無人機傷病員后送在未來災害救援中的應用前景

高丹丹， 曾 琳， 張治鋼， 何慶華

傳統(tǒng)的傷病員后送主要依靠擔架搬運、陸地交通工具、直升機和艦船等方式，但是上述方式易受災害現(xiàn)場環(huán)境、交通情況、地形地貌、力量部署和場地等限制，導致救援人員難以快速到達災害現(xiàn)場。無人機具有垂直起降、輕便、機動性強等優(yōu)點，非常適合執(zhí)行災害救援任務，實現(xiàn)精準的傷病員轉(zhuǎn)運。無人機在軍用和民用生活中的用途越來越多[1-5]。近年來，美國、英國、以色列等國家均在無人機傷員后送領域開展大量的研究[6]。國防部有一個“2013～2038年無人系統(tǒng)集成路線圖”[7]。2012年，北約無人機工作組對使用無人機開展傷病員后送進行了特別會議，論證了無人機在傷病員后送中的可行性[8]。目前，可用于傷病員后送的無人機典型代表包括：①美國陸軍“DP-14HAWK”是一款雙旋翼無人機[9]，搭載激光雷達、慣性導航、GPS和超聲測距等載荷，實現(xiàn)自主飛行，這款無人機可以輕松攜帶一個單獨的患者，而沒有護理人員[10](見圖1)；②美國海軍陸戰(zhàn)隊“K-MAX”傷員后送無人機[11]采用雙旋翼并列式結(jié)構，具有機體靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小、懸停能力強、爬升速度快等特點，可攜帶一名傷員(見圖2)；③以色列的“鸕鶿”無人機配備函道式風扇噴氣發(fā)動機，可以攜帶兩名患者(見圖3)，這款無人機已經(jīng)符合以色列國防軍和北約RTG-184醫(yī)療后送和戰(zhàn)場傷病員后送標準[8]。隨著無人機系統(tǒng)和垂直起降技術的發(fā)展，未來具有旋翼或垂直起降無人機系統(tǒng)的數(shù)量也會逐漸增加，為評估新型航空器在運送傷病員的可行性提供了保障[12]。因此，研究外軍無人機傷病員后送醫(yī)療的原則及方法、無人機后送的救護特點，積極探索無人機在災害救援方面的應用已經(jīng)成為一個重要的研究方向。

圖1 DP-14HAWK 無人機

圖2 K-MAX傷員后送無人機

圖3 以色列的“鸕鶿”無人機

1 無人機傷病員后送的早期干預

傷病員后送是指在沒有空中醫(yī)療支援或可用非醫(yī)療/醫(yī)療人員的情況下，對傷病員的無計劃轉(zhuǎn)移。包括：從受傷點接走傷病員，送往醫(yī)療設施完善的機構；或從受傷點接走傷病員，短距離送往附近醫(yī)療點，使醫(yī)生能夠提供穩(wěn)定護理，并等待真正的醫(yī)療后送飛機的到來[5]。

1.1無人機傷病員后送原則和方法

使用無人機傷病員后送的首要原則是“不造成傷害”，即對傷病員生命的威脅必須低于傷病員在原地等候其他平臺醫(yī)療后送時面臨的風險。只有在這種情況下，傷病員后送才對臨床治療有用。雖然創(chuàng)傷后60分鐘被稱為“黃金1小時”[13]，但嚴重創(chuàng)傷患者的生還幾率還取決于能否快速獲得穩(wěn)定的高級創(chuàng)傷生命支持和外科護理。傷病員后送的目標是在規(guī)定時間內(nèi)運送傷病員，使其能接受適當醫(yī)療水平的治療[14]。因此將無人機作為空中傷病員后送的替代方法，可以更加及時地做出關鍵響應，縮短專業(yè)救治機構到達現(xiàn)場的運輸時間，降低對人員的威脅及傷員的二次傷害，大大提高傷病員后送能力。

無人機傷病員后送過程是向指揮中心請求傷病員后送，根據(jù)場景、沖突選定最佳無人機，基于GPS坐標和機載激光探測和測距傳感器的航路點導航、著陸區(qū)選擇和拒絕(基于著陸區(qū)中探測到的障礙物)，自主規(guī)劃好并上傳路線。機上加載一個自主的途中重癥監(jiān)護系統(tǒng)，以監(jiān)測、記錄和傳輸狀態(tài)(通過無人機系統(tǒng)的指揮與控制系統(tǒng))，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)直接反饋給接收醫(yī)院[15-16]。

