一种登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统的制作方法

本发明涉及海上作战模拟仿真领域，特别涉及一种登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统。

背景技术：

信息化战争对卫勤保障提出了快速筹划、准确部署的要求，针对复杂情况下的登岛作战卫勤保障研究需求更为紧迫。相较于美军成熟的卫勤仿真建设，我军的卫勤信息化保障水平还在起步阶段。在这个阶段，我军利用后发优势，参照美军TML+技术，在模拟仿真的技术和软件的开发上进行了许多有益的探索和实践。医疗后送的时效性直接影响战场伤病员救治质量，医疗后送的模拟仿真研究便成为了卫勤模拟研究的热点。医疗后送过程不能抛开各救治单位节点的过程，因此，关于海上医疗后送的模拟仿真研究注重后送过程，兼顾救治流程。目前国内也有一些海上医疗后送的仿真研究，但是都存在诸多缺点。

(1)曹保根，沈俊良较早开展了海上医疗后送的模拟仿真研究。其将海上医疗后送系统按不同区域和不同阶段分解为若干个子系统，通过模拟系统中各子系统实现对海上医疗后送系统的模拟。其中对模拟过程中的具体参数进行了量化，并利用离散事件仿真的方法进行了流程模拟。但是其伤病员伤情数据直接采用伤部进行模拟，未考虑不同作战样式中受伤伤部存在差别，模型适用性存在一定的局限。此外其模拟过程中未考虑合理救治措施对伤病员生命时长的影响，仅仅考虑了后送时间消耗，对于救治时间及救治后效果未进行考虑。

(2)齐亮等以医院船为节点，按照我军现行的海上医疗后送体制为框架，分别利用蒙特卡洛进行离散事件的模拟和系统动力学对后送流程的仿真，模拟海上伤病员医疗后送中的伤病员流，以找出限制性的关键因素，进行路径优化和资源调整。其主要缺点在于伤病员发生数据为自设计数据，其实际依据不足，伤病员后续模拟过程基于此数据产生的伤病员流，存在着较大的偏倚；其次其建模后送过程中的伤病员换乘、救治影响等因素未考虑在仿真模型中。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统，能够完成登岛作战海上伤病员医疗后送全过程模拟，结合我军海上医疗后送实际，建立从海上舰艇伤病员发生、逐级救治并后送至岸基后方医院的全流程后续仿真系统，对于救治时间、救治后效果、伤病员换乘、救治影响等因素都进行了考虑，考虑全面，仿真结果更真实。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统，其包括：依次连接的伤病员发生模块、伤病员救治模块、伤病员后送模块、结局判断模块以及结果报告模块，其中，

所述伤病员发生模块包括：依次连接的伤病员发生模拟单元、伤病员伤情分析单元以及伤病员生命时长分析单元；

所述伤病员发生模拟单元用于根据不同登岛作战样式，按照预设时间、空间发生规则产生大批量伤病员；

所述伤病员伤情分析单元用于根据不同登岛作战样式以及不同武器装备，对所述伤病员发生模拟单元产生的伤病员的伤情进行分析和模拟；

所述伤病员生命时长分析单元用于根据所述伤病员伤情分析单元分析得到的伤情结果确定伤病员的生命时长；

所述伤病员救治模块用于根据所述生命时长对所述伤病员进行分类，分为：重伤员、中伤员、轻伤员以及危重伤员，以按照重伤员、中伤员、轻伤员及危重伤员的顺序开展救治仿真；

所述伤病员后送模块用于对经过所述伤病员救治模块救治之后的伤病员进行后送仿真；

所述结局判断模块用于对所述伤病员后送模块后送来的伤病员的生命特征进行判断，以判断所述伤病员是死亡或治愈或存活，当为死亡或治愈时，进入所述结果报告模块，当为存活时，返回到所述伤病员救治模块，直至完成预设的几级后送过程；

所述结果报告模块用于当仿真结束后，对所述伤病员的救治信息以及后送信息进行分析。

较佳地，所述伤病员发生单元包括：匀速发生单元、非匀速发生单元、自定义发生单元以及伤病员发生选择单元，所述伤病员发生选择单元用于在所述匀速发生单元、非匀速发生单元以及自定义发生单元中选择一种；

