救護(hù)直升機(jī)機(jī)載救護(hù)裝備優(yōu)化配置研究

杜海艦，伍瑞昌，王運(yùn)斗，張曉峰，李夢(mèng)姝

(1.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所，天津 300161;2.南昌航空大學(xué)，江西南昌 330063)

0 引言

由于多樣化軍事行動(dòng)及戰(zhàn)時(shí)衛(wèi)勤保障立體化的需求，救護(hù)直升機(jī)將在未來(lái)戰(zhàn)時(shí)立體后送及非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。而機(jī)載裝備，尤其是決定救護(hù)直升機(jī)基本功能的監(jiān)護(hù)、急救裝備，則是救護(hù)直升機(jī)開(kāi)展醫(yī)療救治與后送的物質(zhì)基礎(chǔ)，其機(jī)載衛(wèi)生裝備配置的優(yōu)化將直接影響救護(hù)直升機(jī)效能的發(fā)揮。因此，本文采用排隊(duì)論方法研究救護(hù)直升機(jī)機(jī)載衛(wèi)生裝備的配置，以期對(duì)救護(hù)直升機(jī)機(jī)載裝備的配置優(yōu)化提供依據(jù)，也對(duì)救護(hù)直升機(jī)研制提供理論基礎(chǔ)。

救護(hù)直升機(jī)機(jī)載救護(hù)裝備的配置主要根據(jù)救護(hù)直升機(jī)的勤務(wù)功能及作業(yè)能力確定。救護(hù)直升機(jī)的基本功能為批量傷病員空運(yùn)后送，實(shí)施傷病員運(yùn)送途中的氣管切開(kāi)、氣胸封閉引流、心電和呼吸監(jiān)護(hù)、除顫起博、輸液供氧、醫(yī)療護(hù)理等緊急救治。由此可確定機(jī)載救護(hù)裝備的品種。救護(hù)直升機(jī)的作業(yè)能力為一次后送并處置×名危重傷病員、×名臥姿傷病員，隨乘×名醫(yī)護(hù)人員，由此可確定救護(hù)直升機(jī)機(jī)載救護(hù)裝備的數(shù)量。

1 救護(hù)直升機(jī)機(jī)載救護(hù)裝備品種分析

救護(hù)直升機(jī)主要用于傷病員的后送及途中救治，因此根據(jù)其勤務(wù)需求及作業(yè)量，包括開(kāi)展傷病員運(yùn)送途中的氣管切開(kāi)、氣胸封閉引流、心電和呼吸監(jiān)護(hù)、除顫起博、輸液供氧、醫(yī)療護(hù)理等緊急救治，可確定其品種如表1所示:

表1 救護(hù)直升機(jī)機(jī)載救護(hù)裝備品種需求表

從表1可以看出，由于救護(hù)直升機(jī)以途中緊急救治為主，因此需要擔(dān)架、除顫起搏監(jiān)護(hù)儀、急救呼吸機(jī)、電動(dòng)吸引器、輸液泵和氧氣瓶等急救及監(jiān)護(hù)設(shè)備，確保完成規(guī)定的空中救護(hù)任務(wù)。

2 救護(hù)直升機(jī)機(jī)載救護(hù)裝備數(shù)量分析

2.1 機(jī)載救護(hù)裝備數(shù)量配置模型分析

要定量計(jì)算出機(jī)載救護(hù)裝備的編配數(shù)量，就需要找到合適的數(shù)學(xué)模型。在分析了機(jī)載救護(hù)裝備編配數(shù)量的特點(diǎn)后，可以看到，根據(jù)戰(zhàn)時(shí)傷員流的特點(diǎn)，傷員每時(shí)每刻都在發(fā)生著，在經(jīng)過(guò)救治機(jī)構(gòu)處置后，就需要等待后送。救護(hù)直升機(jī)在救治傷病員時(shí)，如果傷病傷情及傷病員數(shù)量超過(guò)救護(hù)直升機(jī)的救治能力，就會(huì)存在傷病員排隊(duì)的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象正是運(yùn)籌學(xué)中排隊(duì)論涉及到的理論，由此可用排隊(duì)論對(duì)機(jī)載救護(hù)裝備的編配數(shù)量進(jìn)行探索研究。

戰(zhàn)時(shí)傷員排隊(duì)具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，傷員到達(dá)和服務(wù)時(shí)間都符合一定的概率分布，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，傷員產(chǎn)生的過(guò)程具有以下兩個(gè)特點(diǎn)［1－3］:

1)在等長(zhǎng)的時(shí)間區(qū)間內(nèi)到達(dá)的傷員個(gè)數(shù)完全服從相同的分布，這一特性叫做穩(wěn)定增量性;

2)傷員在救治機(jī)構(gòu)服務(wù)的時(shí)間與該傷員已經(jīng)接受了多長(zhǎng)時(shí)間的服務(wù)無(wú)關(guān)，即馬爾柯夫性。

