卫生飞机机载供氧系统的效能评估研究.pdf

窑医疗卫生装备窑 2024年1月第45卷第1期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 1 窑 January 窑 2024卫生飞机机载供氧系统的效能评估研究王轶，金朝*，郑力通，国佳，李法林，蒋科，李宝辉（空军军医大学空军特色医学中心，北京100142）摘要介绍了卫生飞机机载供氧系统评估的重要性，从航空用供氧系统的研制特性和使用特性出发，基于层次分析法，结合卫生飞机领域专家经验提出了包括总供氧量、管路气密性、单嘴流量调节特性、单嘴出口压力调节特性、拆装能力、机械操作能力和固定能力7个评价指标的效能评估方法，有利于准确掌握供氧系统的性能变化，为机载供氧系统地面维护、保养提供了参考。关键词卫生飞机；机载供氧系统；效能评估；层次分析法中国图书资料分类号R318曰V271.3文献标志码A文章编号1003-8868渊2024冤01-0089-04DOI院10.19745/j.1003-8868.2024015Oxygen supply system effectiveness evaluation used formedical aircraftWANG Yi,JIN Zhao*,ZHENG Li-tong,GUO Jia,LI Fa-lin,JIANG Ke,LI Bao-hui(Air Force Medical Center,Air Force Medical University,Beijing 100142,China)AbstractThe importance of evaluating the oxygen supply system of the medical aircraft was introduced.With considerationson the characteristics of the oxygen supply system of the medical aircraft during its development and application,an oxygensupply system effectiveness evaluation method was proposed based on the analytic hierarchy process and the experience ofexperts in the field of medical aircraft,which involved in seven evaluation indexes of total oxygen supply,pipeline airtight-ness,single-nozzle flow adjustment characteristics,single-nozzle outlet pressure adjustment characteristics,disassembly andassembly,mechanical operation and fixation ability.The effectiveness evaluation method proposed was of significance foraccurately grasping the changes in the performance of the oxygen supply system.References were provided for the groundmaintenance of the oxygen supply system of the medical aircraft.悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造袁2024袁45渊1冤院89-92Key wordsmedicalaircraft;aircraft-mounted oxygen supply system;effectiveness evaluation;analytichierarchy process作者简介院王轶（1982），男，工程师，主要从事机械电子工程方面的研究工作。通信作者院金朝，E-mail：0引言卫生飞机一般以运输机、客机为基础，加装机上医疗救护装备，用于军事行动和突发灾害性事件时解决批量伤病员空运医疗后送问题，是航空应急救援体系中的重要运输途径1-3。