所述匀速发生单元用于按照设定的单位时间伤病员发生数量匀速产生伤病员；

所述非匀速发生单元用于按照泊松分布发生方式非匀速产生伤病员；

自定义发生单元用于按照自定义规则产生伤病员。

较佳地，所述非均速发生单元的泊松分布的概率分布函数为：

其中，λ代表单位时间内伤病员发生数量；

所述非均速发生单元将伤病员的产生分为四个阶段，四个阶段的持续时间以及λ不同；

所述四个阶段依次为：集结上船阶段、航渡阶段、突击上陆阶段以及巩固扩大登陆阶段，各阶段以作战准备、作战目的及作战激烈程度差异进行划分，利于战时作战力量的组织和筹划。

较佳地，所述伤病员生命时长分析单元的生命时长分为：0-1小时，1-6小时，6-24小时以及24小时以上，且0-1小时，1-6小时，6-24小时以及24小时以上四个生命时长都分为四等分。伤生命时长的变化是该仿真的基础，伤员结局判断依照生命时长与仿真模拟时间的比较进行判断，因此伤员生命时长详细程度关系到模拟伤员发生的合理性与科学性。过于粗略的生命时长划分将大大降低仿真模型的可靠性与严谨性，但是过于详细的生命时长划分则大大增加了基础数据收集的困难程度，并且伤员救治过程和后送过程主要根据伤员轻(＞24h)中(6-24h)重(1-6h)和危重(0-1h)四块分类开展不同处置和后送措施。此外，伤员生命时长越短，其伤情差异越大和复杂，每一步救治和后送措施的选择将对伤员生命产生重要影响，因此，生命时长越短，划分阶段越详细符合仿真模拟真实情况的要求。因此，本发明中将伤员生命时长按照轻中重和危重四分后继续将每一部分生命时长进行四段分布，保障了仿真模型的可靠性和实用性。

较佳地，所述伤病员救治模块包括多级救治机构、救治后的生命时长变化单元以及救治任务序列设定单元，其中，

所述多级救治机构用于逐级或越级对伤病员进行救治，直至所述伤病员死亡或治愈或仿真结束；

所述救治后的生命时长变化单元用于对经过所述多级救治机构的每一级救治机构救治后的伤病员的生命时长变化进行分析，确定经过所述多级救治机构的每一级救治机构救治后的伤病员的实时生命时长；

所述救治任务序列设定单元用于根据所述实时生命时长对所述伤病员进行分类，分为：重伤员、中伤员、轻伤员以及危重伤员，以按照重伤员、中伤员、轻伤员及危重伤员的顺序开展救治仿真。

较佳地，所述多级救治机构逐级包括：一级救治机构、二级救治机构以及三级救治机构；

所述一级救治机构为舰艇救护所，所述二级救治机构为医院船，所述三级救治机构为后方基地医院。

较佳地，所述伤病员后送模块中的后送工具包括一种或多种，当所述后送工具包括多种时，所述伤病员后送模块包括：伤病员后送阶段仿真单元以及伤病员换乘阶段模拟单元；

所述伤病员后送阶段仿真单元用于对后送工具的后送过程进行仿真模拟；

所述伤病员换乘阶段模拟单元用于对不同后送工具之间的换乘过程进行仿真模拟。

较佳地，所述伤病员后送阶段仿真单元的仿真参数包括：后送工具的种类与参数以及后送距离；所述后送工具的参数包括：后送工具数量、航速、续航里程、床位、运输人数、抵抗风力上限、换乘工具以及人员配置；

所述伤病员换乘阶段模拟单元的仿真参数包括：换乘工具的种类及其载荷量、换乘时间以及换乘前的停泊时间；所述换乘时间根据换乘工具的种类及海况环境决定。

较佳地，所述结果报告模块中的救治信息以及后送信息包括：治愈率、存活率、死亡率、主要排队单位、伤病员平均等待时间、伤病员平均后送时间、救治人员工作效率以及后送工具使用效率。

较佳地，还包括：战场态势模块，所述战场态势模块分别与所述伤病员发生模块以及所述伤病员后送模块相连；

所述战场态势模块用于对所述伤病员发生模块的伤病员分布、伤病员的伤情分布以及所述伤病员后送模块的后送态势进行实时展示。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统，能够完成登岛作战海上伤病员医疗后送全过程模拟，结合我军海上医疗后送实际，建立从海上舰艇伤病员发生、逐级救治并后送至岸基后方医院的全流程后续仿真系统，对于救治时间、救治后效果、伤病员换乘、救治影响等因素都进行了考虑，考虑全面，仿真结果更真实；

