一起医用电子加速器辐射事故分析及救援概况
2020-03-03李小华任廷伟杜力婕王翊年邓斌浩王家豪
李小华，王 超，任廷伟，杜力婕，王翊年，邓斌浩，李 俊，王家豪
（南华大学核科学技术学院，衡阳 421001）
2001年2月27日，波兰比亚韦斯托克肿瘤中心（Białystok Oncology Centre，BOC）发生了一起超剂量照射辐射事故[1]。5名接受放射治疗的患者受到超剂量照射。在患者治疗期间，因短暂停电，导致1台波兰生产的NEPTUN10P型直线加速器自动停机。恢复供电后，加速器控制系统完成检查后重新启动。在停电时接受放射治疗的5名患者重新接受了治疗。
因2名患者在照射期间出现瘙痒和烧灼感，BOC工作人员停止了进一步的放射治疗。随后的剂量测定结果表明：该加速器的剂量输出明显高于预期值。进一步的检查显示：加速器剂量监测系统运行异常，安全联锁系统的一个电子元件D29二极管损坏[2]。
随后，5名患者均出现了不同程度的局部皮肤反应。应波兰卫生部要求，国际原子能机构（International Atomic Energy Agency，IAEA）组建了2个援助专家小组，对每位患者开展医学评估，针对治疗提出了建议，并评估患者受照的辐射剂量，检查治疗记录和开展物理测量。
1 辐射事故背景
1.1 波兰比亚韦斯托克肿瘤中心
BOC是波兰21个拥有放射治疗设施的医疗机构之一，服务于波兰东北部的波德拉斯基地区（Podlaskie Voivodship），该区人口数量约130万，邻近的米德尔堡地区（Mazursko-Warmiskie Voivodship）人口数量约30万。BOC在2001年为44 640名肿瘤患者提供了医疗咨询服务，为5 894名患者提供了住院治疗服务，是波兰的区域中心，医疗设备和医务人员齐全，治疗的患者数量（放射治疗患者/MV）在波兰平均水平之内，设有放射治疗部门，每年约为1 000名患者提供远距离放射治疗，为200多名患者提供妇科近距离放射治疗，详细情况见表1。该中心拥有3台远距离放疗设备，它们分别是：（1）1台COLINE型4MV光子加速器，由波兰艾普机泽达公司（IPJ-ZdAJŚwierk）制造，于1998年安装；（2）1台NEPTUN10P型10 MV直线加速器，由波兰艾普机泽达公司制造，取代2001年发生辐射事故的加速器，可输出9 MV光子束和6 MeV、8 MeV、10 MeV电子束；（3）1台1000E型60Co远距离放射治疗机，由加拿大史若强克公司（Theratronics）制造，于1998年安装[3]。放射治疗部于1998年购买并安装了波兰艾普机泽达公司制造的SIMAX模拟器。事发当时，BOC并无CT扫描装置，但每周4天可到另外2家位于比亚韦斯托克的医院使用2台CT。
表1 BOC每年接受放射治疗患者的数量Table 1 Number of radiotherapy patients treated annually in the BOC
BOC还配备了两种近距离治疗装置：SELECTRON型137Cs中剂量率（Medium-Dose Rate，MDR）近距离治疗装置和GAMMAMED型192Ir高剂量率（High-Dose Rate，HDR）近距离治疗装置。每年每兆伏电压治疗单位的平均患者为455～500人，低于全国平均水平约560人。每天使用NEPTUN10P型加速器治疗的患者数约为40人。治愈性治疗与姑息性治疗的比例约为2∶1。目前，BOC拥有25名放射肿瘤物理师，其中12名获得了放射物理学第一专业学位，13名获得了放射物理学第二专业学位。BOC通过轮班方式确保放射肿瘤物理师每天24 h在岗，5 h为一班。安排远距离治疗患者轮班接受照射，将治疗安排在07:30～18:00。
BOC为每台照射装置配备了2名放射治疗技师。放射肿瘤学专家和物理师在第一部分放射治疗期间以及在治疗过程中改变照射计划时，均在工作现场。放射治疗部的模具室为大多数治愈性治疗患者准备了单独的屏蔽块。治疗方案遵循华沙肿瘤中心的治疗方案。BOC医学物理部的监测设备齐全，配有3个放射治疗剂量计：（1）2个由西门子公司在1970年制造的电离室用于相对测量；（2）6个由波兰核工业企业公司在1985年制造的IONEX型2500/3电离室；（3）3个由PTW制造的UNIDOS型电离室（1999年购置）。IONEX和UNIDOS型静电计和电离室具有波兰国家二级标准剂量学实验室（Polish Secondary Standard Dosimetry Labora⁃tory，SSDL）颁发的有效校准证书[4]。医学物理部拥有1998年购置的WP700型水体模型系统。该系统由斯肯迪琼克思公司（Scanditro⁃nix）制造，配有IC-70电离室和2个半导体探测器。
BOC使用多种治疗计划系统：（1）1989年购买的西门子公司治疗计划系统MEVAPLAN；（2）1998年购买的加拿大治疗计划系统THERA⁃PLANPlus（Theratronics）；（3）1998年购买的波兰二维治疗系统ALFRAD；（4）2000年购买的近距离放射治疗系统ABACUS（GAM⁃MAMED）。医学物理部的工作人员包括6名医疗物理师和2名为放射治疗设备提供维护服务的工程师。其中2名物理师具有波兰原子能机构（National Atomic Energy Agency of Poland，NAEA）颁发的资格证书，担任辐射安全与防护负责人。
1.2 本次辐射事故涉及的临床医用电子加速器
本次辐射事故中的NEPTUN10P型加速器是法国NEPTUNE加速器的波兰版，获得了法国设计师和制造商的许可，由波兰艾普机泽达公司（IPJ-ZdAJŚwierk）制造。虽然法国NEPTUNE型加速器已不再生产和销售，但此类型的加速器仍在很多国家为患者提供放射治疗服务。
电子加速器主要包括：电子枪、加速结构、束流导向与聚焦系统、束流输运分析系统和高频功能源或高压电源5个基本部分[5]。电子加速器基本结构示意图如图1所示。
图1电子加速器的基本结构Fig.1 Basic structureof electron accelerator
IAEA援助小组获悉，BOC所用电子加速器除了更换了一些具有类似特性的部件，未对波兰版NEPTUN型加速器的设计、控制系统和安全电路进行修改。使用的原理图完全相同。NEPTUN10P型加速器能够提供6 MeV、8 MeV、10 MeV的电子束以及9 MeV的光子束。
1.2.1 产生较高电流的可能性
产生电子束和光子束的加速器具有在加速导管中产生电流的能力。为了产生光子束，在产生X射线的过程中，电流损失了大量能量，因此，为达到相同剂量率，该电流远高于用于产生电子束操作模式的电流。在用于平坦X射线束轮廓的滤波器中，为了进一步减小光束强度，并补偿这些损耗，即获得与电子束类似剂量率的光子束，电子流可以高3个数量级。
由于电子以脉冲形式加速，加速器通过增加脉冲频率和脉冲电流可增加平均电流。在NEPTUN10P型加速器中，光子束流工作模式的脉冲频率增加了3倍，即平均电流增加3个数量级，为达到相同剂量率，需要将脉冲电流增加300倍以上。换句话说，加速器设计成产生光子束流的脉冲电流比产生相同剂量率电子束流的脉冲电流高300倍。
1.2.2 剂量监测系统及其电源供应
与电子加速器一样，NEPTUN10P型加速器的束流由2个输运室监测。输运室设置于束流出口处的辐射头中，确保准确和安全地输送剂量。监测室向束流稳定系统提供电信号，以控制光束平坦度和对称性，并控制剂量率。电信号与剂量率成正比，与时间积分时，与剂量成正比。医院通过建立传输室的监测单位（Moni⁃tor Units，简称MU）与参考点灰度的比率，并根据外部参考电离室的数据校准医院电离室[6]。
放射治疗处方剂量MU在固定源皮距（Source Surface Distance，SSD）照射的情况下可用式（1）计算[7]：
式中，Dd——靶区剂量；
PDD，TMR——靶区深度处百分深度剂量和组织剂量比；
SP，SC——体模和准直器的散射因子；
KC——楔形因子与挡块托架因子的乘积；
fSSD(fSAD)——治疗机剂量刻度因子。
因此，MU主要与源皮距SSD和射野面积有关，在源皮距SSD为100 cm，射野面积为100 cm2时，1 MU=1 cGy=10-2Gy。
剂量率信号反馈到控制电路，确保实际剂量率与预选值（标称值）匹配。NEPTUN10P型加速器可选择5种不同的剂量率值。将2个电离室布置于2个相等的扇区，通过比较它们的信号，加速器可校正和控制束流的对称性。2个输送室所需的高压由单个电源（+300 V）提供。这些设计对运行起关键作用。
1.2.3 国际电工委员会对加速器的安全要求
国际电工委员会（International Electrotech⁃nical Commission，IEC）将此事件中医用加速器的安全要求可归纳如下：（1）剂量监测系统。应由2个监测系统以主要、次要组合或冗余组合排列。一个剂量监测系统的故障不应影响另一个剂量监测系统的正常功能。导致任一系统响应超过5%的故障都应终止辐射。当使用单独电源时，任何一个电源发生故障时，都应终止辐射[8]。（2）剂量率控制。若在故障条件下，为保障设备能在治疗距离超过技术规程规定的最大值的10倍时提供吸收剂量率数据，加速器应使用独立于剂量率监测系统的辐射束监测装置。该装置应安装在辐射束分配系统的患者一侧，并将辐射场中任一点的吸收剂量限制在4 Gy以下。IEC标准规定“在能够产生X射线和电子束的设备中，终止辐射需在产生下一个辐射脉冲之前完成”。（3）计时控制器。应提供一个计时控制器和实现控制计时器的方法，将计时器设置在不大于预定MU数120%的时间或0.1 min。以较大者为准，计算该组剂量和预期剂量率。（4）安全联锁的设计。设备的设计和制造应在单一故障条件下进行，并且不存在安全隐患。
在NEPTUNE和NEPTUN10P型加速器的设计完成时，IEC并未颁布上述标准。
1.2.4 相关联锁及其失效后果
NEPTUN10P型加速器需要遵循启动程序才能启动照射过程[9]。该过程需要按顺序按下一系列按键，启动检查和控制功能，必须完成启动检查和控制功能才能进入下一步。绿灯表示每个阶段的完成情况良好。
控制面板的按键可启动剂量监测系统的检查程序。检查参数包括剂量监测系统电路的电压。若此键不能正常工作，则向联锁装置发出信号，阻止调制器、磁控管和电子枪的工作，从而阻止辐射束的产生[10]。信号通过D29二极管传输到联锁系统。当剂量监测系统正常工作时，不触发联锁信号，亮绿灯，允许进入操作规程中的下一步骤。
