張昕怡,安 睿,劉艷芳

(武漢大學資源與環(huán)境科學學院,湖北 武漢 430079)

急救系統(tǒng)是社會應急安全保障的重要部分,是醫(yī)療服務體系確保人民群眾生命安全的重要防線之一. 急救站點作為應急醫(yī)療的主要載體,是直達突發(fā)公共事件的前沿陣地. 當前有關急救資源的研究主要集中在急救資源配置評價和站點優(yōu)化選址兩方面:(1)急救站點可達性是現(xiàn)狀下醫(yī)療急救資源配置好壞的重要判別指標,包括區(qū)域內(nèi)站點的覆蓋能力和人群對該設施的需求量[1];(2)合理的新站點建設是對現(xiàn)有急救體系的直接補充,有助于縮短救治半徑、優(yōu)化資源配置、減少時間成本.

資源配置問題常以設施是否可達作為主要研究方向. 部分研究從設施的供給能力出發(fā)衡量可達性,基于緩沖區(qū)分析法[2]、重力模型法[3]、網(wǎng)絡分析法[4]等討論公園綠地[5]、教育[6]、醫(yī)療[7]等公共設施的服務范圍、能力和覆蓋人口數(shù);部分研究從人口對設施的可獲性出發(fā)衡量可達性,基于最小距離法[8]等關注不同地域居民[9]尤其是弱勢群體[10]可以獲得公共資源的最近距離、數(shù)量和質(zhì)量. 近來,隨著引力勢能法[11]和兩步移動搜索法[12]的興起,研究者認為設施的實際可達性不僅與站點的供給能力有關,還受制于人群需求量的多少,即應綜合設施的供求關系. 其中兩步移動搜索法相對客觀簡便,使用更為廣泛. 傳統(tǒng)的兩步移動搜索法[13]默認所有站點等權重,未考慮設施可達性會隨著出行距離的改變而衰減的問題,本文選用了以高斯函數(shù)作為距離衰減函數(shù)的改進兩步移動搜索法[14]. 在評價急救資源配置現(xiàn)狀的基礎上,基于網(wǎng)絡模型等討論站點優(yōu)化選址問題同樣是研究熱點:徐逸君[15]分析了上海院前急救服務的供需現(xiàn)狀,并結合網(wǎng)絡結構進行站點優(yōu)化;蘇強等[16]在考慮急救需求空間隨機性的基礎上,提出了采用高斯混合模型的分布特征描述方法和站點選址聚類方法;靳益寧[17]引入時間滿意度函數(shù),結合P-中值模型構建了城市急救設施的多目標選址模型. 總體上,急救站點的選址是典型的離散選址問題[18],常用方法包括覆蓋模型[19]、P-中心模型[20]、P-中值模型[21]、分層選址模型[22]和多目標選址模型[23]等. 但是,這些研究多以增大站點覆蓋面積為目標函數(shù),未考慮站點面對需求時實際的服務效率[24-25]. 此外,急救資源配置的公平性日益成為人群關注重點[26]. 例如:張新秀等[27]對蘭州市主要醫(yī)療站點服務能力進行分等定級判別空間差異;張宸等[28]應用空間自相關模型分析南京市社區(qū)獲取急救設施的均等性;孫一璠等[29]使用K-means算法討論急救站點布局公平性.

綜上分析,本文以武漢市主城區(qū)為研究對象,以社區(qū)為研究單元,統(tǒng)計2017年各單元急救呼叫發(fā)起量,使用改進兩步移動搜索法,同時考慮急救站點供給和急救呼叫需求,可視化分析各社區(qū)的急救設施可達性和各個站點的實際服務效率;并使用空間自相關模型識別潛在的可達性低值聚集區(qū),根據(jù)《武漢市加強院前急救體系建設的通知》[30]“市急救中心可以依托二級以上醫(yī)療機構完善中心城區(qū)急救站點布局”,在冷點區(qū)內(nèi)篩選擁有急救資質(zhì)的二級以上醫(yī)院作為新站備選點;計算社區(qū)可達性的基尼系數(shù),將其作為公平性指標,對比各備選點單獨加入當前急救體系后對各站點服務效率的提升和整體公平性的貢獻,使用四象限圖尋找站點效率和社區(qū)間公平雙目標綜合效益最大的備選點作為最適選址,并可視化加入該站點后急救系統(tǒng)的可達性變化,以期為衛(wèi)生行政部門提供急救資源現(xiàn)狀評估結果,對急救系統(tǒng)高效公平發(fā)展提供幫助.

