基于GIS的馬拉松猝死風險管理和應急救援仿真系統(tǒng)研究*

蒲柳羽 張英華 高玉坤

(北京科技大學，金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室 北京 100083)

0 引言

隨著全民健身的熱潮流行起來，越來越多的人開始關注并參與到馬拉松比賽中，但由于馬拉松路程長，對選手的身體耐力有很高的要求，并且還要求選手有一定的馬拉松訓練或者參賽經(jīng)驗，但在實際情況中，參與馬拉松比賽的選手絕大部分都是非專業(yè)，這使猝死風險成為在實際比賽中需要時刻考慮的關鍵問題。本文通過GIS(地理信息系統(tǒng))結(jié)合Java Web技術設計，開發(fā)了實現(xiàn)賽前風險信息管理、現(xiàn)場人員物資調(diào)動、事故決策等集預防、管理、響應、執(zhí)行等功能于一體的系統(tǒng)。

1 基于GIS的馬拉松應急救援仿真系統(tǒng)功能設計

1.1 風險人員等級劃分

馬拉松比賽中發(fā)生猝死最主要的原因是部分參賽選手存在潛在的危險。據(jù)統(tǒng)計，90%的運動猝死者是本身就患有心臟疾病[1]，心源性運動猝死占猝死人數(shù)中的絕大部分。此外，中樞神經(jīng)疾病或者呼吸系統(tǒng)疾病都有可能導致選手在運動中發(fā)生猝死。因此，賽前進行有猝死風險的選手統(tǒng)計非常必要。

為了在該系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)風險人員的管理，將有潛在猝死風險的參賽選手個人信息錄入系統(tǒng)內(nèi)，由于馬拉松參賽選手基數(shù)過大，而管理成本有限，所以在該系統(tǒng)內(nèi)進行風險人員的分級，風險性隨等級增大而減小，等級分類標準如表1所示。

表1 風險等級分類

出于研究需要，將I，II級選手都劃入到風險人員類，作為重點監(jiān)控的對象。把存在猝死風險的參賽選手進行風險等級分類，得到以下結(jié)果。

(1)心腦疾病患者：包括風濕性心臟病、冠心病、高血壓心臟病、心肌病、心臟腫瘤、嚴重心律不齊、先天性冠狀動脈畸形、主動脈破裂、主動脈瓣狹窄、長QT綜合、二尖瓣脫垂、心臟震蕩等心臟病以及腦動脈粥樣硬化、血栓形成、狹窄、閉塞、腦動脈炎等腦血管病[2]。在馬拉松實際比賽中患有心腦方面疾病的患者，直接被判定為高危人群，不具有報名資格，本分類中出于仿真要求，仍將心腦病患者列入系統(tǒng)的風險人員。風險等級分類如表2所示。

表2 心腦疾病與風險等級

(2)肥胖程度：BMI指數(shù)達到24以上，患高血壓、糖尿病、冠心病和血脂異常等嚴重危害健康的疾病的概率會顯著增加，達到28以上則被視為肥胖，需要慎重進行劇烈運動；超過32則被視為過度肥胖，不適宜馬拉松這樣的大強度運動。風險等級分類如表3所示。

表3 BMI與風險等級

(3)血壓：成年人如果收縮壓高于140 mm汞柱、舒張壓高于90 mm汞柱，就叫“高血壓”[3]；如果收縮壓低于90 mm汞柱、舒張壓低于60 mm汞柱，就叫“低血壓”。高血壓患者和低血壓患者都不適合馬拉松運動。風險等級分類如表4所示。

表4 血壓與風險等級

(4)血糖疾病：糖尿病患者、低血糖患者在劇烈運動時都會存在猝死的風險，雖然近年來不少患有糖尿病的選手仍成功參賽并取得了相對優(yōu)異的成績，但是患有血糖疾病的選手如果缺乏針對的訓練，在比賽中仍屬于風險較高的人群，需要重點監(jiān)控、防范。風險等級分類如表5所示。

表5 血糖與風險等級

(5)其他疾?。褐夤芊窝住⒓毙猿鲅约不?、急性出血性胰腺炎、肝腎功能衰退、氣管異物等疾病也可引起猝死[4]，疾病類型多樣且嚴重程度各不相同，所以根據(jù)疾病的嚴重程度劃分風險等級，見表6。

表6 其他疾病與風險等級

(6)年齡：根據(jù)規(guī)定，70歲以上的人為高年齡組，該分組下的人在劇烈運動時風險更高，應該在比賽中重點監(jiān)控。年齡劃分風險等級見表7。

表7 年齡與風險等級

(7)賽前不良反應：一些選手在比賽前突然患上急性病、感冒之類的病癥，也有可能引發(fā)運動中風猝死。根據(jù)人體舒適程度劃分風險等級見表8。

表8 賽前不良反應與風險等級

根據(jù)以上標準劃分參賽人員的風險等級，符合I，II級風險標準的人員由于發(fā)生猝死的風險較大，為了防止比賽中猝死情況發(fā)生，被重點監(jiān)控。

1.2 馬拉松的賽事急救醫(yī)療保障系統(tǒng)

馬拉松的賽事急救醫(yī)療保障系統(tǒng)是比賽的重要組成部分，承擔著馬拉松數(shù)萬參賽選手的生命安全任務，在控制減少猝死事件發(fā)生的方面更是關鍵。雖然馬拉松類型眾多，設置也因賽事特點不同而變化，但急救系統(tǒng)組成部分是大同小異，本文根據(jù)參考眾多馬拉松的急救系統(tǒng)設置總結(jié)出一般情況下賽事醫(yī)療急救保障系統(tǒng)的組成部分，如圖1所示。