由于剂量监测系统的输入电压由传输室的电源提供，因此，该系统还用于验证是否存在高压（通过降压器将电源电压+300 V降至1%，即将3 V电源用于剂量监测系统）。在D29二极管“断开”的情况下，电路变为“断开”，并且指示束流监测系统故障的信号未能传输到联锁系统。用剂量监测系统测试D29二极管是否断开是无效的，因为尽管该二极管断开，绿灯仍亮。因此，即使剂量监测系统不工作，启动程序也可进行照射。D29二极管的功能如图2所示。
1.2.5 电子枪电流的控制与限制
图2 D29二极管的功能Fig.2 Function of diode D 29
来自剂量监测系统的信号通过比较电路对电子枪进行控制，如图3所示。此电路将一个与实际剂量率成正比的信号和一个与预先选择的剂量率（标称值）成正比的恒定电压进行比较。由于变压器与电子枪的灯丝相连，当剂量率高于标称值时，加速器通过控制变压器初级电流来减小电子枪灯丝电流。反之亦然。
图3利用电位计限制灯丝电流Fig.3 Limitation of filament current by meansof a potentiometer
电流控制电路具有一个附加的功能，对电子枪的灯丝电流设置一个限值，通过控制电压实现对电流的限制功能。例如，当使用能量为8 MeV的电子束时，灯丝电流的正常值约为1.10 A，电流限值的设置可略高于正常值，如1.12 A。这对电子枪电流增加了限制，即在控制系统发生故障的情况下，电子枪可以将电流提高到一个更高的值。
1.3 质量保证(QA)与放射治疗部门近期剂量测定的历史
波兰BOC放射治疗单位的质量保证体系遵循了SSDL编制和出版的关于兆伏加速器的国家标准。该标准明确要求每天、每周、每月、每季度都对医用电子加速器进行检查；与IEC、欧洲放射肿瘤治疗学会（European Society of Thera⁃peutic Radiation Oncology，ESTRO）和IAEA提出的国际标准一致。BOC正在尽一切努力遵循放射治疗领域的国家级质量保证标准。自1991年以来，BOC参加了由SSDL外部审计小组组织的全国热释光剂量计（Thermo Luminescent Do⁃simetry，TLD）审计会议。SSDL与IAEA、世界卫生组织二级标准剂量实验室的网络相连，其测量方法遵循IAEA的标准。表2列出了BOC提供的剂量与SSDL测量剂量之间的偏差。只有一种情况的偏差超出了5%的可接受限值，并且已经阐明了原因。
表2 BOC提供剂量与SSDL测量剂量之间的偏差Table 2 Deviation between the dose given by the BOC and thosemeasured by the SSDL
BOC的治疗计划程序由波兰国家外部审计小组利用一个人体模型于2001年通过现场测量开展验证。测量结果在参考值的3%以内。
1.4 波兰电离辐射安全监管
NAEA是由波兰议会于1986年4月10日颁布的《原子能法》（AEA86）授权的政府机构，负责制定核设施、放射源、核技术利用装置的辐射防护法律法规，负责通过对核设施、放射源、核技术利用装置单位颁发执照、许可证和登记等方式批准活动，并开展现场监督检查和执法工作。
根据AEA86第13.2条和对NAEA主任权限的规定，经过波兰卫生部同意，NAEA主任有权确定辐射危害的剂量限值和指标，为医用电子加速器设定可接受的电离辐射水平。对于涉及电离辐射实践的活动，NAEA主任可发出授权许可，规定执行电离辐射医学实践的具体条款和条件，进行检查以确保辐射实践遵守法规规定（AEA86第22.1条）。卫生部负责通过制定法规（AEA86第13.1条）为医疗电离辐射应用和实践提供保障。额定电压在300 kV以下的X射线机属于波兰卫生部和卫生检疫部的管辖范围（AEA86第22.2、22.3、33.4条）。
1986年颁布的《原子能法》（AEA86）已经修订了多次。新原子能法（AEA2000）于2000年11月29日由议会审议通过，从2002年1月1日起生效。新法案和旧法案一样，赋予NAEA充分的权力，使其作为辐射防护和核安全领域的独立国家监管机构来履行职责，其中还包括对电离辐射技术和医疗实践、行政管理方面的管理和控制。AEA2000第4条涵盖了所有涉及工作人员或公众的电离辐射实践活动：（1）含放射源设备的制造、安装、使用、维护和贸易；（2）产生电离辐射设备的制造、购买、调试和使用。对于使用电离辐射源（含X射线机）实验室的调试，根据AEA2000第5.2条规定，此类实验室及化验室须由NAEA主任发出授权许可或执照，并接受NAEA工作人员的检查。可从此项规定豁免的是：（1）额定电压在300 kV的以下医用X射线机，此类设备由卫生部和省卫生厅开展监管工作；（2）根据AEA2000第5.3条，国防部实体组织由军事卫生检查员控制和管理。根据AEA2000（第10条）规定，对于涉及电离辐射诊断或治疗的医疗程序，其带来的益处必须超过可能对健康产生的危害。
1.4.1 医疗照射的管理和控制
卫生部负责对医疗照射进行管理和控制。AEA2000第15.3条规定，卫生部应制定法规并规定出于医疗目的使用电离辐射的安全标准和控制程序。卫生部在发布法规时，有义务考虑那些自愿帮助、支持和安慰正在接受医疗照射患者的陪同或照料人员的剂量限制和优化原则。特殊规定适用于接受检查和治疗的儿童、孕妇和哺乳期妇女的医疗照射。在事故预防方面，也特别考虑用于X射线诊断程序、核医学和放射治疗的质量保证系统。当患者受照剂量远远超过指导水平或发生医疗照射意外事故时，必须开展调查。
1.4.2 波兰当局在辐射事故后采取的措施
2001年3月，波兰放射肿瘤学学会（Polish Society for Radiation Oncology，PSRO）质量保证部门为波兰所有放射治疗部门的代表举办了一次专题讨论会。在会议上，提出了基于国际认可的体外放射治疗建议的质量保证规程。波兰所有癌症中心都收到了该放射治疗规程。
根据卫生部指令，国家放射治疗顾问、卫生部顾问编写了波兰放射治疗现状报告和2010年对放射治疗基础设施、设备的升级和更换、癌症中心需求以及工作人员教学和培训的发展规划。2002年，卫生部部长组建了一个由NAEA成员组成的专家委员会，该委员会负责执行关于防止个人受医疗电离辐射危害的健康保护规程《欧洲原子指导规程97/43》。委员会制定了“关于出于医疗目的安全使用电离辐射的标准和内部控制遵守本条例各项规定”的条例。该条例于12月24日由卫生部部长批准，并于2002年12月31日公布（NR.241第2098项）。该条例适用于出于医疗目的使用电离辐射源与射线装置的机构，包含了与核装置、放射源的辐射防护有关的要求，授权监管机构批准涉及电离辐射实践的活动，并开展监督检查和执法，规定了医用电离辐射应用技术和行政方面的内容。ES⁃TRO的建议说明了对设备的最低要求。质量保证规程以及内部和外部审核具有强制性作用。第241号条例明确规定NAEA、卫生检查员和国家放射治疗顾问的责任和权限。
2 超剂量辐射事故
2.1 辐射事故过程
2001年2月27日，BOC的1台用于放射治疗的NEPTUN 10P型直线加速器在突然断电后发生故障。在乳腺癌手术后，手术创口正在接受电子束照射的5名患者受到了超剂量照射。用8 MeV电子束照射的规定剂量为2～2.5 Gy/次。当患者A在治疗床上接受治疗时，由于停电导致加速器关闭，只接受了规定的155MU中的5 MU，相当于治疗剂量2.5 Gy中的0.08 Gy的照射。
操作这台加速器的辐射技术专家联系了首席物理师。物理师重新启动了加速器，预热至少5 min后检查了加速器的控制装置，包括电源面板的电压，发现运行正常。NEPTUN10P型加速器的用户手册要求：在加速器系统故障引起加速器紧急关闭后，要进行包括输出测量在内的详细加速器检查，但因断电引起设备关闭的情况未列入本手册的紧急停机列表中。以前已经发生了很多次因断电而导致的设备停机。医院的交流电源非常不稳定，有时一天发生2次停电。据辐射技术专家以前的停电经验显示，加速器在恢复运行后，束流参数无任何变化。预热结束后，患者继续用剩余的150 MU进行治疗。控制台的模拟剂量率约为100 MU/min，而不是通常的290～300 MU/min。MU计数器工作缓慢，与加速器控制台的低剂量率指示相对应。物理师将控制台上辅助定时器的时间从1.3 min调整到1.5min[150MU/（100MU/min）=1.5min]，以便完成治疗。
在患者A治疗结束时，辐射技术专家观察到NEPTUN 10P的控制台显示的辐射场不对称，并对其进行了调整。当患者B正在接受治疗，由于紧急情况，物理师应同事要求，来到体模室。之后接受治疗的3名患者（患者C、D和E）均存在异常的皮肤反应。患者D在治疗过程中出现异常感觉，患者C在治疗后反映在受照区域出现瘙痒和灼烧感。放射肿瘤医师对3名患者进行了检查，观察到患者E的放射反应不是由治疗中接受的剂量引起的。物理师与首席放射肿瘤医师讨论了这个问题，并停止使用这台加速器做进一步治疗。
2.2 问题的发现
由于这台加速器异常，物理师团队对使用的辐射束（8 MeV、10 MeV电子束和9 MV光子束）进行了输出剂量测量。最初，使用老式西门子剂量计进行测量，其读数超出了300 MU的标准（水体模进行测量通常预设的MU数）。随后使用了由NE2581型电离室和2500/3AIONEX型静电计组成的局部剂量监测系统开展测量。首次读数也超出了300 MU的标准。在低MU设置（8 MeV电子束为25 MU，10 MeV电子束为50 MU，光子束为100 MU）和未对较低的离子收集效率与MU计数器的非线性进行校准的情况下，剂量率是8MeV电子束产生正常剂量率的37倍，比10MeV电子束产生的剂量率高17倍，比9 MV的X射线剂量率高3.5倍。对于每一种束流，各个测量值大约在10%范围内波动。物理师观察到加速器模拟显示器上电子枪灯丝电流的增加，对于8 MeV电子，灯丝电流是1.46 A而不是1.20 A，对于10 MeV电子，灯丝电流是1.20 A而不是1.00 A，而对于9 MV光子束，灯丝电流是1.60 A而不是1.50 A。首席物理师将所测得的剂量告知了加速器制造商和销售商（售后服务）并请求帮助。
