救護直升機機載救護裝備優化配置研究

杜海艦，伍瑞昌，王運斗，張曉峰，李夢姝

(1.軍事醫學科學院衛生裝備研究所，天津 300161;2.南昌航空大學，江西南昌 330063)

0 引言

由于多樣化軍事行動及戰時衛勤保障立體化的需求，救護直升機將在未來戰時立體后送及非戰爭軍事行動中發揮越來越重要的作用。而機載裝備，尤其是決定救護直升機基本功能的監護、急救裝備，則是救護直升機開展醫療救治與后送的物質基礎，其機載衛生裝備配置的優化將直接影響救護直升機效能的發揮。因此，本文采用排隊論方法研究救護直升機機載衛生裝備的配置，以期對救護直升機機載裝備的配置優化提供依據，也對救護直升機研制提供理論基礎。

救護直升機機載救護裝備的配置主要根據救護直升機的勤務功能及作業能力確定。救護直升機的基本功能為批量傷病員空運后送，實施傷病員運送途中的氣管切開、氣胸封閉引流、心電和呼吸監護、除顫起博、輸液供氧、醫療護理等緊急救治。由此可確定機載救護裝備的品種。救護直升機的作業能力為一次后送并處置×名危重傷病員、×名臥姿傷病員，隨乘×名醫護人員，由此可確定救護直升機機載救護裝備的數量。

1 救護直升機機載救護裝備品種分析

救護直升機主要用于傷病員的后送及途中救治，因此根據其勤務需求及作業量，包括開展傷病員運送途中的氣管切開、氣胸封閉引流、心電和呼吸監護、除顫起博、輸液供氧、醫療護理等緊急救治，可確定其品種如表1所示:

表1 救護直升機機載救護裝備品種需求表

從表1可以看出，由于救護直升機以途中緊急救治為主，因此需要擔架、除顫起搏監護儀、急救呼吸機、電動吸引器、輸液泵和氧氣瓶等急救及監護設備，確保完成規定的空中救護任務。

2 救護直升機機載救護裝備數量分析

2.1 機載救護裝備數量配置模型分析

要定量計算出機載救護裝備的編配數量，就需要找到合適的數學模型。在分析了機載救護裝備編配數量的特點后，可以看到，根據戰時傷員流的特點，傷員每時每刻都在發生著，在經過救治機構處置后，就需要等待后送。救護直升機在救治傷病員時，如果傷病傷情及傷病員數量超過救護直升機的救治能力，就會存在傷病員排隊的現象。這一現象正是運籌學中排隊論涉及到的理論，由此可用排隊論對機載救護裝備的編配數量進行探索研究。

戰時傷員排隊具有隨機性的特點，傷員到達和服務時間都符合一定的概率分布，根據經驗可知，傷員產生的過程具有以下兩個特點［1－3］:

1)在等長的時間區間內到達的傷員個數完全服從相同的分布，這一特性叫做穩定增量性;

2)傷員在救治機構服務的時間與該傷員已經接受了多長時間的服務無關，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為目標面，代表植物所在的平面，即需要檢測照度均勻性的平面。假設平面 P 上有一點 A（m0，n0，h），目標面上有一點 B（x0，y0，0），點 A 在點 B 產生的光照強度為：

這兩個特點正符合泊松分布，因此，可以用泊松流來描述傷員的產生規律，即傷員到達個數的分布服從泊松分布，到達時間間隔和服務時間服從負指數分布。

2.2 機載救護裝備數量配置模型建立

2.2.1 模型邊界條件

假定救護直升機一次后送5名臥位傷病員，可知一次后送量為5人。由于救護直升機在戰術區到戰役區的區域內執行救治任務，即可知假定距離為220km，而直升機巡航速度為240km/h，可知整個救治時間約為60min;同時，傷病員是批量到達并且批量后送，因此傷員到達不是隨機變量，可為一定值;傷員救護時間是隨機變量，可根據指數分布求出傷員救治時間隨機數。如表2所示救護直升機基本衛勤參數表。

表2 救護直升機衛勤參數表

2.2.2 排隊論模型建立

救護直升機傷員批量到達且后送，服務時間服從指數分布，可采用多服務臺變步長人數固定排隊模型［4，5］。按照上述的傷員到達的狀態圖，當傷員周而復始地到達多服務臺的時候，就可以計算出傷員的平均等待時間及有關的一些救治信息。因此，多服務臺傷員排隊模型框圖如圖1所示。

