CN116402301A - 一种院前急救资源调度优化方法及系统 - Google Patents

一种院前急救资源调度优化方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种院前急救资源调度优化方法及系统，根据群众报警类型，将事故通过互联网发送到指挥中心，查询预案数据库中的对应急救预案，生成任务清单，推送到事故现场周边具有急救资格的注册用户，利用贪心算法完成指挥中心、医疗资源、注册用户之间的救援力量调度和最优路径规划，生成最优急救方案。本发明将任务清单工作方法引入救援中，细化了急救任务，使群众通过认领任务参与救援，填补救护车到达前的救援空窗期；改进贪心算法与动态规划算法实现急救资源的快速调度，为患者计算整体最优的急救方案，并推荐每位急救参与人的最优任务，提高抢救效率。

Description

一种院前急救资源调度优化方法及系统
技术领域
本发明提供一种院前急救资源调度优化方法及系统，属于医疗技术领域。
背景技术
2012年至今的统计数据显示，我国每年因车祸死亡的人数一直处于在5-6万之间。在因交通事故受伤的人员中，有10.7％的伤员是现场抢救时或在送往医院的途中死亡的。还有一部分人本来可以恢复健康，但最终截瘫或伤残。究其原因，主要是救援不及时以及抢救人员在施救过程中不能正确分析伤员的受伤情况，以致抢救措施不当造成的。
此外，《中国心血管病报告》显示：每年我国心源性猝死发病人数超过50万，其中60％以上发生在医疗机构之外，而院外抢救成功率仅为1％。对于突发心脏骤停患者的抢救，电除颤才是转复心脏节律、治疗心室颤动的唯一手段。心跳骤停时，只有在最佳抢救时间的"黄金4分钟"内，利用自动体外除颤器(AED)对患者进行除颤和心肺复苏，才是最有效制止猝死的办法。目前AED等急救APP、程序主要以地图软件为主，在急救中并没有具体的指导不能有效提高抢救的效率。所以缩短户外发生心脏骤停到使用上AED的时间，进行科学有效恰当的抢救是降低死亡率的必然手段。
应急抢救是关乎人民生命安全的一件大事，各级政府和部门都相当重视。救护车将伤病员送至医院之前的这个阶段称为院前急救阶段。前人在这方面做了很多工作，主要集中在优化调度医疗资源、最优路径规划、数据无缝对接共享等方面。
这些研究成果聚焦医疗资源。但最早达到事故现场的，往往是周边群众、过路行人。对于应急救援而言，具有急救资质的社会力量是极为关键且不可或缺的参与者。
如何充分发挥社会救援力量、协调各方救援进度，是构建高效的院前急救需要解决的问题。针对这个问题，目前学界并未涉及。本发明引入任务清单工作方法，基于计算机技术、移动GIS技术，提出了一种院前急救资源调度优化方法，构建了一套充分借助社会力量的事故急救系统。系统依托应急预案数据库进行急救任务细化分解，利用各方救援力量的高精度定位信息，基于改进贪心算法和动态规划算法，计算生成最优急救方案，减少急救过程中的时间差、信息差，降低死亡率。
张小亮等人在2021年发表在《中华医学图书情报杂志》学术论文《基于5G和人工智能技术的院前院内急救管理平台建设》(张小亮,景慎旗,王忠民,等.基于5G和人工智能技术的院前院内急救管理平台建设[J].中华医学图书情报杂志,2021,30(6):75-80.)。该技术方案基于5G和人工智能技术，在院内集成平台的基础上，对院前院内急诊系统进行标准化数据传输、医联体院前急救模式改造和统一调度平台建设，通过5G网络实时传输医疗设备监测信息、车辆实时定位信息、车内外视频画面，便于实施远程会诊和远程指导。该技术方案打通院前和院内急救系统，解决院前与院内急救数据的传输稳定性问题，提高急救信息互联互通水平。院内医生可提前查看院前危重患者的生命体征、心电图等诊疗信息，并通过5G网络与患者或医生进行实时视频沟通或指导，大大缩短抢救响应时间，提高患者救治效率，实现院前院内信息资源共享、院前院内急救系统信息互联互通，为院前急救、智慧医疗提供强大的技术支撑。
该方案利用5G和人工智能技术，实现了院前院内数据的高速低延时传输，使抢救工作前移。但这样的方案依托救护车的设备。在救护车到达事故现场前，抢救是无法开展的。而诸如心脏骤停等突发疾病，恰恰需要抓住宝贵的黄金4分钟的救援时间。这一点，技术一是没有解决的。
发明内容
本发明提出一种院前急救资源调度优化方法及系统，要解决以下的技术问题：
(1)根据事故现场伤病情况，基于抢救预案，利用移动互联网+高精度定位技术，调度事故现场周围的社会力量(群众、社区诊所等)；
(2)依托医疗资源和社会力量，生成最优急救方案，使急救有序、高效开展。
具体的技术方案为：
一种院前急救资源调度优化方法，包括以下步骤：
根据群众报警类型，将事故通过互联网发送到指挥中心，查询预案数据库中的对应急救预案，生成任务清单，推送到事故现场周边的注册用户，利用贪心算法完成指挥中心、医疗资源(医院、救护车)、社会力量(注册用户)之间的救援力量调度和最优路径规划，生成最优急救方案。
具体的技术方案为：
120急救中心接到报警后，触发系统启动任务清单。系统依据报警信息(事故类型等)自动查询匹配对应的应急预案，形成初始任务清单。初始任务清单根据任务的重要程度形成首要任务列表、次要任务列表。
系统依据初始任务清单搜索事故现场周边可承担任务的各个急救资源(包括在线注册的具有急救资质的社会人员)，并采集其位置信息。系统首先利用急救资源的位置、急救能力计算出各个首要任务的候选响应人，并向其推送推荐首要任务清单和次要任务清单，由候选响应人自行选择任务参与救援。
候选响应人领受任务之后，或者事故现场周边响应人数量发生变化时，系统相应增加或剔除响应人，对任务清单进行更新，针对其他候选响应人重新计算分配剩余任务，从而形成一种动态最优的急救方案。
具体的，动态最优急救方案的计算采用贪心算法和动态规划算法。算法如下：
采用贪心算法和动态规划，得到事故地点和响应人的位置信息，响应人的横坐标为距事故地点的距离，纵坐标为距离周围应急设施最近的距离(例如AED)；采用贪心算法，首先遍历所有响应人的纵坐标，进行选择排序，选出距离最小的两个响应人，(这里设置两个当前响应人为最近的距离)，如果比他大就删除，反之删除自己，把比他小的不变，最终列表剩下两个坐标，就是纵坐标最小的两个；求解最小的两个横坐标也是如此。