事发后第2天，即2月28日，BOC工程师对加速器进行了检查，发现了一根损坏的保险丝将交流电源连接到加速器剂量监测系统的直流电源面板，并且加速器安全联锁系统中的D29二极管处于断路。更换故障部件后，加速器“恢复正常”。物理师对光子束和电子束的特性进行了基本参数的测量（百分深度剂量、束流剖面和输出剂量）。尽管8 MeV电子束的能量略低，但所有束流的结果均接近正常值。首席物理师向医院院长报告了事发当天（2月27日）测量加速器的异常输出值，并启动了通知监管机构辐射源控制办公室应急响应部门的程序。根据提供给IAEA援助小组的信息，2月27日在BOC开展的剂量测量的可靠性受到了制造商的质疑。制造商表示NEPTUN 10P型加速器的构造可防止其产生事故当天所测量的高剂量率。
3 辐射事故的响应
3.1 发现故障时采取的行动
2001年3月2日获悉事故后，NAEA应急小组责令BOC立即停止NEPTUN 10P型直线加速器的使用，查清事故原因和落实整改措施，要求BOC对事故后果进行分析，加速器制造商的维修人员对加速器进行检查和修理。与此同时，BOC计划中的重建工作开始了。在NEP⁃TUN 10P型加速器机房外，操作人员将控制台断开连接，转移到了一个“安全”的地方，将位于控制台附近的加速器调制器柜锁住，外部电缆也断开。在此期间，未对加速器进行使用或改造。
3月6日，由NAEA组建的第一个援助小组抵达BOC。其中包括2名NAEA检查员和加速器制造公司负责人。根据向NAEA援助小组提供的资料，这台加速器并未开展测量或改装。检查人员询问了BOC工作人员，并与BOC主管举行了会谈。NAEA检查员建议，在医院的重建工作完成之后，制造商应仔细检查这台加速器。
之后，BOC物理师将电离室送到华沙SSDL重新进行校准，旨在确认局部剂量测量系统在事发生当天运行正常。SSDL对BOC剂量监测系统进行了检测，检测结果表明其运行状况良好。校准证书的校准系数与1999年颁发的上一份校准证书中所述值非常接近。
6月1日，一个由卫生部10名专家组成的援助小组抵达BOC。援助小组包括外交部代表、华沙和波兹南癌症中心的医学物理师和工程师、1名NAEA监管检查员和1名医生。根据卫生部报告估计，患者的受照剂量约为8 Gy。但无人针对如何确定受照剂量为8 Gy向IAEA援助小组做出解释。
医院的重建工作于6月4日完成。6月5日，2名来自加速器制造商的售后服务工程师赶来重新组装和连接加速器，将其投入运行，并对其故障原因进行调查。加速器恢复正常工作，但此次维修工作既未确定束流特性，也未进行剂量测量。
6月6日，2名加速器制造商代表在2名NAEA工作人员的陪同下检查了加速器，并试图重现事故情形。BOC工作人员提供的协助包括：（1）对安全联锁进行检查，发现安全联锁系统均符合加速器运行规程要求；（2）为了再现控制台上显示的低剂量率和治疗距离处的实际高剂量率不相符的情况，开展了2个试验：使加速器失谐；拆卸，将交流电源连接到剂量监测系统的直流电源单元的保险丝，并通过断开D29二极管来禁用“联锁系统I”。加速器的失谐使控制台上显示的剂量率约达到100 MU/min，但治疗距离处的实际剂量率相对较低。显然，当失谐时，加速器无法产生更高的剂量率。此外，为了保持“束流开启”状态，需要操作人员持续干预。援助小组成员认为意外失谐并不是加速器故障的原因。第二项试验通过拆下保险丝来检查加速器故障是否会导致加速器无法启动。因“缺少dD”联锁禁止，加速器无法进入“束流开启”状态。在缺少dD联锁功能且剂量监测系统的信号低于0.2 Gy/min剂量率限值时，加速器就停止工作。当监测室的电压大幅降低时，则出现这种情况。在一次保险丝失效，同时D29二极管断开的仿真实验中，电子枪灯丝中的电流大幅度增加，导致加速器剂量率显示器呈现较低值。当剂量监测系统发出超过6.0 Gy/min限值的信号时，由于无D29二极管引起“联锁系统I”断路，通过使束流失效的方式阻止系统正常工作。对于8 MeV电子束，电子枪的灯丝电流手动调节到1.4 A的情况与BOC工作人员记录的事故状况很接近。随后，再由物理师制作与事故当天具有相同几何形状的水体模型，并进行输出剂量测量。物理师也使用了2581型电离室和IONEX 2500/3A型静电计（弱电流放大器）。MU设定为150（与5名患者相似），随后进行了15次剂量测量。2次测量之间的时间间隔接近于患者受照时间间隔，即5～6 min。在D29二极管断开情况下，开启束流，随机选择时间取出保险丝。测量获得的散射率很高，测量剂量为5.4～17.0 Gy，其中2次剂量测量值超标，平均值为11.4 Gy，标准偏差为4.9 Gy。
IAEA援助小组编写的报告指出，现有条件不可能准确地确定患者受照剂量，并强调个别患者受照剂量不应超过25 Gy，建议把可疑的电路板带回工厂进行更仔细的检查。制造商售后维护人员拆除了与加速器联锁的4块电路板和剂量监测系统的电源面板，对电路板进行识别标记，将联锁系统I（含D29二极管）送往华沙技术大学进行检查。制造商和华沙技术大学的检验报告显示电路板状况良好，符合原出厂技术规格，但一些电子元件已更换，其中包括D29二极管。此外，制造商和华沙技术大学均表示，若同一块电路板中无其他电子元器件损坏，D29二极管在断电或恢复供电过程中不太可能损坏。制造商推测，二极管处于开路损坏状态，可能是在板上焊接或在极性相反的情况下，焊接时发生意外机械损坏。损坏的二极管在一段时间内未被发现，当保险丝也失效时，导致加速器以不受控制的剂量率运行。6月6日接受检查的电路板，于12月5日交回给BOC。根据向IAEA提供的资料，在将受损元件更换后，这台加速器仍然保持原样。
3.2 IAEA的响应与救援概况
《核事故或辐射紧急情况援助公约》（以下简称《援助公约》）和《及早通报核事故公约》（以下简称《及早通报公约》）旨在发生核与辐射紧急情况时迅速提供了援助和交换信息，并将影响降到最低。联合国粮食及农业组织、世界卫生组织和世界气象组织成为正式的缔约方。
IAEA根据《援助公约》和《及早通报公约》承担了具体的职能，负责将核与放射性紧急情况通知缔约国、会员国和其他国家。IAEA收到一个国家关于紧急情况的报告时，负责核实未经证实的紧急情况，与报告国和可能受影响的国家建立联系，与各个国家的应急协调机构进行沟通，还与维也纳办事处、粮农组织、世卫组织、气象组织和其他组织建立联系。
为了履行《援助公约》和《及早通知公约》规定的责任，IAEA于1986年在其秘书处设立了一个24 h应急响应中心（Emergency Re⁃sponse Centre，ERC）[12]。该中心设立在奥地利维也纳的IAEA总部，当时，由应急准备和响应部门、辐射安全部门、核安全部门的辐射部及废物安全部管理。
2001年3月2日，NAEA主任正式告知IAEA的ERC，在波兰发生超剂量辐射事故，提供了2月27日BOC超剂量辐射事故的简要概况，并表示期望ERC能为辐射事故提供咨询协助。6月22日，波兰当局任命卫生部副部长为该援助请求的官方联络人员。ERC即与卫生部以及波兰常驻维也纳IAEA的代表团联系，并表示在收到正式请求后，IAEA愿意派遣专家援助小组前往波兰提供技术咨询与指导。
ERC于2001年11月27日收到波兰卫生部的正式请求。该请求要求提供以下专业知识：（1）对超剂量辐射引起的病变开展治疗评估，并为每名受超剂量照射的患者提供治疗计划；（2）评估每名患者的受照剂量。
ERC与波兰卫生部针对提供援助的问题进行了讨论，并对IAEA访问期间需获得受超剂量照射患者和所涉及人员的数据做出安排。IAEA的访问旨在协助波兰政府满足其咨询和援助的请求，以应对放射治疗过程的超剂量照射情况。波兰卫生部把2001年11月30日定为IAEA访问日期。波兰当局保证向IAEA提供：（1）与意外辐射事故有关的影像和文字记录；（2）所有涉及的医务人员；（3）华沙癌症中心的维修工程师。
IAEA援助小组由2个专家组构成：（1）医疗专家小组对每名患者进行一次超剂量辐射所引起损伤的评估，并就今后的治疗提出建议；（2）医学物理和辐射安全专家小组将通过重现加速器的故障状态来评估患者受照剂量。在切实可行范围内，开展物理测量和分析治疗。
医疗专家小组由4名专家组成：吉姆科斯特（J.M.Cosset）来自世卫组织辐射应急医学响应和援助网络中心法国分部；路皮特（R.U.Peter）来自世卫组织辐射应急医学响应和援助网络德国分部；福米特（F.Mettler）来自新墨西哥大学医学院；艾土莱（I.Turai）来自IAEA。医疗物理和辐射安全小组由3名专家组成：吉色柏（G.Sernb），来自瑞典达尔格林医院；吉泽斯客（J.Iżewska）和皮欧梯兹（P.Ortiz-López）都来自IAEA。2001年11月30日，医疗专家小组抵达波兰，医疗物理和辐射安全小组于12月2日抵达波兰。
2001年12月14日，经波兰卫生部允许，IAEA根据《及早期通报公约》和《援助公约》向所有联络点发送了“咨询信息资料”，以便在发生类似情况时，防止其他超剂量辐射事故的发生。此咨询资料特别强调，需注意以下事项：（1）加速器因电源故障和其他异常特性关闭后，必须对包括相关剂量测量在内的加速器质量控制程序进行检查；（2）有关电子枪灯丝和其他重要安全装置的电流设置必须在维修和使用说明书中进行警告说明。
4 剂量评估
剂量评估是指在正常情况下对加速器进行测试，并模拟事故情况。直到2001年12月5日，NEPTUN10P型加速器部分联锁板处于拆卸状态，才允许接受检查。应IAEA医疗物理和辐射安全小组的要求，在小组抵达BOC之前，NEPTUN 10P型加速器已重新投入运行。这台加速器电路板全部安装就位，系统工作正常。专家组进行了正常临床模式下的运行、模拟故障状态下的运行等加速器设置，并开展了大量测试。华沙癌症中心的电子工程师和操作该加速器制造商的工程师协助开展测试工作。
4.1 加速器正常工作条件
在临床治疗运行模式下，吸收剂量率为4.46 Gy/min。2001年12月7日，在接近受照患者的治疗条件下（源皮距SSD=100 cm，射野14 cm×12 cm，最大剂量深度dmax=1.9 cm）测量得8 MeV电子束的剂量率为300 MU/min，对应的束流输出为1.49×10-2Gy/MU，在规定的150 MU水平下可获得2.24 Gy的剂量。表3给出了100 MU/min、200 MU/min和300 MU/min的剂量率和相应的束流输出值。本次测量在一个水体模中进行，带有Roos型平行板电离室，再加上UNIDOS型静电计，并根据IAEA对水的吸收剂量标准进行校准。剂量按照IAEA技术报告第398号《基于水吸收剂量标准的国际剂量测定规范》进行计算[13]。
表3吸收剂量率与加速器束流输出值Table 3 Doseratesand accelerator output
