自1895年德国物理学家Wilhelm Conrad Röntgen首次发现X射线以来[1],诊断影像学、核医学和放射治疗迅速发展,已成为覆盖医学领域各分支和各学科的必须技术之一[2]。有报道称,在临床资源发达的国家,超过一半的辐射来自医学领域,多数源自X射线和CT扫描等疾病诊断领域,而放疗和介入治疗则贡献了其他部分辐射[2]。得益于放射技术的快速发展,基于辐射的诊断和治疗技术给患者带来了巨大益处[3]。但电离辐射的先天属性决定了其不仅给患者带来临床受益,也通过改变细胞结构、破坏有机体DNA而损害活体组织,过量暴露造成潜在癌症、畸胎、孕妇流产等危害[4]。一项旨在分析低剂量电离辐射与肿瘤发生风险间关联的meta分析结果表明,成人每暴露于100 mGy电离辐射,实体瘤和白血病合并单位剂量超额相对危险分别为0.029(95%CI:0.011~0.047)和0.16(95%CI:0.07~0.26);儿童每暴露于100 mGy电离辐射,白血病合并单位剂量超额相对危险为2.84(95%CI:0.37~5.32)[5]。鉴于辐射对人类的危害,降低患者和医务人员风险的最有效方法就是尽可能降低暴露电离辐射的概率[2]。由于射线不可见,因此,建立有效的辐射应急管理信息系统对于检测辐射暴露、研判辐射安全、预测放射性物质泄露及有效应对均具有重要意义。本文主要针对目前医用辐射应急管理信息系统的研发与应用进行综述,从而为建立敏感、有效的医院辐射应急管理信息系统提供参考依据。
1 全国性医用辐射防护监测信息系统自2010年开始,原国家卫生和计划生育委员会建立了全国医用辐射防护监测信息管理系统,并率先在北京市、内蒙古自治区、辽宁省、江苏省、山东省、河南省、湖北省、广东省和四川省等9个省(市、自治区)开展试点,旨在系统收集放射诊疗设备状态和检测情况以及核素信息[6]。该系统的建立为实现全国医疗辐射装备的数字化、智慧化、实时监测奠定了基础,改变了传统Excel报表的低效管理模式。随后,中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所基于B/S系统架构,采用HTML、CSS、JavaScript、JAVA语言和SQL server数据库,建立了全国医用辐射防护监测信息系统,覆盖了全国33 565所医院、10 624台放射诊疗设备状态监测性,为监测医用辐射安全提供了重要支撑[7]。沈爱国等[8]在全国医用辐射防护监测信息系统的基础上建立了放射工作人员证件信息系统,该系统可望为卫生行政部门开展放射工作人员高效、规范、实施监督和管理提供一种有效工具。近年来,食品安全成为全社会关注的焦点和热点,中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所建立了一套食品放射性核素监测信息系统,实现了我国食品中放射性核素的科学、及时、高效、规范监测和管理[9]。国际原子能机构(IAEA)建立了一套基于网络的IAEA辐射安全信息管理系统,该系统受密码保护、基于用于角色设置,为IAEA会员国提供收集、分析和观察可反映他们自己国家处理辐射、运输、废物安全等基础设施状态的框架,以便会员国评估他们国家辐射安全基础设施是否符合IAEA辐射安全标准[10]。
2 基于B/S架构的医用辐射应急管理信息系统李伟等[11]建立了基于B/S系统架构、XML接口标准的面向区域核与辐射应急管理信息系统,该系统涵盖了综合业务管理系统、监测监控系统、预测预警系统、指挥调度系统、辅助决策系统、应急保障系统、应急评估系统和模拟演练与培训系统在内的八大应用系统,可望实现对与医学辐射安全相关事件的预测预警、监测监控、应急指挥与辅助决策。按照实用性、可靠性、安全性的原则,帅海涛等[12]基于B/S系统架构、Oracle数据库和PowerBuilder语言建立了医院辐射防护综合管理信息系统,可现实快速、直观、简便的放射源、放射设备、人员健康监护与管理,从而有望提升医院辐射防护信息化管理水平。李小亮等[13]采用B/S系统架构和Web-GIS技术,建立了一套核电站周边地区居民健康监测与风险评估系统,该系统涵盖系统管理、数据管理、信息展示、数据统计和风险评估等五大生态系统,可望为核电站周边地区居民健康监测与风险评估提供一种信息化平台。