无人机伤病员后送在未来灾害救援中的应用前景

高丹丹， 曾 琳， 张治钢， 何庆华

传统的伤病员后送主要依靠担架搬运、陆地交通工具、直升机和舰船等方式，但是上述方式易受灾害现场环境、交通情况、地形地貌、力量部署和场地等限制，导致救援人员难以快速到达灾害现场。无人机具有垂直起降、轻便、机动性强等优点，非常适合执行灾害救援任务，实现精准的伤病员转运。无人机在军用和民用生活中的用途越来越多[1-5]。近年来，美国、英国、以色列等国家均在无人机伤员后送领域开展大量的研究[6]。国防部有一个“2013～2038年无人系统集成路线图”[7]。2012年，北约无人机工作组对使用无人机开展伤病员后送进行了特别会议，论证了无人机在伤病员后送中的可行性[8]。目前，可用于伤病员后送的无人机典型代表包括：①美国陆军“DP-14HAWK”是一款双旋翼无人机[9]，搭载激光雷达、惯性导航、GPS和超声测距等载荷，实现自主飞行，这款无人机可以轻松携带一个单独的患者，而没有护理人员[10](见图1)；②美国海军陆战队“K-MAX”伤员后送无人机[11]采用双旋翼并列式结构，具有机体灵活、转弯半径小、悬停能力强、爬升速度快等特点，可携带一名伤员(见图2)；③以色列的“鸬鹚”无人机配备函道式风扇喷气发动机，可以携带两名患者(见图3)，这款无人机已经符合以色列国防军和北约RTG-184医疗后送和战场伤病员后送标准[8]。随着无人机系统和垂直起降技术的发展，未来具有旋翼或垂直起降无人机系统的数量也会逐渐增加，为评估新型航空器在运送伤病员的可行性提供了保障[12]。因此，研究外军无人机伤病员后送医疗的原则及方法、无人机后送的救护特点，积极探索无人机在灾害救援方面的应用已经成为一个重要的研究方向。

图1 DP-14HAWK 无人机

图2 K-MAX伤员后送无人机

图3 以色列的“鸬鹚”无人机

1 无人机伤病员后送的早期干预

伤病员后送是指在没有空中医疗支援或可用非医疗/医疗人员的情况下，对伤病员的无计划转移。包括：从受伤点接走伤病员，送往医疗设施完善的机构；或从受伤点接走伤病员，短距离送往附近医疗点，使医生能够提供稳定护理，并等待真正的医疗后送飞机的到来[5]。

1.1无人机伤病员后送原则和方法

使用无人机伤病员后送的首要原则是“不造成伤害”，即对伤病员生命的威胁必须低于伤病员在原地等候其他平台医疗后送时面临的风险。只有在这种情况下，伤病员后送才对临床治疗有用。虽然创伤后60分钟被称为“黄金1小时”[13]，但严重创伤患者的生还几率还取决于能否快速获得稳定的高级创伤生命支持和外科护理。伤病员后送的目标是在规定时间内运送伤病员，使其能接受适当医疗水平的治疗[14]。因此将无人机作为空中伤病员后送的替代方法，可以更加及时地做出关键响应，缩短专业救治机构到达现场的运输时间，降低对人员的威胁及伤员的二次伤害，大大提高伤病员后送能力。

无人机伤病员后送过程是向指挥中心请求伤病员后送，根据场景、冲突选定最佳无人机，基于GPS坐标和机载激光探测和测距传感器的航路点导航、着陆区选择和拒绝(基于着陆区中探测到的障碍物)，自主规划好并上传路线。机上加载一个自主的途中重症监护系统，以监测、记录和传输状态(通过无人机系统的指挥与控制系统)，并将监测数据直接反馈给接收医院[15-16]。

1.2无人机伤病员后送的早期干预

一项对2011年1月至2014年3月在持久自由行动(Operation Enduring Freedom，OEF)中受伤的美国军人的伤员医疗护理记录进行了回顾性研究，该研究主要针对无人机将伤病员从受伤地点到达第一个军事救治机构的医疗后送伤员记录[17]。统计结果表明，最常见的干预措施包括：非压力止血包扎、静脉注射用药、呼吸道人工通路、使用氧气、止血带、心肺复苏和使用血浆制品。基于《高级创伤生命支持》(ATLS)指南[18]，针对战场伤病员的无人机途中护理干预主要侧重于以下方面：

1.2.1 大出血 对于灾害救援中的伤病员，出血或大出血是对生命的主要威胁。无人机后送前必须使用合适的现场敷料和止血带控制中度至重度活动性出血，但如果使用不当，可能会导致松动和大出血。如果伤病员存在不可受压的腔内出血，则转移之前必须用止血剂控制出血。此外，如果灾害救援现场条件允许，需要在后送期间对伤病员进行静脉输液。但飞行期间需要对医疗后送进行远程监测，并需要具备调整或补充输液的能力。对此，需对患者进行垂直输液，或采用流速足够的泵送方式进行输液。对于紧急复苏情况下需要换液的患者来说，移动期间不得采用静脉输液方式，而不是需要辅以积极管理，往往否则会导致患者病情恶化。