引入动态规划，当实际情况改变时，回退，再比较距离分配实时的任务清单。
本发明还提供一种院前急救资源调度优化系统，包括传输层、数据层、应用层、表现层。
传输层负责事故现场、急救资源等数据的采集与传输。
数据层以空间数据库为基础，完成急救资源、事故位置、道路网络数据的存储和调用。
应用层以任务清单和贪心算法为核心，完成任务调度、最优路径规划内容。
表现层以二三维地图为载体，呈现事故现场位置、周边救援力量实时位置、路径、救援进度等，便于指挥中心、救援力量、现场人员实时了解救援情况，完成事故救援。
本发明技术方案带来的有益效果：
1)将任务清单工作方法引入救援中，细化了急救任务，使群众通过认领任务参与救援，填补救护车到达前的救援空窗期；
2)改进贪心算法与动态规划算法实现急救资源的快速调度，为患者计算整体最优的急救方案，并推荐每位急救参与人的最优任务，提高抢救效率；
3)建立在线系统，将救援进展、各方位置等实时更新，缩小群众、救护人员、急救指挥中心等信息差，及时指挥实行最优救援方案。
附图说明
图1是本发明的技术原理示意图；
图2是本发明的流程图；
图3是本发明的改进算法计算单个任务时的最优解流程图；
图4是本发明的改进算法计算多任务时的最优解流程图；
图5是本发明的系统构架示意图；
图6是实施例的发送急救请求时用户界面。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
本发明提供的一种院前急救资源调度优化方法，方法为：根据群众报警类型，将事故通过互联网发送到指挥中心，查询预案数据库中的对应急救预案，生成任务清单，推送到事故现场周边具有急救资格的注册用户，利用贪心算法完成指挥中心、医疗资源(医院、救护车)、社会力量(注册用户)之间的救援力量调度和最优路径规划，生成最优急救方案。如图1所示。
本发明采用基于贪心算法的院前急救资源调度优化算法，具体为：
120急救中心接到报警后，触发系统启动任务清单。系统依据报警信息(事故类型等)自动查询匹配对应的应急预案，形成初始任务清单。初始任务清单根据任务的重要程度形成首要任务列表、次要任务列表。
系统依据初始任务清单搜索事故现场周边可承担任务的各个急救资源(包括在线注册的具有急救资质的社会人员)，并采集其位置信息。系统首先利用急救资源的位置、急救能力计算出各个首要任务的候选响应人，并向其推送推荐首要任务清单和次要任务清单，由候选响应人自行选择任务参与救援。
候选响应人领受任务之后，或者事故现场周边响应人数量发生变化时，系统相应增加或剔除响应人，对任务清单进行更新，针对其他候选响应人重新计算分配剩余任务，从而形成一种动态最优的急救方案。如图2所示。
动态最优急救方案的计算采用贪心算法和动态规划算法。贪心算法是一种在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优、最有利的选择，不从整体最优上加以考虑，只做出在某种意义上的局部最优解。动态规划(Dynamic programming)是一种在数学、计算机科学和经济学中使用的，通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式求解复杂问题的方法。
算法如下：
采用贪心算法和动态规划，得到事故地点和响应人的位置信息，响应人的横坐标为距事故地点的距离，纵坐标为距离周围应急设施最近的距离(例如AED)；采用贪心算法，首先遍历所有响应人的纵坐标，进行选择排序，选出距离最小的两个响应人，(这里设置两个当前响应人为最近的距离)，如果比他大就删除，反之删除自己，把比他小的不变，最终列表剩下两个坐标，就是纵坐标最小的两个；求解最小的两个横坐标也是如此。
算法优化：因为贪心算法选择之后不可回退，用户的距离在发生变化时，此时他们的任务清单也会变化，此时系统会受限；所以引入动态规划，当实际情况改变时，可以回退，再比较距离为他们分配实时的任务清单。算法逻辑如图3、图4所示。
本发明提供的一种院前急救资源调度优化系统，如图5所示，用于上述的方法。系统有效组织急救指挥中心、报警人、医护人员、社会力量等，做出最优救援方案，减少信息差，缩短时间差，提高救援效率。
系统分为传输层、数据层、应用层、表现层。
传输层负责事故现场、急救资源等数据的采集与传输。
数据层以空间数据库为基础，完成急救资源、事故位置、道路网络等数据的存储和调用。
应用层以任务清单和贪心算法为核心，完成任务调度、最优路径规划等内容。
表现层以二三维地图为载体，呈现事故现场位置、周边救援力量实时位置、路径、救援进度等，便于指挥中心、救援力量、现场人员实时了解救援情况，完成事故救援。
系统构架如图5所示。
本发明以小程序的形式呈现。算法及定位等服务由后台服务器提供。
1使用准备
系统上线后，由红十字会导入有急救资格的人员(考取了急救资格证的人员)或群众自己通过小程序登记急救资格并由相关部门审核。
导入全国AED布设位置、附近实景地图、AED型号、使用教程；导入全国公共急救箱等的布设位置、附近实景地图、药品情况、使用教程。
导入各急救预案与预案所需的急救指导语音、视频。
2产品使用
发生事故时，根据事故情形大小启动相应急救预案，建立以事故现场为原点的坐标系，立即向事故现场周围3公里内后台在线的手机、电脑等移动端发送参与救援请求。
用户将会从在线界面看到事故救援的整体情况，如：其他响应人正在做的任务、需要的时间，救护人员位置、到达的时间，伤员的情况。用户可以依靠自身实际情况选择是否参与。用户界面如图6所示。
如果用户拒绝参与则APP恢复正常，如果用户选择接受救援，那么系统将会标记其为响应人上传至在线系统、获取用户位置信息并上传至改进的贪心算法中，计算得到理想最优任务与其他任务，响应人可以根据自身情况选择最适任务参与救援，达到实际最优解。
在响应人选择任务后，系统将会实景导航，以语音、视频等形式指导响应人完成自身任务，如：取回AED、接应救护人员等。
最终通过群众让患者在救护人员到达前就得到最好最合理的救援。

