深圳市自動體外除顫儀人口空間匹配特征研究

林妙萍，陳穎彪，楊智威，阮杰兒

1廣州大學地理科學與遙感學院，廣東廣州，510006；2廣東省地理國情監測與綜合分析工程技術研究中心，廣東廣州，510006

自動體外除顫儀(automated external defibrillator, AED)是一種通過聲音和圖像提示指導非專業急救人員搶救心臟驟停患者的公共應急醫療設備[1]，能有效用于心律失常和心臟驟停的復蘇工作[2-4]。《中國心血管病健康與疾病報告2019》指出，中國每年有54.4萬心臟猝死病例，約等于每分鐘就有一個人死于心臟驟停[5]，若能使AED設施的使用率增加，心肺復蘇急救成功率提高，我國每年約可減少10萬例心臟性猝死[6]。公共場所的AED投放量是衡量一個國家公共衛生現代化的指標之一，在實現國家公共衛生現代化的背景下，對現有AED設施資源的空間布局、覆蓋范圍和與人口匹配關系的研究具有重要意義。

國內外學者們在針對AED資源的優化配置、公眾宣傳和便利使用設計方面提出了許多改進方法，有著較豐富的研究成果，但在精細尺度下AED與人口空間匹配特征方面的研究較為缺乏[7]。而采用基于地理信息系統(geographic information system,GIS)空間分析技術構建服務覆蓋范圍，能夠克服數據空缺區域無法研究的缺點，建立人口格網模型能夠彌補常規行政區統計數據低空間分辨率的缺點，真實反映AED資源范圍與其對應服務的人口情況。鑒于此，本研究以深圳市各區AED設施點為研究對象，采用GIS空間分析方法計算出全市AED設施點覆蓋范圍和有效服務范圍，精細測算與分析格網單元AED設施的服務水平，為深圳市針對未來AED設施資源的投放和應急方案的相關制定提供相應的科學參考。

1 資料來源與方法

1.1 資料來源

本研究以深圳市轄9區和1個新區的AED設施點作為研究對象，包括每個設施點的經緯度坐標，來源于深圳市急救中心與騰訊地圖聯合發布的AED數據(https://map.qq.com/?type=poi&what=AED&c=1995)，共計292個；每個設施點所在的場所類型來源于深圳市城市興趣點(POI)大數據，基于百度地圖API獲取，主要包括2019年深圳市各類型POI位置信息與大小類別屬性；深圳市行政邊界數據主要包括市、區/縣、街道/鎮等行政邊界類型，均來源于國家基礎地理信息中心數據庫；人口格網數據來源于WorldPop空間人口統計開放數據[8]，該數據表現為每個網格單元的估計總人數，空間分辨率為3秒弧(赤道處約100米)，地理坐標系為WGS84，數據產品時間為2020年9月16日；城市建成區面積統計數據來自住房和城鄉建設部在2020年3月公布的2018年城市建設統計年鑒數據。

1.2 研究方法

1.2.1 核密度估算。核密度估算法是研究數據分布特征的方法，其直觀的制圖表達和簡易的計算等優點使其被應用廣泛[9]。核密度分析可在連續區域內表達離散數據的空間分布情況，采用核密度分析方法，能夠反映AED設施點的空間分布狀態和集聚特征。核密度分析的一般形式為：

(1)

式中：f(x)是位置x的密度；n為AED點個數；dis是點i到s的距離；k為dis與r比值的核函數；r為帶寬。

1.2.2 緩沖區與泰森多邊形的疊置。緩沖區分析是探索某一地理要素對周圍一定空間范圍內影響的空間分析方法，其計算公式為：

B={x|d(x,O)≤L}

(2)