1.2.2 呼吸 可自然呼吸的伤病员使用带氧气面罩的简单口咽导气管(如有)，通常导气管保持原位即可，无需固定。但喉罩或气管内导管等更先进的气道需要固定，并须配备充气囊来保证气道的密封性。不过因为在飞行期间无法调整，而高度变化又可能导致它们破裂，因此其内需要充满盐水以防破裂。如果伤员上颌面或颈部有创伤，将很难固定气道。而且飞行期间，伤病员处于仰卧体位时会面临吸入危险，特别是在气道气囊难以良好密封的情况下。根据传统的基本急救知识，如果急救人员无人帮助，而伤病员又必须离开时，首先需要将伤病员置于侧躺“复苏体位”。飞行期间，呕吐会使气道受损，因此须考虑将伤病员置于侧躺体位，但前提是确保该体位不会影响胸部呼吸。一般来说，临床上需要先进气道的伤病员不适用于无人机后送。

1.2.3 使用氧气

辅助供氧是急诊治疗中一种标准且普遍的治疗方法。目前，该方法已获《高级创伤生命支持》和《院前急救创伤生命支持》批准[19]。由于无人机货舱为非加压舱，因此极有可能会在安全高度使用辅助供氧(如可用)。与健康机组人员不同，在不考虑任何额外海拔要求的情况下，需要采用面罩为严重创伤伤病员提供充足氧气。

任何需要辅助换气的伤病员都需要配备护理人员或机械呼吸机。如果考虑使用无人机进行伤病员后送，必须确保伤病员能够自己呼吸，从而能够保证在没有氧气补充的飞行途中能够生存。但如果预期情景包括计划对配有呼吸机的患者实施医疗后送，则平台需要具备监测患者呼吸机状况并自动/远程接收反馈的能力[19]。在不考虑任何额外海拔要求的情况下，需要采用面罩为严重创伤伤病员提供充足氧气。而对于需要治疗用氧的患者，最好不要采用空中伤病员后送方式，而应优先通过医疗后送(空中救护)转移。

1.2.4 低体温 无人机后送中的大多数伤病员都遭受了严重创伤，并伴随大量失血，因此，低体温问题不仅存在于地面，空中仍需考虑，如果后送飞机上没有设计适当的环境温度控制，无疑会加剧这一问题。

2 无人机伤病员后送的救治分级

Parker等[20]将无人机救治分为以下级别：第0级为单独的患者；第1级为途中救治的平台提供者；第2级为途中进行的介入护理；第3级为在途中进行的手术救治。

第0级是近期最有可能实现的，即是将伤病员直接送上无人机运送到后方救治机构。临床考虑因素包括：①使用无人机伤病员后送的快速性是否可以抵消在运输过程中减少的护理所造成的影响？是否高于暴露于无人机预期飞行高度，机舱条件给患者造成的风险？如果无人机发生火灾或遭遇事故，是否会有导致患者进一步受伤的风险？此时，需要在考虑具体伤情的前提下对患者进行适当约束。对于某些伤情，不可将伤口包扎得太紧。②患者是否可能有随着时间推移(飞行时间越短，造成的风险越小)或暴露于高空而恶化的隐性创伤？这一问题取决于对损伤机制的了解以及飞行前的初步调查是否全面。③飞行期间所需的镇痛水平是否会对患者的呼吸能力构成威胁？④患者是否已准备好暴露于寒冷中？

第1级是途中救治的平台提供者，即无人机迅速下降到伤员所在地点，在基本的创伤护理之后，迅速将伤员运送到专科护理机构，无人机平台能够主动监测生命体征，管理气道、呼吸和循环系统。除上述条件外，临床考虑因素还包括：①配备合适系统，用于监测患者的气道和呼吸是否通畅，包括呼吸机性能；②系统可以监测患者的循环状态，并根据需要调整或补充静脉输液，包括保持输液温度；③设置一间足以容纳静脉输液液体、氧气瓶、呼吸机以及重要机能监测系统的隔舱。该隔舱的温度应可调节，大小应足以容纳脊柱板或带安全带的担架，包括将患者置于仰卧体位或“复苏体位”的约束设施。

第2级是途中进行的介入护理，医疗小组可以提供气管插管、呼吸机和先进的复苏技能，通过直接与车载无人机控制系统的接口，医疗小组的随机医生可临床决策，是飞往二级医疗救治机构，还是中转将头部受伤患者一同送往配备有CT设备的三级医疗救治机构。

第3级是无人机的内部有效载荷足以容纳一支医疗队和相关装备的情况下，允许飞行途中进行创伤控制手术的。一些国家已经在标准的有人驾驶飞机上具备了这种能力。因此，机上手术已经成为现实，但最终用户对机身可靠性的信赖仍然是关键。

因此，随着无人机技术的发展和护理水平的提升，无人机的垂直起降、机动性强，精准“点对点”伤员后送等优点，使用无人机提供灾害救援救治成为可能，可将伤病员快速运送到医疗救治机构。

近年来，地震、海啸等自然灾害频发，火灾、交通事故、危险化学品泄漏等重大事故频发，恐怖袭击以及军事作战行动时有发生，造成严重的环境破坏、经济损失以及人员伤亡，特别某些情况下将执行伤病员后送的机组人员和平台置于较为危险的境地，因此与仅依赖有人驾驶直升机相比，将无人机当作“备选飞机”可为伤病员后送任务提供一种新的能力，途中医疗有效护理也可以提高伤病员的生还机会。与所有新技术一样，灾害救援中伤病员的无人机后送将面临的挑战可能是空域管理、导航和安全问题、在运输过程中提供适当护理水平的决策，以及最终用户的可接受性。因此，在未来灾害救援使用无人机进行伤病员后送，需要了解全面的设备功能和远程控制自动化，并且医疗人员需要接受相关培训，才能对其提供护理和保护，从而降低伤病员的病死率和伤残率。