Claims (4)

1.一种院前急救资源调度优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据群众报警类型，将事故通过互联网发送到指挥中心，查询预案数据库中的对应急救预案，生成任务清单；推送到事故现场周边的注册用户，利用贪心算法完成指挥中心、医疗资源、注册用户之间的救援力量调度和最优路径规划，生成最优急救方案。
2.根据权利要求1所述的一种院前急救资源调度优化方法，其特征在于，具体的技术方案为：
120急救中心接到报警后，触发系统启动任务清单；系统依据报警信息；自动查询匹配对应的应急预案，形成初始任务清单；初始任务清单根据任务的重要程度形成首要任务列表、次要任务列表；
系统依据初始任务清单搜索事故现场周边可承担任务的各个急救资源；并采集其位置信息；系统首先利用急救资源的位置、急救能力计算出各个首要任务的候选响应人，并向其推送推荐首要任务清单和次要任务清单，由候选响应人自行选择任务参与救援；
候选响应人领受任务之后，或者事故现场周边响应人数量发生变化时，系统相应增加或剔除响应人，对任务清单进行更新，针对其他候选响应人重新计算分配剩余任务，从而形成一种动态最优的急救方案。
3.根据权利要求1或2所述的一种院前急救资源调度优化方法，其特征在于，所述的动态最优急救方案的计算采用贪心算法和动态规划算法；算法如下：
采用贪心算法和动态规划，得到事故地点和响应人的位置信息，响应人的横坐标为距事故地点的距离，纵坐标为距离周围应急设施最近的距离；
采用贪心算法，首先遍历所有响应人的纵坐标，进行选择排序，选出距离最小的两个响应人，如果比他大就删除，反之删除自己，把比他小的不变，最终列表剩下两个坐标，就是纵坐标最小的两个；求解最小的两个横坐标也是如此；
引入动态规划，当实际情况改变时，回退，再比较距离分配实时的任务清单。
4.一种院前急救资源调度优化系统，其特征在于，包括传输层、数据层、应用层、表现层；
传输层负责事故现场、急救资源数据的采集与传输；
数据层以空间数据库为基础，完成急救资源、事故位置、道路网络数据的存储和调用；
应用层以任务清单和贪心算法为核心，完成任务调度、最优路径规划内容；
表现层以二三维地图为载体，呈现事故现场位置、周边救援力量实时位置、路径、救援进度，便于指挥中心、救援力量、现场人员实时了解救援情况，完成事故救援。
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