基于地理信息系統(tǒng)的南京市三級綜合醫(yī)院空間布局特征分析*

周 健 張 敏 楊 雪 施雯慧 孫志明

(1江蘇省衛(wèi)生健康發(fā)展研究中心 南京 210036

2 國家衛(wèi)生健康委計劃生育藥具不良反應(yīng)監(jiān)測中心 南京 210036)

1 引言

醫(yī)院是提供疾病診斷、治療、康復(fù)、預(yù)防和保健等醫(yī)療服務(wù)的專業(yè)機(jī)構(gòu)，是我國醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的主要形式。隨著城鎮(zhèn)化飛速發(fā)展，城市的空間結(jié)構(gòu)、人口分布和結(jié)構(gòu)相應(yīng)變化，因此研究現(xiàn)有醫(yī)院空間布局是否與城市協(xié)同發(fā)展很有必要。2015年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)分級診療制度建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確提出“城市三級醫(yī)院主要提供急危重癥和疑難復(fù)雜疾病的診療服務(wù)”[1]。三級綜合醫(yī)院是跨區(qū)域提供醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)，具有醫(yī)療、教學(xué)、科研、公共衛(wèi)生服務(wù)等功能的醫(yī)療機(jī)構(gòu)[2]。三級綜合醫(yī)院空間布局是否科學(xué)合理對方便城鄉(xiāng)居民就醫(yī)、擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源覆蓋面、促進(jìn)區(qū)域醫(yī)聯(lián)體建設(shè)和分級診療具有重要意義。

地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)是基于空間數(shù)據(jù)庫，用于獲取、存儲、查詢、分析和顯示地理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)[3-4]。具有強(qiáng)大空間分析工具和制圖功能的GIS可準(zhǔn)確直觀地描述醫(yī)療資源的空間布局特征，分析醫(yī)療資源的空間聚集性[5-7]。本文以南京市為例，采用GIS技術(shù)對南京市三級綜合醫(yī)院空間聚集性進(jìn)行初步探索分析和可視化處理，為合理配置醫(yī)療衛(wèi)生資源提供參考。

2 資料與方法

2.1 資料來源

以南京市2021年所有25家三級綜合醫(yī)院(含中醫(yī)類醫(yī)院)為研究對象。醫(yī)院名冊來源于南京市衛(wèi)生健康委員會官網(wǎng)。醫(yī)院經(jīng)緯度坐標(biāo)來自百度地圖。南京市各行政區(qū)常住人口數(shù)量相關(guān)數(shù)據(jù)來源于《南京市第七次全國人口普查公報》。行政區(qū)域面積相關(guān)數(shù)據(jù)來源于2021年《南京統(tǒng)計年鑒》。以南京市行政區(qū)域矢量地圖作為研究區(qū)域的底圖。

2.2 研究方法

2.2.1 泰森多邊形 泰森多邊形是一組由連接兩鄰點直線的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形[8]。基于現(xiàn)有空間點，對空間區(qū)域進(jìn)行劃分，生成與空間點數(shù)量相等的泰森多邊形。新形成的泰森多邊形具有唯一屬性，即每個多邊形僅包括1個中心點(醫(yī)院)，每個多邊形內(nèi)的任何位置與其中心點距離都比與其他多邊形內(nèi)中心點近，因此某個泰森多邊形一定程度上反映某個空間中心點的影響范圍。泰森多邊形面積小的區(qū)域，該醫(yī)院服務(wù)范圍小，說明這一區(qū)域醫(yī)院數(shù)量相對較多，居民可就近就醫(yī)。相反，泰森多邊形面積大的區(qū)域，該醫(yī)院服務(wù)范圍大，說明這一區(qū)域醫(yī)院分布相對較少，居民不能近距離就醫(yī)。繪制醫(yī)院泰森多邊形可以直觀展示醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)所覆蓋直線距離最近的區(qū)域，突破行政區(qū)劃界限，為居民尋找距離最近的綜合醫(yī)院，符合就近就醫(yī)的指導(dǎo)原則[9]。

2.2.2 平均最近鄰分析 平均最近鄰分析法主要用于計算某種要素(點、線或面狀)在全局范圍內(nèi)的空間分布是離散、聚集還是隨機(jī)分布。通過測量每個點與其臨近點的平均距離，并與假設(shè)隨機(jī)分布狀態(tài)下的每個點與其臨近點的平均距離進(jìn)行比較。如果實際平均距離小于假設(shè)隨機(jī)分布的平均距離，則要素在全局范圍內(nèi)為聚集分布；反之則表示要素在空間趨于離散分布；如果實際平均距離等于假設(shè)隨機(jī)分布的平均距離，則表示要素空間分布為隨機(jī)分布[10]。平均最近鄰比率(nearest neighbor ratio，NNR)計算方式為：

(1)

