張潔瓊，胡 楊，陳瑞霖，李永琛，康 健，陳活良，任 杰*

（1.空軍軍醫(yī)大學衛(wèi)勤訓練基地，西安 710032；2.空軍軍醫(yī)大學基礎醫(yī)學院學員三大隊，西安 710032；3.聯(lián)勤保障部隊第921 醫(yī)院，長沙 410003）

0 引言

未來空軍傷員救治面臨作戰(zhàn)環(huán)境復雜、搜救難度高、救治時效性強的問題[1-2]，因此根據空軍作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)環(huán)境和武器打擊效果等因素設計標準化傷員發(fā)生訓練系統(tǒng)至關重要。全程依靠人工處理的常規(guī)傷員部署方式往往存在模擬傷員的設置與演練想定不適應，傷員的傷類、傷情不盡合理的問題[3]，且標準化傷員模擬訓練中計劃編排煩瑣、傷員設計復雜，往往需要投入大量的專業(yè)人員和時間精力，訓練難以迅速開展。目前，暫無用于空軍衛(wèi)勤訓練的傷員發(fā)生系統(tǒng)。因此，本文設計一種傷員發(fā)生訓練系統(tǒng)，不僅可充分管理標準化傷員的數據，還可迅速、準確、全面、系統(tǒng)地部署傷員，訓練救護人員面對批量傷員時的救治能力和應變能力。本系統(tǒng)主要具有以下特點：（1）可存儲并分析空軍部隊戰(zhàn)時傷員傷部、傷因、傷型、傷勢等要素組成的具體戰(zhàn)傷信息，可快速檢索不同的傷員信息，且可多終端使用，便于資料的管理和查閱。（2）傳統(tǒng)的傷員部署采用提前預設、現(xiàn)場安排的方式實施，存在不合理性。而本系統(tǒng)設計傷員數據庫，并按訓練要求和想定計劃來部署傷員，制訂訓練計劃和任務，設置傷員數量和傷員參數，可以自動生成傷員部署計劃和傷員案例數據。（3）可編輯傷妝扮演標準，隨時進行傷員信息展示，便于組訓人員、傷員化妝和模擬人員更好地了解傷情。（4）可跟蹤登記傷員表現(xiàn)，采集實況素材并反饋記載以便于實時評價。總之，本系統(tǒng)在快速完成傷員發(fā)生并執(zhí)行訓練任務的同時，使傷員信息的傳遞更為詳細、可靠、實時。

1 需求分析

在近幾年的實戰(zhàn)化訓練背景下，無論是全要素訓練還是專項技能考核均對標準化傷員的多樣式、逼真性、智能化等方面提出了更高的要求。課題組在空軍衛(wèi)勤的教學訓練和專業(yè)研究過程中，持續(xù)探索空軍各兵種在多種環(huán)境和致傷因素中的創(chuàng)傷情況和要素特點，搜集和累積了大量戰(zhàn)傷歷史資料、敵方武器及致傷有關數據，經過持續(xù)歸納分析和研究預測，整理出較為完備的標準化傷員傷情要素，制定了相對統(tǒng)一的編碼規(guī)范和數據管理流程。但在這些研究成果中，各種數據指標多為紙質或電子文件方式存放，標準規(guī)范多以工作中口頭約定或人工干預方式施行。為此，亟須開發(fā)一種面向衛(wèi)勤訓練的空軍標準化傷員發(fā)生訓練系統(tǒng)，運用先進多樣的信息化技術并配套相應的計算機硬件設備，基于體系化建設思路將這些數據資料電子化存儲、規(guī)范化管理和可視化展示，實現(xiàn)標準化傷員案例的采編查詢和在線維護。在使用過程中還能夠統(tǒng)計分析、持續(xù)更新，在教學訓練中自動發(fā)生傷員、指導傷妝，促進研究成果轉化和應用價值發(fā)揮。