式中：B為緩沖區；d為x與O之間的距離；L為緩沖距。

泰森多邊形(Voronoi圖)，最初由荷蘭氣象學家提出[10]，它是由相鄰線段的垂直平分線組成的多邊形，并鄰接組成多個多邊形。具有以下特點：一個泰森多邊形內部只有一個點數據；泰森多邊形內的任一點到構成該多邊形的控制點的距離最近；泰森多邊形的邊上任意一點到其兩邊的離散點距離相等。構建AED設施點的泰森多邊形的具體步驟如下：首先由AED設施點自動構建Delaunay三角網，對AED設施點和形成的三角形進行編號；隨后對每個AED設施點相鄰的所有三角形編號；最后劃出每個三角形的各邊中垂線，連接中垂線交點(垂心)，形成AED設施點的泰森多邊形，每個設施點的泰森多邊形代表其被其他設施點劃分的服務范圍。

一般而言，心臟驟停的有效搶救時間為4分鐘[2]。理想狀態下，從發現患者到采取AED緊急措施急救，需要救援人員在患者與AED設施點位置中間快速往返，該過程花費時間不能超過4分鐘。在考慮救援場所的環境復雜性和空間多維性的情況下，假設救援人員單程速度為每100米1分鐘，加上往返時間，則AED設施點位置必須在方圓半徑400米以內，若為單程救援，則是800米。因此，建立深圳市AED設施400米和800米的緩沖區，能夠有效地表現AED的服務范圍。為避免產生服務區域的重疊，以每個AED設施點為單元構建三角網，建立相互接壤的泰森多邊形，并與800米服務范圍疊加，所得的空間范圍則為有效服務范圍，表現為每個AED設施點的最近覆蓋范圍。設施點所對應的面積越小則代表其離需求點越近，響應程度越高。

1.2.3 AED服務水平與人口匹配度。已有研究驗證公共醫療資源在空間格網上的分配份額與設施資源的核密度具有較高的耦合性[11]，這表明醫療設施資源的核密度值能在較大程度上代表設施資源在空間上的分配份額，在研究中適用程度較高。而AED資源是公共醫療資源之一，因此嘗試將AED設施資源在空間格網上的分配份額用AED設施點的核密度值來定量表示，克服數據空缺區域無法研究的缺點。將某格網單元的AED設施點的核密度數值與該格網人口數進行歸一化處理，采用二者的比例表示深圳市百米格網單元的AED設施服務資源與人口的匹配程度。其計算公式為：

Ai=GHi/GPi

(3)

式中：Ai表示百米格網單元i的AED服務水平匹配度；GHi為百米格網單元i的AED設施點的核密度歸一化數值；GPi為百米格網單元i的人口數歸一化數值。

2 結果

2.1 深圳市AED設施布局現狀

2.1.1 深圳市各區AED總體空間布局與數量。利用核密度估算法研究AED的總體空間分布特征，得出AED設施的空間分布呈現特點，主城區分布密集，南山區最多，光明區、坪山區和大鵬新區較少，形成了多中心的分布態勢。主中心分布在南山-福田-羅湖區，次中心分布在龍崗區、寶安區。從數量上看，分布最多的是南山區，達到107 個，占深圳市的1/3，其次是福田區(52個)、寶安區(40個)，龍崗區(33個)，羅湖區(23個)，鹽田區(16個)，龍華區(8個)，大鵬新區(6個)，最少的是坪山區和光明區，分別為4個和3個。

2.1.2 AED設施配置的場所類型與空間特征。AED設施配置的場所中，大型交通樞紐(包含地鐵、火車站、機場、郵輪等)、小型道路旁等場所類型分布最多，配置水平較高。地鐵站內的AED設施數量達到89個，且具有沿地鐵線延伸方向分布的特點，在該類型中，南山區和福田區的配置水平最高，占了該類型AED數量的47.9%，將近整個深圳市的一半。此外，載客量大的站點或區域有多個AED設施，如寶安區機場。道路場所的AED配置數量有40個，其中配置在國道G205中就有4個，其余多分布在小型街道公路、大道附近，如南山區高新南十道、高新南九道、福田區深南大道、福田區梅林路等，該類型的分布特點依舊是南山區和福田區占據主要地位，其次是龍崗區和羅湖區。AED配置水平中等偏下的場所有：學校、商業企業、養老及醫療機構和行政類服務機構，其 AED 設施數量分別是35、30、25和21個。見圖1。

