模擬海上救護訓(xùn)練平臺的設(shè)計

模擬海上救護訓(xùn)I練平臺的設(shè)計李杰;閻勇漕利軍;程繼偉;葛君;張益明【摘要】目的:設(shè)計一種模擬海上救護訓(xùn)練平臺，模擬不同海況環(huán)境，開展海上救治訓(xùn)I練.方法利用計算機程序控制三自由度電動平臺，通過設(shè)定振動頻率和位移，模擬救護艇橫搖、縱搖和垂蕩在平臺上搭建訓(xùn)練手術(shù)室并配備必要的急救設(shè)備.結(jié)果:改變該訓(xùn)練平臺的振動頻率和位移，能夠模擬2~5級海況下救護艇的手術(shù)環(huán)境，進行抗眩暈訓(xùn)練、精細操作訓(xùn)練、護理訓(xùn)練結(jié)論:該訓(xùn)練平臺能夠使醫(yī)療人員加快熟悉海上環(huán)境，演練不同海況下的救治技術(shù),有效提高救護效率和實際救護效果.％ObjeciveTodesignanddevelopasimulatedmaritimerescuetrainingplatformtoemulatedifferentseaconditionsandcarryoutmaritimerescuetraining.MethodsCorrespondingcomputerprogramwasusedtocontrola3degreeof-freedomelectricplatform,andtherolling,pitchingandheavingoftheambulanceboatweresimulatedbysettingvibrationfrequencyanddisplacement.Anoperatingtrainingroomwassetupandequippedwithnecessaryemergencydevices.ResultsBychangingthefrequencyanddisplacementofthetrainingplatform,theoperatingenvironmentintheambulanceboatwassimulatedunderthesecondtofifthgradesofseaconditionstoexecutethetrainingforantivertigo,fineoperationandnursing.ConclusionTheplatformfacilitatesthemedicalstafftobefamiliarwithmaritimeenvironment,mastertreatmenttechniquesatdifferentseaconditionsandenhancesupportefficiency.【期刊名稱】《醫(yī)療衛(wèi)生裝備》【年（卷），期】2017（038）005【總頁數(shù)】3頁（P22-24）【關(guān)鍵詞】海上救護;模擬海況;多自由度電動平臺;訓(xùn)練;醫(yī)療隊【作者】李杰;閻勇漕利軍;程繼偉;葛君;張益明【作者單位】315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科【正文語種】中文【中圖分類】R318;R605.97;R82醫(yī)療救護艇是海上救護鏈的重要組成部分，它同醫(yī)院船、衛(wèi)生運輸船共同構(gòu)成海上搶救、治療、轉(zhuǎn)送傷員的組織形式，主要實現(xiàn)岸海銜接的急救與后送職能。由于工作環(huán)境在海上，受海況影響，救護艇會產(chǎn)生不同程度搖擺，醫(yī)療救治與陸地上救治有較大不同［1］，具體表現(xiàn)在：（1）醫(yī)務(wù)人員的海上適應(yīng)能力和抗暈船能力；（2）精細操作能力，如血管吻合等精細高難度手術(shù)；（3）護理配合能力，如靜脈穿刺成功率和操作時間的長短等；（4）連續(xù)晃動條件對艇內(nèi)救治設(shè)備帶來的影響。通常救護艇與醫(yī)院不在同一駐地。日常訓(xùn)練難以模擬救護艇上晃動的環(huán)境，目前海上救治訓(xùn)練主要依托于救護艇真實環(huán)境，或者聯(lián)系專業(yè)研究機構(gòu)的模擬船艙平臺。因模擬船艙僅模擬船體搖擺，無法提供醫(yī)療救護訓(xùn)練器材，且與專業(yè)研究機構(gòu)聯(lián)系不便，不能作為醫(yī)療隊日常訓(xùn)練場所，所以訓(xùn)練效果和質(zhì)量得不到保證。為加強醫(yī)護人員適應(yīng)性訓(xùn)練，以確保戰(zhàn)時衛(wèi)勤保障順利實施［2］，我院設(shè)計了模擬海上救護訓(xùn)練平臺，通過該平臺可模擬不同海況下的船體搖擺，配備專用救治器材，組織救護艇隊員開展針對性訓(xùn)練，現(xiàn)報道如下。