2.2.3 多距離空間聚類分析 多距離空間聚類分析(Ripley’s K函數(shù))是測量不同尺度范圍內(nèi)空間點分布聚集與離散程度的方法[11]。該方法可以彌補(bǔ)平均最近鄰分析法沒有考慮多種距離空間掃描的不足。其原理是通過不同距離對要素周邊進(jìn)行掃描，計算掃描范圍內(nèi)要素數(shù)量，如果較近距離出現(xiàn)較多要素，并且較遠(yuǎn)距離出現(xiàn)較少要素，則表現(xiàn)為聚集分布[12]。計算特定距離的觀測K值，如大于預(yù)期K值且大于可信區(qū)間上限，則表示在該距離的分布聚類程度更高；反之該分布的離散程度更高，Ripley’s K函數(shù)計算方式為：

(2)

其中，d代表距離，n代表要素總數(shù)目，A代表要素的總面積，k(i，j)代表權(quán)重[13]。

3 結(jié)果

3.1 南京市三級綜合醫(yī)院分布情況

南京市位于江蘇省西南部、長江下游，處于北緯31°14′～32°37′，東經(jīng)118°22′～119°14′，東西最大橫距約70千米，南北最大縱距約150千米，市域平面呈南北長東西窄，面積6 587平方千米，下轄11個市轄區(qū)。截至2020年，常住人口9 314 685人。全市共有三級綜合醫(yī)院25家，其中分布最多的是鼓樓區(qū)(5家)，其次為江寧區(qū)(4家)，秦淮區(qū)和浦口區(qū)各3家，玄武、建鄴、棲霞和溧水區(qū)各2家，六合區(qū)和高淳區(qū)各1家，雨花臺區(qū)無三級綜合醫(yī)院。

3.2 泰森多邊形可視化結(jié)果

采用ArcMap 10.8軟件泰森多邊形工具，繪制南京市25家三級綜合醫(yī)院的泰森多邊形。每個泰森多邊形包含唯一1家醫(yī)院，多邊形面積大小不同，其中最大面積是1 596.75平方千米，最小面積僅為5.61平方千米，相差285倍。面積大小差異可以直觀展示醫(yī)院聚集或分散的空間分布情況。

3.3 平均最近鄰分析

采用ArcMap 10.8軟件平均最近鄰空間統(tǒng)計工具，分析南京市三級綜合醫(yī)院分布特征。25家醫(yī)院平均觀測距離為6 581.63米，期望平均距離是6 518.70米，NNR為1.009 7，Z為0.092 3，P為0.926 4。結(jié)果表明南京市三級醫(yī)院的空間布局趨于隨機(jī)分布，見圖1。

圖1 平均最近鄰分析結(jié)果

3.4 基于人口密度的多距離空間聚類分析

采用ArcMap 10.8軟件多距離空間聚類分析工具，對南京市三級綜合醫(yī)院空間點數(shù)據(jù)進(jìn)行Ripley’s K函數(shù)分析，排列次數(shù)選擇999次，置信區(qū)間為99.9%。以各家醫(yī)院所在行政區(qū)人口密度的倒數(shù)為權(quán)重，研究區(qū)域選定為南京市投影地圖，其他參數(shù)保持不變。結(jié)果顯示，在前4個不同距離時，觀測K值介于可信區(qū)間下限和上限之間，醫(yī)院呈聚集或離散分布無統(tǒng)計學(xué)意義；在后6個不同距離時，觀測K值小于期望K值，且小于可信區(qū)間下限，醫(yī)院呈離散性分布，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，見表1。

表1 南京市三級綜合醫(yī)院多距離空間聚類分析結(jié)果

4 討論

醫(yī)療機(jī)構(gòu)布局是區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系規(guī)劃的重要內(nèi)容，在擴(kuò)容優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源和區(qū)域均衡布局、優(yōu)化衛(wèi)生資源要素配比、實現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)公平性與可及性等方面具有重要作用。GIS具有強(qiáng)大的空間分析和可視化表達(dá)能力，在地理測繪、交通規(guī)劃、疾病監(jiān)測、基礎(chǔ)設(shè)施管理等領(lǐng)域已得到普遍應(yīng)用[4]。近年來GIS越來越多地應(yīng)用于公共衛(wèi)生和健康領(lǐng)域，如疾病監(jiān)測、疾病防控、突發(fā)公共衛(wèi)生事件處置、衛(wèi)生資源配置等方面，為科學(xué)決策提供依據(jù)，促進(jìn)區(qū)域衛(wèi)生健康事業(yè)可持續(xù)發(fā)展[14]。基于GIS空間分析技術(shù)，醫(yī)療資源的空間可達(dá)性研究方法較多，國內(nèi)外尚未形成統(tǒng)一公認(rèn)的方法。常用的有比例法、核密度法、最近距離法、兩步移動搜索法(two step floating catchment area，2SFCA)和潛能模型[15-17]。本研究結(jié)合南京市人口普查數(shù)據(jù)，運用泰森多邊形、平均最近鄰分析和多距離空間聚類分析等多種空間分析工具對南京市三級綜合醫(yī)院空間聚集性進(jìn)行探索分析。

