張 賀，李雪華，武 岳，田 競

全球氣候變暖使北極海冰覆蓋率下降，自然資源開采難度下降，長期趨勢表明北極地區(qū)的通航能力更加穩(wěn)定，對關(guān)鍵航道的控制成為各國新的競爭領(lǐng)域[1]。隨著極地大國地緣政治競爭日益激烈，北極的軍事演示演訓(xùn)和軍事部署等活動日益頻繁[2-3]。人類在極地區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、軍事和科研活動日益頻繁。人類活動的增加對醫(yī)療搜救力量提出更高要求。探索極地區(qū)域的醫(yī)療救援關(guān)鍵技術(shù)是提高極地醫(yī)療保障水平的重要環(huán)節(jié)，對實(shí)現(xiàn)我國在北極地區(qū)戰(zhàn)略目標(biāo)具有深遠(yuǎn)影響。然而，惡劣的自然條件和特殊的地理位置使醫(yī)療搜救具備獨(dú)特地域?qū)傩裕瑹o法照搬以往的救援經(jīng)驗(yàn)。文獻(xiàn)檢索[4]發(fā)現(xiàn)，目前對于北極的研究主要集中于海上航運(yùn)、北極氣候探測，以及國家軍事戰(zhàn)略部署等方面，對于醫(yī)療救援方面的報(bào)道較少。而且，大部分醫(yī)療救援依靠近陸地沿海地區(qū)的當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)醫(yī)療力量為主，海上則以科考單船單人保障為主，尚未見北極公共區(qū)域的醫(yī)療救援的報(bào)道。北極區(qū)域內(nèi)，只有加拿大存在一定數(shù)量的常住居民，本文通過研究加拿大北極地區(qū)的急救醫(yī)療現(xiàn)狀，以期為我國北極各類軍事及民事活動提供醫(yī)療救援策略。

1 材料與方法

通過知網(wǎng)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（https://www.cnki.net/），以“無人機(jī)+救援”為關(guān)鍵字搜索出學(xué)術(shù)期刊984篇，學(xué)位論文201篇，“北極+救援”為關(guān)鍵字搜索出學(xué)術(shù)期刊23篇，學(xué)位論文9篇，但是以“北極+無人機(jī)+救援”為關(guān)鍵字并未搜索出任何文獻(xiàn)；在PubMed文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/），以“arctic+medical rescue”為關(guān)鍵字搜索出24篇文獻(xiàn)，以“UAV+medical rescue”為關(guān)鍵字搜索出9篇文獻(xiàn)，以“arctic+medical rescue+UAV”為關(guān)鍵字僅搜索出1篇文獻(xiàn)。上述學(xué)術(shù)期刊中“北極地區(qū)”多以加拿大北極地區(qū)為研究對象。