救護艇在不同海況航行中會引起搖擺震蕩，容易導(dǎo)致物體移動、人員站立不穩(wěn)，因此醫(yī)療隊員不僅要進行衛(wèi)勤理論學(xué)習(xí)和救護技能訓(xùn)練，更需要學(xué)習(xí)在救護艇晃動條件下開展各項救治工作的技能。為能夠真實模擬出救護艇晃動的環(huán)境，可利用計算機程序分別控制多自由度電動平臺的伺服電動機，將電動機的轉(zhuǎn)動變?yōu)殡妱痈椎奈灰?，實現(xiàn)平臺不同角度、頻率和位移的振動，通過改變參數(shù)設(shè)置可模擬不同海況下救護艇產(chǎn)生的搖蕩。按照海上救護要求，在電動平臺上安裝并固定手術(shù)床、無影燈、麻醉機、監(jiān)護儀等醫(yī)療設(shè)備，即能開展抗暈船能力、靜脈穿刺、血管吻合、氣管切開、四肢骨折固定等救治訓(xùn)練。該平臺的研制主要包括多自由度電動平臺選擇、模擬不同海況下救護艇搖蕩、載質(zhì)量和模擬手術(shù)室的設(shè)計與實現(xiàn)。2.1多自由度電動平臺選擇船舶在海浪上的響應(yīng)運動是多個自由度的復(fù)合運動，主要包括橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩、垂蕩等。在不同海況下，其運動響應(yīng)與船的航速、相對于波浪的航向、船的型線、質(zhì)量和重心等有關(guān)［3］。通常橫搖、縱搖和垂蕩對船舶航行影響最大。三自由度電動平臺多用于模擬仿真試驗，具有明顯的安全性、經(jīng)濟性、可操作性，不受場地限制，且自由度較小，易于控制，多用于模擬汽車的復(fù)雜路況、輪船受浪顛簸及地震場景，因此本設(shè)計選取三自由度電動平臺模擬船體的橫搖、縱搖和垂蕩。三自由度電動平臺由電動缸、伺服電動機、伺服電動機驅(qū)動器、電控系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件等組成。電控系統(tǒng)發(fā)送頻率和位移控制信號至伺服驅(qū)動器，驅(qū)動器發(fā)送指令控制伺服電動機轉(zhuǎn)動，伺服電動機與電動缸通過同步帶連接，將電動機轉(zhuǎn)動變?yōu)殡妱痈椎囊苿?，由此帶動結(jié)構(gòu)件的振動。平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2模擬不同海況下救護艇搖蕩本設(shè)計的關(guān)鍵是通過改變?nèi)杂啥入妱悠脚_不同頻率、角度和位移的振動來模擬救護艇在不同海況條件下產(chǎn)生的搖蕩，選取適當(dāng)?shù)念l率、角度和位移參數(shù)才能真實還原艇上救治環(huán)境。2.2.1振動頻率確定船舶搖蕩是指船舶在風(fēng)浪作用下產(chǎn)生的搖蕩運動，是在平衡位置附近做周期性的振蕩運動。通常海浪大部分能量集中在周期4~12s的范圍內(nèi)，屬重力波范圍[4],按照頻率與周期換算方法，即頻率=1/周期，得出救護艇搖蕩的振動頻率主要集中在0.08~0.25Hz。為提高訓(xùn)練效果，強化醫(yī)療隊員的抗暈船能力，本設(shè)計頻率范圍為0.1~1Hz,高于救護艇的振動頻率。2.2.2角度和位移確定利用傾角和位移測量裝置測出不同海況下救護艇橫搖、縱搖和垂蕩的傾角和位移參考值，結(jié)果見表1。為達到5級以下海況的訓(xùn)練效果，本設(shè)計中三自由度電動平臺的主要振動參數(shù)為：橫搖幅度±10°，縱搖幅度±7.5°,垂蕩幅度±17cm。2.3平臺載質(zhì)量設(shè)計平臺臺面由矩形管和槽鋼組成，覆蓋厚度為3mm的平整鋼板，其優(yōu)點是具有較大的剛度和承重能力。平臺的載質(zhì)量主要包括模擬手術(shù)艙體、隊員、傷員、醫(yī)療設(shè)備等，為減輕伺服電動機和電動缸的載荷，盡可能選用材質(zhì)較輕的構(gòu)件。經(jīng)估算，平臺載質(zhì)量需達到1500kg:手術(shù)艙體（鋁合金）280kg,1名傷員70kg,5名隊員350kg，醫(yī)療設(shè)備800kg。2.4模擬手術(shù)室設(shè)計按照海上救護艇的救治范圍和訓(xùn)練要求，模擬手術(shù)室配備有手術(shù)床、無影燈、麻醉機、監(jiān)護儀、電動吸引器、器械臺（含手術(shù)器械）、氧氣瓶等設(shè)備，以滿足各類救護與救援需求。艇內(nèi)救治設(shè)備容易出現(xiàn)的故障主要為船艇搖擺造成的設(shè)備模塊和電子元件連接松動、藥品漏液造成的元器件腐蝕［5］。為減小平臺搖擺與振動對設(shè)備的干擾，需對各類醫(yī)療設(shè)備進行固定，并采取必要的減震措施，防止平臺搖蕩時撞擊或摔落。