1 數(shù)據(jù)收集與處理

1.1 研究區(qū)域

武漢市是湖北省省會,常住人口近千萬. 根據(jù)《2017年武漢市衛(wèi)生健康事業(yè)發(fā)展簡報》,武漢市共有各級醫(yī)療衛(wèi)生機構6 071家,其中醫(yī)院354個,包含綜合醫(yī)院187個. 武漢市政府關注院前急救服務水平和應急救援能力,致力于形成綜合組織、指揮和調(diào)度的急救站點網(wǎng)絡,以保障公民的生命安全和身體健康. 截至2017年底,主城區(qū)內(nèi)投入使用的急救站點共計52個,但需要提供急救支持的周邊社區(qū)共計 186個. 現(xiàn)有急救站點分布是否可以合理匹配各社區(qū)潛在的急救需求,有待進一步討論.

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文搜集了武漢市急救中心提供的2017年120急救電話接入數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)記錄了急救中心單日內(nèi)接收到急救呼叫的經(jīng)緯度坐標和病例類型,以社區(qū)為單元統(tǒng)計當年急救呼叫總數(shù). 急救站數(shù)據(jù)包含站點名稱和經(jīng)緯度坐標,基于ArcGIS空間化后進行坐標糾偏,保留了主城區(qū)內(nèi)現(xiàn)有站點. 在高德地圖中爬取綜合醫(yī)院并保留二級以上醫(yī)療機構(《武漢市院前醫(yī)療急救條例》規(guī)定二級以上醫(yī)院才具有院前急救資質(zhì),同一醫(yī)院不同院區(qū)予以保留,非正常營業(yè)則刪去). 最后,對武漢市測繪研究院提供的城市主次支路網(wǎng)進行拓撲檢查和修改后構建道路網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集.

2 研究方法

2.1 基于改進兩步移動搜索法的可達性分析

兩步移動搜索法最早由Radke等提出,該方法同時考慮了供給和需求的影響因素[31];Dai[32]在計算綠地可達性時首次引入高斯函數(shù)作為距離衰減函數(shù),比較符合居民使用公共設施的實際出行情況. 改進兩步移動搜索法具體計算方法如下:

第一步:計算供需比,每個急救站點的供應能力除以各自搜索范圍的急救需求數(shù)量,作為該站點的服務效率. 本文站點服務效率表示該站點在規(guī)定搜索條件的限制下滿足該搜索范圍內(nèi)急救需求的程度. 站點的服務效率高,表示該站點在很大程度上可以滿足周圍區(qū)域的急救需求,同時也表明站點的壓力相對較小;相反,站點的服務效率低,表示該站點相對不能滿足周圍區(qū)域的急救需求,處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài),站點的壓力較大. 計算公式如下:

(1)

(2)

第二步:計算各個社區(qū)在其搜索范圍內(nèi)的急救站點的供需比之和,作為該社區(qū)的急救資源可達性.可達性越大,表示該社區(qū)獲取急救資源的能力越強.計算公式如下:

(3)

式中,dkj為急救站點j和社區(qū)中心點k的距離,Dk為搜索區(qū)內(nèi)社區(qū)中心點k所代表的該社區(qū)的急救需求量,G(dkj,d0)為距離衰減函數(shù),G(dkj,d0)Dk為加權的急救需求量,Sj為急救站點j的供應能力.dij表示社區(qū)中心點i和急救站點j的距離,Rj為急救站點j搜索區(qū)域內(nèi)的供需比,Ai為每個社區(qū)i距離閾值d0搜索區(qū)內(nèi)衰減距離加權的供需比Rj之和.

本文在使用上述方法時不考慮各急救站點間的設備和人員差異,即默認供給方的供應能力相同. 根據(jù)《武漢市加強院前急救體系建設的通知》,到2025年,武漢市城區(qū)打造“10 min急救圈”,平均服務半徑≤5 km,因此本文選取5 km作為搜索半徑,以現(xiàn)有的急救站點作為供給方,以社區(qū)中心點作為需求方,使用改進后的兩步移動搜索法計算武漢市社區(qū)尺度的急救可達性現(xiàn)狀和各個急救站點的服務效率.

2.2 效率公平視角下的優(yōu)化選址

基尼系數(shù)[33]是經(jīng)濟學范疇中常用來衡量國家或地區(qū)居民收入差距的指標,各類公平性研究具有相似的內(nèi)涵,因此基尼系數(shù)常用于其他領域的公平性研究中. 基尼系數(shù)的公式如下:

(4)

式中,G為基尼系數(shù),n為社區(qū)個數(shù),i代表第i個社區(qū),Wi表示從第1組累計到第i組的人口總收入占全部人口總收入的百分比. 基尼系數(shù)的值在0～1之間,數(shù)值越低,表明社會資源在研究對象間分布越均勻.