圖1 深圳市AED各類設施點與核密度空間分布

各類AED設施點核密度空間布局特征可概括為：①聚集在深圳市中心城區與經濟中心，如商業企業、社區住宅、大型交通樞紐、小型道路等場所類型；②較均勻地分布在各個市轄區建成區中心，如養老醫療機構、行政類服務機構、體育健身等場所類型；③高密度中心匯聚一地，如休閑娛樂場所的AED集聚于鹽田區的大梅沙、小梅沙濱海地域和公園景區、學校的AED集聚于西麗街道和桃園街道。

2.2 深圳市AED設施服務空間覆蓋

2.2.1 AED設施服務空間覆蓋面積。利用GIS空間分析的緩沖區分析技術，通過計算得出400 米的服務范圍覆蓋面積有146.72 平方千米，800 米的服務范圍覆蓋面積有587平方千米。通過構建每個AED設施點的三角網，計算其泰森多邊形與800米緩沖區的疊加面積得出深圳市的AED設施有效服務范圍的覆蓋面積總和為322.58平方千米。根據城市建設統計年鑒數據，深圳市建成區總面積為927.96平方千米，因此在理想狀態下，本研究采集的AED設施點在城市建成區的覆蓋率為34.76%。

2.2.2 AED設施服務空間覆蓋人口。將深圳市AED設施的有效服務范圍與POI、人口數據進行交叉分析，得到每個AED設施有效服務范圍內的人口數并計算所在的場所類型對應的有效服務人口數。結果顯示，有效服務人口數最多的區域是羅湖區地鐵9號線泥崗站附近和福田區新沙路福利中心附近，人口數均在4.5萬人以上；服務人口數在3.5萬-4.5萬人的設施點空間分布較為分散，散布在寶安區、福田區、南山區、龍崗區和龍華區；服務人口數在2.5萬-3.5萬人的設施點大部分集中在南山區、福田區，其余點散布在龍華區龍華街道、寶安區松崗街道、龍崗區布吉街道，由于其AED設施分布較少，平均每個設施點服務的人數則較多；南山區的西麗、桃園、粵海、沙河、蛇口和招商等街道的AED設施點分布密集，平均每個設施點的服務人數較少，數量在2.5萬人以下。AED設施點所在場所類型及其對應的有效服務人口總數有411.69萬人，其中大型交通樞紐和小型道路旁覆蓋的人口數多達180萬和59.82萬，占總服務人口數的58.27%，養老醫療、商業企業類場所的服務人數均超過30萬，社區住宅場所的AED設施覆蓋了25.54萬人口，發生心臟性猝死的頻率較高體育健身場所和學校的AED覆蓋人口數二者相加僅有40.81萬人，休閑娛樂場所的AED有效服務人口最少，為5.88萬人。見圖2，表1。

圖2 深圳市AED設施點的有效服務范圍覆蓋人口分布

表1 AED設施點所在場所類型及其有效服務人口數

2.3 深圳市AED設施服務水平與人口匹配度

精細化分析深圳市AED設施資源服務水平在空間上的差異，深圳市AED設施服務水平匹配度整體呈現“一主一次多區塊”特征，高值匹配度片區與深圳市中心城區、經濟發達區域相對應，主片區分布在南沙-福田-羅湖區，次片區位于龍崗區的東北區域，其余區域存在著多處中高匹配值的小核心區塊，如寶安區、光明區、龍華區、坪山區、鹽田區和大鵬新區，均有中高匹配度空間小集聚的表現。