2014年,上海市放射卫生综合管理监测系统开始建立,该系统基于B/S系统架构和XML接口标准,包括健康档案、环境监测、业务预警、统计报表四大生态系统,为上海市放射卫生的科学、规范、可持续监管提供了支撑平台和有效工具[14-15]。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所基于B/S系统架构,建立了一套核和辐射事故卫生应急培训演练系统,该系统覆盖了培训管理、演练管理、学员功能、查询统计功能与系统整合五大生态系统,可望进一步完善我国核和辐射突发事件现场卫生应急培训、演练与响应能力和体系[16-17]。张晓晖等[18]基于B/S系统架构、SQL Server 2000数据库和Asp语言,建立了一套放射防护信息管理系统,该系统可实现对放射源、放射设备、放射人员健康和放射人员剂量的实施信息化管理,为放射防护的科学化、信息化、系统化和规范化管理提供了平台。随着信息化技术和物联网的快速发展,管理信息系统进入物联网时代。
3 基于物联网的医用辐射应急管理信息系统胡伟翔[19]基于物联网技术建立了苏州市医疗辐射在线监测系统,可实现医疗辐射在线监测、预警预报、应急处置,为提升医疗辐射的监管和应急处置提供了平台和载体。曹兴江等[20]综合运用物联网、计算机、通信网络技术建立了放射诊疗工作场所辐射在线监测系统,可实现放射诊疗工作场所辐射在线监测、预警预报、应急处理,为保护放射诊疗专业技术人员身体健康、提升放射防护管理水平提供了有效工具。倪昕晔等[21]基于物联网技术建立了放疗患者安全监护系统,可实现患者生命体征和辐射安全实时监测和双向通讯。中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所基于物联网技术建立了核应急现场辐射监测系统,该系统可实现现场辐射监测、信息互享、可视化交流、应急响应,从而为辐射卫生应急与响应提供了技术平台[22]。
4 基于人工智能的医用辐射应急管理信息系统随着人工智能技术的快速发展,其在医学领域得到广泛应用[23],并已用于核医学和辐射卫生领域[24]。临床上已尝试采用人工智能机器人用于核医学病房中环境辐射监测和消毒等领域,可实现辐射实时监测、预警预报与应急处置[25]。癌症患者在接受放射治疗时会受到辐射,而辐射有非常严重的副作用。近期美国学者研究结果显示,人工智能技术可以帮助人乳头瘤病毒(HPV)相关口咽鳞状细胞癌患者避免过度放疗和化疗,从而避免遭受过度辐射暴露[26]。一项纳入100例接受透视引导下内镜治疗的前瞻性研究结果显示,人工智能赋能透视系统可降低患者辐射暴露量和内镜操作人员散射效应[27]。
5 结 语我国医用辐射监测管理体系先后经历了传统纸质表格式、电子表格式、B/S结构式、物联网式及目前热门的人工智能式信息化管理系统模式。基于物联网的医用辐射监测管理和应急信息系统是目前主流,但鉴于人工智能技术的日臻完善和飞快发展及其预警预报能力,采用人工智能技术建立医用辐射应急管理信息系统是未来发展方向,其在辐射实时监测、预警预报、应急处置等方面均具有较大优势,有助于预防辐射安全事故发生、保障患者和医护人员健康。
[1] |
Del Regato JA. The American Society of Therapeutic Radiologists. Introduction
[J]. Cancer, 1972, 29(6): 1443-1445. DOI:10.1002/1097-0142(197206)29:6<1443::aid-cncr2820290603>3.0.co;2-o |
[2] |
Donya M, Radford M, ElGuindy A, et al. Radiation in medicine: Origins, risks and aspirations[J]. Glob Cardiol Sci Pract, 2014, 2014(4): 437-448. DOI:10.5339/gcsp.2014.57 |
[3] |
Miłowska K, Grabowska K, Gabryelak T. Applications of electromagnetic radiation in medicine. Postepy Hig Med Dosw, 2014, 68: 473-482. DOI: 10.5604/17322693.1101572.