醫(yī)療急救保障團隊是實現(xiàn)馬拉松中對心臟驟停急救的重要力量，也是現(xiàn)場急救的關鍵環(huán)節(jié)，一般情況下醫(yī)療急救保障團隊的組成力量如圖2所示。

注：AED為體外除顫儀，能有效救治心臟驟停；移動AED指比賽中由專業(yè)急救人員，通過自行車、摩托等騎行工具承載AED，并在固定范圍內(nèi)來回巡邏。

馬拉松因場地、參賽人數(shù)等客觀條件的不同在設置上會有很大差異，但馬拉松現(xiàn)場急救的基本形式仍然是“賽道急救志愿者+固定醫(yī)療站+移動AED”的組合。當現(xiàn)場有選手發(fā)生心臟驟停倒地時，通常情況下醫(yī)療服務志愿者是第一時間發(fā)現(xiàn)危險的人，而后志愿者通知應急指揮部，再由指揮部傳達到距離事發(fā)地點最近的固定醫(yī)療站和移動AED，固定醫(yī)療站派出救護車搭載醫(yī)務人員和AED立即前往事發(fā)地點，移動AED接到通知后立即前往事發(fā)地點。流程如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場急救流程

2018年成都國際馬拉松為例，醫(yī)療設置情況見表9，具體為：起點、終點、迷你終點、全程終點分別設置1個固定醫(yī)療站，從起點2.5 km開始，每2.5 km設置1個固定醫(yī)療站，共23處，每個醫(yī)療站安排醫(yī)生、護士各2名，AED一臺；賽道全線設置28個救護車移動醫(yī)療點，每臺救護車配備醫(yī)生、護士、司機各1名，AED一臺及其他物資；賽道沿途每隔100 m有一位醫(yī)療志愿者；此外還有36臺移動AED。

表9 成都馬拉松的醫(yī)療設置情況

2 系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)

利用Java Web技術，開發(fā)基于B/S邏輯體系(Broswer-Server)的一套能應用于馬拉松的應急救援管理系統(tǒng)，其主要功能是應急救援仿真與風險管理。美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(ESRI)開發(fā)的ArcGIS平臺具有強大的地圖制作、空間數(shù)據(jù)管理分析、空間信息整合、發(fā)布與共享的能力[5]，本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境選擇為“JDK8(Java SE Development Kit 8)+Tomcat，9.0.24+Intelli J IDEA”，具體開發(fā)方式見表10。

表10 開發(fā)方式

配置好環(huán)境與程序后，通過本地服務器打開系統(tǒng)，系統(tǒng)的主界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主界面

最左側(cè)是工具欄，從上往下功能依次是“應急救援”、“風險管理”與“用戶管理”，應急模塊的主要功能是電子地圖的仿真；風險管理模塊的功能是對醫(yī)療設備、應急隊伍以及風險人員進行信息錄入與管理。

2.1 風險管理功能

根據(jù)上文，中風險等級劃分為I，II，III，IV 4個等級，本系統(tǒng)中僅收錄風險等級為I，II級的選手，風險類別有肥胖、血壓、年齡、其他4類，其他可備注，最后錄入的完整風險信息界面如圖5所示。

圖5 風險信息界面

本模塊在模擬風險人員時，是隨機在馬拉松路線中插入人員，使其處于運動的狀態(tài)，但該模擬人員的位置是可獲取的，在馬拉松的真實比賽中，可以通過GPS等手段獲取選手的實時位置。

固定醫(yī)療站與移動AED的添加類似以上操作，添加固定醫(yī)療站和移動AED完畢后，可以對這兩種救援力量進行位置設置，固定醫(yī)療站位置是固定的，在地圖中選取后具體操作如圖6所示。

圖6 固定醫(yī)療站的位置設置

2.2 應急救援仿真

根據(jù)上文研究可知，已知風險人員存在發(fā)生心臟驟停的可能性較其他參賽選手更高，但實際并不是所有潛在風險都可被提前捕捉，因此仿真中并不區(qū)別心臟驟停發(fā)生的人群種類，而是隨機選擇心臟驟停發(fā)生的空間。

第一步，進入電子地圖界面，點擊左上角“開啟仿真”按鍵，具體操作如圖7所示。固定醫(yī)療站靜止，風險人員從隨機的原始位置開始，沿著主路線移動，移動AED則在劃定的范圍里來回移動。

圖7 第一步——選擇事故地點

第二步，選擇事故發(fā)生地點，即地圖中報警器所在地，事故地點選擇好之后，系統(tǒng)開啟自動搜索功能，自動搜尋最近的醫(yī)療站和移動AED，搜索范圍逐漸擴大，搜尋過程如圖8所示；搜尋到適合的固定醫(yī)療站與移動AED后自動規(guī)劃最短路徑，如圖9所示。

圖8 第二步——開始搜尋AED

圖9 搜尋結(jié)果

3 結(jié)語

隨著馬拉松運動的不斷壯大發(fā)展，馬拉松猝死風險的防止控制必須進一步加強。本文通過分析猝死致因機理，并結(jié)合GIS系統(tǒng)與Java Web技術開發(fā)了可用于馬拉松風險管理且兼具模擬心臟驟停發(fā)生后的仿真應急功能的Web系統(tǒng)，具有一定的創(chuàng)新性和實用性。希望通過本文的研究，為保障馬拉松賽事中人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供寶貴建議。