事故发生前，在SSD=100 cm、射野10 cm×10 cm、dmax=1.6 cm的条件下，医院物理师测量8MeV电子束的标准输出为1.61×10-2Gy/MU。与IAEA援助小组在2001年12月测量的数据非常接近。然而，自辐射事故发生的第2天以来，物理师所测得的束流能量特性发生了变化。水体模表面平均能量从6.6 MeV增加到7.7 MeV，最大剂量深度从1.6 cm增加到1.9 cm处，束流的实际射程从3.6 cm增加到4.1 cm。12月，在IAEA访问期间设置的束流参数与事故前非常接近。
4.2 故障状态重建
试验首先测试了8 MeV电子束在接近患者治疗条件下（SSD=100 cm，射野14 cm×12 cm，dmax=1.9 cm）的剂量率与电子枪丝电流的关系，如图4所示。在加速器内部剂量测量系统和联锁系统失效时，即在联锁系统I的D29二极管和剂量监测系统的保险丝移除的情况下，灯丝电流依靠手动调节。在正常工作条件下（灯丝电流为1.10 A），吸收剂量率由4.46 Gy/min提高到100 Gy/min（灯丝电流上限1.50 A对应值）以上。结果表明，在故障状态下，当电子枪的灯丝电流限值处于较高水平时，该加速器能产生非常高的剂量率。
为了重现事故发生时加速器的状况，根据事发时医学物理师所做的记录，将加速器参数设置为：预选剂量率为300 MU/min，电子枪灯丝电流为1.40～1.46 A，加速器控制台剂量率显示器约为100 MU/min。
图4输出8 MeV电子束的NEPTUN10P型加速器电子枪灯丝电流与剂量率的关系曲线Fig.4 Thecurveof therelationship between electron gun filament current and dose rate of NEPTUN10Paccelerator which with 8 MeV electron beam output
4.2.1 故障状态下MU计数器的非线性剂量响应
由于BOC剂量测量系统的量程有限，物理师选择的参数为25 MU而不是为治疗患者规定的150 MU，然后将剂量值从25 MU外推到150 MU。由于NEPTUN10P型加速器的计数器出现错误，此值具有很大的不确定性。计数器错误是由在极低的极化电压下工作的监测系统触发错误信号引起的。IAEA医疗物理和辐射安全小组使用罗德兹（Lódź）职业健康研究院、艾普机泽达公司生产基地（简称艾普机泽达基地）以及BOC 3台不同的NEPTUN10P型加速器对MU计数器进行了测试。
在正常治疗距离内水体模剂量率为300 MU/min的条件下开展测量，NEPTUN10P型加速器MU计数器的响应非线性如图5所示。实线对应于正常工作状态（罗德兹职业健康研究院测量的正常值），而散点分别对应于BOC故障条件1和艾普机泽达基地故障条件2。对于每次测量，在控制台预设不同MU数，每MU的测量剂量归一为150 MU的单位MU剂量。在移除保险丝和断开了D29二极管的故障状态下开展测量，BOC灯丝电流限值分别设置为1.48 A（故障1）和1.46 A（故障2），艾普机泽达基地的灯丝电流限值设置为1.10 A（故障3）。
图5 NEPTUN10P型加速器监测单位MU计数器的响应非线性Fig.5 Thedose-responsenon-linearity of the NEPTUN 10Paccelerator MU counter
在正常工作条件下，特别是在低MU时，MU计数器的单位MU剂量响应非线性并不明显（小于1%）。在故障状态下，线性响应的偏差较大，在25 MU时为-8%，在100 MU时为5%。这意味着将低MU测量剂量线性外推到高MU剂量，将产生高MU剂量的低估。该因子可根据图5所示的数据估算。
在故障状态下，根据25 MU剂量外推到150 MU剂量，其非线性校正值如表4所示，大约按150 MU与25 MU之比乘6来估算。故障状态下的平均MU非线性校正值为1.08±0.02，相当于剂量外推的不确定度为8%。
表4 25 MU外推到150 MU的非线性校正值Table4 Non-linear correction valuefor 25 MU extrapolated to 150 MU
4.2.2 电离室的离子收集效率
为了弥补高强度脉冲电子束收集效率的降低，须对事故当天电离室的读数进行修正。据博格（Boag）所述，加速器脉冲辐射电离室的收集效率取决于有关因素的复合机制，修正系数是与电离室结构、电极分离、极化电压和电离室内离子密度有关的复杂函数[14]。对于离子加速器束流，离子密度取决于每次脉冲产生的剂量。在典型工作条件下，临床电子束每次脉冲产生的剂量小于2×10-3Gy。对于典型的电离室，复合效应一般小于几个百分点。但在高强度束流中，自由电子成分和空间电荷效应更为显著，基于一般复合机制的理论模型不再适用。事故当天，加速器故障状态下的剂量估计值为（1.3×10-2±0.2×10-2）Gy。此估计值是根据IAEA援助小组测量到1.43 A灯丝电流的电子枪特性得出的，并且考虑了在8 MeV电子束工作模式下，NEPTUN 10P型加速器以100次/s脉冲状态运行的情况。
试验使用双电压技术开展测量，用Boag公式导出确定电离室复合校正的简便实验方法，并通过理论计算验证了该实验方法在高强度脉冲束流中的有效性。每次脉冲剂量值的测量均在Roos电离室和2个体积为0.6 cm3的（NE2581和PTW 30010）圆柱体电离室内进行。在罗德兹职业健康研究院、艾普机泽达基地以及BOC 3台NEPTUN10P型加速器上的校正系数的测量结果如图6所示。
图6用双电压技术测量脉冲剂量的电离室复合校正系数Fig.6 Ionization chamber recombination correction factor measured with a two-voltage technique for dosesper pulse
对于Roos电离室，试验根据IAEA技术报告第398号对测量结果进行了核实，并与采用Boag公式计算的平行板电离室的离子收集效率f进行了比较：
式中，u=μmd2/V，其中，μ为取决于离子复合系数和离子迁移率的常数；m为每次脉冲产生的剂量；d为平板间距；V为极化电压。
试验利用Hochhäuser改进的Boag公式，研究了自由电子成分对离子收集效率的影响：
式中，p——自由电子份额；
u0——照射变量。
表5给出了Roos电离室的复合校正系数KS=f-1，分别对使用式（1）双电压技术、式（2）Boag公式以及考虑了自由电子成分的Boag修正公式式（3）得到的结果进行了比较。
表5结果表明：双电压技术得到的复合校正值与理论值接近。双电压技术仍然适用于1.3×10-2Gy/脉冲的束流。
从图6中估计，与事故当天物理师所使用相似的NE2581型电离室的复合校正系数为1.08±0.02。
表5在脉冲电子束中，ROOS型电离室在300 V和1.3×10-2 Gy/脉冲参数下运行的复合校正系数K STable 5 Therecombination correction factor K S for a ROOStypechamber operation at 300 V at 1.3×10-2 Gy/plusein pulsed electron beam
4.2.3 验证事故当天的行测量剂量
2月27日，物理师在25 MU，SSD=100 cm，射野10 cm×10 cm，水中dmax=1.6 cm，加速器剂量率为300 MU/min的条件下，测得8 MeV电子束的未校正剂量为15.2 Gy。用双电压法估计NE2581电离室的复合校正值为1.08±0.02，事故当天每150 MU的剂量为（99±9）Gy。剂量测量的不确定度包括无电压工作时监测室的非线性不确定度（8%）、标准实验室对电离室的校准不确定度（3%）、使用的剂量测定方案固有不确定度（3%）以及与临床剂量测量其他因素的不确定度(＞1%)的平方和。
BOC物理师测量的剂量值与IAEA医疗物理和辐射安全小组测量的115～127 Gy剂量值相接近。12月7日，IAEA辐射安全小组使用了组装复原后的加速器设置参数，即灯丝电流为1.42～1.46 A。输送150 MU所需的照射时间为1.5～1.8 min，根据BOC工作人员向小组提供的资料，事发当天的治疗时间设定为1.5 min。计算机控制台模拟显示器上的剂量率在100 MU/min左右波动。该小组用固态剂量计，例如丙氨酸剂量计和GAFChromic胶片（见表6），对电离室的测量进行了验证。
几个月后不可能完全重现2001年2月27日的加速器故障，尤其是自2001年6月以来，该加速器已被部分拆卸。在IAEA调查期间，BOC对加速器进行了组装和复原，使其具有与事故期间相同的配置。尽管束流能量略高于2001年2月28日测量的能量值，但所有参数均表明，复原工作非常接近实际事故情况，从表6可知，物理师测量的剂量值略低于IAEA援助小组的测量值。
表6模拟故障条件下水的吸收剂量Table6 Absorbed doseto water measured under the simulated fault conditions
IEAE援助小组测量的数值应看作估计值，而不是事故发生时实际输出的剂量值。该小组认为，事故发生后BOC测定的剂量值是正确的，在前面讨论的不确定性限度内。
4.3 剂量评估
在不同故障条件下，IAEA援助小组使用加速器8MeV的电子束开展模拟测试。
4.3.1 模拟方案1：保险丝在治疗开始时熔断
第一个模拟测试方案在治疗阶段开始时模拟保险丝熔断的情况，以降低每次治疗过程中加速器监测系统的电压。在每次测量开始时，将300 V电压接到监测室，结束时约为35～45 V。在下一次放射治疗开始之前重新插入保险丝，并对电子枪灯丝的各种设置重置重复该步骤。本次测试旨在模拟测量停电后重新启动加速器照射第一名患者时，患者受照的剂量。实验采用Roos电离室和水体模测量水对每次照射的吸收剂量。在NEPTUN10P型加速器控制台上设置在150MU的条件下，SSD=100 cm，射野14 cm×12 cm，dmax=1.9 cm，将每个环节的灯丝电流设置在1.10～1.42 A范围内。后续治疗期的剂量如图7所示。照射次数1表示正常的治疗条件（保险丝就位）和完全可操作的监测系统。在模拟故障条件下（照射次数2～10）测量的剂量范围为3.3～4.6 Gy，平均值为3.6 Gy。在相同条件下用GAFChromic胶片开展的测量导致5次后续照射的累积剂量为15 Gy。该模拟测试在每个治疗期开始时移除保险丝。