|
[4] |
Christensen DM, Iddins CJ, Sugarman SL. Ionizing radiation injuries and illnesses[J]. Emerg Med Clin North Am, 2014, 32(1): 245-265. DOI:10.1016/j.emc.2013.10.002 |
[5] |
Hauptmann M, Daniels RD, Cardis E, et al. Epidemiological Studies of Low-Dose Ionizing Radiation and Cancer: Summary Bias Assessment and Meta-Analysis[J]. J Natl Cancer Inst Monogr, 2020, 2020(56): 188-200. DOI:10.1093/jncimonographs/lgaa010 |
[6] |
刘雅, 程金生, 郭朝晖, 等. 医用辐射防护监测网工作网络直报系统的建立[J]. 中国辐射卫生, 2015, 24(2): 140-143. Liu Y, Cheng JS, Guo CH, et al. Establishment of a network report system for surveillance on medical radiological precdtion[J]. Chin J Radiol Health, 2015, 24(2): 140-143. DOI:10.13491/j.cnki.issn.1004-714X.2015.02.016 |
[7] |
安晶刚, 邓君, 范胜男, 等. 全国医用辐射防护监测信息系统构建及应用情况[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2019, 39(10): 741-745. An JG, Deng J, Fan SN, et al. Construction and application of national monitoring information system for medical radiation protection[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2019, 39(10): 741-745. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2019.10.005 |
[8] |
沈爱国, 邓君, 尹俊清, 等. 放射工作人员证件信息系统的建立和运行[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2020, 40(1): 51-54. Shen AG, Deng J, Yin JQ, et al. Establishment and operation of the information system for radiation worker passbook[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2020, 40(1): 51-54. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2020.01.009 |
[9] |
范胜男, 邓君, 周强, 等. 食品放射性核素监测信息系统及应用情况[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2019, 39(10): 736-740. Fan SN, Deng J, Zhou Q, et al. Construction and application of food radionuclide monitoring information system[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2019, 39(10): 736-740. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2019.10.004 |
[10] |
Abdel-Wahab M, Rosenblatt E, Holmberg O, et al. Safety in radiation oncology: the role of international initiatives by the International Atomic Energy Agency[J]. J Am Coll Radiol, 2011, 8(11): 789-794. DOI:10.1016/j.jacr.2011.07.014 |
[11] |
李伟, 江其生, 李峰生. 面向区域核与辐射应急管理信息系统的设计[J]. 医疗卫生装备, 2009, 30(11): 7-11. Li W, Jiang QS, Li FS. Establishment of emergency management information system in area nuclear and radiation[J]. Chin Med Equip, 2009, 30(11): 7-11. DOI:10.3969/j.issn.1003-8868.2009.11.003 |
[12] |
帅海涛, 潘国兵, 孙建军. 军队医院辐射防护信息管理系统的设计[J]. 中国医疗设备, 2013, 28(9): 53-55. Shuai HT, Pan GB, Sun JJ. Design of the comprehensive management information system of radiation protection for military hospitals[J]. Chin Med Devic, 2013, 28(9): 53-55. DOI:10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.018 |
[13] |
李小亮, 雷翠萍, 牛昊巍, 等. 基于Web-GIS的核电站周围居民健康监测与风险评估系统的设计与实现[J]. 中国辐射卫生, 2016, 25(5): 588-591. Li XL, Lei CP, Niu HW, et al. The design and implementation of the health surveillance and risk assessment system based on Web-GIS for the residents near a nuclear power plant[J]. Chin J Radiol Health, 2016, 25(5): 588-591. DOI:10.13491/j.cnki.issn.1004-714X.2016.05.035 |
[14] |
王彬, 高林峰, 郑钧正, 等. 上海市放射卫生综合监管信息系统建设[J]. 辐射防护, 2017, 37(6): 483-489. Wang B, Gao LF, Zheng JZ, et al. Construction of comprehensive supervision information system for radiological hygiene in Shanghai[J]. Radiat Protect, 2017, 37(6): 483-489. |
[15] |