供氧系统利用碳纤维铝胆气瓶、管路、减压器、压力表等，经过航空适用性改造（所有螺纹紧固件加螺纹胶并加装防错位铅封）进行构建，用于机载手术及救治过程中给伤病员提供氧气4。虽然机载供氧系统设计严格、规范5，但伴随着疲劳强度下降以及氧气消耗，供氧系统性能下降，从而影响空运医疗任务的执行。借助于有效的供氧系统效能评估，可以掌握供氧系统实际状态，发现存在的薄弱环节，为地面维护、保养提供参考依据，保证卫生飞机健康稳定运行。目前常用的效能评估方法主要有基于可用度、可靠度和能力的方法，概率状态机法，层次分析法等6-8。文献9介绍了野战医疗所占用型医疗装备使用效能评估模型的构建方法，文献10介绍了囊式卫生装备性能评价方法，文献11介绍了卫生装备保障效能评估方法，文献12介绍了一种采用模糊思路进行野战手术车效能评估的方法。虽然效能评估在卫生装备研制和生产领域的研究较多，但由于卫生飞机具备完整的医疗体系，涉及面较广，效能评估实施起来有一定困难。本文从卫生飞机机载供氧系统构建特性出发，栽澡藻泽蚤泽论著王轶，金朝，郑力通，等.卫生飞机机载供氧系统的效能评估研究J.医疗卫生装备，2024，45（1）：89-92.89 窑医疗卫生装备窑 2024年1月第45卷第1期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 1 窑 January 窑 2024结合卫生飞机领域专家经验，基于层次分析法（ana原lytic hierarchy process，AHP）提出一种效能评估方法，以期提高其使用性能。1供氧系统效能评估方法AHP采用定性分析与定量计算相结合，是科学决策化的手段，适用于难以用定量分析进行的效能评估。因此，本文采用AHP进行供氧系统效能评估。供氧系统效能评估值由多个基础指标支撑，整个效能评估过程主要分为指标体系建立、指标相互权重值设计、指标属性值确定。指标相互权重值主要通过卫生飞机行业领域内专家经验确定。具体权重值来源于专家经验主观对指标相对重要性作出的判别，通常用数字进行确定。专家需要针对任意某2个指标对总体效能贡献的相对重要性作出判断，利用19比例标度法，以打分的方式给出对应的权重设置。判断矩阵就是基于打分数值构建。对于n个指标x1，x2，xn，利用矩阵元素aij标识xi和xj的相对重要性指标，根据专家打分结果可以构建一个矩阵：Z=a11a12a1na12a22a2na1na2nann杉删山山山山山山山山山山山山山山煽闪衫衫衫衫衫衫衫衫衫衫衫衫衫衫（1）该矩阵是一个对称矩阵，且对角线元素值为1。借助于归一化处理，对矩阵Z求最大特征根对应的向量uu=（u1，u2，un）后，则可以得到权重值，计算公式为Wi=uink=1移uk（2）评估过程中，在指标相互权重值（W1，W2，Wn）和指标属性值（B1，B2，Bn）确定后，效能值的计算公式为A=W1伊B1+W2伊B2+Wn伊Bn（3）2指标体系构建机载供氧系统一般有2种模式：（1）集中供氧站式，在载机平台布设由多个大容量氧气瓶组成的集中供氧站，通过布设供氧管路向各功能模块区域供氧。（2）分散式供氧，充分利用机载医疗救护设备各组件之间的可用空间解决携氧和供氧问题。分散式供氧方式不对载机平台进行任何改造，各功能模块自携供氧装置可完全独立工作，也可在不同平台之间快速转换以及任意组合。这种方式是目前医疗卫生飞机首选的供氧模式。总供氧量是执行作战任务过程中首先关注的性能指标。在分散式供氧模式下，供氧系统的总供氧容量取决于贮氧瓶的个数、贮氧瓶工作压力、贮氧瓶体积。总供氧容量V可以表示为V=ni=1移ui（pi-0.5）（4）式中，n为贮氧瓶的总个数；ui为第i个贮氧瓶的容积；pi为第i个贮氧瓶的工作压强，单位为MPa；0.5为贮氧瓶工作时的保存压力，单位为MPa。贮氧瓶中的氧气需要经过管路、减压器、压力表、三通接嘴等部件才能到达保障人员。相应部件在设计过程中选用经过航空适航认证定型的气瓶、管路、减压器、压力表。所有螺纹紧固件加螺纹胶并加装防错位铅封，以防因振动、冲击移位造成泄漏。但是随着使用时间的推移，采用的氧气传输路径气密性下降，产生氧气泄漏。因此管路气密性需要作为评价指标。气密性参数籽描述传输路径氧气泄露特性，可采用如下公式计算：V接收=籽伊V（5）式中，V表示氧气瓶中的氧气容量，单位为L；V接收表示保证人所接收到的氧气体积，单位为L。不同应用对氧气释放压力的要求不同。