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为解决直升机紧急医疗服务(HEMS)基地选址优化中常忽视并发冲突的问题,研究人员开展了考虑并发冲突导致直升机不可用情况时,计算 HEMS 基地最佳位置的研究。结果表明繁忙率影响基地选址,实际繁忙率对挪威 HEMS 基地选址影响小。该研究为 HEMS 资源合理配置提供参考。
在现代医疗体系中,直升机紧急医疗服务(Helicopter Emergency Medical Services,HEMS)扮演着极为重要的角色。它就像医疗领域里的 “空中奇兵”,能迅速穿越地理障碍,将先进的医疗资源送到偏远地区,大大缩短患者的救治时间。但这一 “奇兵” 的使用可不简单,HEMS 的运营成本高昂,如何高效利用这些资源,成为了医疗领域的重要课题。其中,HEMS 基地的选址更是关键中的关键,它直接影响着救援的效率和覆盖范围。
过去,在研究 HEMS 基地选址时,人们往往忽略了一个重要因素 —— 并发冲突。简单来说,并发冲突就是当多个紧急救援需求同时出现时,直升机可能因忙于其他任务而无法及时响应,导致任务无法完成。这种情况在实际运营中频繁出现,却在数学建模时常常被忽视。为了填补这一研究空白,来自挪威空中救护基金会(Department of Research, The Norwegian Air Ambulance Foundation)、斯塔万格大学健康科学学院(Faculty of Health Sciences, University of Stavanger)等多个机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine》上,为优化 HEMS 基地选址提供了新的思路和依据。
研究人员主要采用了数学建模的方法。他们收集了挪威 2015 年的事件数据,这些数据涵盖了 428 个市的初级急性任务事件信息,包括事件数量、类型等。在建模过程中,以所有市的人口加权质心作为需求点和潜在基地位置,计算从所有潜在基地位置到需求点的旅行时间,包括 5.5 分钟的固定飞行前准备时间。通过将问题建模为最大覆盖选址问题(Maximal Covering Location Problem,MCLP)和更精细的最大期望覆盖选址问题(Maximum Expected Covering Location Problem,MEXCLP),并在 MEXCLP 模型中引入繁忙率参数(表示直升机忙碌时间的比例),来探究并发冲突对基地选址的影响。同时,研究人员还进行了绿地分析(假设不存在现有基地的情况)和基于现有基地结构的模拟,对比不同模型和繁忙率下的覆盖范围及基地选址变化。
研究结果如下:
- 并发冲突的现状:在 2004 - 2014 年期间,并发冲突是导致挪威 HEMS 任务未完成的主要偏差之一,仅次于天气和无医疗需求。不同基地的繁忙率存在差异,且同一基地不同年份的繁忙率也有所波动,总体繁忙率范围为 0 - 10.3%,平均为 4.4%。
- 覆盖范围与繁忙率的关系:假设直升机始终可用,现有基地结构可覆盖 73.6% 的事件在 30 分钟内。随着繁忙率增加,覆盖范围显著下降。例如,繁忙率为 0.1、0.2 和 0.3 时,覆盖范围分别降至 68.2%、62.4% 和 56.1%。在绿地分析中,使用 14 架直升机的 MCLP 模型(繁忙率为 0%)可使覆盖范围达到 91.9%,远高于现有基地结构。
- 繁忙率对基地选址的影响:随着繁忙率增加,模型的最优解会将更多资源(直升机和基地)分配到需求集中的地区,尤其是人口密集的大奥斯陆地区。例如,繁忙率增加到 10% 时,会增加奥斯陆地区的直升机需求,减少挪威北部地区的直升机;繁忙率增加到 20% 和 30% 时,这种趋势更加明显,会进一步减少挪威北部和中部沿海地区的直升机,增加奥斯陆附近的直升机。
- 直升机数量的影响:在数学最优情况下,将直升机数量从 14 架减少到 13 架,覆盖范围不会大幅下降;增加第 15 架直升机的增量收益也较小。
研究结论和讨论部分指出,繁忙率对 HEMS 基地的最佳选址有显著影响,较高的繁忙率会使更多直升机部署在人口密集、需求高的地区。然而,挪威 HEMS 系统中实际报告的繁忙率相对较低,对基地和直升机的最佳选址影响较小,这也在一定程度上支持了以往使用简单 MCLP 模型的研究。但由于不同基地的繁忙率存在差异,目前研究中假设所有基地繁忙率相同的模型不够完善,需要更精细的模型来确定全国非均匀繁忙率调整的影响。此外,现实中需求会随时间波动,繁忙率也会相应变化,而当前模型假设需求是静态的,后续研究可考虑纳入时间因素。总之,该研究为 HEMS 资源的合理配置提供了重要参考,有助于提高紧急医疗服务的效率,对保障民众健康具有重要意义。