(2)本发明的登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统，还设置了：战场态势模块，可以实时展现模拟战场伤员发生态势及后送实时情况，仿真效果更真实。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明的实施例的登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例的不同救治机构之间的距离及后送工具配置图；

图3为本发明的较佳实施例的登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统的结构示意图。

标号说明：1-伤病员发生模块，2-伤病员救治模块，3-伤病员后送模块，4-结局判断模块，5-结果报告模块，6-战场态势模块。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

结合图1，对本发明的登岛作战海上伤病员医疗后送仿真系统进行详细描述，其结构示意图如图1所示，其包括：依次连接的伤病员发生模块1、伤病员救治模块2、伤病员后送模块3、结局判断模块4以及结果报告模块5，其中，伤病员发生模块1包括：依次连接的伤病员发生模拟单元、伤病员伤情分析单元以及伤病员生命时长分析单元；伤病员发生模拟单元1用于根据不同登岛作战样式，按照预设规则产生大批量伤病员；伤病员伤情分析单元用于根据不同登岛作战样式以及不同武器装备，对伤病员发生模拟单元产生的伤病员的伤情进行分析；伤病员生命时长分析单元用于根据伤病员伤情分析单元分析得到的伤情结果确定伤病员的生命时长；伤病员救治模块2用于根据生命时长对伤病员进行分类，分为：重伤员、中伤员、轻伤员以及危重伤员，以按照战伤救治规则中，重伤员、中伤员、轻伤员及危重伤员的顺序开展救治，对伤病员进行救治仿真；伤病员后送模块3用于对经过伤病员救治模块救治之后的伤病员进行后送仿真；结局判断模块4用于对伤病员后送模块后送来的伤病员的生命特征进行判断，以判断伤病员是死亡或治愈或存活，当为死亡或治愈时，进入结果报告模块，当为存活时，返回到伤病员救治模块；结果报告模块5用于当仿真结束后，对伤病员的救治信息以及后送信息进行分析。

下面对各模块进行详细描述。

1、伤病员发生模块

(1)伤病员发生单元

在作战过程中，伤病员并不是匀速产生或者在某一时刻大量全部产生的，其伤病员发生时间分布与作战样式、作战时间以及作战烈度相关。因此在模拟过程中，如果要尽可能贴近伤病员实际发生规律就应该综合考虑以上的信息。本实施例中，伤病员可以按照三种方式产生：匀速发生、非匀速发生以及自定义发生，对应地，包括：匀速发生单元、非匀速发生单元以及自定义发生单元；

(a)匀速发生单元：按照设定的伤病员单位时间发生数量从模拟开始至结束，匀速地产生伤病员。

(b)非匀速发生单元：按照设定规则非匀速产生伤病员。本实施例中采用泊松分布模型进行模拟，泊松分布式描述离散时间随机分布的一项重要函数，当时间发生个体相互之间无影响时采用泊松分布能够很好地进行拟合，如某一项服务设施在一定时间内到达的人数，因此，本实施例的伤病员发生采用泊松分布能够进行很好地拟合；

其中，λ代表单位时间内伤病员发生数量；

较佳实施例中，针对登岛作战样式的特殊性，将伤病员发生分为四个阶段：集结上床阶段、航渡阶段、突击上岸阶段以及巩固扩大登陆阶段，每个阶段的伤病员产生速度不同，因此需要对不同阶段伤病员发生比例分别按照泊松分布进行拟合，不同阶段的持续时间和λ不同，根据实际需要进行设置。

(c)自定义发生单元：按照自定义发生规则产生伤病员，发生规则用户可以自主设定，通过模型语句写入程序。由于现代战争作战样式的多样性，伤病员发生有其新的特点和规律，海上作战中，例如包含航母编队的舰艇海上作战中，伤病员并不符合匀速发生及泊松分布，在战争初始阶段，伤病员发生较少，当进入到战斗激励阶段，航母编队中的舰艇遭受飞机猛烈攻击，甚至是航母本身遭受攻击，伤病员突然大量发生，这样的伤病员发生规律不是按照某一函数关系可以拟合的，需要更加具体的作战想定设置，按照作战的任务要求，强烈程度分布进行伤病员自定义设计。此外，自设计伤病员发生时间也包括伤病员发生符合除泊松分布以外的其他函数规律特征，可通过MATLAB软件进行伤病员发生时间的拟合，并以此作为伤病员发生时间分布的规律要求。