2 結(jié) 果

加拿大北極地區(qū)醫(yī)療救援現(xiàn)狀。大多數(shù)加拿大北極社區(qū)在地理位置上處于孤立狀態(tài)，救援力量極為有限。例如加拿大北極的因紐特地區(qū)[5]，占地約400萬km2，占加拿大陸地面積的35%，占加拿大海岸線的50%以上。而由于受到加拿大北極地區(qū)極端偏遠(yuǎn)的影響，當(dāng)?shù)鼗緵]有院前緊急醫(yī)療服務(wù)，絕大多數(shù)社區(qū)的緊急醫(yī)療救援極度依賴于社區(qū)志愿者。過去30年間，加拿大北極地區(qū)氣溫上升1.9℃，增幅是全球平均水平的兩倍多[6]，過去10年中，野外搜救的頻率已經(jīng)翻了1倍多，2014年需要野外搜救次數(shù)是全國平均水平的16.4倍[7]。由于加拿大災(zāi)害和大規(guī)模傷亡應(yīng)急救援能力仍然集中在區(qū)域和聯(lián)邦一級，社區(qū)醫(yī)療資源僅能應(yīng)對日常問題，這造成了地方和聯(lián)邦緊急救援資源分配之間的脫節(jié)。有研究報(bào)道顯示[8]，僅僅依靠社區(qū)力量，野外僅造成3人重傷的車禍就可能給當(dāng)?shù)蒯t(yī)療救援力量帶來極大壓力，使搜救隊(duì)、醫(yī)療診所以及后送醫(yī)療資源癱瘓。甚至發(fā)生了傷病員在等待進(jìn)一步醫(yī)療評估的過程中死亡。其制約原因主要在于：（1）極地區(qū)域地域廣袤，短時(shí)間內(nèi)無法掌握地形，視野色彩單一，極易造成視覺疲勞，對人員搜救造成困難；（2）受限于極端氣候條件，遇有極端風(fēng)雪天氣，不僅增加了搜救響應(yīng)時(shí)間，也增加了護(hù)送速度和途中救治難度。有研究顯示[9]，無人機(jī)具有體積小、造價(jià)低、使用方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、戰(zhàn)場生存能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。將無人機(jī)用于社區(qū)醫(yī)療救援行動，可承擔(dān)的主要任務(wù)包括人員搜救、應(yīng)急通訊以及救援管理。雖然上述研究的重點(diǎn)是加拿大的因紐特人社區(qū)，但研究結(jié)果可以應(yīng)用于更廣泛的北極周圍地區(qū)。

3 討 論

3.1 無人機(jī)在極地區(qū)域醫(yī)療搜救的可行性

3.1.1 科技投入持續(xù)增加，無人機(jī)性能大幅度提高 近幾年，幅員遼闊的西伯利亞和遠(yuǎn)東地區(qū)森林火災(zāi)以及洪澇災(zāi)害頻發(fā)，給當(dāng)?shù)鼐用裨斐蓢?yán)重?fù)p失。俄羅斯國防部以中部軍區(qū)和東部軍區(qū)無人機(jī)分隊(duì)為基礎(chǔ)，在西伯利亞地區(qū)部署軍用無人機(jī)搶險(xiǎn)救災(zāi)隊(duì)，運(yùn)用軍隊(duì)列裝的無人機(jī)監(jiān)測當(dāng)?shù)鼐謩荩皶r(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情并實(shí)施救援。“海雕-10”無人機(jī)作用半徑120 km，滯空時(shí)間14 h，全重18 kg，可裝車運(yùn)輸，能在任何平坦的平臺上起降并深入偏遠(yuǎn)地區(qū)執(zhí)行任務(wù)，機(jī)動性強(qiáng)，是俄軍目前使用最為廣泛的機(jī)型之一，已列裝數(shù)百架，主要裝備俄陸軍部隊(duì)?！扒吧凇睙o人機(jī)重500 kg，滯空時(shí)間18 h，作用半徑250 km，需在機(jī)場起降，監(jiān)測面積更廣，主要裝備俄空天軍[10]。搶險(xiǎn)救災(zāi)隊(duì)的軍用無人機(jī)均裝有高分辨率攝像機(jī)和熱成像儀，可實(shí)時(shí)進(jìn)行跟蹤觀察，紅外鏡頭能在漆黑的夜間發(fā)現(xiàn)微弱的火苗。加拿大政府購買的Hermes 900 StarLiner，用于北極地區(qū)巡邏。目前，商業(yè)化的多旋翼無人機(jī)可以在海拔6 km以下、0～40℃的環(huán)境中飛行；微型無人機(jī)能承受10 m/s左右風(fēng)速，依靠視覺系統(tǒng)、紅外感知系統(tǒng)、智能飛控系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動蔽障和智能指點(diǎn)飛行，在動力允許的情況下、晝夜長時(shí)間連續(xù)飛行，能在對人威脅力強(qiáng)的危險(xiǎn)區(qū)，例如涉核、生物、化學(xué)危險(xiǎn)的地區(qū)執(zhí)行任務(wù)[11]。