系統(tǒng)在設計和開發(fā)過程中，應依托現(xiàn)有的專業(yè)領域模型和傷情案例數據作為核心能力建立案例庫及管理系統(tǒng)，圍繞訓練背景和要素需求對接教學訓練場景，借助分析算法和信息技術精確匹配傷情要素、創(chuàng)建模擬傷員，適配智能終端、覆蓋不同訓練場景、輔助快速發(fā)生傷員和化妝指導，達到豐富優(yōu)化傷情案例庫、提升傷員標準化能力和提高訓練效能的目標。

2 架構設計和關鍵技術

空軍標準化傷員發(fā)生訓練系統(tǒng)從使用場景上面向教學人員、醫(yī)療專家、訓練單位、模擬傷員傷情化妝和扮演人員設計開發(fā)，適用于教學、訓練等場景，可滿足日常案例設計管理、訓前傷情救治推演和傷員部署、訓中傷員模擬和動態(tài)跟蹤、訓后效果分析和數據優(yōu)化等多種場景應用需求。結合計算機和便攜設備在使用場景中的各自特點，分別開發(fā)瀏覽器客戶端軟件和應用程序并使兩端能夠連接互通、協(xié)同操作，具備業(yè)務電子化處理、數據集中存儲和信息共享的能力。據此要求，總體上采用關系型數據庫持久存儲、應用微服務分布式部署和多用戶分角色訪問的設計思路，提供網絡化和本地化2 種部署安裝與接入訪問方式。整個系統(tǒng)將依托服務器、計算機、移動端3 種類型硬件載體按照分布式架構體系部署運行，其中標準化傷員管理系統(tǒng)運用MVC（Model-View-Controller）設計模式分層、分模塊提高性能且易于擴展，劃分的數據存儲層、業(yè)務控制層、視圖層之間獨立運行、有序控制，系統(tǒng)內部各模塊遵循微服務模式和業(yè)務流程封裝發(fā)布機制并由微服務引擎調度控制。系統(tǒng)在多端協(xié)同交互需求和業(yè)務擴展能力的設計上采用網絡接口方式，根據實際需要進行規(guī)劃的同時考慮后期預留，按照標準協(xié)議定義并預置多個功能服務接口和數據共享接口，可實現(xiàn)與標準化傷員終端的協(xié)同操作以及與外部系統(tǒng)間的業(yè)務交互。系統(tǒng)架構圖如圖1 所示。

圖1 空軍標準化傷員發(fā)生訓練系統(tǒng)架構圖

參考分布式架構體系并結合應用需求，將系統(tǒng)劃分為標準化傷員管理系統(tǒng)和標準化傷員終端2 個軟件，2 個軟件之間的協(xié)同銜接關系、業(yè)務運轉流程以及功能運轉過程如圖2 所示。

圖2 空軍標準化傷員發(fā)生訓練系統(tǒng)運轉流程圖

標準化傷員管理系統(tǒng)是基于瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構的分布式應用系統(tǒng)，根據能力定位和部署位置不同分別由服務端軟件、中間件軟件、客戶端軟件、關系型數據庫組成。其中，服務端軟件采用先進可靠的微服務引擎，支持部署于Windows、Linux 多種操作系統(tǒng)的服務器并以后臺方式運行，接收和處理客戶端軟件請求，具備數據存儲訪問控制、業(yè)務體系流程驅動、業(yè)務管理功能及接口的核心服務承載能力?？蛻舳塑浖跒g覽器運行，用戶通過網絡接入訪問服務端軟件完成功能操作，是采用HTML5、層疊樣式表（cascading style sheets，CSS）和JavaScript 腳本等前端技術實現(xiàn)的可視化用戶交互界面，可適配Chrome、IE、360SE 等多種常見瀏覽器。標準化傷員管理系統(tǒng)主要面向衛(wèi)生醫(yī)療專家和訓練管理單位，用于管理維護傷情案例和傷員數據，在實踐場景中與訓練計劃銜接協(xié)同，為其定制編排和發(fā)生部署標準化傷員，并結合訓練情況分析應用效果，進一步優(yōu)化完善傷員數據。系統(tǒng)模塊結構圖如圖3 所示。