3 結果與討論

3.1 社區(qū)急救現(xiàn)狀分析

武漢市主城區(qū)的急救站點沿長江呈條帶狀分布. 其中站點密度最大的區(qū)域分布于漢口的江岸區(qū)與江漢區(qū),該地區(qū)商業(yè)發(fā)達,人口稠密,醫(yī)院分布集中,且老齡人口比例更大;站點分布較少的區(qū)域多為主城區(qū)邊緣或者主城區(qū)內(nèi)部有水域覆蓋的區(qū)域. 統(tǒng)計各個社區(qū)的急救需求數(shù)量,根據(jù)社區(qū)面積計算得出各個社區(qū)的急救需求密度,采用自然斷點法將需求密度分為5級,高需求密度區(qū)集聚在江漢區(qū)和江岸區(qū),需求密度自此向四周遞減,呈圈層式分布.

總體上,急救站點高密度區(qū)域的急救需求人口同時較高,這雖然反映了武漢市在對于急救站點的規(guī)劃建設時優(yōu)先考慮了市中心需求密度大的區(qū)域,但尚不清楚各區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有急救站點密度是否能滿足當前的公眾需求,同時地處偏遠的轄區(qū)內(nèi)居民的急救資源尚有缺乏. 因此考慮武漢市主城區(qū)的急救供需情況是必要的,對此本文引入改進兩步移動搜索法進一步評估急救站點密度和社區(qū)急救需求的匹配度.

3.2 急救站點服務效率和社區(qū)急救資源可達性分析

利用式(1)-(3)將站點數(shù)量、各社區(qū)急救需求人數(shù)和路徑矩陣作為輸入,計算得出武漢市主城區(qū)急救站點服務效率及社區(qū)急救資源可達性情況,使用自然斷點法對結果進行可視化,如圖1所示. 武漢市主城區(qū)服務效率高的急救站點有2個,占比相對較小,且位置分布于急救需求量較小的主城區(qū)邊緣;服務效率低的站點有22個,且位置多分布于長江兩岸人口稠密的江岸區(qū)、江漢區(qū)和武昌區(qū)等. 社區(qū)急救資源可達性高的社區(qū)共有9個,覆蓋面積占比相對較小,且位置分布于急救需求量較小的主城區(qū)北部;社區(qū)急救資源可達性低的社區(qū)共有64個,多分布于主城區(qū)邊緣地帶和水域覆蓋的東南部.

如圖1所示,急救需求密度較小的區(qū)域,雖然分布的站點數(shù)量少,但是社區(qū)的急救需求極易被滿足,社區(qū)急救資源可達性反而相對較高;同時對于急救需求密度較大的區(qū)域,盡管站點密度大,社區(qū)的急救需求只能在一定程度上被滿足,社區(qū)急救資源可達性情況整體處于中間狀態(tài);當急救需求密度較小的區(qū)域,如果因為地處偏僻而完全沒有站點分布,其急救需求完全不能被滿足時,社區(qū)急救資源可達性就會相對很低.

上述分析進一步指向,社區(qū)急救資源可達性與其轄區(qū)內(nèi)的急救需求數(shù)量、周圍站點的分布情況及其自身所處的位置都有關系;而站點的服務效率也不完全和站點分布的集中程度有關,和周圍社區(qū)的急救需求數(shù)量也有很大的相關性. 這體現(xiàn)了改進兩步移動搜索法在深刻挖掘供需關系上的優(yōu)越性.

對急救站點服務效率和社區(qū)急救資源可達性分布進行熱點分析,如圖2所示. 社區(qū)急救資源可達性的冷點區(qū)域分布在武漢市主城區(qū)的東北角和西南角及水域覆蓋的東南角;熱點區(qū)域分布在主城區(qū)北部、東北部和西南部;無顯著性區(qū)域分布于城市中部. 研究范圍東部冷熱點變化明顯,與東北部社區(qū)急救需求量小且東南部地區(qū)有大片水域覆蓋相關. 急救站點服務效率的冷點區(qū)域分布在武漢市主城區(qū)的西北部,即江岸區(qū)和江漢區(qū);熱點區(qū)域分布與社區(qū)急救資源可達性的熱點區(qū)域基本重合;無顯著性區(qū)域分布面積較大.