重症监护伤病员用氧要求为6 L/min，基本治疗担架伤病员用氧要求为4 L/min，坐姿轻症伤病员用氧要求为2 L/min，手术模块（主要保证麻醉呼吸机用氧）用氧要求为6 L/min。在使用过程中，操作人员往往需要调节单嘴流量，以满足不同需求。因此，单嘴流量调节特性和单嘴出口压力调节特性需要作为评价指标。考虑到机载供氧系统有别于地面供氧使用环境，需要在常规供氧系统基础上进行航空适应性改进，因此需要考虑航空适应性特性。航空适应性特性需要从拆装能力、固定能力、机械操作能力等方面进行考虑。综合前述分析，供氧能力评价指标包括总供氧量、管路气密性、单嘴流量调节特性、单嘴出口压力调节特性、拆装能力、机械操作能力和固定能力。3指标分值确定每个指标分值通过主观判断和客观测量确定。通过主观判断进行确定的指标为拆装能力、固定能力、机械操作能力，通过客观测量进行确定的指标为总供氧量、管路气密性、单嘴流量调节特性、单嘴出栽澡藻泽蚤泽论著王轶，金朝，郑力通，等.卫生飞机机载供氧系统的效能评估研究J.医疗卫生装备，2024，45（1）：89-92.90 窑医疗卫生装备窑 2024年1月第45卷第1期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 1 窑 January 窑 2024表1供氧能力指标权重问答调查表指标总供氧量管路气密性单嘴流量调节特性单嘴出口压力调节特性拆装能力机械操作能力固定能力总供氧量1222222管路气密性1/2111111单嘴流量调节特性1/2111111单嘴出口压力调节特性1/2111111拆装能力1/2111111机械操作能力1/2111111固定能力1/2111111口压力特性。为了实现指标客观分值和主观分值的统一，需要进行统一量化。将评价指标划分为优、良、中、差4级，并分别赋值为4分、3分、2分和1分。若指标分值等级位于两相邻等级之间，可相应赋值为3.5分、2.5分与1.5分。具体指标分值确定方法如下：（1）总供氧量。这是个客观指标，利用实验测量得到。依据设计指标值、鉴定测量值给出优、良、中、差评价。（2）管路气密性。这是个客观指标，利用实验测量得到。实验过程中，氧气箱保持打开状态，关闭氧气湿化器，记录氧气箱氧源压力表值，1 h后再次记录氧源压力表值。2次记录的氧源压力表的比值为实验测量得到的气密性。依据设计指标值、鉴定测量值，给出优、良、中、差评价。（3）单嘴流量调节特性。这是个客观指标，利用实验测量得到。依据单嘴流量是否能够实现210 L/min连续调节进行确定。结合实验操作，依据设计指标值、鉴定测量值，给出优、良、中、差评价。（4）单嘴出口压力。这是个客观指标，利用实验测量数据和救护要求的单嘴出口压力范围进行确定。结合实验操作，依据设计指标值、鉴定测量值，给出优、良、中、差评价。（5）拆装能力。这是个主观指标，以氧气箱是否流畅进出导轨，氧气软管与氧气箱管路、医用终端接口的连接和拔出是否顺畅，氧气与下床体的搭接及断开能否顺畅操作来衡量。基本准则：淤拆装很流畅，本项指标为优；于拆装一般流畅，本项指标为良；盂拆装比较流畅，本项指标为中；榆拆装非常不流畅，本项指标为差。（6）机械操作能力。这是个主观指标，通过以下几个方面进行综合确定：氧气箱翻转推拉门、氧气阀门、氧气湿化器流量调节旋钮是否能够灵活操作；医用终端接口是否可靠接通；氧气箱是否存在异常声响；氧气压力表针摆动是否顺畅无阻滞；航空氧气橡胶软管是否破损。基本准则：淤操作无卡顿和无异常，本项指标为优；于操作比较顺利且无异常，本项指标为良；盂操作一般顺利，或有轻微异常，本项指标为中；榆操作有卡顿或者异常，本项指标为差。（7）固定能力。这是个主观指标，通过以下几个方面进行综合确定：氧气箱锁扣能否可靠锁紧；氧气固定块能否保证不沿航向滑动；氧气管捆扎带能否牢固捆扎确保不会滑落。基本准则：淤氧气箱固定牢靠、氧气管路捆扎紧固、氧气固定块无横向滑动，本项指标为优；于氧气箱固定比较牢固、氧气管路捆扎比较紧固、氧气固定块无横向滑动，本项指标为良；盂氧气箱固定一般牢靠、氧气管路捆扎一般紧固、氧气固定块轻微横向滑动，本项指标为中；榆氧气箱固定不牢靠或氧气管路捆扎不紧固或氧气固定块有明显横向滑动，本项指标为差。4指标相互权重值设置为了获取指标之间的相互权重值，设计了表1所示的专家打分表。专家依据自身的经验，给出指标相互之间的相对重要性，用19数值填写表格。