標準化傷員終端安裝于便攜式移動端設備（手機、平板計算機等），使用Android Studio 集成開發(fā)工具和移動端組件技術開發(fā)，采用MVVC（Model-View-View-Controller）模式設計，用Java 語言開發(fā)，采用超文本傳輸協(xié)議（hyper text transfer protocol，HTTP）和JS 對象簡譜（JavaScript object notation，JSON）格式通過遠程服務調用方式與標準化傷員管理系統(tǒng)對接，實現(xiàn)業(yè)務操作和數據交換?？紤]到某些特定場景下無法提供網絡，該終端采用SQLite 數據存儲技術實現(xiàn)移動端本地存儲，再搭配擴展塢、數據線等物理方式從終端設備中離線讀取和寫入數據，完成與標準化傷員管理系統(tǒng)間的數據同步。該終端主要面向傷員模擬人員和化妝人員，用于訓練中部署傷員、輔助化妝和扮演模擬，跟蹤傷員訓練實況、采集現(xiàn)場素材，為系統(tǒng)收集更多實踐應用數據，進一步評價數據質量，其主要功能包括傷員信息展示、傷員部署、傷員化妝指導、傷員實況登記、傷員案例評價和案例離線處理。

3 標準化傷員管理系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)的傷情案例、傷員管理和傷員訓練3 個模塊是基于Web 應用的軟件模塊，后端使用Java 語言編程開發(fā)，通過開源基礎服務框架SpringBoot 整合數據訪問對象（data access object，DAO）接口插件Mybatis 和MySQL 數據庫進行業(yè)務封裝和數據存儲，以Windows 操作系統(tǒng)為支持環(huán)境、JDK（Java development kit）為開發(fā)運行環(huán)境，部署于Tomcat 應用容器?？蛻舳擞脩艚换ソ缑婊贖TML、JavaScript 語言編程開發(fā)，運用ElementUI、Vue、CSS、HighCharts等前端可視化及組件化技術實現(xiàn)視圖渲染控制和數據可視化展現(xiàn)，采用Axios+HTTP+JSON 框架協(xié)議實現(xiàn)與后端業(yè)務模塊服務的操作請求和數據交互。在安全方面，依托Auth2 框架的Token 機制和安全策略對會話請求和數據資源進行訪問控制，參考基于角色的訪問控制（role-based access control，RBAC）權限模型和控制機制建立用戶管理和認證授權體系。

3.1 傷情案例模塊

傷情案例模塊保存著整個系統(tǒng)的基礎數據資源并負責相應的業(yè)務管理和信息維護，主要是圍繞體系標準、業(yè)務要素、流程管理3 個方面，按照既定的管理方式和流程機制實現(xiàn)案例設計視圖、自動生成編碼、傷情案例管理、案例批量導入、案例審核發(fā)布等可視化功能，旨在依據編碼體系規(guī)范來定義傷情要素和數據字典，建立標準的專業(yè)模型和統(tǒng)一的傷情案例數據庫，通過可視化設計與管理視圖達到傷情案例的快速創(chuàng)建、批量錄入、審核發(fā)布和分享查閱的目的。

（1）案例設計視圖。

案例設計視圖（如圖4 所示）是為了降低使用難度和簡化操作過程而開發(fā)的可視化交互界面，用于案例信息的加載輸出和組合編輯，可將傷情要素、屬性、參數、數值等數據經過加工處理后在交互界面有序布局和直觀顯示，并能以動態(tài)靈活方式生成可編輯的數據表單，結合多種類型組件實現(xiàn)案例數據和參數屬性的填寫輸入，還可根據需要上傳關聯(lián)案例素材作為附件（照片、視頻、文件等）。交互界面創(chuàng)建和編輯的案例數據將封裝成JSON 格式采用HTTP由前端通信框架Axios 調用后臺服務提交保存至傷情案例庫。

