救护直升机机载救护装备优化配置研究

杜海舰，伍瑞昌，王运斗，张晓峰，李梦姝

(1.军事医学科学院卫生装备研究所，天津 300161;2.南昌航空大学，江西南昌 330063)

0 引言

由于多样化军事行动及战时卫勤保障立体化的需求，救护直升机将在未来战时立体后送及非战争军事行动中发挥越来越重要的作用。而机载装备，尤其是决定救护直升机基本功能的监护、急救装备，则是救护直升机开展医疗救治与后送的物质基础，其机载卫生装备配置的优化将直接影响救护直升机效能的发挥。因此，本文采用排队论方法研究救护直升机机载卫生装备的配置，以期对救护直升机机载装备的配置优化提供依据，也对救护直升机研制提供理论基础。

救护直升机机载救护装备的配置主要根据救护直升机的勤务功能及作业能力确定。救护直升机的基本功能为批量伤病员空运后送，实施伤病员运送途中的气管切开、气胸封闭引流、心电和呼吸监护、除颤起博、输液供氧、医疗护理等紧急救治。由此可确定机载救护装备的品种。救护直升机的作业能力为一次后送并处置×名危重伤病员、×名卧姿伤病员，随乘×名医护人员，由此可确定救护直升机机载救护装备的数量。

1 救护直升机机载救护装备品种分析

救护直升机主要用于伤病员的后送及途中救治，因此根据其勤务需求及作业量，包括开展伤病员运送途中的气管切开、气胸封闭引流、心电和呼吸监护、除颤起博、输液供氧、医疗护理等紧急救治，可确定其品种如表1所示:

表1 救护直升机机载救护装备品种需求表

从表1可以看出，由于救护直升机以途中紧急救治为主，因此需要担架、除颤起搏监护仪、急救呼吸机、电动吸引器、输液泵和氧气瓶等急救及监护设备，确保完成规定的空中救护任务。

2 救护直升机机载救护装备数量分析

2.1 机载救护装备数量配置模型分析

要定量计算出机载救护装备的编配数量，就需要找到合适的数学模型。在分析了机载救护装备编配数量的特点后，可以看到，根据战时伤员流的特点，伤员每时每刻都在发生着，在经过救治机构处置后，就需要等待后送。救护直升机在救治伤病员时，如果伤病伤情及伤病员数量超过救护直升机的救治能力，就会存在伤病员排队的现象。这一现象正是运筹学中排队论涉及到的理论，由此可用排队论对机载救护装备的编配数量进行探索研究。

战时伤员排队具有随机性的特点，伤员到达和服务时间都符合一定的概率分布，根据经验可知，伤员产生的过程具有以下两个特点［1－3］:

1)在等长的时间区间内到达的伤员个数完全服从相同的分布，这一特性叫做稳定增量性;

2)伤员在救治机构服务的时间与该伤员已经接受了多长时间的服务无关，即马尔柯夫性。

平面P与平面Q大小相等且平行放置，垂直距离为h。平面P为光源面，共放置N颗LED灯珠。平面Q为目标面，代表植物所在的平面，即需要检测照度均匀性的平面。假设平面 P 上有一点 A（m0，n0，h），目标面上有一点 B（x0，y0，0），点 A 在点 B 产生的光照强度为：

这两个特点正符合泊松分布，因此，可以用泊松流来描述伤员的产生规律，即伤员到达个数的分布服从泊松分布，到达时间间隔和服务时间服从负指数分布。

2.2 机载救护装备数量配置模型建立

2.2.1 模型边界条件

假定救护直升机一次后送5名卧位伤病员，可知一次后送量为5人。由于救护直升机在战术区到战役区的区域内执行救治任务，即可知假定距离为220km，而直升机巡航速度为240km/h，可知整个救治时间约为60min;同时，伤病员是批量到达并且批量后送，因此伤员到达不是随机变量，可为一定值;伤员救护时间是随机变量，可根据指数分布求出伤员救治时间随机数。如表2所示救护直升机基本卫勤参数表。

表2 救护直升机卫勤参数表

2.2.2 排队论模型建立

救护直升机伤员批量到达且后送，服务时间服从指数分布，可采用多服务台变步长人数固定排队模型［4，5］。按照上述的伤员到达的状态图，当伤员周而复始地到达多服务台的时候，就可以计算出伤员的平均等待时间及有关的一些救治信息。因此，多服务台伤员排队模型框图如图1所示。

