随着科学技术的进步和经济的发展, 同位素和辐射技术已广泛的应用在工、农、科、医等领域。我国目前有14余万枚放射源, 射线装置11万余台, 3万余枚废弃源, 1万余家放射源使用单位。这些技术的应用对我国工、农业生产发展、科学技术进步和医疗保健水平的提高发挥了巨大作用。但也有它的潜在危险, 自20世纪50年代末以来, 我国共发生各类放射事故约1 500起, 造成直接死亡11人, 间接死亡15人, 急性放射病50余人。

我国的核能发展十分迅速, 从1991年秦山一期核电机组并网发电, 截止到2007年6月, 已有11个核电机组投入商业运行。根据国家“十五”规划, 到2020年我国核电总量预计达到4 000万kW, 平均每年将有2个核电机组并网发电。拥有核电站的省份将增加。

除核电站外, 我国还有民用核设施, 从某种意义上说, 我国已成为核应用大国。核电虽是清洁、安全的能源, 但不能完全排除发生严重事故的可能, 震惊世界的1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故是最有力的例证, 它导致了237人受到过量照射, 其中134人患急性放射病, 28人死于放射病, 而且造成人们的心理障碍。因此, 为了保障我国的核能发展, 保障人民的健康, 指挥开展医学应急, 维护社会的稳定, 建立医学应急决策支持系统是十分必要的。

早在2000多年前, 古希腊著名的医师Hippocrates就注意到许多流行疾病流行于某个区域, 这为医学地理学的建立奠定了基础。19世纪中叶, 英国麻醉师运用地图研究了伦敦市伤寒病流行的空间分布, 它在地图上标注伤寒病人多的区域, 发现密度发的区域分布在公共水泵周围, 这是医学地理学研究的一个里程碑。地理信息系统(GIS)的发展, 为流行病学和医学地理学的研究提供了一个强有力的工具, 到目前为止, GIS在莱姆病, 丝虫病和血思虫病的研究方面已经得到了广泛的应用。Glass等用logistic回归分析筛选方法分析筛选出了莱姆病的风险模型。同时随着GIS的发展, 将一些与环境有关的因素与疾病的关系列入GIS的研究计划, 如将GIS用于纽约市鼠交热的流行病例中。

根据有关法规和应急预案的要求, 在突发特大核与放射事件时, 卫生部组织专家对突发核与放射事件进行综合评估, 向国家有关协调部门提出应急医学处理的建议。决策、指挥开展突发核与放射事件的应急医学处理^[1]。因此, 建立包括技术支持系统、辅助决策技术支持系统和医学应急资料检索系统为一体的, 具有综合分析和辅助决策功能的“核事故医学应急决策支持系统”是十分必要的, 在突发核与放射事件时, 可为指挥组织开展应急医学救援工作提供必要的应急响应条件。本系统可提供给核与放射突发事件医学应急工作人员和指挥人员在应急响应时使用, 也可在平时应急演习(演练)和应急培训时应用^[2]。本项系统就是利用地理信息系统平台运行应急响应程序、受照剂量估算等专业软件; 显示核电站及核设施的地形图, 并建立国家、省、核电厂三级应急组织情况数据库、国家核事故医学应急支援力量库、应急专家库、周边地区人口地理情况数据库等^{[3, 4]}。

1 系统设计原则

“核事故医学应急决策支持系统”在信息收集、数据库建立、平台选择、功能开发等方面应遵循如下原则。

1.1 实用性原则

在系统结构, 应用功能的设计和开发方面既要符合框架要求, 又要考虑信息收集、处理、查询过程中操作人员的实际情况, 充分注意设计风格的统一性、界面的友好性、操作的简便性、功能的完善性、系统的可维护性和可扩展性等问题。

1.2 先进性原则

系统在长时间内保持技术领先, 以满足系统对网络、数据库管理的需要。

1.3 可靠和安全性原则

软件部分选择国内外有一定知名度的产品主要包括数据库和GIS产品。以上这些措施可以保证将来的系统的安全平稳运行。

1.4 系统的规范或标准

数据标准:依据或参照国家标准和规定, 确定本系统地理背景图形的显示方式及数据编码体系。图形数据库和属性数据库建设规范:依据或参照国家标准和规定, 确定数据源采集操作规程、图形数字化与编辑处理操作规程、属性数据的录入处理规程、数据精度检查与质量控制规程、数据库更新周期与方法等。实现图形数据、属性数据一体化管理。

2 系统开发平台

系统平台选用MapInfo、MapX进行开发, Mapinfo是美国Mapinfo公司1986年推出的桌面地图信息系统, 至今已从最初的Mapinfo for Dos1.0发展到了Mapinfo Professional 7.0。Mapinfo产品定位在桌面地图信息系统上, 与Arc/Info等大型GIS系统相比, 因Mapinfo图元数据不含拓扑结构, 它的制图及空间分析能力相对较弱, 但对大众化的PC桌面数据可视及信息地图化应用来说, Mapinfo小巧玲珑, 易学易用, 价位较低, 是一个优选GIS产品。本系统中将它作为图形数据的编辑平台, Mapinfo提供了自己的二次开发平台, 用户可以在平台上开发各自的GIS应用。