圖4 傷情案例設計視圖

（2）自動生成編碼。

自動生成編碼功能是以后臺功能函數形式表達的，通常為案例設計視圖所調用，貫穿并維持著編碼體系規(guī)范在系統(tǒng)中的作用。編碼體系規(guī)范是參考衛(wèi)勤專業(yè)領域的相關標準并結合多年研究實踐經驗，將字母數字代碼賦予符合傷情特點的專業(yè)名詞或語義，設計長度合理且易于辨識的序列組合規(guī)則且經過持續(xù)編制驗證而逐漸形成。為了能夠將編碼體系規(guī)范映射轉換并應用存儲到數據庫，首先使用Navicat 工具設計創(chuàng)建傷情案例的要素、屬性、字典，并對字典數據和預設規(guī)則進行維護管理（如圖5 所示）；然后通過MVEL（MVFLEX expression language）和FreeMarker 模板技術載入預設規(guī)則及其所需參數自動生成案例編碼；最后將案例編碼與創(chuàng)建的傷情案例數據綁定存入數據庫，既能確保數據唯一性，亦可提高專業(yè)語義辨識度。

圖5 通用字典和規(guī)則管理

（3）傷情案例庫管理。

傷情案例庫管理的核心是傷情案例庫，用于存儲基礎字典參數、醫(yī)學指標特征、人員基本信息、傷情要素類別、案例信息等結構化數據。在傷情案例模型庫的創(chuàng)建過程中，參考收集各類傷情研究資料、抽象提煉實體要素、歸納分析信息維度和屬性參數形成數據模型，運用Navicat 工具設計創(chuàng)建出模型對應的系列表結構（如圖6 所示），并選用MySQL 結構數據庫和結構化查詢語言（structured query language，SQL）轉換導入數據完成實體表模型和案例數據物理層的持久化存儲[4-7]。其中關鍵目標數據是傷情案例數據，存儲于傷情案例庫表，其與其他數據的聯(lián)系通過編碼ID 方式建立表間關系來實現(xiàn)，其表結構設計如圖7 所示。

圖6 傷情案例庫的系列表結構

圖7 傷情案例表結構設計

傷情案例庫管理依托傷情案例模型庫、圍繞傷情案例數據，提供案例數據的添加錄入、查詢顯示、編輯刪除、批量導入、審核發(fā)布等可視化流程式管理操作，實現(xiàn)傷情案例數據的信息化、體系化管理，采取多用戶協(xié)同共享、按賬號賦權訪問機制，以預定的流程和簡單直觀的操作模式完成傷情案例的日常維護管理工作，確保案例數據保持準確一致和及時有效。傷情案例庫管理基本操作包括案例數據的創(chuàng)建、編輯、刪除、搜索，均以在線實時方式完成。傷情案例庫管理界面如圖8 所示。

圖8 傷情案例庫管理界面

另外，考慮到批量案例數據處理的需要，傷情案例管理視圖具備針對格式化文件的批量導入功能（如圖9 所示），技術上采用Java POI 插件調用Office文件的應用程序編程接口（application program interface，API），實現(xiàn)對Word、Excel 等格式案例數據文件的讀取加載、解析識別、轉換架構和導入存儲。

圖9 傷情案例批量導入界面

創(chuàng)建或導入的傷情案例數據僅作為初稿，必須經過管理人員和專家的評審修訂才可發(fā)布共享和訓練使用。傷情案例管理視圖為評審人員提供查看審閱功能，有權限的審核人員通過所屬賬號訪問系統(tǒng)即可對所收到的傷情案例數據進行審核操作。傷情案例審核發(fā)布界面如圖10 所示。