2.2.2 無人機(jī)在極地搜救中的用途日漸廣泛 北極國家主要的搜救能力多用于沿海地區(qū)，大部分的救援船只過小或過弱，無法在惡劣的海洋氣象條件下距海岸線過遠(yuǎn)行動，導(dǎo)致噸位較大的軍艦被迫用于公海救援行動，但大噸位軍艦無法保證迅速支援。為了解決上述限制，特別是在惡劣氣候或核生化沾染環(huán)境下仍能安全、有效、快速地后送傷員，使用無人機(jī)不失是一種有益的選擇[11]。海上救援中，僅靠船舶和人工在廣闊的水域搜救落水人員難以達(dá)到理想的效果，且會出現(xiàn)許多搜尋盲點(diǎn)[12]。因此，在搜救最初階段可使用無人機(jī)先行搜索落水人員，鎖定水中目標(biāo)后，再由救援人員駕駛搜救直升機(jī)或船只再前往營救，既可節(jié)省時(shí)間又可節(jié)省人力、物力，也能提高搜救成功率。隨著裝載能力的發(fā)展，無人機(jī)還可以將醫(yī)療急救包或應(yīng)急包進(jìn)行遠(yuǎn)程投送，保證遇險(xiǎn)者在救援力量到來前進(jìn)行現(xiàn)場自救互救。其在遠(yuǎn)距離運(yùn)送、緊急運(yùn)送，傳染病重災(zāi)區(qū)、核輻射區(qū)、自然災(zāi)害地區(qū)等場景下優(yōu)勢尤為明顯。在軍事演習(xí)中使用無人機(jī)可使醫(yī)療物資獲得時(shí)間從2 h縮短至22 min左右[13]?？紤]到極地區(qū)域大部分為社區(qū)醫(yī)院，醫(yī)務(wù)人員應(yīng)對急危重癥的處置能力不足，無人機(jī)的高清攝像和懸停功能可以將艦艇中傷員傷情傳遞至后方專業(yè)醫(yī)療人員，同時(shí)借助遠(yuǎn)程通話功能進(jìn)行現(xiàn)場救治的遠(yuǎn)程指導(dǎo)。此外，通信中轉(zhuǎn)功能是無人機(jī)近年來新拓展的救援功能。2021年我國洪澇災(zāi)害中，我國“翼龍2H”無人機(jī)飛行1 200 km，為河南鄭州鞏義市米河鎮(zhèn)的受災(zāi)群眾送來通信中繼服務(wù)。據(jù)報(bào)道，在約5 h內(nèi)，累計(jì)接通用戶3 572個，產(chǎn)生流量2 089.89 M，單次最大接入用戶648個，為災(zāi)區(qū)提供了可靠的移動通信保障[14]。

2.3 北極地區(qū)使用無人機(jī)進(jìn)行搜救面臨的制約因素

2.3.1 極地氣象條件 為了研究加拿大北極地區(qū)的天氣條件對無人機(jī)的影響，有研究[5]評估了2010-2015年北極地區(qū)的風(fēng)速、能見度和溫度等條件，結(jié)果顯示，在2010-2015年的2 192個日觀測數(shù)據(jù)中，能見度觀測缺失384天，最大風(fēng)速觀測缺失26天，最低氣溫觀測缺失18天，這些有缺失值的日子被認(rèn)為是無人機(jī)不能起飛條件。在最高限制模型下，平均每年有83.8天的飛行天數(shù)。無法飛行最常見的原因是風(fēng)速（平均236次失敗/年）、溫度（平均192.8次故障/年）和能見度（平均76.4次故障/年），且滿足無人機(jī)飛行氣象條件時(shí)長越少的月份，發(fā)生野外搜救的幾率越高[15]。極寒的環(huán)境溫度是制約無人機(jī)使用的重要因素。由于作業(yè)特點(diǎn)的要求，極寒環(huán)境下一般采用無人旋翼機(jī)，通常為鋰電池供電。除了發(fā)動機(jī)和飛行控制系統(tǒng)，各種傳感器、全球定位系統(tǒng)、攝像機(jī)等設(shè)備的功耗都很大，對于無人機(jī)的有效作業(yè)時(shí)間和飛行距離有很大的限制。極寒環(huán)境下無人機(jī)旋翼葉片上極易結(jié)冰。同樣，人體保暖也極為重要。操控?zé)o人機(jī)需要進(jìn)行非常精確的細(xì)小動作。當(dāng)人體長時(shí)間處于寒冷環(huán)境下時(shí)，手指會失去敏感度[16]，進(jìn)而影響對無人機(jī)的精密操作。