平面P與平面Q大小相等且平行放置，垂直距離為h。平面P為光源面，共放置N顆LED燈珠。平面Q為目標(biāo)面，代表植物所在的平面，即需要檢測(cè)照度均勻性的平面。假設(shè)平面 P 上有一點(diǎn) A（m0，n0，h），目標(biāo)面上有一點(diǎn) B（x0，y0，0），點(diǎn) A 在點(diǎn) B 產(chǎn)生的光照強(qiáng)度為：

這兩個(gè)特點(diǎn)正符合泊松分布，因此，可以用泊松流來(lái)描述傷員的產(chǎn)生規(guī)律，即傷員到達(dá)個(gè)數(shù)的分布服從泊松分布，到達(dá)時(shí)間間隔和服務(wù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布。

2.2 機(jī)載救護(hù)裝備數(shù)量配置模型建立

2.2.1 模型邊界條件

假定救護(hù)直升機(jī)一次后送5名臥位傷病員，可知一次后送量為5人。由于救護(hù)直升機(jī)在戰(zhàn)術(shù)區(qū)到戰(zhàn)役區(qū)的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行救治任務(wù)，即可知假定距離為220km，而直升機(jī)巡航速度為240km/h，可知整個(gè)救治時(shí)間約為60min;同時(shí)，傷病員是批量到達(dá)并且批量后送，因此傷員到達(dá)不是隨機(jī)變量，可為一定值;傷員救護(hù)時(shí)間是隨機(jī)變量，可根據(jù)指數(shù)分布求出傷員救治時(shí)間隨機(jī)數(shù)。如表2所示救護(hù)直升機(jī)基本衛(wèi)勤參數(shù)表。

表2 救護(hù)直升機(jī)衛(wèi)勤參數(shù)表

2.2.2 排隊(duì)論模型建立

救護(hù)直升機(jī)傷員批量到達(dá)且后送，服務(wù)時(shí)間服從指數(shù)分布，可采用多服務(wù)臺(tái)變步長(zhǎng)人數(shù)固定排隊(duì)模型［4，5］。按照上述的傷員到達(dá)的狀態(tài)圖，當(dāng)傷員周而復(fù)始地到達(dá)多服務(wù)臺(tái)的時(shí)候，就可以計(jì)算出傷員的平均等待時(shí)間及有關(guān)的一些救治信息。因此，多服務(wù)臺(tái)傷員排隊(duì)模型框圖如圖1所示。

根據(jù)圖1的流程，可以編寫(xiě)程序，首先設(shè)計(jì)程序流程圖，如圖2所示。

圖1 多服務(wù)臺(tái)固定步長(zhǎng)流程圖

圖2中各參數(shù)的含義如表3所示。

2.2.3 模型結(jié)果分析

機(jī)載救護(hù)裝備中，以急救裝備及耗材為主，這里以急救裝備中的吸引器及耗材中的葡萄糖瓶裝數(shù)量為例，重點(diǎn)分析其裝備配置數(shù)量。

1)電動(dòng)吸引器的配置數(shù)量

前面已經(jīng)論證了救護(hù)直升機(jī)所需要的品種，這里以電動(dòng)吸引器為例，應(yīng)用排隊(duì)論模型來(lái)確定電動(dòng)吸引器的配置數(shù)量。

確定數(shù)量也需要輸入?yún)?shù)才能獲得結(jié)果，電動(dòng)吸引器編配數(shù)量模擬需要知道電動(dòng)吸引器的使用率以及電動(dòng)吸引器的保障率，即戰(zhàn)時(shí)傷員隔多長(zhǎng)時(shí)間使用電動(dòng)吸引器，每次使用電動(dòng)吸引器為多長(zhǎng)時(shí)間。根據(jù)邊界條件，可知救護(hù)直升機(jī)一次后送5位臥位傷病員，一次后送時(shí)間為60min，假定其中有60%的傷病員需要開(kāi)展急救并需要利用電動(dòng)吸引器，即可知其平均到達(dá)率為=5×60%/1=3(人/h)，又根據(jù)有關(guān)資料，重傷員的急救時(shí)間為50min/例，即相當(dāng)于電動(dòng)吸引器的平均服務(wù)率。要求重傷員的平均等待時(shí)間不能超過(guò)10min(見(jiàn)表4)。

圖2 多服務(wù)臺(tái)固定步長(zhǎng)程序流程圖

表3 固定步長(zhǎng)排隊(duì)模型參數(shù)表

表4 電動(dòng)吸引器運(yùn)行參數(shù)表

根據(jù)吸引器運(yùn)行參數(shù)，代入排隊(duì)模型可得出模擬結(jié)果如表5所示。

同樣，當(dāng)服務(wù)強(qiáng)度增加時(shí)，可求出相應(yīng)的救治效率，如表6所示。

從結(jié)果看，當(dāng)急救率為60%時(shí)，即相當(dāng)于有3人需要急救時(shí)，按照平均等待時(shí)間不超過(guò)10min的要求看，若配置2臺(tái)電動(dòng)吸引器，平均等待時(shí)間為8.6195min，小于10min，可見(jiàn)配置2臺(tái)電動(dòng)吸引器數(shù)量是合適的。當(dāng)急救率增加時(shí)，當(dāng)增加到80%時(shí)，即相當(dāng)于有4人需要急救，此時(shí)可發(fā)現(xiàn)2臺(tái)電動(dòng)吸引器的平均等待時(shí)間為18.5617min，已經(jīng)不能滿足救治要求，此時(shí)若電動(dòng)吸引器數(shù)量為3，平均等待時(shí)間為4.1907min，可以滿足救治要求。