圖10 傷情案例審核發(fā)布界面

3.2 傷員管理模塊

標準化傷員在衛(wèi)勤訓練中扮演著重要的角色，是關鍵的專業(yè)要素和資源實體。傷員管理模塊旨在圍繞訓練目標和想定背景，調取傷情案例庫的專業(yè)數據，建立起人、傷、情景的特定聯(lián)系，產生更加準確真實的標準化傷員實例，以滿足訓練的專業(yè)化要求和實戰(zhàn)化模擬。訓練前通過自動發(fā)生傷員、自主定義傷員創(chuàng)建預備既定標準化傷員實例，持續(xù)積累形成傷員庫，訓練后使用傷員庫管理、傷員數據統(tǒng)計功能面向傷員庫進行業(yè)務管理和數據維護。目前自動發(fā)生傷員方式基于MVEL 動態(tài)語言和存儲過程調用相結合的技術實現(xiàn)規(guī)則算法的識別處理，主要采用按比例分配、按總量統(tǒng)籌隨機發(fā)生算法，其他更精準多樣的算法將作為后期重點擴展方向；自主定義傷員方式則需要專業(yè)人員根據經驗主觀選取傷情案例和人員信息，進一步根據具體要求對傷情要素和醫(yī)學特征編制調整后產生單個或批量傷員實例。傷員庫管理通過多維度或屬性組合對傷員庫進行查詢，按需提取傷員數據和詳情信息，以列表和表單方式顯示，結合編輯、刪除操作完成維護操作。傷員庫管理界面如圖11 所示。傷員數據統(tǒng)計則以傷員庫的數量、時間、類別等為特征維度，針對全量數據進行匯總統(tǒng)計，以圖表形式展示數據的綜合指標、特征分布以及變化趨勢，以便透視和掌握傷員庫的總體情況。傷員數據統(tǒng)計界面如圖12 所示。

圖11 傷員庫管理界面

圖12 傷員數據統(tǒng)計界面

3.3 傷員訓練模塊

能夠在教學訓練中將標準化傷員數據應用到化妝和扮演實際場景中，通過模擬操作和對照驗證獲得更好的訓練效果是本系統(tǒng)設計的重要目標，而傷員訓練是完成該目標的首要任務。傷員訓練模塊是針對標準化傷員在實際訓練中的組織和管理，主要實現(xiàn)傷員部署設置（如圖13 所示）、制訂訓練計劃（如圖14 所示）、傷員實況展示、訓練效果分析等功能。主要操作步驟和訓練過程是：（1）首先根據訓練情景、想定背景和實際場地的需要創(chuàng)建訓練計劃，按訓練要求設置傷員位置、兵種類型、數量配比、傷情分布、化妝模擬等部署參數，為傷員部署做好目標情景的具體化準備工作；（2）訓練開始前部署人員參照訓練計劃的部署參數，從已發(fā)生就緒的傷員庫查詢選定符合要求的標準化傷員并歸入訓練計劃，通過對這些標準化傷員數據及部署參數的匹配分析和計算賦值，完成部署參數的實例化處理而形成模擬傷員，經進一步的訓練編排和信息調整生成傷員部署結果數據；（3）化妝人員攜帶移動終端通過傷員ID查詢到模擬傷員詳情，根據傷情及傷妝信息的引導實施化妝作業(yè)；（4）訓練過程中，為每個模擬傷員佩戴記錄有傷員ID 的傷員卡片（如條件允許可使用電子卡片作為介質存儲傷員傷情信息），模擬傷員根據傷員卡片可獲取傷情和扮演信息以開展更準確的扮演作業(yè)；（5）訓練管理人員通過后臺系統(tǒng)查看部署情況并實時跟蹤傷員動態(tài)，協(xié)同使用標準化傷員終端隨時采集、記錄模擬傷員在訓練全程中的實況信息（狀態(tài)、文字、圖片、視頻），系統(tǒng)自動按時間、科目、類別等維度有序存儲，用于后期調取查閱和應用效果分析評價。