根據圖1的流程，可以編寫程序，首先設計程序流程圖，如圖2所示。

圖1 多服務臺固定步長流程圖

圖2中各參數的含義如表3所示。

2.2.3 模型結果分析

機載救護裝備中，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量為例，重點分析其裝備配置數量。

1)電動吸引器的配置數量

前面已經論證了救護直升機所需要的品種，這里以電動吸引器為例，應用排隊論模型來確定電動吸引器的配置數量。

確定數量也需要輸入參數才能獲得結果，電動吸引器編配數量模擬需要知道電動吸引器的使用率以及電動吸引器的保障率，即戰時傷員隔多長時間使用電動吸引器，每次使用電動吸引器為多長時間。根據邊界條件，可知救護直升機一次后送5位臥位傷病員，一次后送時間為60min，假定其中有60%的傷病員需要開展急救并需要利用電動吸引器，即可知其平均到達率為=5×60%/1=3(人/h)，又根據有關資料，重傷員的急救時間為50min/例，即相當于電動吸引器的平均服務率。要求重傷員的平均等待時間不能超過10min(見表4)。

圖2 多服務臺固定步長程序流程圖

表3 固定步長排隊模型參數表

表4 電動吸引器運行參數表

根據吸引器運行參數，代入排隊模型可得出模擬結果如表5所示。

同樣，當服務強度增加時，可求出相應的救治效率，如表6所示。

從結果看，當急救率為60%時，即相當于有3人需要急救時，按照平均等待時間不超過10min的要求看，若配置2臺電動吸引器，平均等待時間為8.6195min，小于10min，可見配置2臺電動吸引器數量是合適的。當急救率增加時，當增加到80%時，即相當于有4人需要急救，此時可發現2臺電動吸引器的平均等待時間為18.5617min，已經不能滿足救治要求，此時若電動吸引器數量為3，平均等待時間為4.1907min，可以滿足救治要求。

表5 電動吸引器救治效率表(后送人數5人，急救率60%)

表6 電動吸引器救治效率表(后送人數5人，急救率80%)

2)葡萄糖注射液的配置數量

根據衛勤教材可知，一般傷病員的輸液率為20%，因此在配置葡萄糖注射液數量時，也可以參照此衛勤教材參數。

一次后送5人，按照輸液率20%計，則可知有1人需要輸液;當后送人數為9人時，則有2人需要輸液，輸液時間假定為50min，則可以通過排隊模型計算配置數量。

表7 葡萄糖注射液運行參數表

根據運行參數，代入排隊模型可得出模擬結果，如表8所示。

表8 葡萄糖注射液救治效率表(后送人數5人，輸液率20%)

同樣，當服務強度增加時，可求出相應的救治效率，如表9所示。

表9 葡萄糖注射液救治效率表(后送人數9人，輸液率20%)

從結果看，當輸液率為20%時，即相當于有1人需要輸液時，按照平均等待時間不超過10min的要求看，當配置1瓶500ml葡萄糖注射液數量時，平均等待時間為0.0006min，小于10min，可見配置1瓶500ml葡萄糖注射液數量是合適的。

但當后送人數為9人時，發現配置1瓶500ml葡萄糖注射液數量的平均等待時間為24.2392min，已經不能滿足救治要求，需要增加葡萄糖注射液數量，即當葡萄糖注射液數量為2時，平均等待時間為0min，可以滿足救治要求。由此可知，葡萄糖注射液數量為1瓶以上，少于或等于2瓶合適。同理，氯化鈉注射液的服務效率和葡萄糖注射液一致，可參照同樣的排隊模型，因此可知其配置數量為1瓶以上，2瓶以內為宜。

2.3 機載救護裝備品量綜合分析

綜合上述機載救護裝備的品種及數量分析可知，采用排隊模型能夠定量計算出配置數量，配置方案生成過程中，只要輸入各類救護裝備的服務效率，代入排隊模型中，就可以得出數量配置方案。主要機載救護裝備配置數量及品種如表10所示。

表10 機載救護裝備品量服務服務效率表

續表10

根據表10各類救護裝備的服務效率，通過排隊模型，即可求出相應的配置數量，如表11所示。

表11 機載救護裝備品量分析表

3 小結

本文根據救護直升機的勤務需求分析，采用排隊論方法，定性及定量相結合的方法確定救護直升機機載裝備的品種和數量，結果科學客觀，能夠為救護直升機機載裝備優化配置研究提供依據，彌補了國內外救護直升機機載裝備優化配置研究方面的不足，并可為救護直升機研制提供論證基礎。不足之處在于救護直升機機載裝備的優化配置是一個系統工程，全部采用排隊論方法研究裝備數量的配置可能有失公允，下一步打算采用同其它方法(如神經網絡)相結合的方法，進一步分析機載裝備的優化配置，以便為更深層次的研究機載裝備的優化配置提供基礎。

［1］王可定.作戰模擬理論與方法［M］.長沙:國防科技大學出版社，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］戰傷救治規則.總后衛生部(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.