基于地理信息系統的醫療設施空間分布研究

廖唐洪 李青莉

江西省人民醫院科教科，江西南昌330006

基于地理信息系統的醫療設施空間分布研究

廖唐洪 李青莉▲

江西省人民醫院科教科，江西南昌330006

如何優化醫療設施空間分布，最大限度利用醫療衛生資源、保障醫療服務公平性和可及性是政府衛生管理部門經常遇到的難題。地理信息系統技術在醫療設施空間布局研究中得到廣泛的應用。基于地理信息系統的醫療設施空間分布研究方法主要包括基于地理學空間相互作用理論的區位分析模型方法、基于運籌學規劃技術的區位——配置模型方法和優勢度模型方法。

地理信息系統；醫療設施；空間分布

醫療衛生的普遍服務性質，決定了它必須能夠及時滿足每一位患者的需要。因此，衛生服務體系本身必須是多層次的、布局合理的［1］。如何優化醫療設施布局才能最大限度地利用衛生資源，從而保障醫療服務公平性和可及性是政府衛生管理部門經常遇到的難題。近年興起的地理信息系統（geographical information system，GIS）為解決這一問題提供了可行的途徑。GIS是以地理空間數據庫為基礎，依托計算機對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并運用地理模型，適時、動態提供空間地理信息，為地理學科研究和決策而建立的計算機技術系統［2］。強大的空間分析能力及其發展潛力使得GIS在公共衛生領域中的應用非常廣泛，主要用于疾病監測與預防、環境健康和危險因素分析、公共衛生資源計劃和配置、社區醫療保健控制等。醫療設施的空間分布研究需要考慮已有醫療設施的分布、服務半徑、人口密度、地理環境以及交通狀況等多種因素，因此依托GIS技術時可選擇多種不同分析方法來評估醫療設施的空間分布特征和設計優化方案，主要包括以下三個方面：

1 基于地理學空間相互作用理論的區位分析模型方法

區位因素包括自然地理因素和社會經濟技術因素。基于地理學空間相互作用的區位分析模型將服務域、可達性等作為分析和決策的重要因子，能結合多種影響因素進行分析，成為研究者對設施布局合理性進行評價的重要工具［3］。隨著GIS技術的興起，GIS集成區位分析模型推動和促進了理論分析方法向實用工具方向發展［3］。GIS技術為醫療設施空間布局優化提供了很多重要的區位分析方法。

1.1 服務域分析

設施服務域指的是一個設施的空間服務范圍，體現了設施規模、可達性、消費者選擇行為的綜合影響［4］。服務域分析是設施特別是公共設施現狀布局合理性評價的一類重要方法，通過研究服務域人口潛勢等指標的空間分布揭示服務的覆蓋性、公平性、可及性等現狀特征，為服務設施的規劃提供區位上的參考。服務域分析在醫療設施空間分布研究中應用較多的方法包括引力模型、Huff模型、Voronoi多邊形模型、潛能模型等方法。

1.1.1 引力模型引力模型是設施域分析中應用最廣泛的一種方法。該模型是指通過計算某度量點以外的所有吸引點施加到該點的勢能總和，評價該度量點的可達性，是所有服務設施對需求者的引力累積值，充分考慮了設施的服務能力、質量、到達設施的距離。曹書平［5］利用引力模型計算了漯河市源匯區129個居民點的引力指標，分析出每個居民點醫療空間可達性，顯示醫療資源的空間分布對就醫的可達性有很大的影響。

1.1.2 潛能模型潛能是指潛在的能量。拉格朗日最早在牛頓的力和能的基礎上提出了萬有引力潛能的概念，后來學者把這一概念引入地理學，并逐步發展了潛能模型［6］。Wright等［7］利用潛能模型統計了Namibia北部地區的5歲兒童發燒時衛生設施利用率，評價衛生設施的地理可達性，并在全國層面上界定了衛生設施布局。陶海燕等［8］以第5次人口普查和醫療衛生機構相關數據為基礎，運用空間相互作用理論和潛能模型，得到廣州市海珠區各街區的公共醫療衛生服務可達性空間分布，并詳細分析了醫院等級系數對可達性指數的影響。綜上所述，潛能模型能夠較為全面準確地測度較小研究單元的醫療設施空間可達性，輔以GIS技術，可以很直觀地揭示研究區域內醫療設施空間可達性。