1.2無人機傷病員后送的早期干預

一項對2011年1月至2014年3月在持久自由行動(Operation Enduring Freedom，OEF)中受傷的美國軍人的傷員醫(yī)療護理記錄進行了回顧性研究，該研究主要針對無人機將傷病員從受傷地點到達第一個軍事救治機構的醫(yī)療后送傷員記錄[17]。統(tǒng)計結(jié)果表明，最常見的干預措施包括：非壓力止血包扎、靜脈注射用藥、呼吸道人工通路、使用氧氣、止血帶、心肺復蘇和使用血漿制品。基于《高級創(chuàng)傷生命支持》(ATLS)指南[18]，針對戰(zhàn)場傷病員的無人機途中護理干預主要側(cè)重于以下方面：

1.2.1 大出血 對于災害救援中的傷病員，出血或大出血是對生命的主要威脅。無人機后送前必須使用合適的現(xiàn)場敷料和止血帶控制中度至重度活動性出血，但如果使用不當，可能會導致松動和大出血。如果傷病員存在不可受壓的腔內(nèi)出血，則轉(zhuǎn)移之前必須用止血劑控制出血。此外，如果災害救援現(xiàn)場條件允許，需要在后送期間對傷病員進行靜脈輸液。但飛行期間需要對醫(yī)療后送進行遠程監(jiān)測，并需要具備調(diào)整或補充輸液的能力。對此，需對患者進行垂直輸液，或采用流速足夠的泵送方式進行輸液。對于緊急復蘇情況下需要換液的患者來說，移動期間不得采用靜脈輸液方式，而不是需要輔以積極管理，往往否則會導致患者病情惡化。

1.2.2 呼吸 可自然呼吸的傷病員使用帶氧氣面罩的簡單口咽導氣管(如有)，通常導氣管保持原位即可，無需固定。但喉罩或氣管內(nèi)導管等更先進的氣道需要固定，并須配備充氣囊來保證氣道的密封性。不過因為在飛行期間無法調(diào)整，而高度變化又可能導致它們破裂，因此其內(nèi)需要充滿鹽水以防破裂。如果傷員上頜面或頸部有創(chuàng)傷，將很難固定氣道。而且飛行期間，傷病員處于仰臥體位時會面臨吸入危險，特別是在氣道氣囊難以良好密封的情況下。根據(jù)傳統(tǒng)的基本急救知識，如果急救人員無人幫助，而傷病員又必須離開時，首先需要將傷病員置于側(cè)躺“復蘇體位”。飛行期間，嘔吐會使氣道受損，因此須考慮將傷病員置于側(cè)躺體位，但前提是確保該體位不會影響胸部呼吸。一般來說，臨床上需要先進氣道的傷病員不適用于無人機后送。

1.2.3 使用氧氣

輔助供氧是急診治療中一種標準且普遍的治療方法。目前，該方法已獲《高級創(chuàng)傷生命支持》和《院前急救創(chuàng)傷生命支持》批準[19]。由于無人機貨艙為非加壓艙，因此極有可能會在安全高度使用輔助供氧(如可用)。與健康機組人員不同，在不考慮任何額外海拔要求的情況下，需要采用面罩為嚴重創(chuàng)傷傷病員提供充足氧氣。

任何需要輔助換氣的傷病員都需要配備護理人員或機械呼吸機。如果考慮使用無人機進行傷病員后送，必須確保傷病員能夠自己呼吸，從而能夠保證在沒有氧氣補充的飛行途中能夠生存。但如果預期情景包括計劃對配有呼吸機的患者實施醫(yī)療后送，則平臺需要具備監(jiān)測患者呼吸機狀況并自動/遠程接收反饋的能力[19]。在不考慮任何額外海拔要求的情況下，需要采用面罩為嚴重創(chuàng)傷傷病員提供充足氧氣。而對于需要治療用氧的患者，最好不要采用空中傷病員后送方式，而應優(yōu)先通過醫(yī)療后送(空中救護)轉(zhuǎn)移。

1.2.4 低體溫 無人機后送中的大多數(shù)傷病員都遭受了嚴重創(chuàng)傷，并伴隨大量失血，因此，低體溫問題不僅存在于地面，空中仍需考慮，如果后送飛機上沒有設計適當?shù)沫h(huán)境溫度控制，無疑會加劇這一問題。

