基于關鍵詞共現分析的衛生急救裝備模塊化設計研究

曹惺國，周亮，胡坤鵬，唐碩，張平，張志剛，范立冬，肖南，李曙光

陸軍軍醫大學大坪醫院 野戰外科研究所 第九研究室，重慶 400042

引言

隨著自然災害、恐怖襲擊事件以及公共衛生突發事件的頻繁發生，救援隊伍的機動反應速率、現場指揮營救能力和傷員后送效率等都是衛生應急救援行動中影響救援效果的直接因素。有研究認為，將衛生救援裝備模塊化是提高救援效率行之有效的方法之一[1-2]。衛生救援裝備模塊化，可以在裝備儲存、運輸以及成套化研發中提高裝備間的互用性和利用率，實現衛生資源的優化配置。

不同的衛生急救裝備之間存在功能應用、物理結構以及裝配空間等方面都存在關聯，可以為模塊化實現提供依據。目前，救援裝備模塊化的研究主要以研究者的經驗判斷為主，主要以其類別屬性劃分模塊，缺乏對裝備間關聯性的探索。隨著信息化與大數據理論的興起，以數據主導的智能決策分析技術逐漸受到重視，其研究理論認為當面對龐大混雜的數據集時，忽略事物間的因果關系，重點關注全數據狀態下的相關關系，最終得到有價值的信息[3]。按該研究思路，若能通過對大規模數據集中救援裝備間關聯性的分析，以關聯強度作為依據進行模塊化設計，可以在屬性劃分的基礎上，更多的考慮裝備間的協同應用價值。

中國知網（CNKI）作為全球信息量最大、最具價值的中文網站，涉及領域涵蓋基礎科學、工程科技、農業科技以及醫藥衛生科技等；其中收錄的研究文獻涵蓋了醫療急救裝備的應用、管理、維修和研發等信息；那么，以CNKI數據庫為基礎，檢索不同裝備關鍵詞的共現頻數（共檢量），當共現頻數越大時，可以認為這兩項裝備的關聯度越高。

因此，本次研究以CNKI數據庫為基礎，將不同裝備間的共現頻數作為相似尺度的量化指標，分析不同衛生應急救援裝備間的關聯性，再采用模糊聚類分析劃分裝備模塊，為該研究領域提供新的研究思路。

1　方法

1.1　數據來源

裝備信息來源于《國家衛生應急救援隊伍的基本裝備目錄》中提及的18項常用衛生急救裝備項目，包括急救箱、復蘇箱、除顫起搏器、清創縫合包、換藥包、胸科器械包、顱腦外科器械包、婦產科手術器械包、五官科檢查器械箱、血管吻合器、呼吸機、多參數生理監護儀、心電圖機、高壓消毒器、小型醫用純水裝置、運血箱、醫用冰箱和擔架。

1.2　裝備間關聯強度

在CNKI數據庫中，以裝備名稱為檢索字段，將以上裝備進行兩兩檢索，獲取其共檢量，用于構建裝備間的關聯矩陣；再以每一項裝備單獨檢索，獲取其檢索量，用于關聯矩陣的數據標準化處理；檢索時間跨度為從建庫起到2017年1月10日；檢索式如下：

I. 兩項裝備間的共檢量，“急救箱”[全文]并含“復蘇箱”[全文]（模糊）；

II. 單項裝備檢索量，“急救箱”[全文]（模糊）。

1.3　數據標準化

通過對任兩項裝備字段在CNKI中的共檢索量，構建出18項衛生急救裝備的關聯度矩陣R0；同時通過對單項裝備數據量的檢索，構建出單項裝備的縱、橫矩陣，分別為R1和R2，矩陣結構如下：

將初始矩陣R0分別除以對應的縱向矩陣與橫向矩陣，得到兩個調整矩陣RA和RB，矩陣結構如下：

通過百分位數對矩陣RA和RB中的數據進行標準化，構建模糊關聯度，標準見表1。

表1　衛生急救裝備間關聯度定義

1.4　模糊相似矩陣

將初始矩陣R0標準化后獲取矩陣R'A和R'B，矩陣結構如下：

1.5　模糊等價矩陣

由于構建出的模糊相似矩陣R只具有自反性和對稱性，不滿足傳遞性，因此需要通過傳遞閉包法對R進行改造，使其成為一個模糊等價矩陣，滿足傳遞性。構建出的為R的最小模糊等價矩陣，采用最小平方算法[4]，公式如下：

式中：R2=R○R=∨(rij∧rij)，若使得則獲取模糊等價矩陣為：

1.6　模糊聚類分析

通過不同閾值λ截取模糊等價矩陣，得到不同的截矩陣Rλ，從而得到不同的聚類結果；閾值向量λ為中所有互不相同的裝備從小到大的排序；其截矩陣Rλ為：

最后根據聚類結果劃分醫療應急救援裝備模塊；研究過程采用Windows Excel 2007進行編程計算。

2　結果

2.1　初始矩陣

基于CNKI數據庫的檢索結果，將18項衛生急救裝備之間的關系以共檢量的相似進行關聯，如“急救箱”[全文]并含“復蘇箱”[全文]（模糊）的檢索結果為402。按此方法構建出醫療應急救援裝備的初始矩陣，見表2。