所选择问卷调查专家对象包括卫生飞机设计专家、航空医疗队成员、卫生飞机卫勤专家。表1给出的数据为某位专家给出的打分数值。为了抑制专家主观思想对效能评估的准确性影响，选取20位专家进行调查问卷，针对每位专家获取的指标权重值，采用平均值方式处理后，作为最终的指标权重值，结果见表2。5实际效能评估针对具体飞机供氧系统，每个指标分值都存在优、良、中、差等状态。针对供氧能力7个指标，效能评估结果详见表3。效能评估可以在不同的时间段针对同一个对象表2供氧能力指标权重序号指标权重值1总供氧量0.2272管路气密性0.2253单嘴流量调节特性0.1344单嘴出口压力调节特性0.1235拆装能力0.1096机械操作能力0.0947固定能力0.088栽澡藻泽蚤泽论著王轶，金朝，郑力通，等.卫生飞机机载供氧系统的效能评估研究J.医疗卫生装备，2024，45（1）：89-92.91 窑医疗卫生装备窑 2024年1月第45卷第1期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 45 窑 晕燥援 1 窑 January 窑 2024多次进行。通过对比每次效能评估结果，可以发现供氧系统供氧性能变化。如多次开展效能评估中，单嘴流量调节特性和单嘴出口压力调节特性均具有较好的性能，说明采用的硬件配置性能优异、稳定；航空适应性改进中的机械操作能力对应指标值为良，说明机械操作性能出现下降，供氧系统的机械操作性能需要在研制过程中加以改进。6结语本研究针对卫生飞机用供氧系统，结合研制特性和使用特性，基于AHP，提出了一种效能评估方法。利用所开展的效能评估结果，可以对供氧系统薄弱环节进行加强，以便有效执行空运医疗救护任务。本文给出的方法对应的专家打分和属性确定过程中没有考虑人为偏差因素。下一步需将研究重点放在降低人的主观思维偏差对评估准确性的影响方面。参考文献1张晓丽，张莉莉，王志翔，等.美国空军空运医疗后送发展及思考J.空军医学杂志，2021，37（2）：171-173，184.2SAMMITO S，TURC J，POST J.Analysis of European air me-dical evacuation flights of coronavirus disease 2019 patients-science directJ.Air Med J，2021，40（4）：211-215.3刘珺，杨晓明，纪筠，等.高原伤病员空运医疗后送实践的问题和对策J.东南国防医药，2022，24（4）：446-448.4国佳，殷东辰，王生成，等.专用医疗救护飞机机载供氧系统的设计J.医疗卫生装备，2018，39（12）：14-17.5万玉琴，赵竞全，曾宇.航空氧气调节器结构参数设计计算J.北京航空航天大学学报，2011，37（3）：351-354.6CAO J，LIU H C，DONG Z L，et al.Effectiveness evaluation ofUAV Ad hoc network in complex task environmentC/2021InternationalConferenceonCommunications，InformationSys-tem and Computer Engineering（CISCE），14-16 May，2021，Beijing，China.NewYork：IEEE，2021：745-748.7YI N，YI G X，WANG C H，et al.A novel effectiveness eva-luation method based on simultaneous probabilistic finite-state machinesJ.IEEE Syst J，2020，14（2）：1 611-1 622.8PADMA T，SHANTHARAJAH S P，RAMADOSS P.Hybridfuzzy AHP and fuzzy TOPSIS decision model for aquaculturespecies selectionJ.Int J Inf Tech Decis M，2022，21（3）：999-1 030.9张平，范立冬，唐硕，等.野战医疗所占用型医疗装备使用效能评估模型的构建J.西南国防医药，2016，26（12）：1 405-1 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