2 無人機傷病員后送的救治分級

Parker等[20]將無人機救治分為以下級別：第0級為單獨的患者；第1級為途中救治的平臺提供者；第2級為途中進行的介入護理；第3級為在途中進行的手術救治。

第0級是近期最有可能實現(xiàn)的，即是將傷病員直接送上無人機運送到后方救治機構。臨床考慮因素包括：①使用無人機傷病員后送的快速性是否可以抵消在運輸過程中減少的護理所造成的影響？是否高于暴露于無人機預期飛行高度，機艙條件給患者造成的風險？如果無人機發(fā)生火災或遭遇事故，是否會有導致患者進一步受傷的風險？此時，需要在考慮具體傷情的前提下對患者進行適當約束。對于某些傷情，不可將傷口包扎得太緊。②患者是否可能有隨著時間推移(飛行時間越短，造成的風險越小)或暴露于高空而惡化的隱性創(chuàng)傷？這一問題取決于對損傷機制的了解以及飛行前的初步調(diào)查是否全面。③飛行期間所需的鎮(zhèn)痛水平是否會對患者的呼吸能力構成威脅？④患者是否已準備好暴露于寒冷中？

第1級是途中救治的平臺提供者，即無人機迅速下降到傷員所在地點，在基本的創(chuàng)傷護理之后，迅速將傷員運送到?？谱o理機構，無人機平臺能夠主動監(jiān)測生命體征，管理氣道、呼吸和循環(huán)系統(tǒng)。除上述條件外，臨床考慮因素還包括：①配備合適系統(tǒng)，用于監(jiān)測患者的氣道和呼吸是否通暢，包括呼吸機性能；②系統(tǒng)可以監(jiān)測患者的循環(huán)狀態(tài)，并根據(jù)需要調(diào)整或補充靜脈輸液，包括保持輸液溫度；③設置一間足以容納靜脈輸液液體、氧氣瓶、呼吸機以及重要機能監(jiān)測系統(tǒng)的隔艙。該隔艙的溫度應可調(diào)節(jié)，大小應足以容納脊柱板或帶安全帶的擔架，包括將患者置于仰臥體位或“復蘇體位”的約束設施。

第2級是途中進行的介入護理，醫(yī)療小組可以提供氣管插管、呼吸機和先進的復蘇技能，通過直接與車載無人機控制系統(tǒng)的接口，醫(yī)療小組的隨機醫(yī)生可臨床決策，是飛往二級醫(yī)療救治機構，還是中轉(zhuǎn)將頭部受傷患者一同送往配備有CT設備的三級醫(yī)療救治機構。

第3級是無人機的內(nèi)部有效載荷足以容納一支醫(yī)療隊和相關裝備的情況下，允許飛行途中進行創(chuàng)傷控制手術的。一些國家已經(jīng)在標準的有人駕駛飛機上具備了這種能力。因此，機上手術已經(jīng)成為現(xiàn)實，但最終用戶對機身可靠性的信賴仍然是關鍵。

因此，隨著無人機技術的發(fā)展和護理水平的提升，無人機的垂直起降、機動性強，精準“點對點”傷員后送等優(yōu)點，使用無人機提供災害救援救治成為可能，可將傷病員快速運送到醫(yī)療救治機構。

近年來，地震、海嘯等自然災害頻發(fā)，火災、交通事故、危險化學品泄漏等重大事故頻發(fā)，恐怖襲擊以及軍事作戰(zhàn)行動時有發(fā)生，造成嚴重的環(huán)境破壞、經(jīng)濟損失以及人員傷亡，特別某些情況下將執(zhí)行傷病員后送的機組人員和平臺置于較為危險的境地，因此與僅依賴有人駕駛直升機相比，將無人機當作“備選飛機”可為傷病員后送任務提供一種新的能力，途中醫(yī)療有效護理也可以提高傷病員的生還機會。與所有新技術一樣，災害救援中傷病員的無人機后送將面臨的挑戰(zhàn)可能是空域管理、導航和安全問題、在運輸過程中提供適當護理水平的決策，以及最終用戶的可接受性。因此，在未來災害救援使用無人機進行傷病員后送，需要了解全面的設備功能和遠程控制自動化，并且醫(yī)療人員需要接受相關培訓，才能對其提供護理和保護，從而降低傷病員的病死率和傷殘率。