根据图1的流程，可以编写程序，首先设计程序流程图，如图2所示。

图1 多服务台固定步长流程图

图2中各参数的含义如表3所示。

2.2.3 模型结果分析

机载救护装备中，以急救装备及耗材为主，这里以急救装备中的吸引器及耗材中的葡萄糖瓶装数量为例，重点分析其装备配置数量。

1)电动吸引器的配置数量

前面已经论证了救护直升机所需要的品种，这里以电动吸引器为例，应用排队论模型来确定电动吸引器的配置数量。

确定数量也需要输入参数才能获得结果，电动吸引器编配数量模拟需要知道电动吸引器的使用率以及电动吸引器的保障率，即战时伤员隔多长时间使用电动吸引器，每次使用电动吸引器为多长时间。根据边界条件，可知救护直升机一次后送5位卧位伤病员，一次后送时间为60min，假定其中有60%的伤病员需要开展急救并需要利用电动吸引器，即可知其平均到达率为=5×60%/1=3(人/h)，又根据有关资料，重伤员的急救时间为50min/例，即相当于电动吸引器的平均服务率。要求重伤员的平均等待时间不能超过10min(见表4)。

图2 多服务台固定步长程序流程图

表3 固定步长排队模型参数表

表4 电动吸引器运行参数表

根据吸引器运行参数，代入排队模型可得出模拟结果如表5所示。

同样，当服务强度增加时，可求出相应的救治效率，如表6所示。

从结果看，当急救率为60%时，即相当于有3人需要急救时，按照平均等待时间不超过10min的要求看，若配置2台电动吸引器，平均等待时间为8.6195min，小于10min，可见配置2台电动吸引器数量是合适的。当急救率增加时，当增加到80%时，即相当于有4人需要急救，此时可发现2台电动吸引器的平均等待时间为18.5617min，已经不能满足救治要求，此时若电动吸引器数量为3，平均等待时间为4.1907min，可以满足救治要求。

表5 电动吸引器救治效率表(后送人数5人，急救率60%)

表6 电动吸引器救治效率表(后送人数5人，急救率80%)

2)葡萄糖注射液的配置数量

根据卫勤教材可知，一般伤病员的输液率为20%，因此在配置葡萄糖注射液数量时，也可以参照此卫勤教材参数。

一次后送5人，按照输液率20%计，则可知有1人需要输液;当后送人数为9人时，则有2人需要输液，输液时间假定为50min，则可以通过排队模型计算配置数量。

表7 葡萄糖注射液运行参数表

根据运行参数，代入排队模型可得出模拟结果，如表8所示。

表8 葡萄糖注射液救治效率表(后送人数5人，输液率20%)

同样，当服务强度增加时，可求出相应的救治效率，如表9所示。

表9 葡萄糖注射液救治效率表(后送人数9人，输液率20%)

从结果看，当输液率为20%时，即相当于有1人需要输液时，按照平均等待时间不超过10min的要求看，当配置1瓶500ml葡萄糖注射液数量时，平均等待时间为0.0006min，小于10min，可见配置1瓶500ml葡萄糖注射液数量是合适的。

但当后送人数为9人时，发现配置1瓶500ml葡萄糖注射液数量的平均等待时间为24.2392min，已经不能满足救治要求，需要增加葡萄糖注射液数量，即当葡萄糖注射液数量为2时，平均等待时间为0min，可以满足救治要求。由此可知，葡萄糖注射液数量为1瓶以上，少于或等于2瓶合适。同理，氯化钠注射液的服务效率和葡萄糖注射液一致，可参照同样的排队模型，因此可知其配置数量为1瓶以上，2瓶以内为宜。

2.3 机载救护装备品量综合分析

综合上述机载救护装备的品种及数量分析可知，采用排队模型能够定量计算出配置数量，配置方案生成过程中，只要输入各类救护装备的服务效率，代入排队模型中，就可以得出数量配置方案。主要机载救护装备配置数量及品种如表10所示。

表10 机载救护装备品量服务服务效率表

续表10

根据表10各类救护装备的服务效率，通过排队模型，即可求出相应的配置数量，如表11所示。

表11 机载救护装备品量分析表

3 小结

本文根据救护直升机的勤务需求分析，采用排队论方法，定性及定量相结合的方法确定救护直升机机载装备的品种和数量，结果科学客观，能够为救护直升机机载装备优化配置研究提供依据，弥补了国内外救护直升机机载装备优化配置研究方面的不足，并可为救护直升机研制提供论证基础。不足之处在于救护直升机机载装备的优化配置是一个系统工程，全部采用排队论方法研究装备数量的配置可能有失公允，下一步打算采用同其它方法(如神经网络)相结合的方法，进一步分析机载装备的优化配置，以便为更深层次的研究机载装备的优化配置提供基础。

［1］王可定.作战模拟理论与方法［M］.长沙:国防科技大学出版社，1999:313－320.

［2］Sundstrom S C，Blood C G，Matheny S A.The optimal placement of casualty evacuation assets:a linear programming model［R］.ADA306020.1996.

［3］Matheny S A，Keith D C，Sundstrom S C，et a1.A medical planning tool for projecting the required casualty evacuation assets in a military theater of operations［R］.ADA335748.1998.

［4］战伤救治规则.总后卫生部(Z)，2006.

［5］Blood C G，Jolly R T，Odowick M S.An analysis of shipboard casualty incidence during naval combat operations［R］.Naval Health Research Center，1995.