該平臺采用直徑為10mm的騎馬螺釘將設(shè)備牢牢固定在平臺臺面上，并定制抗搖擺、抗顛簸的專用手術(shù)器械臺［6］，吸引器、氧氣瓶經(jīng)減震處理后與器械臺支架固定在一起?？刂栖浖饕糜谠O(shè)置和顯示平臺振幅、頻率、角度等振動參數(shù)，發(fā)出啟動、停止、復(fù)位等控制命令，監(jiān)測平臺運動狀態(tài)。3.1設(shè)計思路平臺啟動后，先進行初始化，復(fù)位控制系統(tǒng)。通過人機界面設(shè)定振幅、頻率、角度等振動參數(shù)，再發(fā)出振動指令?？刂破鳙@取到振動參數(shù)后，將振動參數(shù)轉(zhuǎn)換為平臺伺服電動機的運動數(shù)據(jù)［7］，并分別傳遞給3臺伺服電動機驅(qū)動器，由伺服電動機驅(qū)動器控制伺服電動機產(chǎn)生運動響應(yīng)。最后由人機界面同步顯示平臺實際運動狀態(tài)。三自由度電動平臺軟件流程如圖2所示。3.2軟件實現(xiàn)基于VBasic語言，通過人機界面設(shè)置橫搖和縱搖的傾角、垂蕩的最大位移和運動頻率，實時顯示電動缸位置和運動曲線，監(jiān)控運動狀態(tài)。目前該訓(xùn)練平臺已成功研制，并裝備于我院救護艇醫(yī)療隊。改變該訓(xùn)練平臺的振動頻率和位移，能夠模擬2~5級海況下救護艇的手術(shù)環(huán)境，進行抗眩暈訓(xùn)練、精細操作訓(xùn)練、護理訓(xùn)練。4.1抗眩暈訓(xùn)練醫(yī)務(wù)人員的海上適應(yīng)能力特別是抗暈船能力的強弱，直接關(guān)系到海上傷員的救治速度和水平［8］。利用該平臺模擬救護艇在海浪作用下運動產(chǎn)生的〃失重效應(yīng)”和〃搖籃效應(yīng)”［9］,遵照循序漸進的原則，采取強度由低到高、時間由短到長、頻率由慢到快的方法開展抗眩暈訓(xùn)練，逐步消除醫(yī)療隊員對眩暈的過敏、恐懼心理，有效地提高隊員的海上適應(yīng)能力。4.2精細操作訓(xùn)練醫(yī)療隊員在艦船搖擺環(huán)境下完成各部位手術(shù)的操作，特別是血管吻合等精細、高難度手術(shù)往往十分困難［10］。在該平臺上可開展胸腹部急救手術(shù)訓(xùn)練，完成對多發(fā)傷，復(fù)合傷，燒傷，顱腦、胸、腹、四肢等各部位傷的手術(shù)操作訓(xùn)練，逐漸提高海上救護精細操作能力。4.3護理訓(xùn)練救護艇的搖蕩對靜脈穿刺、止血包扎等護理工作有較大影響［11］，在該平臺手術(shù)床上固定訓(xùn)練用模擬人或靜脈輸液臂，可組織不同海況下靜脈輸液操作、止血包扎、骨折固定等訓(xùn)練，有助于護理隊員了解海上救護艇手術(shù)實施和術(shù)中護理配合的情況，熟練掌握搖蕩狀態(tài)下各種手術(shù)的手術(shù)步驟，加快輸液操作，提高靜脈穿刺成功率［12］。提高海上救護艇的救護能力，不僅要加強救護艇的裝備建設(shè)，更重要的是加強醫(yī)療人員的平時訓(xùn)練。模擬海上救護訓(xùn)練平臺的研制，能夠使醫(yī)療人員加快熟悉海上環(huán)境，演練不同海況下的救治技術(shù)，有效提高救護效率和實際救護效果?！鞠嚓P(guān)文獻】［1］ 姜福亭，錢陽明，陳永鵬，等.模擬不同海況船舶環(huán)境下對開展胸腹部急救手術(shù)的影響［J］.創(chuàng)傷夕卜科雜志，2012,14(3):262-264.［2］ 李針，孫軍紅，何維新，等.海上醫(yī)療救護艇平臺的構(gòu)建及訓(xùn)練模式探討［J］.東南國防醫(yī)藥，2015,17(1):105-107.［3］ 石德新，萬磊，江世緩，等.6自由度船舶運動模擬系統(tǒng)［J］.船舶工程，1997(2):4-6.［4］ 王石巖.海浪與船舶安全［J］.航海技術(shù)，2006,5(1):11-14.［5］ 劉海博，袁蕾，李振彪，等.海上救治平臺醫(yī)療設(shè)備保障效能分析［J］.中國醫(yī)學(xué)裝備，2015,12［6］ :15-18.［6］ 秦海燕.淺談我軍醫(yī)院船手術(shù)室的建設(shè)［J］.海軍醫(yī)學(xué)雜志，2001,22(4):348.［7］ 魏納新，彭秀艷，趙希人，等.三自由度運動仿真平臺設(shè)計及運用［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報，2003,15(1):63-65.吳桂榮，曾偉杰，洪加津，等.醫(yī)務(wù)人員暈船適應(yīng)和適應(yīng)性消退狀況的調(diào)查[J].中華保健醫(yī)學(xué)雜志,2011,13(3):248-249.蘇定華，賈慶坤.某