MapX是Mapinfo公司最新推出的ActiveX控件产品, 目前已经发展到MapX5.0。由于MapX是基于Windows操作系统的标准控件, 因而能支持VC、VB、Delphi、PB等标准化编程工具, 使用时只需将控件装入开发环境, 装入控件后, 开发环境ActiveX工具条上会增加一个控件按钮Map, 把它拖放到窗体上就可建立一个TMap类型的ActiveX地图对象Map, 通过设置或访问该Map对象的属性、调用该Map对象的方法及事件, 便能快捷地将地图操作功能溶入到应用程序中。

3 总体功能要求

为适应核事故医学应急救援指挥需要, 提高指挥效能, 编制一套核事故医学应急指挥计算机应用程序, 其中包括技术支持子系统、辅助指挥子系统和核应急资料检索子系统。系统主要结构如图 1所示。

技术支持管理子系统:由四个模块组成, 分别是生物剂量估算模块、皮肤剂量估算、外照射剂量估算模块和内污染估算模块, 每个模块原为独立程序, 通过本系统开发进行集成, 形成数据共享, 相互联系的一套子系统。

辅助指挥管理子系统:由三个模块组成, 分别是应急响应实施模块、分析决策辅助模块和地理信息图形管理模块, 其中通过地理信息系统, 集成医学应急救援人员调配、环境放射性检测、周边人口地理资料、核电站周围可动员力量资料和放射源安全管理模块。

核应急资料检索子系统:由三个模块组成, 分别是技术规范模块、文件快速检索模块和应急文件管理模块。技术规范模块包括干预原则与水平判定、伤员早期分类及医学处理规范、事故后受照人员远后效应观察规范、核事故后服用稳定碘技术规范、核与放射事故医学应急计划指南等内容。

4 系统功能设计 4.1 系统要求

作系统为WINDOWS98/2000/XP, 系统采用客户端/服务器结构, 服务器端安装SQL数据库, 安装地理信息系统开发组件MAPX5.0。

4.2 系统集成

本系统采用客户端/服务器结构进行应用系统的开发, 实现网络环境下的数据共享。将3个子系统中γ外照射剂量估算系统、放射性内污染剂量估算系统、核与放射事故受照人员生物剂量估算、核与放射事故受照人员皮肤剂量估算系统、地理信息系统、核应急资料检索系统集成到核应急决策支持系统中, 使之成为有机的整体, 做到统一界面风格, 统一操作方法, 设置系统权限, 将文本文件以PDF格式或WORD格式储存, 将文件中的基本数据(参数)以数据库形式储存, 从文件中提取判断逻辑关系, 据此编写判断函数, 建立人机交互界面。

4.3 地理信息图形管理设计

通过地图操作, 具有放大、缩小、漫游、鹰眼等功能。调用图层属性管理完成添加、删除、修改以有的图层的功能, 可对图元属性数据进行修改。具有空间查询设计, 即点击定位信息数据, 通过点查询、矩形查询、圆查询、任意多边形、任意线段查询即可定位。点击详细信息, 即可显示详细信息窗口。同时要有条件查询设计, 即对于数据库中的各种属性查询, 并定位到地图上的相应位置。还要具有数据拟合设计, 即进行数据拟合、选定拟合结果函数进行计算和选定函数进行计算。

4.4 数据库功能设计

数据库管理单独建立模块, 使数据库管理更加便捷, 利用GIS系统把数据库中数据信息与地图工具功能联系起来, 以达到直观、充分利用数据的目的。数据库包括:

(1) 医学资源数据库:包括医疗机构设备、人员、科室设置、病床数量等基本情况; 放射防护机构检测能力、检测设备和技术人员等情况。

(2) 应急组织及专家库:应急组织基本情况、专家基本情况。

(3) 应急药品储备库:药物名称、主要用途、数量、人份数、储存地点。

(4) 核设施有关资料库:核设施名称、地点、邮政编码、建成时间、反应堆型、发电量、机组数、主管应急的部门。5km、10km、30km范围人口数。

(5) 放射污染数据库:水源水放射性污染监测数据、食品放射性污染监测数据、大气沉降物放射性污染监测数据和医疗机构放射性污染检测资料。

5 系统的开发

核事故医学应急决策支持系统开发完毕, 目前已应用到国家级核事故事故医学应急准备工作中, 在近期开展的医学应急准备、演习和数据搜集工作中取得了一定成绩。其系统首页页面(图 2)及功能如下:

本系统包括系统管理、技术支持子系统、辅助指挥管理子系统、核应急资料检索子系统等四个管理模块, 每个子系统又由多个不同模块构成, 通过对各模块进行规范梳理、软件编程集成, 形成一套完成系统。

系统管理:主要是管理登陆用户信息、数据库的备份和还原以及用不同的身份重新登陆系统和退出系统。

技术支持管理系统:主要包含生物剂量估算模块、皮肤剂量估算、外照射剂量估算模块和内污染估算。

辅助指挥管理子系统:主要管理核事故相关信息以及地图信息。

核应急资料检索系统:可以查找数据库中的资料和查询相关规范。

帮助:在这一部分提供了核事故医学应急决策支持系统使用方法等的说明。

退出:通过点击“退出”退出核事故医学应急决策支持系统。