(2)伤病员伤情分析单元

本实施例中，伤情分析包括：伤类及伤部，伤类与不同作战样式、武器装备等相关，其模拟结构可以根据不同武器装备进行调整，使其模拟结果更加贴近实际作战情况；由不同伤类确定可能发生的伤部及相应的发生百分比。

(a)伤类的分布规律

不同作战样式伤类发生存在差异，本实施例中伤类发生数据可根据实际作战样式进行参数调整，参照历史作战数据，确定海战条件下，参与作战的武器装备及舰艇与伤类的关系。本例中，采用某作战样式下伤员发生部分历史数据进行整合分析，专家咨询与调整，确定伤类发生概率分布。特别地，根据海战伤不同于陆上作战伤情发生的特点，特别增加了溺水缺氧窒息和非致命性浸泡伤。

(b)伤部的分布规律

不同伤类相应的主要发生伤部不同，参考我军及美军不同致伤武器、伤类及其伤部致伤特点，确定不同伤部百分分布，按照计算机离散随机发生伤员。伤部划分按照我军军标及伤部的划分，进行9分类区分：其中伤部按照：头部、面部、颈部、胸(背)部、腰(腹)部及骨盆(会阴)、脊柱脊髓、上肢、下肢、多处伤，进行分类。本例以某作战样式下伤类与伤部的分布情况进行模拟，如表1所示。

表1某作战样式下伤类伤部分布结构与概率

(3)伤病员生命时长分析单元

本实施例中利用历史海上作战数据进行拟合，确定不同伤情的基础存活时间，以此对不同伤情伤员的生命时长进行调整和模拟。本实施例中，在0-1小时、1-6小时、6-24小时及24小时以后时间分别进行四等分，并确定不同伤部伤病员在此时间内的存活时间。

在该部分伤类与发生概率可按照实际情况进行调整，以满足该模型应用于不同作战样式下的伤病员发生模拟。

2、伤病员救治模块

在伤病员发生模块进行伤病员发生模拟后，伤病员附带每个伤情属性信息进入伤病员救治模块。战场各级医疗机构针对各类伤情采用不同的医疗救治方案，而对救治过程的模拟则是海上伤病员模拟后送中的难点。在整个医疗后送链中，伤病员发生开始至后方医院进行确定性治疗为止，中间伤员经过各级医疗机构逐级或者越级后送，每一个医疗机构就是后送中的节点，而后送工具运输过程就是串联起后送系统的线。本实施例利用不同层级医疗救治机构救能力配置和救治效率，对伤病员的救治进行伤员救援模拟。在模型中，伤病员会经历不同救治机构进行救治，且伤病员重复进入伤病员救治模块进行救治模拟，直到伤病员死亡或治愈退出模拟过程或是模拟过程结束为止。

本实施例中，伤病员救治模块包括：多级救治机构、救治后的生命时长变化单元以及救治任务序列设定单元。

(1)多级救治机构用于逐级或越级对伤病员进行救治，直至伤病员死亡或治愈或仿真结束；

根据我军设置，本实施例中，多级救治机构包括三级，舰艇救护所为一级、医院船为二级救治机构，后方基地医院为三级救治机构，根据具体作战样式和作战伤亡情况再调整不同救治机构的部署距离、不同救治机构救治单元数量以及医护人员设置。

(2)救治后的生命时长变化单元用于对经过多级救治机构的每一级救治机构救治后的伤病员的生命时长变化进行分析，确定经过多级救治机构的每一级救治机构救治后的伤病员的实时生命时长。救治机构对于伤员实行一定的处置措施后，正确的处置会提高患者的生存概率即增加其生命时长，错误的处置会减少患者生命时长甚至直接死亡。