圖13 傷員部署設置界面

圖14 制訂訓練計劃界面

4 標準化傷員終端設計

標準化傷員終端基于Java、SQL 開發(fā)，以數字化、網絡化、可視化思路設計，選用Fast Jackson、OkHttp3、RFID SDK、Paho MQTT 等技術框架并采用Android Studio、Gradle 工具集成編譯而成。該終端可安裝運行在Android 8.0 版本及以上系統(tǒng)的手機或平板計算機上，具備HTTP 通信、拍照攝像、數據存儲等設備調用能力，采用Auth2+Token 授權認證機制安全接入標準化傷員管理系統(tǒng)后臺服務，獲取相應的操作權限。作為標準化傷員管理系統(tǒng)在戶外環(huán)境移動作業(yè)場景下的拓展，標準化傷員終端與標準化傷員管理系統(tǒng)的功能對應、邏輯一致、流程銜接，用于在訓練過程中連接配合標準化傷員管理系統(tǒng)共同完成訓練計劃管理（如圖15 所示）、傷員部署操作（如圖16 所示）、傷員信息展示（如圖17 所示）、傷妝指導（如圖18 所示）等各項數據準備和訓練作業(yè)，同時可在訓練過程中跟蹤登記模擬傷員表現(xiàn)、采集實況素材、記錄反饋效果。為了適應特殊安全環(huán)境下的無網絡要求，該終端采用SQLite 輕量數據庫實現(xiàn)對系統(tǒng)數據（賬號授權、訓練計劃、傷員部署、實況素材、案例評價等）的本地化存儲，以自定義數據文件方式完成與標準化傷員管理系統(tǒng)之間的打包、校驗、導入、導出等數據交換功能。

圖15 訓練計劃管理界面

圖16 傷員部署操作界面

圖17 傷員信息展示界面

圖18 傷妝指導界面

5 應用效果

本系統(tǒng)于2021 年建成，并已在我單位正式運行使用，通過收集歷年來的紙質研究資料、自主設計編輯、批量導入等方式將913 份傷情案例收錄存儲至系統(tǒng)中進行管理維護，可隨時檢索不同類型的傷員信息。在2021—2022 年度的救治訓練和標準化傷員教學工作中，本系統(tǒng)擔負3 次傷員發(fā)生任務，共產生5 批/次300 例傷員案例，完成約600 人/次標準化傷員發(fā)生任務。本系統(tǒng)一方面有利于訓練單位對參訓人員開展更有針對性的培訓，幫助化妝人員更好地掌握傷員傷情的化妝要領，增強模擬人員對傷員傷情扮演的逼真感，提高救治人員的傷情辨識度和戰(zhàn)場處置能力，一定程度上增加了訓練教學維度，豐富強化了訓練教學體驗，使衛(wèi)勤訓練中傷員的部署效率得到提升。另一方面，還可以通過在訓練中跟蹤采集安排部署、模擬扮演、化妝指導、救治處置的實際情況進行效果分析和評價，持續(xù)對傷情案例和標準化傷員數據進行優(yōu)化調整。

6 結語

傷員數據庫是對標準化傷員以及案例的強化管理，對于空軍衛(wèi)生訓練迅速展開和規(guī)劃具有極強的輔助作用[8-9]。本系統(tǒng)可以為空軍衛(wèi)勤訓練提供標準化傷員案例，使傷員數據切實貼合實戰(zhàn)，在訓練中提高傷員模擬的合理性和科學性，實現(xiàn)傷員救治信息整合及救治流程的完整跟蹤，更好地把握傷員發(fā)生規(guī)律，形成傷員相關大數據，為以后衛(wèi)勤訓練相關研究提供基礎數據。但是在系統(tǒng)運行期間經過多次使用和評估，還有諸多問題和不足的地方，尚存在一定的局限性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是案例的設計和傷情信息的展現(xiàn)方式過于簡單，不能準確表達傷情特點和醫(yī)學特征，而且設計編輯功能操作不夠簡潔易用，難以快速學習使用；二是目前傷情案例數據對傷情屬性、體征指標、救治過程等維度的信息量化指標提取不夠精細，所以系統(tǒng)對傷情案例數據的分析透視粒度和深度不足，缺少更豐富的數據展示視圖；三是考慮到保密安全因素，目前系統(tǒng)主要為本地網絡或離線方式使用，限制了在訓練過程中的擴展性和靈活性，便攜終端設備缺少安全的無線網絡功能，無法實時采集上傳數據，影響協(xié)同作業(yè)效率；四是隨著高技術向軍事領域的滲透，高技術武器的殺傷性能大大增強[10]，伴隨未來戰(zhàn)爭中新概念武器的應用，還可能出現(xiàn)一些新的傷類，如激光損傷、微波損傷和粒子束損傷等。未來將繼續(xù)維護更新和改進完善系統(tǒng)，使之更加貼合實戰(zhàn)化訓練，提高衛(wèi)勤訓練的科學性和真實性。