將匹配度指標劃分出的主片區和次片區作為深入探討區域，對相同片區的AED設施密度、人口數與AED設施服務水平與人口匹配度進行對比分析，結果如下：在主片區域，對比情況較為明顯的是南山區的西麗-桃源-粵海-招商-蛇口片區與福田-羅湖中部片區，反映出格網單元的AED設施點分布密集但人口較少的區域表現出的AED服務水平匹配度高值，而小部分區域則反之，如新安街道，呈現AED密度中等-人口密集-匹配度較低的結果；在次片區域，龍崗區的龍城-龍崗街道的3項指標對比情況顯著，片區中部出現格網單元高值核密度-高值人口數-中高匹配度的情況；值得注意的是，次片區的格網單元高值匹配度，呈現出隔“線”(地鐵3號線龍崗線)呼應的特征，分布在龍崗街道南部與寶龍街道交界、園山街道和龍城街道的中部，與人口數低值范圍的圓形特征相一致。見圖3。

圖3 深圳市AED設施服務水平與人口匹配度

3 討論

3.1 深圳市AED配置場所空間布局不均衡，地理空間公平性有待提升

公共場所急救醫療服務資源AED的合理配置需綜合考慮區域人數、空間分布、地理距離及重要場所等影響因素，設計科學的管理方案與配置策略，以便及時應對公共場所的突發急救公共衛生事件[12-13]。從AED配置的場所類型和總體空間布局來看，設施點在區域分布上表現出明顯的不均衡狀態，如南山區的AED設施就占據了整個深圳市的三分之一；大型交通樞紐、小型道路等場所類型的AED最多，47.9%的交通場所AED設備分布在南山區和福田區；多種類型AED設施集中在深圳市的西南部，其余區域的AED設施配置明顯不足。其原因之一或與國際上每10萬人口AED資源擁有量為標準的配置資源有關[14]，從而未將區域空間、面積等地理因素納入其中，導致AED設施配置空間布局呈現“集聚大能級，連散小區塊”的特點，形成了多中心的分布態勢；原因之二，AED設施配置量與區域經濟發展水平呈一定的正相關關系[15]，發展程度較好的地區集聚著更多AED設施配置。深圳市各區的經濟發展水平具備著空間異質性，AED設施的配置空間布局不均衡現象也相應顯現，更多AED設施投放到了南山區、福田區和寶安區等經濟發達地區。然而，公共場所最大的特點是人群流動性強和實時隨意性大，不同區域的不同公共場所均屬于突發事件的易發地[16]，若AED設施過于集中，則無法最大程度發揮AED的緊急救治功能。因此，從快速、無缺漏救治患者的需求而言，AED配置場所空間布局不均衡的特點會影響弱配置地的應急救治服務供給，不利于提高心肺復蘇救治率，造成生命遺憾。