2.3.2 法律制約 隨著民用無人機(jī)的推廣，無人機(jī)“黑飛”事件頻頻發(fā)生。由此導(dǎo)致的信號干擾問題、隱私泄漏問題及軍用基地等機(jī)密信息泄露風(fēng)險(xiǎn)也引起關(guān)注。因此，各國陸續(xù)出臺了無人機(jī)使用的行管法律法規(guī)。以加拿大為例，加拿大北極地區(qū)法律上對無人機(jī)使用的限制包括：不能飛出飛行員的視線、不能攜帶可落下的有效載荷、最大飛行上限為91 m、只能在能見度超過1.9 km的白天飛行及不能在云層中飛行。如果在機(jī)場9 km內(nèi)飛行必須提交額外的文件，并需要長達(dá)3個月的提前通知。目前，對中型無人機(jī)法律規(guī)定發(fā)生了變化，但預(yù)計(jì)仍存在一些廣泛的制約，將繼續(xù)限制無人機(jī)的能力。下一步還需通過國際合作和人道主義救援等方面，在法律層面完善無人機(jī)參與應(yīng)急救援的相關(guān)法律法規(guī)，推進(jìn)無人機(jī)參與救援的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，制訂救援評估機(jī)制等。

2.3.3 通信基礎(chǔ)設(shè)施薄弱 通信是實(shí)施搜救的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[17]。極地地區(qū)地處偏遠(yuǎn)且缺乏通信基礎(chǔ)設(shè)施，寬帶、無線電和其他通信手段受到嚴(yán)重限制[18]。北極地區(qū)快速搜救面臨的進(jìn)一步挑戰(zhàn)則是可用的衛(wèi)星數(shù)量過少，衛(wèi)星覆蓋嚴(yán)重不足導(dǎo)致信標(biāo)檢測和定位障礙。無人機(jī)和直升機(jī)等在北極附近，受極端的高緯度地區(qū)影響，會發(fā)生定位不準(zhǔn)的現(xiàn)象。越接近北極，導(dǎo)航就越混亂，這對遇險(xiǎn)跨國救援工作的展開十分不利。因此，有必要從傳感技術(shù)、信號傳輸、無線定位軟硬件各方面系統(tǒng)解決信號穩(wěn)定性問題。

4 結(jié) 論

北極地區(qū)人口密度低、地域遼闊，社區(qū)救援力量薄弱。從當(dāng)?shù)蒯t(yī)療保障現(xiàn)狀、極地科考任務(wù)，以及環(huán)北極八國在極地聯(lián)合演習(xí)等軍事活動的經(jīng)驗(yàn)來看，北極醫(yī)療救援任務(wù)面臨的主要挑戰(zhàn)依舊是極地氣候和地理相關(guān)的問題[19]。通過無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行極地醫(yī)療救援是一種全新的嘗試。既能保障救援工作的安全展開，通過航拍的形式避免次生危險(xiǎn)，又能夠?yàn)楹侠矸峙渚仍α?、選擇安全救援路線提供很有價(jià)值的參考，同時(shí)為救援受限區(qū)遇險(xiǎn)人員提供緊急救助的物資條件以及遠(yuǎn)程醫(yī)療指導(dǎo)。