图7模拟方案1的照射次数与剂量关系Fig.7 Relationship between irradiation timesand dose in simulated 1
当在模拟治疗期间随机移除保险丝时，即在0～150 MU，剂量从治疗开始时，保险丝断开（0 MU）的3.3～4.6 Gy变化至治疗结束时（100 MU或更高）的2.3 Gy。2.3Gy接近于在正常操作条件下获得的剂量值，监测室具有最高（但不是最大）电压。
4.3.2 模拟方案2：保险丝在治疗期开始时熔断第二个测试方案：在同时断开D29二极管的情况下模拟保险丝熔断故障。在每次测量开始时，将保险丝拆除，将MU数设定为150并测量剂量。每2次测量的时间间隔接近于前一名患者和后一名患者受照治疗的时间间隔，即4 min。根据BOC工作人员回忆，手动调节电子枪灯丝的电流，在1.22 A（正常）到1.46～1.48 A（接近事故工况）的范围内。水体模中的后续输出测量结果与第一次模拟中的几何形状相同。所测剂量如图8所示。图8中的第1组对应于第1次治疗期，在此期间模拟了保险丝熔断的情况。照射次数为2～6的每个后续组对应于随后的治疗期，在4 min休息后依次恢复治疗。
图8模拟方案2中保险丝熔断后患者的剂量Fig.8 Dosesof patientsafter thefusebreak in simulation 2
如图8所示，第1次照射的剂量大约为3.3～4.6 Gy，而照射次数为2～6的治疗过程的剂量从58～147 Gy不等，取决于灯丝电流的预选限值。较低的剂量对应于1.22 A的限值，较高的剂量对应于1.46～1.48 A的限值。照射次数为2～6的高剂量是由于监测室工作电压大幅降低，约为5 V。该试验中观察到时间是从第1次治疗的0.5～0.8 min到后续治疗的1.5～3.4 min不等。若加速器计时器为BOC工作人员所记录的设置值（1.5 min），并且在1.5 min之后和预设的150 MU完成之前停止照射，则照射次数2～6的治疗期间的剂量在灯丝电流为1.22 A时将减少到25 Gy。灯丝电流在1.46～1.48 A限值内产生的剂量为100～110 Gy，而加速器显示的相应剂量率为80～110 Gy。治疗次数1～6代表病人的连续治疗，每一次治疗间隔4 min后继续进行。电子枪中灯丝电流设置的限值为1.22 A，1.46～1.48 A。在SSD=100 cm，射野为14 cm×12 cm，dmax=1.9 cm条件下，用Roos室测得水体模中水的吸收剂量为150 MU。水平线表示物理师在事故发生当天测量的剂量。
4.3.3 模拟方案3：反向剂量重建
存在问题的加速器工作报告显示剂量水平低于25 Gy，NAEA小组2011年6月通过确定可能导致低于模拟方案2中剂量的照射条件，对加速器运行参数进行设置，以开展反向重建。手动将电子枪灯丝的电流限值调节至1.22 A（正常设定值），然后降至1.20 A、1.18 A和1.15 A。针对每种设置，在保险丝断路时进行测量，并在4 min后再次测量。第1次治疗的测量在保险丝熔断时进行；第2次治疗对应于间隔4 min后开始的后续治疗。用Roos电离室测得水体模中水的吸收剂量为150MU，SSD=100 cm，射野为14 cm×12 cm，dmax=1.9 cm。
在模拟故障条件下以及在所选参数设置范围内，NEPTUN10P型加速器在最大深度dmax处提供剂量大约为30～60 Gy/150 MU，模拟保险丝熔断后患者受照剂量如图9所示。这些剂量可能是由于将灯丝电流限值从1.15 A（刚好高于1.10 A的工作水平）重置为1.22 A（8 MeV光束的典型限值）导致的结果。加速器控制台上的相应剂量率将从约40 MU/min变化到100 MU/min，并且照射时间为2～4 min。这些设置与BOC工作人员向IAEA援助小组报告的观察结果不同。但是，若加速器计时器设置为1.5min（根据BOC工作人员的回忆）并且在1.5 min后停止照射，而未完成预设的150 MU，则第2次治疗期间的剂量降低到10～45 Gy。
图9模拟方案3中保险丝熔断后患者受照剂量Fig.9 Doses of patients after a fuse break in Simulation 3
4.4 对患者剂量的可追溯测量
4.4.1 可追溯生物剂量学的原理
可追溯生物剂量学—电子顺磁共振技术（Electron paramagnetic resonance，EPR）是一种物理分析方法，用于测量人体钙化组织（如骨骼）中稳定的辐射诱发自由基。它提供了辐射事故发生后，患者受电离辐射的剂量信息，EPR信号“储存”于骨骼中。因此，试验需从受照者身上采集骨样本开展剂量重建。骨中的羟基磷灰石（Ca10（PO4）6（OH）2）含有稳定的辐射诱发自由基，是用于剂量重建的合适材料。羟基磷灰石中的辐射诱发的EPR信号与吸收剂量成正比。信号随时间增长逐渐稳定，可在照射发生后较长时间内进行分析。EPR追溯性生物剂量学已用于辐射事故中的3名患者受照射剂量的估算。2002年5月～10月，在对患者C、D和E实施外科手术期间，医生从肋骨取出骨样品，使用后照射技术确定3名患者的剂量。通过对同一骨样本进行给定剂量的照射，并试图建立剂量与EPR响应之间的关系（通常是线性关系），通过线性回归外推确定初始未知剂量。
由于羟基磷灰石中的EPR信号表现出对光束质量的依赖性，因此，电子束用于样品的后照射具有与BOC的NEPTUN10P型加速器8MeV光束相似的能量和剂量分布。使用与BOC患者相似光束几何形状的塑料模型照射样品。用巴黎居里研究所的临床加速器进行照射。EPR测量工作由法国辐射防护与核安全研究所（Insti⁃tut de Radioprotection et de SûretéNucléaire，IRSN）承担。
4.4.2 利用EPR测量重建患者受照剂量
EPR测量的剂量代表样品接收的累积剂量，即事故前放射治疗剂量与意外照射剂量之和。对于患者C、D和E，治疗计划和参考点的剂量见表7。
表7参考点的剂量Table 7 Dose to the reference point
为了将治疗计划与肋骨接收的实际剂量相关联，需要知道患者取出骨样品的确切位置。样品的深度参数至关重要，因为对于8 MeV光束，剂量分布沿电子束轴快速下降，即与1.9 cm深度的剂量（剂量最大值的深度dmax）相比，组织深度约3 cm的剂量减少了30%以上。
质量为20～30 mg薄片的硬骨层用于EPR测量。由于每名患者的轮廓和去除样品的肋骨上方组织的厚度在照射后的几个月里已经发生改变，在患者体内重建的位置（皮下深度）存在几毫米的误差。根据2001年11月CT扫描结果，试验分别对每名患者肋骨的位置（深度）及其厚度进行测量。尚不清楚每名患者骨样本是来自肋骨正面，还是肋骨的远端部分。对骨样本原始位置判断有几毫米的误差，可能导致剂量重建的不确定性达20%～30%，这取决于肋骨的厚度及其在皮下的位置（皮下深度）。骨样品的EPR测量结果以及估算事故剂量见表8。将它们与事发当天物理师从患者治疗方案中测得的剂量进行比较。所有剂量转换为剂量最大深度dmax=1.9 cm。
试验根据EPR剂量对患者剂量计算做不均匀性校正，对于相同的电子注量，由于骨中的氢含量较低，肋骨材料中的剂量低于肌肉的剂量[16]。校正量由荷兰癌症研究所放射治疗科和Antoni van Leeuwenhoek医院采用密歇根大学开发的三维治疗计划系统（UM-Plan）开展精确的三维剂量计算确定。
表8将IRSN采用EPR对患者剂量的测量值与2001年2月27日BOC物理师对剂量的测量值相比较Table 8 Patient dose estimated form EPR measurement made by IRSN compared with the dose derived from measurements made by the physicistsin BOC on27 February 2001
表8显示来自3名患者的EPR生物剂量学的剂量高达60～80 Gy。不确定性范围从微乎其微到20 Gy。最高的不确定性随剂量和深度的增加而快速减少。对于患者D的病情采用推注方法来增加采集样本的深度，从而增加剂量重建的不确定性。通过EPR确定患者D的剂量与物理师测量的剂量一致，但患者C和E的剂量较低，在重建故障条件的不确定性范围内。
4.5 IAEA医学组物理与辐射安全小组提供的调查结果概要
IAEA医学物理和辐射安全小组重建了BOC的NEPTUN10P型加速器故障情况，将电子枪灯丝的限制电流设定在高水平范围内，如1.40～1.50 A，如图4所示，在8 MeV电子束条件下的剂量率为100 Gy/min。在此条件下，治疗方案为150 MU，加速器可输送大约100 Gy或更高剂量，如图8所示。
在故障情况下，物理师在事故发生当天开展的测量已得到IAEA医学物理和辐射安全小组的验证。尽管该加速器在事发后第二天早上已维修好，并拆除数月，事故发生后几小时测得的剂量仍非常接近IAEA援助小组2001年12月测试获得的数值，见表6，在IAEA援助小组抵达BOC前一天，加速器已经重新组装并投入运行。
3名患者的EPR生物学剂量高达60～80 Gy，低于物理师在事故发生当天所测量并重建的剂量，差异并不明显，且在EPR测量的不确定性和与故障条件重建相关的不确定性之内。
根据在访问BOC期间收集的信息，考虑到事故和处理工作之间的长时间延迟，以及当地工程师对NEPTUN10P型故障加速器的重新组装，IAEA医学物理和辐射安全小组已细致地重建了意外照射事故场景，以便记录本次辐射事件的情况，从中吸取经验教训并开展宣传教育。IAEA援助小组对输出剂量的重建并未考虑准确地再现意外照射的条件，也未对患者的受照剂量进行合理的解释。
5 超剂量照射患者的临床过程
5.1 概述
BOC辐射事故的5名患者均从不同严重程度的烧伤形式发展为局部放射性损伤，在BOC和其他医疗中心接受治疗。以下为患者个体的临床病况演变过程的描述。
BOC肿瘤科医师与居里纪念研究所（M.Skłodowska-Curie）、华沙肿瘤中心、斯迈罗外斯来克（Siemianowice Slaskie）烧伤专科中心和罗德兹职业健康研究院的同事对有关情况进行了讨论。在此次沟通的基础上，医师确定了给所有受意外超剂量照射患者口服维生素和局部施用素高捷疗眼膏（Solcoseryl）的处方。此外，患者B、C和D使用皮质类固醇药物治疗，即口服恩克托隆（Encortolon）和局部肌肉注射地塞米松（Dexa-methasone）。2001年5月中旬，华沙军事医院烧伤科在检查受照患者后，建议无需手术治疗，但随着浅表溃疡的发展，将来可能需要进行外科手术。