王彬, 高林峰, 钱爱君, 等. 上海市放射卫生综合监测管理信息系统的建设与应用[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2019, 39(10): 756-761. Wang B, Gao LF, Qian AJ, et al. Construction and application of comprehensive information system of radiological health in Shanghai[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2019, 39(10): 756-761. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2019.10.008 |
[16] |
袁龙, 李玉文, 付熙明, 等. 核和辐射事故卫生应急能力信息平台构建及应用[J]. 中国急救复苏与灾害医学杂志, 2014, 9(6): 520-523. Yuan L, Li YW, Fu XM, et al. Construction and application of on-line information report platform for medcial response capability for nuclear/radiological emergency[J]. Chin J Emerg Resuscit Disast Med, 2014, 9(6): 520-523. DOI:10.3969/j.issn.1673-6966.2014.06.012 |
[17] |
陈惠芳, 常纯卉, 付熙明, 等. 核和辐射事故卫生应急培训演练平台构建及其应用[J]. 中国辐射卫生, 2020, 29(2): 193-196. Chen HF, Chang CH, Fu XM, et al. Construction and application of health emergency training platform for nuclear and radiation accidents[J]. Chin J Radiol Health, 2020, 29(2): 193-196. DOI:10.13491/j.issn.1004-714X.2020.02.024 |
[18] |
张晓晖, 张志旭, 胡在方, 等. 基于B/S模式的放射防护信息管理系统[J]. 职业与健康, 2009, 25(20): 2224-2226. Zhang XH, Zhang ZX, Hu ZF, et al. Information management system of radiological protection based on B/S mode[J]. Occup Health, 2009, 25(20): 2224-2226. DOI:10.13329/j.cnki.zyyjk.2009.20.025 |
[19] |
胡伟翔. 苏州市医疗辐射在线监测系统设计探讨[J]. 中国卫生监督杂志, 2021, 28(2): 130-133. Hu WX. Discussion on the design of medical radiation monitoring system in Suzhou[J]. Chin J Health Inspect, 2021, 28(2): 130-133. DOI:10.3969/j.issn.1007-6131.2021.02.006 |
[20] |
曹兴江, 杨春勇, 周媛媛, 等. 放射诊疗工作场所在线监测系统的设计与技术配置[J]. 中国医学装备, 2021, 18(1): 119-122. Cao XJ, Yang CY, Zhou YY, et al. Design and technical requirements of online monitoring system for workplaces of radiological diagnosis and radiotherapy[J]. Chin Med Equip, 2021, 18(1): 119-122. DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2021.01.029 |
[21] |
倪昕晔, 周晓曦, 季智勇. 基于物联网的放疗患者安全监护系统应用研究[J]. 中国医疗设备, 2018, 33(5): 57-59,70. Ni XY, Zhou XX, Ji ZY. Study on the application of radiotherapy patient safety monitoring system based on Internet of things[J]. China Med Devices, 2018, 33(5): 57-59,70. DOI:10.3969/j.issn.1674-1633.2018.05.015 |
[22] |
李玉文, 李娜, 谭慧, 等. 基于物联网技术的核应急现场辐射监测系统的初步设想[J]. 中国急救复苏与灾害医学杂志, 2018, 13(2): 110-111. Li YW, Li N, Tan H, et al. Preliminary study on the on-site radiation monitoring system based on the internet of things technology for nuclear emergencies[J]. Chin J Emerg Resuscit Disast Med, 2018, 13(2): 110-111. DOI:10.3969/j.issn.1673-6966.2018.02.003 |
[23] |
Hamet P, Tremblay J. Artificial intelligence in medicine[J]. Metabolism, 2017, 69Suppl: S36-S40. DOI:10.1016/j.metabol.2017.01.011 |
[24] |
Nensa F, Demircioglu A, Rischpler C. Artificial intelligence in nuclear medicine[J]. J Nucl Med, 2019, 60(S2): 29S-37S. DOI: 10.2967/jnumed.118.220590.
|
[25] |
周伟娜, 张凯秀. 人工智能机器人在核医学病房中的初步应用与展望[J]. 国际放射医学核医学杂志, 2020, 44(12): 750-754. Zhou WN, Zhang KX. Preliminary application and prospect of artificial intelligence robotics in nuclear medicine wards[J]. Int J Radiat Med Nuclear Med, 2020, 44(12): 750-754. DOI:10.3760/cma.j.cn121381-202003036-00104 |
[26] |
Corredor G, Toro P, Koyuncu C, et al. An imaging biomarker of tumor-infiltrating lymphocytes to risk-stratify patients with HPV-associated oropharyngeal cancer[J]. J Natl Cancer Inst, 2022, 114(4): 609-617. DOI:10.1093/jnci/djab215 |
[27] |
Bang JY, Hough M, Hawes RH, et al. Use of artificial intelligence to reduce radiation exposure at fluoroscopy-guided endoscopic procedures[J]. Am J Gastroenterol, 2020, 115(4): 555-561. DOI:10.14309/ajg.0000000000000565 |