非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急血液調(diào)劑優(yōu)化問題研究.pdf

1、各類具有嚴(yán)重影響與后果的非常規(guī)突發(fā)事件在全球時(shí)有發(fā)生，其中地震、特大恐怖襲擊等通常會(huì)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(yīng)急保障中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為應(yīng)對(duì)因突發(fā)事件造成大量傷員而引起的用血量增長，當(dāng)災(zāi)區(qū)血站庫存與采集量難以滿足臨床需求時(shí)，需要從非災(zāi)區(qū)血站緊急調(diào)劑。
　　血液保障直接關(guān)系到受傷群眾的生命安全，可見對(duì)非常規(guī)事件發(fā)生后血液應(yīng)急調(diào)劑問題進(jìn)行研究，具有十分重要的社會(huì)意義。在血液應(yīng)急調(diào)劑的過程中，需要合理地

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

3、型解決多災(zāi)點(diǎn)、多品種應(yīng)急出救血站選擇-分配問題，設(shè)計(jì)了一種基于關(guān)鍵受災(zāi)點(diǎn)優(yōu)先的向量編碼遺傳算法進(jìn)行求解，并對(duì)算法的時(shí)間復(fù)雜性進(jìn)行了分析。最后，以“5.12”汶川大地震應(yīng)急血液保障為背景構(gòu)建算例進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該遺傳算法的計(jì)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(shì)。
　　(2)基于血液的生理特性及應(yīng)急保障特性，以應(yīng)急血液最晚運(yùn)達(dá)時(shí)間最小、接收時(shí)的最低新鮮度最大、運(yùn)輸總費(fèi)用最小為目標(biāo)，基于兩階段決

4、策方法建立了考慮多品種、多式聯(lián)運(yùn)的應(yīng)急出救血站選擇-運(yùn)輸路線安排問題優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了一種包含局部鄰域優(yōu)化的遺傳-禁忌混合算法進(jìn)行求解。最后，以“5.12”汶川大地震應(yīng)急血液保障為背景構(gòu)建不同的血液需求情景，驗(yàn)證了模型與算法的有效性，并分析了目標(biāo)函數(shù)權(quán)重系數(shù)與需求預(yù)測(cè)誤差對(duì)調(diào)劑方案的影響。結(jié)果表明，多式聯(lián)運(yùn)可以提高血液調(diào)劑的及時(shí)性與效率;通過與單階段決策方式在最晚抵達(dá)時(shí)間、新鮮度均值、運(yùn)輸總費(fèi)用、血液積壓量等指標(biāo)上的對(duì)比，研究證實(shí)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(guān)系與優(yōu)先級(jí)別，基于雙層規(guī)劃方法建立了考慮血型替代策略的多災(zāi)點(diǎn)、多品種應(yīng)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(biāo)，下層模型以最小化血型替代權(quán)重為目標(biāo)。為便于求解，在保證最優(yōu)解一致性的前提下，該問題被轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)混合整數(shù)規(guī)劃模型。推理了血型替代性質(zhì)，設(shè)計(jì)了一種多階段貪婪啟發(fā)式算法進(jìn)行求解，并對(duì)算法的時(shí)間復(fù)雜性進(jìn)行了分析。最后，以汶川大地震

6、應(yīng)急血液保障為背景構(gòu)建算例，驗(yàn)證了該模型的可行性，并分析了替代率對(duì)血液分配方案的影響，研究證實(shí)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(cè)試與CPLEX軟件的求解結(jié)果對(duì)比，表明所提算法具有較高的適應(yīng)性與計(jì)算效率。
　　(4)在對(duì)血液庫存狀態(tài)與過期特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，基于庫齡推導(dǎo)出血液轉(zhuǎn)運(yùn)、接收的相關(guān)性質(zhì)，建立最小化運(yùn)輸費(fèi)用的轉(zhuǎn)運(yùn)模型;最后通過算例仿真證實(shí)了文中推理與模型的有效性，研究驗(yàn)證了不同轉(zhuǎn)運(yùn)制品選擇策略的