4.1 三級醫(yī)院空間服務(wù)區(qū)域相差較大

泰森多邊形分析結(jié)果顯示，南京市三級綜合醫(yī)院泰森多邊形覆蓋面積最大達(dá)1 596.75平方千米，最小僅5.61平方千米，差距懸殊。張玥等[12]對天津市三級醫(yī)院空間分布的研究顯示，泰森多邊形最大和最小面積差有4 000余倍。面積大小差異可以直觀反映醫(yī)院聚集情況。泰森多邊形面積越大說明該醫(yī)院服務(wù)區(qū)域越大，導(dǎo)致該醫(yī)院服務(wù)壓力較大，而區(qū)域內(nèi)居民的選擇相對較少，應(yīng)考慮在這些區(qū)域新建綜合醫(yī)院，解決優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源不足的問題。

4.2 南京市三級綜合醫(yī)院空間布局合理

平均最近鄰分析結(jié)果提示南京市三級綜合醫(yī)院呈現(xiàn)弱離散分布，空間布局趨于隨機(jī)分布，平均觀測距離為6 581.63米。張玥等[12]研究顯示天津市三級醫(yī)院觀測平均距離為4 583.48米，林丹淳等[18]研究顯示廣州市綜合醫(yī)院平均近鄰距離為2 348.30米。劉恒[19]研究顯示貴陽市主城區(qū)綜合醫(yī)院平均最近鄰距離為898.90米。上述研究結(jié)果平均觀測距離大小與研究區(qū)域是全市范圍還是主城區(qū)，以及研究醫(yī)院級別和類別的選擇有關(guān)，本研究關(guān)注三級綜合醫(yī)院，可能是平均觀測距離較大的原因之一。

基于人口密度的多距離空間聚類分析結(jié)果顯示南京市三級綜合醫(yī)院呈離散性分布，反映出南京市三級綜合醫(yī)院在空間布局時考慮了人口分布特征，具有一定科學(xué)性和合理性。當(dāng)研究區(qū)域人口密度變大，三級醫(yī)院數(shù)量也應(yīng)隨之增加，以滿足居民就醫(yī)需求。當(dāng)區(qū)域內(nèi)三級醫(yī)院數(shù)量一定時，人口密度越高，則醫(yī)院聚集性越小，即醫(yī)院的聚集性與人口密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。許昕等[20]對鎮(zhèn)江市中心城區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)空間分布研究結(jié)果顯示，人口密度越大的地區(qū)，醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢度越明顯，人口密度與醫(yī)院優(yōu)勢度基本呈正相關(guān)。徐豐等[21]基于可達(dá)性的鄭州市醫(yī)療資源空間均等化研究結(jié)果顯示，在高醫(yī)療可達(dá)性的區(qū)域人口密度較大。因此，運用人口密度作為權(quán)重分析衛(wèi)生資源的空間公平性是合理的。納入人口密度權(quán)重進(jìn)行分析，南京市三級綜合醫(yī)院呈離散分布、空間布局合理，但也存在個別區(qū)域仍無三級綜合醫(yī)院、部分區(qū)域三級醫(yī)院不足的現(xiàn)狀。

5 結(jié)語

本文研究結(jié)論與實際狀況較為吻合，為南京市醫(yī)療機(jī)構(gòu)布局規(guī)劃、促進(jìn)醫(yī)療衛(wèi)生資源優(yōu)化配置提供參考。但由于數(shù)據(jù)限制，僅從醫(yī)療服務(wù)供給方角度評價醫(yī)療機(jī)構(gòu)空間分布，尚缺乏對居民實際醫(yī)療需求的考慮。醫(yī)療資源設(shè)施空間可達(dá)性評價需要考慮的因素很多，區(qū)域人口密度、年齡結(jié)構(gòu)、服務(wù)范圍、地理環(huán)境、交通狀況、歷史因素和政策導(dǎo)向等都會對醫(yī)院空間布局產(chǎn)生影響，有待進(jìn)一步研究與探討。今后研究中將通過采集多源數(shù)據(jù)，充分考慮醫(yī)療機(jī)構(gòu)床位、醫(yī)護(hù)、專科特色等醫(yī)療服務(wù)供給方特征，區(qū)域居民年齡構(gòu)成、疾病譜、經(jīng)濟(jì)水平等醫(yī)療服務(wù)需求方屬性特征，以及醫(yī)療服務(wù)供需雙方的實際距離和交通連接方式等因素，采用兩步移動搜索法[21-26]開展醫(yī)療機(jī)構(gòu)空間可達(dá)性研究，以獲得更合理的結(jié)果和結(jié)論。