2.2　標準化矩陣

根據公式(1)與表1中的裝備關聯度劃分標準，構建出醫療應急救援裝備的初始矩陣，見表3～4。

2.3　模糊相似矩陣

通過公式(2)對標準矩陣R'A和R'B進行，獲取加權后的醫療應急救援裝備模糊相似矩陣，見表5。

表2　醫療應急救援裝備的初始矩陣

表3　醫療應急救援裝備的標準化矩陣（一）

表4　醫療應急救援裝備的標準化矩陣（二）

表5　醫療應急救援裝備模糊相似矩陣

2.4　模糊等價矩陣

根據基于最小二乘法的傳遞閉包，即公式(3)～(4)，構建醫療應急救援裝備模糊等價矩陣，見表6。

2.5　模糊聚類分析及模塊劃分情況

根據公式(5)，當閾值向量λ=3.75時，將18項裝備劃分為10個類別，分別為①{高壓消毒器、小型醫用純水裝置}；②{醫用冰箱}；③{多參數生理監護儀、心電圖機、除顫起搏器}；④{呼吸機}；⑤{急救箱、運血箱}；⑥{胸科器械包、五官科檢查器械箱、清創縫合包}；⑦{換藥包、顱腦外科器械包、血管吻合器}；⑧{婦產科手術器械包}；⑨{擔架}；⑩{復蘇箱}，見表7。

醫療急救裝備模塊劃分情況，見圖1。通過對聚類出了10個類別進行分裝組合，即可構建出以下4個醫療急救裝備模塊，包括醫療保障（①②）、輔助診療（③④）、現場急救（⑤⑨⑩）和外科手術（⑥⑦⑧）。

圖1　醫療急救裝備模塊劃分情況

表6　醫療應急救援裝備模糊等價矩陣

表7　模糊聚類分析結果

3　討論

衛生急救裝備模塊化是國內外裝備應用、管理和研發的主要研究方向與研究熱點。根據本次研究思路，認為CNKI收錄的發表文獻中，若兩項裝備關鍵詞的關聯度較高，那它們出現在同一篇文獻中的機率可能性就越大；因此，本次研究以關鍵詞共現的方式，去探索不同裝備間的關聯度，為該研究領域找尋數據依據，并結合模糊聚類分析構建了模塊化裝備模型，為衛生急救裝備的資源優化配置提供了一定參考價值。

3.1　醫療保障模塊

該模塊中包含的裝備有高壓消毒器、小型醫用純水裝置和醫用冰箱，其主要功能是在傷員治療過程中提供醫療設備洗、毒以及樣品存放的條件。從文獻檢索的情況上看，高壓消毒器和醫用純水裝置常常同時出現在動物實驗中，用于手術或實驗器械的消毒、洗凈以及對實驗樣品進行保存[5-7]；而醫用冰箱主要用于對生物樣本的保存。在楊軍[8]人的研究中，將洗消裝置、醫用冰箱與檢驗檢疫、物理診斷以及藥物耗材一起，被同時劃分到衛勤分隊的醫療保障組模塊中進行訓練研究，這與本次研究結果基本一致。

3.2　輔助診療模塊

該模塊中包含的裝備有多參數生理監護儀、心電圖機、除顫起搏器和呼吸機，其主要功能是為部分患者提供重癥監護的條件。早期文獻中，對重癥監護室設配配備的描述中就已經包含有以上幾項設備[9-11]。另外，王建柏等[12]在救援后送病人的院前救治研究中，對49例重癥肢體擠壓傷患者中的8例進行了呼吸機輔助治療，其結論中認為對該類病例需重視止血帶和心電監測的應用，實施引流術可降低截肢率。

3.3　現場急救模塊

該模塊中包含的裝備有急救箱、運血箱、復蘇箱和擔架，其主要功能是為傷員提供現場急救和轉運的條件。該模塊裝備為救援體系中的基本模塊，可應用于各項災害或衛生突發事件的救援中[13-16]。在張磊的研究中，將該模塊中的裝備同時納入到武警應急救援隊的基本裝備，為現場急救和傷員的快速轉移提供了保障[17]。

3.4　外科手術模塊

該模塊中包含的裝備有胸科器械包、五官科檢查器械箱、清創縫合包、換藥包、顱腦外科器械包、血管吻合器和婦產科手術器械包，其主要功能是為傷員提供實施臨床手術的條件。黃亞杰等[8]在緊急醫學救援中心裝備配置的研究中，將顱腦外科器械包、婦產科手術器械包、胸科器械包、婦產科手術器械等相關裝備同時劃分到移動醫院中的手術器械模塊，可實現闌尾切除、胃部切除、膽囊切除及婦科接生等手術。

模糊聚類分析是通過相似尺度（關聯度）來衡量事物間的疏遠程度，進而實現類別劃分。本研究根據衛生急救裝備關鍵詞共現頻數來構建裝備間的關聯程度，客觀地以數據的形式探索模塊化設計方案，在研究方法上取得了一定的創新；所劃分的裝備模塊基本符合實際應用，對裝備的管理具有一定的參考價值。

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