通過地理信息庫等顯示應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)或事件發(fā)生地有關(guān)居住人口、地形的信息。根據(jù)源項(xiàng)和氣象資料，調(diào)用大氣擴(kuò)散模型庫，經(jīng)過計(jì)算，模擬顯示放射性煙羽圖像。通過放射性環(huán)境監(jiān)測(cè)庫數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算給出公眾可能受到的污染水平和事件后食品與飲用水可能受到的污染情況，調(diào)應(yīng)干預(yù)原則與水平數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行公眾后果評(píng)價(jià)。此外，針對(duì)核和輻射突發(fā)事件中公眾出現(xiàn)的心理恐慌等問題給予相應(yīng)心理干預(yù)措施。

2.5.3 應(yīng)急人員風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過調(diào)用醫(yī)學(xué)應(yīng)急組織資料庫、核設(shè)施周圍地區(qū)人口地理數(shù)據(jù)庫、醫(yī)學(xué)應(yīng)急機(jī)構(gòu)資料庫、應(yīng)急專家和應(yīng)急隊(duì)伍數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急響應(yīng)裝備數(shù)據(jù)庫和應(yīng)急響應(yīng)（預(yù)案）庫等數(shù)據(jù)資料，實(shí)時(shí)顯示應(yīng)急資源分布、應(yīng)急能力情況和應(yīng)急救援情況。同時(shí)，可儲(chǔ)存現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急人員接受劑量情況，權(quán)衡救援人員承受的危險(xiǎn)和救援行動(dòng)帶來的利益，及時(shí)保護(hù)應(yīng)急人員，避免誤入放射污染地區(qū)或在污染區(qū)停留時(shí)間過長(zhǎng)，減少事件后果影響。此外，針對(duì)救援人員遇到的心理障礙提供相應(yīng)干預(yù)措施。

2.5.4 應(yīng)急決策

根據(jù)后果評(píng)價(jià)結(jié)果，調(diào)用應(yīng)急實(shí)施程序，根據(jù)不同情況下的應(yīng)急預(yù)案開展應(yīng)急響應(yīng)，采取最為合理的應(yīng)急措施，開展健康效應(yīng)評(píng)價(jià)；合理調(diào)配醫(yī)學(xué)救援人員；提出公眾和應(yīng)急人員的干預(yù)原則。

2.6 放射損傷救治咨詢模塊

集放射事故子系統(tǒng)、放射損傷人員救治子系統(tǒng)、重度骨髓型及以下急性放射損傷臨床救治規(guī)范及臨床路徑于一體，同時(shí)提供多媒體培訓(xùn)教材，具備專家遠(yuǎn)程會(huì)診功能。

2.6.1 放射事故管理

對(duì)國(guó)內(nèi)外主要放射事故進(jìn)行整理、分析和管理，用戶通過輸入查詢條件可獲得有關(guān)放射事故的相關(guān)信息、事故現(xiàn)場(chǎng)處置情況、傷員損傷情況、傷員受照和救治情況、醫(yī)學(xué)隨訪信息、圖像信息和信息發(fā)布情況；還可對(duì)具有相同特征的放射事故進(jìn)行縱向?qū)Ρ确治觯贸鱿嚓P(guān)信息。

2.6.2 放射損傷人員救治

通過輸入相關(guān)參數(shù)，該系統(tǒng)可根據(jù)核和輻射事故實(shí)際情況和傷員傷情給出現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)學(xué)處理建議；根據(jù)受照劑量和傷員臨床表現(xiàn)，結(jié)合優(yōu)化的重度骨髓型及以下急性放射損傷臨床救治規(guī)范和臨床路徑給出院內(nèi)臨床救治方案和相關(guān)建議以及事故后期要實(shí)施的醫(yī)學(xué)隨訪建議。

2.7 現(xiàn)場(chǎng)快速劑量估算模塊

根據(jù)受照人員的血象檢測(cè)結(jié)果、生命體征和臨床癥狀給出初步的劑量估算結(jié)果并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)初步分類，以便快捷、有序、高效地對(duì)大批量傷員進(jìn)行檢傷分類并指導(dǎo)緊急救治及傷員后送。本模塊提供的初步劑量估算方法是以現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，結(jié)合多種數(shù)學(xué)方法建立起來的劑量效應(yīng)曲線方程，建立的快速、實(shí)用、可靠、多指標(biāo)系統(tǒng)化的劑量估算方法，給出核和輻射突發(fā)事件后受照人員早期分類診斷建議。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)與展望

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的信息化、可視化。用戶通過授權(quán)，可以通過國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)并查閱相關(guān)材料。（1）系統(tǒng)首次利用GIS展示了核與放射事故相關(guān)的核能認(rèn)知水平情況和放射性本底大??；（2）本項(xiàng)目也研制并集成了各類事故情況下的各種劑量估算功能，并首次使用蒙特卡羅模擬方法研制了放射事故外照射劑量估算軟件；（3）本項(xiàng)目所采用計(jì)算模式、參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和研究成果均為國(guó)內(nèi)外最新的數(shù)據(jù)信息，且計(jì)算模式和數(shù)據(jù)庫可實(shí)時(shí)更新。

本項(xiàng)目研究成果可為政府宣傳核電站建設(shè)政策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為事故損傷人員的臨床救治、放射工作人員健康效應(yīng)和輻射危害評(píng)價(jià)、核和輻射事故醫(yī)學(xué)救援提供技術(shù)支持，以保證醫(yī)學(xué)應(yīng)急響應(yīng)能力，減輕輻射損傷后果，對(duì)于提高我國(guó)核、輻射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急響應(yīng)能力，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件起到一定作用。

4 討論

到目前為止，國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出多套核事故應(yīng)急決策/后果評(píng)價(jià)系統(tǒng)，但是已研制開發(fā)出的核事故應(yīng)急軟件系統(tǒng)中均不包括醫(yī)學(xué)應(yīng)急救治和對(duì)健康的后果評(píng)價(jià)等衛(wèi)生應(yīng)急領(lǐng)域內(nèi)容，所以核與輻射突發(fā)事件衛(wèi)生應(yīng)急輔助指揮系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外還是空白。雖然本系統(tǒng)已研究設(shè)計(jì)完成，并在多次應(yīng)急演練中得到應(yīng)用，但仍未在嚴(yán)重核和輻射事故中得到檢驗(yàn)，仍有需要完善的內(nèi)容。同時(shí)，還缺乏更為細(xì)化的應(yīng)對(duì)不同類型核和輻射事故的數(shù)據(jù)模塊，因此，需要進(jìn)一步研究完善。

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