圖2 急救站點服務效率及社區(qū)急救資源可達性熱點分析Fig.2 Hot spot analysis of first aid sites service efficiency and community first aid resources accessibility

圖1 急救站點服務效率及社區(qū)急救資源可達性分布Fig.1 Distribution of first aid sites service efficiency and community first aid resources accessibility

圖3 待選點分布圖Fig.3 Distribution of the points to be selected

3.3 待選點對比分析

在選擇待選點時,如果以整個研究區(qū)為范圍,新站點為緩解高需求區(qū)的站點壓力,會被設置在站點密度已經(jīng)很高的區(qū)域,導致社區(qū)間急救資源可達性的差距進一步增大. 為解決此問題,本文根據(jù)計算出的各個社區(qū)的可達性,使用自然斷點法篩選出低可達性的區(qū)域,并與熱點分析的冷熱點交錯區(qū)相疊加,得到需要增加站點的區(qū)域. 如圖3所示,本研究重點關注可達性冷點區(qū)域,將其與爬取的二級以上醫(yī)院疊加,得到本實驗所需的9個待選點. 依次加入現(xiàn)有急救系統(tǒng)后,對急救系統(tǒng)的整體服務效率和社區(qū)急救資源可達性進行再計算,同時計算基尼系數(shù)以代表新增急救站點后資源配置的公平性. 所得結果如表1所示,加入待選點后服務效率提升較多的是1號、2號和8號待選點,公平性提升較多的是 8號和4號待選點.

表1 待選點服務效率和社區(qū)急救資源可達性基尼系數(shù)Table 1 Service efficiency at the points to be selected and Gini coefficients for community first aid resources accessibility

3.3.1 四象限法篩選最優(yōu)選址

將待選點服務效率和社區(qū)急救資源可達性基尼系數(shù)的計算結果繪制成散點圖,根據(jù)散點圖上各點的分布情況,選擇最優(yōu)的急救站點選址. 圖4中可以明顯看出,當以效率目標為首要條件時,2號待選點的橫坐標最大,因此是最優(yōu)的選址;而8號待選點和4號待選點在優(yōu)先考慮公平性的條件下,也是較為合理的選擇. 根據(jù)四象限散點圖及基尼系數(shù)的性質(zhì)可得,第四象限的點應為滿足研究條件的最優(yōu)點. 但是目前的待選點并沒有滿足要求的選址,因此進行進一步的篩選.

3.3.2 等權重賦值法篩選最優(yōu)選址

本文對不同條件下的3個最優(yōu)點公平和效率指數(shù)等權重賦值,計算得出2號、4號和8號待選點的效率-公平綜合評價指數(shù)分別為0.502 5、0.550 7和0.575 5,8號待選點最優(yōu). 該點可有效提升站點整體的服務效率和社區(qū)急救資源的公平性. 如圖5所示,加入8號站點后,站點周圍區(qū)域如獅子山街、珞珈山街、磨山村、橋梁村等可達性明顯提升;新增站點東湖醫(yī)院的站點服務能力處于中等偏高的狀態(tài),它在充分滿足周圍社區(qū)急救需求的同時運行壓力不大. 綜上所述,洪山區(qū)東湖東路的東湖醫(yī)院是武漢市新建急救站點的最佳選址.

圖4 待選點指標散點圖Fig.4 Scatter chart of the indicator of the points to be selected

圖5 加入新站點后的急救站點服務效率及社區(qū)急救資源可達性分布Fig.5 Distribution of first aid sites service efficiency and community first aid resources accessibility after adding the new site

4 結論

武漢市主城區(qū)急救站點密度和急救需求人口數(shù)均呈現(xiàn)出以江漢區(qū)為高值聚集區(qū)向外圍圈層式遞減的分布特征. 當考慮供求關系時,急救需求量低的外圍社區(qū)僅需要少量站點即可擁有較高的可達性;急救需求量大的社區(qū)雖然站點分布密集,但站點高壓運行導致實際醫(yī)療資源可達性較低,應及時增加人員和設備投入以短期內(nèi)提高站點的急救保障能力.

本文重點識別出存在急救需求卻未被站點覆蓋的冷點社區(qū),這些地區(qū)急需新站點的建設,經(jīng)過對比,確定新增東湖醫(yī)院作為急救站點最優(yōu). 新增站點服務能力處于中等偏高的狀態(tài),能明顯提升周邊區(qū)域的急救資源可達性,并對整體急救資源分配的公平性具有正向作用. 研究結果可對武漢市后續(xù)急救站點的建設提供實證參考.