6月4日，华沙肿瘤中心专家对5名患者进行检查后，认为BOC采用的治疗方法较为合理，并建议采用以下治疗方案：（1）对所有患者进行长时间的保守治疗，时间约1年，以评估局部并发症进展情况；（2）继续对患者B、C、D和E进行激素类固醇治疗；（3）为华沙肿瘤中心的患者提供康复治疗；（4）定期重新评估方案和治疗结果。
2001年8月初，5名患者均接受了注射己酮可可碱（血管扩张剂）和口服生育酚（维生素E）药物治疗，继续使用酶软膏爱疗素（Iruxol mono）、胶原酶与蛋白酶和纤溶酶脱氧核糖核酸酶软膏（Fibrolan Salbe）进行局部治疗。
患者A、B和E被送入华沙肿瘤中心康复科并入住病房治疗，在门诊治疗期间，接受了肩部锻炼和手臂按摩等康复治疗。3名患者由一组医学专家进行检查，局部皮肤损伤趋向日常性。专家们认为为患者提供的治疗有效，决定于2001年8月底安排3名患者出院。
由于癌症标志物CA125计数的升高，CT扫描检测到一些胸膜液的存在以及其纵隔腔和肺部的密度异常，患者C和D到BOC住院治疗，治疗1个月后，于9月入住华沙肿瘤中心，接受了与其他3名患者相似的康复治疗。虽然2001年9月和10月在接受BOC检查时，患者A和B的病情得到了一定的改善，但10月底，局部损伤明显恶化并且逐渐坏死。2001年10月31日，华沙肿瘤中心医学专家决定下周到格丁尼亚的海洋和热带医学研究所（简称格丁尼亚医学研究所）对患者A、B、C和E开展高压氧（Hyper⁃Baric Oxygen，HBO）治疗[17]。
医生对接受放射治疗前患者的血液学数据进行收集、分析和利用，放疗后，从受照患者采集血液样本并分析比较血液计数。患者A和E的白细胞计数在正常水平；患者B和D在放疗后1～2周内，白细胞计数小幅下降；患者C在放疗开始前患有白细胞减少症。所有患者均检测到淋巴细胞减少症。截至2001年底，患者B、C、D的血细胞计数呈稳定下降趋势。
5.2 患者A
患者A，女性，1957年6月9日生，于2000年12月12日切除右乳房肿瘤，未切除乳房，术后病程为T1N0（15个淋巴结阴性）M0，分级不详，未曾接受化学治疗，也未接受激素治疗。
放射治疗于2001年1月22日开始。最初，通过2个切向场将总剂量为50 Gy（25次，2Gy/次，5次/周）的4 MV X射线照射到整个乳房。然后，使用2.5 Gy的8 MeV电子束进行局部增强治疗。计划治疗部位的面积为11 cm×7 cm，照射剂量设定为155 MU。意外照射从2001年2月27日第2次放疗期间开始。因此，胸壁受到了剂量为50 Gy的4 MV X射线（治疗计划部分）和2.5 Gy的8 MeV电子束（意外部分）的照射。
意外照射后几小时，患者A受照射区域出现轻微红斑，接受局部用亚麻酸软膏(亚麻酸、亚麻酸与花生四烯酸的复合物)治疗3周（直到3月19日）；从2月28日开始使用素高捷疗眼膏（Solcoseryl）进行局部治疗；红斑持续6周，于3月7日出现2 cm×2 cm局部湿性脱屑；3月19日拍摄的胸部X光片显示肺部无病理症状。
患者A于3月23日使用肿瘤标记物CA125（12.31 mIU/mL）、CEA（1.88 mIU/mL）、CA15（3～4.58 mIU/mL）；3月底，感到右肩运动受限，开始使用泛醇（维生素PP）和维生素B1进行全身治疗，并使用局部泛醇喷雾和软膏，以缓解疼痛、瘙痒和右肩运动受限的症状；3月27日入住BOC，治疗受照射区域出现越来越多的皮肤脱屑；4月6日出院。
5月7日，经检查发现患者A表面溃疡，溃疡位于照射中心的（乳房肿瘤切除）手术疤痕处，表面溃疡边缘内有3 cm的白色边界。当患者A拒绝住院时，医生为其提供了一种新霉素喷雾和亚麻酸无菌纱布，以便在家进行局部治疗。6月检查显示溃疡面积为4.5 mm×18 mm。
患者A在家中开展局部治疗期间，溃疡面积在7月之前保持不变。7月11日，从溃疡中采集的细菌培养物显示葡萄球菌、绿脓杆菌+++（观察到的菌落数量多）对庆大霉素、阿米卡星、妥布霉素、环丙沙星、双酚（Biseptol）、万古霉素和奈替米星药物过敏；8月1日到华沙肿瘤中心住院，诊断为右乳癌，肿瘤切除后，右腋窝淋巴结清洁和放疗后病变；回到医院接受康复治疗，口服生育酚、注射己酮可可碱以及外涂硫丹软膏（Argosulfan）局部治疗出现金黄色葡萄球菌感染后，口服庆大霉素治疗；9月2日，受照射区域出现了小块坏死，癌症标记物正常HBO治疗于11月6日开始，3周后，A的溃疡面积减小，严重程度减轻。
IAEA医疗专家小组于11月30日和12月1日进行的检查发现患者A沿乳房手术疤痕轴线有3.5 cm×1.5 cm的溃疡病灶，溃疡中心深6 cm，位于乳头侧方，溃疡周围存在1 cm硬结边界，腋窝少量毛细血管扩张。
IAEA医疗专家小组认为患者A在检查时的病情不严重，无需接受手术，但将来可能需要进行手术，建议继续给予注射己酮可可碱（800～1200 mg/d）和口服生育酚（400～500 mg/d）治疗，总治疗时间至少为1年。在该方案的基础上，患者A病灶有望完全愈合，需在后续阶段接受二次美容康复治疗。
患者A于2001年12月21日完成了HBO治疗；2002年1月中旬，沿着手术疤痕轴线出现2个直径约1 cm的小溃疡；2002年8月27日，入住凯尔采圣十字癌症中心的肿瘤外科病房，患有放射后纤维化，右侧乳房疤痕处出现浅表坏死；于8月30日接受了一次手术治疗。手术包括对坏死组织、癌前组织和纤维化组织进行切除（通过MRI和CT鉴定），并通过在腹部和胸壁之间的皮肤下做的“通道”用大网膜瓣覆盖伤口。患者A还接受了右乳房的皮下乳房切除术，并在伤口上植入皮肤。皮肤移植物取自患者右侧的大腿和胸壁。手术结束时，将薄皮移植物放置在皮瓣上，皮瓣上的皮肤已经从大腿上移除。
2002年10月底，患者A仍然在圣十字癌症中心的肿瘤外科病房，术后伤口虽然愈合良好，但仍未完全愈合。
5.3 患者B
患者B，女性，1955年9月18日生，于2000年5月15日进行了右侧乳房切除术。疾病分期为T3N0M0，III级。患者B手术后接受了9个周期的环磷酰胺、丝裂霉素C和5-氟尿嘧啶的化学药物治疗（2000年12月结束），于2001年1月24日开始接受放射治疗，在锁骨上、胸骨和腋窝区域接受剂量为50 Gy的60Co源照射治疗，胸壁同时用8 MeV电子束治疗。视野大小为14 cm×14 cm，剂量为2 Gy/次（共25次）。照射事故发生在最后一次（第25次）治疗期间。患者B在治疗期间或治疗后未立即报告任何异常感觉或疼痛。
患者B受照总剂量由来自治疗区域的电子束剂量48 Gy（24次，2 Gy/次）（治疗计划剂量）和意外照射剂量（事故剂量）组成。在发生干性脱屑后，很快（24 h内）出现红斑。在事故发生后1周内出现了湿性脱屑。
3月5日，患者B受电子束照射的部位出现疼痛；于3月12日进入BOC治疗1个月，照射部位中心边缘内部呈现浅白色、外涂亚麻酶外用软膏（Linomag）、素高捷疗眼膏、口服维生素PP（烟酸）、维生素B1、A和E、外用皮质类固醇；6月4日，10 cm×14 cm色素沉着的中心区域出现5 cm×10 cm的脱屑；2001年7月份，受照区域发展为中央溃疡加深和周围出现炎症疼痛；7月27日，CT扫描结果呈阴性，但肺尖疤痕形成；于8月前往华沙肿瘤中心接受康复治疗，使用酶软膏、生育酚和己酮可可碱，并使用药物来缓解疼痛；在10月初，受照射区域中心出现1 cm×3 cm坏死区域，并且在其他地方存在几毫米的小“水泡”，伤口扩大；到10月底，背部出现了8 cm×8 cm的短暂红斑，覆盖在右侧肩胛骨上，开始发烧，接受抗生素治疗；于11月6日开始接受HBO治疗，于2001年12月21日结束；11月6日至11月19日期间，HBO治疗2次/d；11月20日到12月21日，HBO治疗1次/d，总治疗次数为46次；在0.25 MPa压力下，有效吸入100%氧气，一个疗程持续75 min。
患者B在HBO治疗开始后的3周内局部改善。IAEA医疗专家小组于2001年11月30日和12月1日对患者B进行检查发现4 cm×10 cm区域颜色苍白，上表皮形成效果不佳，出现浆液性渗出和多个点状出血区域，表面组织固定在胸壁上，无明显坏死或感染区域。
IAEA医疗专家小组认为患者B在检查时，无接受手术治疗的必要，损伤可通过保守治疗而愈合，或者需要根据未来血管损伤的发展情况，开展重建手术；建议继续注射己酮可可碱（800～1200 mg/d）和口服生育酚（400～500 mg/d），总治疗时间持续1年以上。
患者B在完成HBO治疗后出院，2002年1月，健康状况呈良性，受照射区域出现小块（1 mm×2 mm）局部溃疡、瘙痒。由于采取了保守治疗措施，患者B感觉良好，并在BOC接受为期2周的观察治疗。
患者B于2002年8月27日被送入圣十字癌症中心的肿瘤外科病房，患有放射后纤维化，胸部右侧乳房切除术留下的疤痕表面坏死，于2002年9月6日接受了一次手术，对坏死组织、癌前组织和纤维化组织进行切除（通过MRI和CT识别），并在腹部和胸壁之间的皮肤下方制备一条“通道”，用大网膜瓣覆盖伤口。在手术结束时，把大腿皮肤移除，并将薄皮移植物放置在皮瓣上。
2002年10月底，患者B仍然在圣十字癌症中心的肿瘤外科病房接受治疗，术后伤口愈合虽令人满意，但尚未全愈。
5.4 患者C
患者C，女性，1941年3月22日生，于2000年12月8日接受右侧根治性乳房切除术，疾病分期为T2N2（9个节点+/21），M0级，肿瘤为III级，在手术前接受了5个周期的化疗，在2001年1月接受了一个周期化疗。化疗使用了环磷酰胺和阿霉素药物。
患者C于2001年2月13日开始接受放射治疗；对锁骨上方受照剂量25 Gy、腋窝区域25 Gy（2.5 Gy/次，共10次）、胸骨20 Gy（60Co）的照射（2 Gy/次，共10次），同时用2.5 Gy的8 MeV电子束照射胸壁，射野为17 cm×13 cm，照射剂量为157 MU，意外照射发生在第11次放射治疗期间。患者C受照总剂量由胸壁重要区域8 MeV电子束剂量25 Gy（治疗计划内剂量）和电子束意外照射剂量（事故剂量）两部分组成。患者C首次出现红斑时正住在医院接受治疗，随后2天红斑增加，后消退，3月12日，开始出现湿性脱屑，接受放疗区域出现中度疼痛。据医生所述，治疗区域“看起来好像接受了X射线全程放疗”。病情改善后，患者C于4月11日出院。