3.2 深圳市AED設施有效服務范圍面積和人口覆蓋率增長迅速，但不同場所類型差異較大

有效配置公共急救醫療服務資源，滿足公眾對院外心臟驟停(out of hospital cardiac arrest，OHCA)患者的急救需求，是公眾啟動除顫計劃(public access defibrillation，PAD)的具體實施，也是完善公共衛生資源管理與緊急醫療服務體系的重要工作內容[16-17]。急救醫療資源配置的人群覆蓋率是公共場所急救的基礎條件之一[18]。自2017年啟動“公眾除顫計劃”起，深圳市于2018年開始在公眾場所安裝配置AED，截至2020年12月，深圳市的AED覆蓋率已在全國名列前茅[15]。本研究計算深圳市的292個AED設施有效服務范圍的覆蓋面積總和為322.58平方千米，在城市建成區中，面積覆蓋率為34.76%，若加上深圳市最新三期投放設備數量，按比例測算后的覆蓋率迅速提升，可在全國名列第一，為18.5臺/10萬人[18]。根據《中國AED 布局與投放專家共識》[12]，相關專家建議以每10萬人配備100-200臺AED的國際建議標準為原則來確定AED配置數量。目前深圳市AED設施的人口覆蓋率與該標準還有一定的距離，但深圳市委市政府高度重視，已將深圳市AED配置工作寫入《深圳經濟特區醫療急救條例》，且進一步規劃未來5至10年，深圳市將達到每10萬人100臺的國際標準配置。值得注意的是，雖然深圳市AED覆蓋率正在迅速提高，但其所在場所類型中的覆蓋人口差異較大，如交通與道路覆蓋的人口數多達239.82萬，體育健身場所和學校覆蓋人口數二者相加僅有40.81萬人，覆蓋人口量未及交通道路場所的五分之一。《中國AED 布局與投放專家共識》中指出，進行體育鍛煉、提供體育訓練的場所均需配置AED；平均固定≥3000人的場所，如學校、部隊、工廠等，應至少配置1臺AED。現階段深圳市的大型交通樞紐(地鐵、高鐵、火車站等)、道路和醫療機構的AED設施配置已有較高的人群覆蓋率，但學校、體育健身等場所的配置仍未能達到該要求。此外，《健康中國行動(2019—2030年)》明確提出把心肺復蘇等健康急救知識納入學生考試內容，把健康急救知識的掌握程度作為學生評優考核的重要指標。

3.3 深圳市AED設施服務水平與人口匹配良好，但其可持續性和利用率有待提高

2020年9月，國家9個部門聯合印發了《關于進一步完善院前醫療急救服務的指導意見》，明確指出了要提高AED配置水平，完善公眾急救支持性環境，完善院前醫療急救服務體系，提高急救服務能力和水平。伴隨著深圳市AED設施密度的不斷增大，AED設施服務水平也在不斷提高。結合本研究的人口匹配度結果發現，主片區(如南山-福田-羅湖區)高值匹配度值域與人口、經濟發展程度高值區域相對應，且連片分布，AED設施密度與人口、空間匹配度較好；次片區(如龍崗區的寶龍-龍城-龍崗街道)AED設施密度雖未及主片區，但該類區域的土地利用類型為公園綠地，人們主要進行休閑娛樂活動，能夠滿足該區域的人群的需求，配置較為合理。總體而言，深圳市AED設施服務水平與人口匹配表現良好。究其原因，這與我國在公眾急救設備配置與運用方面相關政策的制定和深圳市的積極響應有關。如2020年《中華人民共和國基本醫療衛生與健康促進法》中的第二十七條中規定：公共場所應當按照規定配備必要的急救設備、設施。深圳市從到《深圳特區救助人權益保障法》，再到《深圳經濟特區急救條例》的生效，內容涵蓋了法律保障與社會急救。全市在不斷健全社會急救法律規章條例的同時，也注重AED設施服務水平與人口匹配度的發展，因此AED設施服務水平在不斷提升，與人口的匹配方面也表現得較好。

當深圳市陸續增加AED設施的配置投放，相對應地，AED的維護和管理力度也需加強，以提高AED服務水平的可持續性。實時使用以救治OHCA患者是AED真正發揮的作用，僅安裝AED還不足以確保急救項目的順利實施。有學者曾做過調查[19]，發現目前存在著AED 箱被鎖、AED 損害被盜、標識不清、操作說明和維護記錄等問題，這說明當前不僅存在AED的管理不善現象，還存在著公眾對AED的認識還不夠普及的問題。美國心臟協會(American heart association，AHA)曾強調急救措施對提高OHCA患者的生存率十分重要，要大力實施PAD項目[20-21]，現階段我國也正逐步推廣、建設公眾急救支持性環境，因此深圳市亟需加強公眾AED知識的培訓力度，普及AED在公眾中的使用，利用多種媒體平臺普及、傳播AED急救知識，提高AED公眾普及率和利用率，使公眾真正做到知曉、獲取、使用、救人，實質性提高OHCA患者的存活率。