表5 電動(dòng)吸引器救治效率表(后送人數(shù)5人，急救率60%)

表6 電動(dòng)吸引器救治效率表(后送人數(shù)5人，急救率80%)

2)葡萄糖注射液的配置數(shù)量

根據(jù)衛(wèi)勤教材可知，一般傷病員的輸液率為20%，因此在配置葡萄糖注射液數(shù)量時(shí)，也可以參照此衛(wèi)勤教材參數(shù)。

一次后送5人，按照輸液率20%計(jì)，則可知有1人需要輸液;當(dāng)后送人數(shù)為9人時(shí)，則有2人需要輸液，輸液時(shí)間假定為50min，則可以通過(guò)排隊(duì)模型計(jì)算配置數(shù)量。

表7 葡萄糖注射液運(yùn)行參數(shù)表

根據(jù)運(yùn)行參數(shù)，代入排隊(duì)模型可得出模擬結(jié)果，如表8所示。

表8 葡萄糖注射液救治效率表(后送人數(shù)5人，輸液率20%)

同樣，當(dāng)服務(wù)強(qiáng)度增加時(shí)，可求出相應(yīng)的救治效率，如表9所示。

表9 葡萄糖注射液救治效率表(后送人數(shù)9人，輸液率20%)

從結(jié)果看，當(dāng)輸液率為20%時(shí)，即相當(dāng)于有1人需要輸液時(shí)，按照平均等待時(shí)間不超過(guò)10min的要求看，當(dāng)配置1瓶500ml葡萄糖注射液數(shù)量時(shí)，平均等待時(shí)間為0.0006min，小于10min，可見(jiàn)配置1瓶500ml葡萄糖注射液數(shù)量是合適的。

但當(dāng)后送人數(shù)為9人時(shí)，發(fā)現(xiàn)配置1瓶500ml葡萄糖注射液數(shù)量的平均等待時(shí)間為24.2392min，已經(jīng)不能滿足救治要求，需要增加葡萄糖注射液數(shù)量，即當(dāng)葡萄糖注射液數(shù)量為2時(shí)，平均等待時(shí)間為0min，可以滿足救治要求。由此可知，葡萄糖注射液數(shù)量為1瓶以上，少于或等于2瓶合適。同理，氯化鈉注射液的服務(wù)效率和葡萄糖注射液一致，可參照同樣的排隊(duì)模型，因此可知其配置數(shù)量為1瓶以上，2瓶以內(nèi)為宜。

2.3 機(jī)載救護(hù)裝備品量綜合分析

綜合上述機(jī)載救護(hù)裝備的品種及數(shù)量分析可知，采用排隊(duì)模型能夠定量計(jì)算出配置數(shù)量，配置方案生成過(guò)程中，只要輸入各類(lèi)救護(hù)裝備的服務(wù)效率，代入排隊(duì)模型中，就可以得出數(shù)量配置方案。主要機(jī)載救護(hù)裝備配置數(shù)量及品種如表10所示。

表10 機(jī)載救護(hù)裝備品量服務(wù)服務(wù)效率表

續(xù)表10

根據(jù)表10各類(lèi)救護(hù)裝備的服務(wù)效率，通過(guò)排隊(duì)模型，即可求出相應(yīng)的配置數(shù)量，如表11所示。

表11 機(jī)載救護(hù)裝備品量分析表

3 小結(jié)

本文根據(jù)救護(hù)直升機(jī)的勤務(wù)需求分析，采用排隊(duì)論方法，定性及定量相結(jié)合的方法確定救護(hù)直升機(jī)機(jī)載裝備的品種和數(shù)量，結(jié)果科學(xué)客觀，能夠?yàn)榫茸o(hù)直升機(jī)機(jī)載裝備優(yōu)化配置研究提供依據(jù)，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外救護(hù)直升機(jī)機(jī)載裝備優(yōu)化配置研究方面的不足，并可為救護(hù)直升機(jī)研制提供論證基礎(chǔ)。不足之處在于救護(hù)直升機(jī)機(jī)載裝備的優(yōu)化配置是一個(gè)系統(tǒng)工程，全部采用排隊(duì)論方法研究裝備數(shù)量的配置可能有失公允，下一步打算采用同其它方法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))相結(jié)合的方法，進(jìn)一步分析機(jī)載裝備的優(yōu)化配置，以便為更深層次的研究機(jī)載裝備的優(yōu)化配置提供基礎(chǔ)。

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