4月23日，患者C因发烧再次入院治疗，外用皮质类固醇，随后出现了需要用胰岛素治疗的类固醇诱导的糖尿病；5月2日，CT扫描显示一些心包液和前右侧胸壁异常，于5月开始康复，受照皮肤边缘出现白色边界，中央出现轻微的粉红色，伴有中度疼痛；6月手术疤痕处的中心区域出现溃疡。
5月23日，由于受照射的区域疼痛感增强，患者C住院治疗。其中心区域溃疡面较深（5 mm×10 mm）。癌症标志物CA125的计数升高至160 mIU（正常计数＜35 mIU）。CA125的计数已于10月底恢复正常，计数升高的原因尚不清楚。
8月8日，患者C的CT扫描显示胸壁增厚或水肿，以及右胸膜腔中存在中等体积大小的积液，当天的胸部X射线检查结果显示右侧胸腔内浸润或右侧胸腔积液，注射己酮可可碱和口服生育酚。这几个月使用的其他治疗包括：外涂亚麻酶软膏、素高捷疗眼膏、口服维生素PP、B1、A和E，注射胰岛素。
9月，患者C前往华沙肿瘤中心接受康复治疗，在此期间需使用药物缓解疼痛；10月份出院，但因内镜检查确诊胃溃疡再次入院，胃溃疡病史可追溯到1992年（1995年，由于胃溃疡出血，患者C在罗德兹职业健康研究院接受了手术）；从11月6日开始接受数周HBO治疗，但病情未见明显好转。
IAEA医疗专家小组于11月30日和12月1日对患者C进行检查的结果显示，16 cm×8 cm的区域出现重新上皮化的岛状结构（面积小于1 cm×1 cm）、坏死和溃疡的分散区域。在手术疤痕部位出现一个3 cm×4 cm的溃疡，中心区域深2 cm×3 cm，延伸到下方肋骨。
12月1日，IAEA医疗专家小组获得了1份新的非对比胸部CT扫描胶片。结果显示溃疡深处与肺部之间的距离仅为1cm，右侧胸膜腔可见中等大小的积液。检查结果表明肝右叶穹顶发生病变，不是囊肿。先前的对比CT扫描未发现该病变。BOC专家认为这是一种新的转移或血管瘤。
IAEA医疗专家小组认为患者C伤口较为严重，无法在无干预的情况下愈合，出现了糖尿症状，可能只持续短暂的时间，皮质类固醇也可能是导致糖尿病的原因，提出如下医疗建议：（1）使用核磁共振测定胸壁的放射性坏死程度，重点检查肋骨部位；（2）由于过去1个月的临床情况无显著改善，在完成预定治疗方案后停止HBO治疗；（3）继续使用己酮可可碱和生育酚，以减少长期残留纤维化的程度；（4）尽早考虑手术治疗，以避免发生气胸等并发症。
IAEA医疗专家小组指出：手术的类型将取决于胸壁的放射性坏死程度，若糖尿病系因皮质类固醇而非短暂性糖尿现象，则患者C将面临病情转变成败血症的风险，在决定手术类型之前，要实现对败血症的适当控制。
患者C于2002年1月在格丁尼亚医学研究所继续接受HBO治疗，2002年5月和6月，接受了BOC提供的阿霉素化疗，以验证BOC在12月进行的CT扫描中检测到肝转移的结论；8月5日，患者C送入圣十字癌症中心的肿瘤外科病房治疗；由于深部放射性坏死侵入胸膜腔，在乳房切除手术的疤痕处存在气胸迹象，身体状况非常差；检查未发现转移。
IAEA医疗专家小组认为先前对肝转移现象的假设是不确定的。患者C于8月14日接受了一次手术，对坏死组织和坏死前组织进行切除（通过MRI和CT识别），切除4根肋骨，在腹部和胸壁之间的皮肤下面制备“通道”，用大网膜瓣覆盖伤口，左乳房的角质层下乳腺切除术，手术结束时，将左乳房和大腿的皮肤移植物移植在伤口上，并建立右胸膜腔的引流。
在2002年10月底，由于术后伤口的愈合过程令人满意但尚未完成，患者C仍在圣十字癌症中心的肿瘤外科病房治疗。2002年8月～10月底，每月重复进行一次超声检查未发现肝脏发生病变转移。
5.5 患者D
患者D，女性，1956年4月21日生，于2000年7月9日接受左侧根治性乳房切除术，手术后，疾病分期为T1N+18/18（18个淋巴结中18个淋巴结取样呈阳性）M0级，肿瘤为III级，接受了温诺平（vinorelbine）和阿霉素（Doxorubicin）药物的4个周期的化疗。最后一个治疗周期于2001年1月4日完成。
患者D的放射治疗于1月29日开始，利用60Co源对锁骨上区和腋窝部位进行50 Gy剂量的照射（20次，2.5 Gy/次），胸骨区域将接受42 Gy(60Co)剂量的照射（21次，2 Gy/次），同时用8 MeV电子束（2 Gy/次）照射胸壁，不加剂量照射11次，增加剂量照射10次，意外照射发生在2月27日第22次放射治疗期间，预期照射剂量为125 MU/次，完成第22次照射后，患者D向放疗专家报告认为“本次治疗与之前的感觉有些不同”，离开治疗室几分钟后出现灼热或瘙痒的感觉，皮肤没有明显的变化，在意外照射后不久住院，受照的身体部位出现轻微红斑和疼痛，在病灶区域上了药膏后的第2天，身上就出现了皮疹。专家认为皮疹属过敏反应。患者D接受了为期6周的全身和局部类固醇的治疗，受照后1个月出现湿性脱屑。
患者D于10周后返回医院，反映受照射区域疼痛加剧，体检显示在照射区域的周边出现一个直径3 cm的白色边界，中央纤维化，持续性疼痛，并且运动加剧疼痛，于2001年5月到华沙肿瘤中心住院接受康复和疼痛治疗；6月4日，照射区域的手术疤痕出现小面积糜烂的湿性脱屑；出院后于7月30日回到BOC，反映感到疼痛和身体虚弱，CT扫描显示存在少量胸腔积液，癌症标志物CA125的计数为197 mIU；8月口服生育酚和局部注射己酮可可碱，以治疗受照射区域的感染；9月再次到华沙肿瘤中心医院住院数日，继续接受康复治疗；10月，病变更加严重，对坏死病变进行清创，从伤口培养金黄色葡萄球菌；于2001年10月出现大量胸腔积液，并从病灶中取出1L对恶性细胞呈阴性的液体。
患者D临床症状表明，随着病情的发展出现健康状况不佳，体重减轻，癌症标记物数量增加以及感染的局部损伤区域无肉芽迹象，专家认为HBO治疗对患者D无效，但未将此消息告知患者D。
患者D于11月5日再次进入华沙肿瘤中心乳腺癌和重建外科，入院时左前肺出现肿块，专家怀疑肿块系恶性，对该肿块进行了4次活组织检查分析，对癌症反应结果为阴性。放射性核素骨扫描显示患者受照射区域的左肋骨活动增加。患者D先前于9月8日的胸部CT扫描结果显示，左侧有少量胸腔积液，肺部有一些反应；11月6日胸部的进一步CT扫描显示，出现胸膜液、少量心包液，可能存在纵隔水肿，以及胸壁溃疡区深处的纤维化；11月6日进行了胸部X光检查，显示胸腔积液大量排出。在胸腔穿刺术后同一天拍摄的胸部X光片证明大部分胸腔积液已排出。
患者D 11月6日的胸部MRI检查发现有少量左侧胸膜液和少量心包液。由于肋骨纤维化，左侧未显示清楚。心脏右心室的顶点位于坏死病灶后面，左心室前侧和外侧肌肉异常。此处为治疗计划中输送剂量最高的区域。11月23日，胸部X光片显示肺部左侧大量胸腔积液重新积聚。11月，对铜绿假单胞菌感染伤口进行治疗，局部施用10%生理盐水和甲硝唑，从11月26日开始，外涂Nu-Gel吸收敷料和生物软膏（含海藻成分），静脉注射青霉素和内酰胺酶抑制剂（Tazocin）（3×4.5 mg/d，发热＜37.8°C，持续3d），晚上口服酮类镇痛药（200 mg）、雷尼替丁（Ranitidine）（200mg，治疗胃溃疡），注射反胺苯环醇（Tramal）（2×100 mg/d），口服三苯氧胺（Tamoxifen）（20 mg/d），口服生育酚（从900 mg/d减少到300 mg/d）和注射己酮可可碱（2×400 mg/d）。患者D入住华沙肿瘤中心时停止了抗抑郁治疗（阿米替林）（Amitripty⁃line）。11月30日和12月1日，患者D接受了IAEA专家医疗小组的检查，总体健康状况正常，无呼吸困难、胸痛或咳嗽，触诊时右乳房正常，区域淋巴结、肝脏和脾脏未扩大，左臂的功能令人满意，但运动范围略受限，听诊显示左肺底部浊音和左胸膜腔中的中度至大量胸腔积液重新积聚。在胸部左侧照射区域中记录了从II级到IV级的皮肤和皮下组织的辐射反应，改变面积为14 cm×8 cm，并且该区域的中心处存在一个全层溃疡，面积为5 cm×4 cm。
IAEA医疗专家小组认为，检查时患者D的严重患病区域无法在无干预的情况下愈合，建议使用核磁共振技术来分析超剂量照射导致心肌损伤和肋骨坏死的可能性，建议尽早考虑手术治疗，以避免出现严重并发症，指出由于患者D心脏上方的薄胸壁中存在深度坏死病变，将面临潜在辐射引起心脏损伤的额外风险。
患者D转移到法国居里纪念研究所进行进一步治疗，2002年5月23日抵达巴黎时，出现一般健康状况不佳，局部疼痛严重，发烧至38.0～38.5°C（6月6日达到39.5°C峰值），左胸壁全部厚度内2/3电子场大面积坏死破坏，以及铜绿假单胞菌的严重重复感染的症状。伤口深处可见心脏跳动。患者D首先接受局部治疗，使用抗生素和止痛药。医学检测分析包括：（1）5月27日同位素左心室血分额检查，60%，正常；（2）5月28日MRI检查显示心包和左侧胸腔积液，左心室前部病变（确认先前在波兰测得的MRI数据）；（3）6月6日远红外热像图显示胸壁受照组织的温度较低，认为是坏死前的征兆；（4）细菌学方面，尽管用抗生素治疗，仍存在假单胞菌重复感染。
6月6日，患者D接受了放疗后的第一次外科手术。手术步骤包括：检查腹部；制备大网膜瓣；大范围消融左前胸壁坏死组织及坏死前组织，经皮下“通道”从腹部取出网膜瓣定位。大型坏死病灶的组织学分析显示无肿瘤痕迹。在观察治疗中，大网膜瓣已被患者D机体很好地接受，细胞快速增殖和伤口“填充”。7月4日，当大网膜瓣的增殖效果较好时，患者D接受了第二次修复手术，即在网膜瓣上放置一个取自右大腿前部的游离皮肤移植物。在随访中，观察到移植物的快速“成活”，无热期症状，以及患者D一般状况的改善。患者D于2002年7月15日返回波兰，健康状况大为改善；于8月2日入住圣十字癌症中心的放射治疗病房，接受了常规的实验室检查，并拍摄了X光片，经常对伤口更换敷料。术后疤痕愈合进展顺利，胸部皮肤移植完全愈合，左大腿疤痕的外皮形成非常快。
患者D在治疗中心住院治疗期间，由于使用了少量止痛药，手术后疼痛明显减轻；于8月16日出院，遵照医嘱口服三苯氧胺，经常更换敷药；出院后一个月定期随访；10月19日的后续检查显示，术后疤痕已经愈合，无疼痛感，停止使用止痛药。
5.6 患者E