(3)救治任务序列设定单元用于根据实时生命时长对伤病员进行从轻到重分类，以按照从轻到重的顺序对伤病员进行救治。这里将生命时长＜1小时的伤员认为是危重伤，1-6小时伤员认为是重伤，6-24小时认为是中伤，24-168小时伤员认为轻伤。救治按照重伤、中伤、轻伤和危重伤的顺序进行伤员救治。

3、伤病员后送模块

在后送链条中，后送工具对伤员进行的后送过程对于“时效救治”理论中的救治时间影响较大。医疗后送的时效性直接影响战场伤员救治质量，医疗后送的模拟仿真研究便成为了卫勤模拟研究的热点，特别在海上伤员救治后送过程中。本实施例中采用我军的“分级后送”理论，将伤员后送过程依据不同的救治机构之后送采用的不同后送工具，分段进行模拟。当后送工具包括多种时，伤病员后送模块包括：伤病员后送阶段仿真单元以及伤病员换乘阶段模拟单元；伤病员后送阶段仿真单元用于对后送工具的后送过程进行仿真模拟；伤病员换乘阶段模拟单元用于对不同后送工具之间的换乘过程进行仿真模拟。

伤病员后送阶段模拟首先确定不同救治单元之间的距离及后送过程中的距离以及后送工具的种类与参数。按照我军实际，海上后送主要分为救护艇、卫生运输船和卫生运输直升机三种类型，我军海上救治单元主要为舰艇救护所、医院船及后方医院。不同后送工具在不同距离的后送过程中的设置亦根据我军相应实际进行设置，其相应的参数及后送距离设置如表2和图2，图2中S1、S2、S3分别为目标岛屿到舰艇救护所、舰艇救护所到医院船、医院船到后方医院的距离，t1、t2、t3、t4、t5分别为对应运输工具的运输时间，上述参数可以根据不同作战情况进行不同的设置。本例以某作战样式下各机构设置及距离设置为例。

表2后送工具参数

伤病员后送阶段仿真单元的仿真参数包括：后送工具的种类与参数以及后送距离；所述后送工具的参数包括：后送工具数量、航速、续航里程、床位、运输人数、抵抗风力上限、换乘工具以及人员配置；伤病员换乘阶段模拟单元的仿真参数包括：换乘工具的种类及其载荷量、换乘时间以及换乘前的停泊时间；换乘时间根据换乘工具的种类及海况环境决定。本实施例将伤病员换乘考虑在仿真模型中，仿真更全面，仿真结果更真实。

在后送模拟过程中，其模型与救治过程衔接，在模拟伤员接受伤员救治模块模拟过程后，进行伤员存活情况判断，存活伤员进入伤员后送模块进行模拟过程，根据后送规则依照伤情轻重程度进行后送优先级划分，并对重伤员优先使用后送直升机进行伤员后送。伤病员进入后送工具后等待后送工具达到后送要求人数或设定的情况开始后送，并重复模拟伤员的救治及后送过程。

4、结局判断模块

模拟伤病员在通过一定的后送方式到达救治机构后进行伤员存活情况判断，以确定是否需要进一步接受治疗，根据不同伤情的救治策略与相应花费的时间差异，确定不同救治类型及相应的时间消耗，按照野战外科救治成功率对不同救治成功与否进行结果判断，伤病员死亡或治愈便进入结果报告模块5进行信息统计并退出模拟系统，存活伤病员继续进入下一阶段救治和后送过程并相应改变模拟伤员的生命时长状态。

5、结果报告模块

在仿真完成后，结果报告模块自动产生本次仿真过程的伤病员的救治信息以及后送信息，包括：治愈率、存活率、死亡率、主要排队单位、伤员平均(最大)等待时间、伤员平均后送时间、重伤员平均后送时间，医护人员工作效率、后送工具使用效率等信息。根据结果报告信息，找出主要影响伤病员后送的关键因素，并通过调整相应的参数，比较不同配置条件下伤病员后送的效果。

较佳实施例中，还包括：战场态势模块6，其结构示意图如图3所示，战场态势模块6分别与伤病员发生模块1以及伤病员后送模块3相连。战场态势模块6用于对伤病员发生模块1的伤病员分布、伤病员的伤情分布以及伤病员后送模块3的后送态势进行实时展示，能够直观反映出模拟伤病员伤亡情况和伤病员模拟后送过程。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。