非常規(guī)突發(fā)事件應急血液調劑優(yōu)化問題研究.pdf

1、各類具有嚴重影響與后果的非常規(guī)突發(fā)事件在全球時有發(fā)生，其中地震、特大恐怖襲擊等通常會造成大量的人員傷亡。血液是一類特殊的救援物資，在醫(yī)療應急保障中發(fā)揮著至關重要的作用。為應對因突發(fā)事件造成大量傷員而引起的用血量增長，當災區(qū)血站庫存與采集量難以滿足臨床需求時，需要從非災區(qū)血站緊急調劑。
　　血液保障直接關系到受傷群眾的生命安全，可見對非常規(guī)事件發(fā)生后血液應急調劑問題進行研究，具有十分重要的社會意義。在血液應急調劑的過程中，需要合理地

2、進行出救血站的選擇，并確定出各個出救血站分配至各災區(qū)血站的各血制品的數(shù)量;優(yōu)化多種運輸方式聯(lián)合的路線安排;當災區(qū)血站庫存出現(xiàn)過量增加的情形時，必須及時轉運積壓血液制品以減小潛在的過期報廢;血液在應急分配中也不可避免地遇到短缺，需要結合各血型相互之間的替代關系，以優(yōu)化提高分配方案的滿意程度。
　　本文主要研究內容如下:
　　(1)通過分析血液特性與應急血液保障的階段性特點，并考慮運輸方式對血液質量的影響，建立了一種多階段優(yōu)化模

3、型解決多災點、多品種應急出救血站選擇-分配問題，設計了一種基于關鍵受災點優(yōu)先的向量編碼遺傳算法進行求解，并對算法的時間復雜性進行了分析。最后，以“5.12”汶川大地震應急血液保障為背景構建算例進行驗證，結果表明該遺傳算法的計算效率較高，所提出的多階段決策方法在血液新鮮度、血液積壓量等方面具有顯著優(yōu)勢。
　　(2)基于血液的生理特性及應急保障特性，以應急血液最晚運達時間最小、接收時的最低新鮮度最大、運輸總費用最小為目標，基于兩階段決

4、策方法建立了考慮多品種、多式聯(lián)運的應急出救血站選擇-運輸路線安排問題優(yōu)化模型，并設計了一種包含局部鄰域優(yōu)化的遺傳-禁忌混合算法進行求解。最后，以“5.12”汶川大地震應急血液保障為背景構建不同的血液需求情景，驗證了模型與算法的有效性，并分析了目標函數(shù)權重系數(shù)與需求預測誤差對調劑方案的影響。結果表明，多式聯(lián)運可以提高血液調劑的及時性與效率;通過與單階段決策方式在最晚抵達時間、新鮮度均值、運輸總費用、血液積壓量等指標上的對比，研究證實了兩階

5、段決策方法的穩(wěn)健性。
　　(3)通過分析血液生理特性，確定出各血型相互之間的替代關系與優(yōu)先級別，基于雙層規(guī)劃方法建立了考慮血型替代策略的多災點、多品種應急血液分配問題優(yōu)化模型，上層模型以最小化血液短缺量為目標，下層模型以最小化血型替代權重為目標。為便于求解，在保證最優(yōu)解一致性的前提下，該問題被轉化為單目標混合整數(shù)規(guī)劃模型。推理了血型替代性質，設計了一種多階段貪婪啟發(fā)式算法進行求解，并對算法的時間復雜性進行了分析。最后，以汶川大地震

6、應急血液保障為背景構建算例，驗證了該模型的可行性，并分析了替代率對血液分配方案的影響，研究證實了采用血型替代策略可提高血液需求的滿足率。通過不同規(guī)模的算例測試與CPLEX軟件的求解結果對比，表明所提算法具有較高的適應性與計算效率。
　　(4)在對血液庫存狀態(tài)與過期特性進行分析的基礎上，基于庫齡推導出血液轉運、接收的相關性質，建立最小化運輸費用的轉運模型;最后通過算例仿真證實了文中推理與模型的有效性，研究驗證了不同轉運制品選擇策略的