患者E，女性，1937年9月5日生，患有糖尿病史，已经通过口服药物成功治疗15年，在2000年11月进行左侧乳房切除术后，疾病分级为T2 N3（16个淋巴结标本中5个淋巴结癌呈阳性）M0级，病史无肿瘤分级。患者接受了2个周期的化疗，于2001年1月4日完成，从2月23日开始接受放射治疗；锁骨和腋窝区域受5 Gy（60Co源）照射（2.5 Gy/次，2次），胸骨区域受4 Gy（60Co）照射（2 Gy/次，2次），同时使用8 MeV电子束治疗胸壁，受5 Gy剂量照射（2.5 Gy/次，2次）。射野大小为18 cm×11 cm，计划照射剂量为156 MU。患者E完成了第2次照射，在接受第3次照射放疗期间发生了超剂量照射事故。涉及区域的总剂量由8 MeV电子产生的5 Gy治疗计划剂量和意外电子照射剂量组成。患者E在事故当天出现了轻微红斑。
患者E在治疗结束时反映身体受照区域出现“烧灼感”，与患者D先前情况相同，便停止了治疗；受照后的第2周，出现轻微红斑；在接下来的2周内变成干性和湿性脱屑；从4月初开始，上皮形成，感觉身体受照射区域严重疼痛，与临床观察到的皮肤情况不同；5月，受照射区域中心纤维化，并出现模糊的白色边界。
癌症标志物CA125的计数略微升高。7月，患者E疼痛加剧，但受照射区域外观无变化；8月，前往华沙肿瘤中心接受康复治疗，外用亚麻酶软膏（Linomag）、素高捷疗眼膏，口服生育酚、维生素PP、B1、A和E，注射己酮可可碱；10月31日，胸部X光片显示左肺中部出现小体积浸润或萎缩（纤维化）。受经济条件限制，患者E于2001年2月～9月到医院间断性住院接受治疗，10月中旬受照射区域感染并迅速蔓延，伤口中心处出现1.5 cm×1.5 cm小面积坏死。11月5日，患者E送入格丁尼医学研究所接受HBO治疗。尽管进行了HBO治疗，但接下来的一个月内，E仍存在溃疡，内侧线坏死区域增加至5cm×5cm，还出现了2～3个小面积坏死病灶区域。
IAEA医疗专家小组于11月30日和12月1日对患者E进行了检查，发现大面积（14 cm×7 cm）的III级和IV级放射性损伤。手术瘢痕区域出现一个5 cm×5 cm的黑色坏死病灶，并且全厚度向下延伸到肋骨。医疗小组要求患者E进行非对比胸部CT扫描。12月1日，CT扫描显示有少量心包积液，心脏左心室顶点位于坏死病灶下，并且由局灶性凸起引起轻微变形。
IAEA专家医疗小组认为，检查时患者E受到了严重的辐射损伤，伴随着糖尿病的存在，使治疗条件更加复杂，紧急情况下需要进行手术治疗，因患糖尿病而患上败血症的风险较高，并使手术和愈合变得困难，且成功率不确定。患者E心脏正上方薄胸壁呈现深度坏死病变，具有超剂量照射造成心脏损伤的额外风险。
患者E在格丁尼亚医学研究所开展的HBO治疗于圣诞节期间中断，2002年1月重新开始；2月8日，送入圣十字癌症中心的放射治疗室，位于胸部左侧乳房切除术瘢痕处2～3 cm深处放射性坏死，病变部位的大小在10～15cm，溃疡底部覆盖一层厚的坏死组织；8月3日，在全身麻醉的情况下，采用简短程序切除该坏死物质。
按照治疗程序，患者E经常更换伤口敷料，并使用格兰力士（胰蛋白酶、秘鲁香脂、蓖麻油喷雾）胶体（Granuflex）；于9月10日出院，并转移到法国居里纪念研究所接受进一步手术治疗；9月10日进入居里研究所时，一般状态良好，左前胸壁大溃疡稳定。根据9月11日采集的细菌学样本，E出现铜绿假单胞菌和葡萄球菌双重感染以及严重的尿路感染，患者E通过局部和全身使用抗生素来治疗感染。9月11日开展的同位素左心室射血分数检查显示55%正常。9月13日，再次CT扫描显示存在大量溃疡并伴有胸膜反应，未怀疑心包病变。肋骨略有异常，但无明显的放射性坏死迹象。
9月16日，召开第一次医学专家会议，讨论将要采取的治疗方案，决定放弃对患者E实施成功的网膜瓣手术，主要考虑以下因素：（1）患者E之前曾接受过腹部胆囊切除手术，手术带来的纤维化可能使得制备大网膜瓣变得困难；（2）腹腔感染假单胞菌的风险不容忽视，患者年龄大，极难治疗这种感染；（3）患者E患有糖尿病。
在完成准备之后，决定尝试制备背侧带蒂皮瓣。患者E于2002年9月30日接受了手术，对所有坏死组织和坏死前组织进行广泛切除（MRI和CT精确识别）。切除的组织样品送往IRSN、法国原子能委员会（Commissariat a l'En⁃ergie Atomique，CEA)和 生命科学理事会（Di⁃rection des sciences du vivant）实验室进行分析。由于第3、4、5和6根肋骨的前段宏观结构异常，医生将其完全切除，切除位于胸膜和心包水平的组织（不包括在内），制备肌皮瓣（背阔肌）及其血管蒂。皮瓣充分覆盖了切除区域。手术即刻效果令人满意。
患者E的随访较简单，无明显感染，健康状况良好，皮瓣快速愈合至90%～95%。10月17日，检查结果显示除了皮瓣内部一块面积有限的区域（1.5 cm×1.5 cm）未愈合外，愈合过程令人满意。预计在检查后的几周内该区域可自发愈合，无需补充手术治疗，只需对该区域进行局部治疗。患者E术后伤口愈合尚未完成，2002年10月底患者E仍在法国居里纪念研究所住院治疗。
6 结论、建议和经验教训
6.1 运营机构：放射治疗科
NEPTUN10P型加速器束流监测系统出现故障，导致剂量率大幅上升，显示屏剂量率指示值低于正常水平。这是由于二极管故障导致安全联锁系统无法工作造成的。此外，电子枪的灯丝电流限制值设置在较高水平，因故障导致的剂量率比预期高许多倍。上述因素的结合导致向患者提供的剂量大幅增加。
为了预防其他超剂量辐射事故的发生，在恢复患者治疗程序之前，适用于医疗领域的加速器的质量保证规程需要对束流输出进行剂量测量检查。包括电源故障、其他异常事件，如剂量率显示器的异常读数。
6.2 国家放射治疗基础设施
供电电网不稳定的国家应采取措施，通过为使用医疗电气设备机构提供独立的供电系统，确保该医疗机构配有均匀稳定的交流电源，以保障医疗电气设备的安全运行。
根据《电离辐射防护和辐射源安全国际基本安全标准》（IAEA第115号安全标准），国家放射治疗质量保证计划应包括确保物理和医疗放射治疗部门严格执行综合质量保证系统的规定，以及利用医学物理和放射肿瘤学专家的外部审查系统开展的审查[18]。医院需配备足够的质量控制工具，以便实施放射治疗质量保证系统。电源故障后对束流输出进行剂量检查的规定需包含在质量保证方案中。医院应组织全体直接或间接参与放射治疗的工作人员参加培训和学习，从意外辐射事故中吸取经验教训，以促进对异常情况的认识和了解。
6.3 设备制造商和供应商
BOC意外超剂量辐射事故表明，两个故障可能同时发生在两个电路中，导致具有失效的束流监测系统的加速器运行。此外，由于在束流监测系统发生第2次故障之前，未注意到失效的联锁元件（二极管），导致双重故障发生的可能性增加。在这种情况下，即使第2次故障发生，剂量监测系统电源中存在缺陷的保险丝使系统失效，并导致灯丝电流驱动达到最大值，联锁系统也可以允许启动程序进行。
NEPTUN10P型医用加速器是在IEC标准发布之前设计和生产的，其剂量监测系统不符合当前IEC关于医用加速器安全操作的标准。特别是1998年IEC颁布的IEC-601-2-1第29.1.1.1节包含了比1981年IEC颁布的IEC-601-2-1更严格的加速器光束监测系统设计标准。
新一代NEPTUN型加速器或目前正在开发的加速器的设计需要采用最新的IEC-60601标准。其中关于剂量率监测系统和安全联锁的规定如下：（1）监控系统的设计。若故障情况下，设备可在正常治疗距离下提供10倍以上技术说明中规定的最大吸收剂量率，则应使用独立于剂量率监测系统电路的辐射束流监测装置，将辐射束流分配系统安装在患者侧，把辐射场中任何一点的超额吸收剂量限制在4 Gy以下（第29.1.3条）。在能同时产生X射线和电子束的设备中，需在产生下一个辐射脉冲之前终止照射。（2）安全联锁的设计。设备的设计和制造应在单一故障情况下，不存在安全隐患（第52条）。（3）安全联锁的检查。需对安全联锁进行检查，以确保满足故障安全条件，即任何影响联锁正常功能的元件故障均能终止照射。第29.1.3节进一步规定：在每次新的治疗前都需对联锁功能进行测试，以防止未注意到无效联锁情况的发生。
最新IEC60601对于现有医用加速器的要求：（1）安全审查和评价。在颁布新安全标准时，需审查和重新评估现有医用加速器的安全，以便将加速器安全提高到尽可能接近新的IEC60601-1-4和60601-2-1标准的水平。可从技术上和程序上对现有医用加速器进行升级改造，重新评估需要考虑到升级改造对加速器的影响。发出警告通知，要求工作人员在每次新照射之前验证相关联锁功能是否正常，并告知如何开展验证。（2）使用说明书中的警告。制造商需在维护和服务说明书中对加速器灯丝电流限值的调整、其他安全关键设备的调整进行警告说明。（3）限制访问。在切实可行的情况下，需要将获得安全性调整的权限和部件使用的权限限制在由制造商专门指定、许可和了解部件安全的维护工程师中。可以通过密封某些电位计、在设备部件上贴上警告标签或采取行政措施来限制进入或访问。
在由制造商负责组织和实施培训的加速器维护人员的培训课程中，需规定对加速器中某些关键部件的操作或调整的限制，明确强调安全要素，并包括警告说明。
6.4 医疗方面
5名患者受超剂量照射造成的损伤均非常严重。一些患者的病情因并发疾病而复杂化。HBO治疗改善了部分患者局部损伤情况。5名患者均接受了手术治疗。
受辐射损伤之后，血管损伤的演变和血液供应的恶化存在明显的时间延迟现象，往往是在受超剂量照射之后的1个月或几年。2004年2月，受超剂量照射的患者所表现出的损伤正随着并发症的发展而恶化。
由于随访时间短，术后瘢痕愈合不完全，手术治疗结果的评估是初步的。但考虑到受伤的严重程度和并发疾病的存在，患者的情况得到了显著改善。从本次辐射事故中得出的以下建议也适用于导致局部辐射损伤的其他意外照射事故：（1）在未考虑个别患者的情况和其他医疗问题的情况下，不应孤立地治疗这些患者；（2）手术类型由胸壁放射坏死的程度决定，若胸壁可保留，深层肉芽组织有效，可以进行简单的植皮，若胸壁可保留，但肉芽组织不足或缺失，则需考虑从背部或腹部肌肉构建肌皮瓣，因放射性坏死的程度必须部分切除胸壁，最佳的治疗方法是使用经横膈膜带来的网膜瓣，并用植皮覆盖；（3）外科治疗对放射治疗患者的严重放射损伤具有很大的发病率和死亡率。因此，在决定是否实施大型外科手术之前，必须确保无明显转移性疾病、可接受的肺储备、充足的心肌灌注和适当的脓毒症控制。
医院需为放射性损伤患者提供心理疏导和支持。已经成功接受手术的患者和正在准备手术的患者之间的交流对鼓励后者的作用重大。定期和长期对患者开展随访工作，以了解肿瘤治疗效果，以及确定皮肤辐射综合征的长期后遗症。