1.1.3 Vo r onoi多邊形模型Voronoi多邊形由一組連接兩鄰點直線的垂直平分線組成的連續多邊形組成。該模型對于平面上分布的設施，任一設施所屬的多邊形內的任意一點到該設施的距離小于到其他設施的距離。王遠飛［9］提出了在GIS平臺上用Voronoi多邊形模型計算居民點到醫療設施的最近距離的方法，將地理可達性研究中的空間點對之間的距離計算簡化為空間查詢，結合人口分布等屬性數據，還可深入分析各醫院的服務承載力。趙鵬［10］應用GIS的Voronoi多邊形分析方法，從服務范圍、服務人口、服務承載力、交通可達性等幾個方面對武漢市醫院布局的現狀進行分析，并對武漢市的醫院布局進行綜合評價。

1.1.4 Hu f f模型Huff模型是一定程度上計算顧客來該院就醫的概率，能綜合交通距離的衰減、醫院的服務能力、患者的需求等因素。曹書平［5］運用Huff模型計算出漯河市源匯區8家醫院潛在的診療人次數，并與各家醫院實際的診療人次數進行對比分析，鑒別出各醫療單位衛生資源的利用效率及服務效率。Huff模型可以從醫療服務的供給與需求去分析醫療服務的現狀，進而判斷衛生資源的成本——效率和可能存在的問題。

1.2 空間可達性分析

空間可達性是指從一個區位到達服務設施的便捷性，使用距離、時間或成本表示［11］。空間可達性的評價方法包括區域可用性和區域可達性。區域可用性是區域內病床數或醫生數與人口的比值，區域可達性是交通網絡中各節點相互作用的機會大小［20］，其中空間距離是主要的測度因子。Cromley等［12］研究指出健康服務設施的效用隨著距離衰減的規律性，并指出效用隨距離衰減的原因是距離能增加出行時間、成本和精力花費，同時人們對于醫療服務機會的熟知程度也衰減。空間可達性分析方法包括比例指標模型、兩步移動搜尋法模型、最近距離模型、重力模型、機會積累模型等方法。

1.2.1 比例指標模型比例指標模型方法屬于區域可用性分析，是區域內醫療機構、醫生等衛生資源數量與人口之比，表示區域內人均占有資源指標。曹書平［5］利用比例指標計算了漯河市源匯區8家鄉級以上醫院醫療資源分布情況，顯示醫療資源分布均衡。

1.2.2 兩步移動搜尋法模型兩步移動搜尋法模型屬于區域可用性方法，首先以設施位置為中心建立搜尋域，然后建立以居民位置為中心搜尋域，居民可以拜訪搜尋域內所有設施，同時也僅有這些設施對居民點的服務有貢獻。兩步移動搜尋法模型可使用較小單元的人口統計數據，解決該區域的人口空間分布問題，合理地考慮人口與設施潛在的相互作用。劉釗等［13］利用基于GIS的兩步移動搜尋法，對北京市居民就醫空間可達性進行研究，展現了其在公共服務空間可達性評價方面的重要作用。

1.2.3 最近距離模型最近距離模型是空間可達性分析中非常直觀和普通的測量方法，是指從居住地出發到達最近設施服務點的距離、時間或成本。Parker等［14］通過GIS，利用最近距離模型測量方法詳細分析了Scotland居民利用初級衛生保健服務及急診部門的可及性。張莉等［15］利用GIS，開發了基于時間最短的路徑選擇信息系統，生成了醫院可達性的等時線圖和醫院服務范圍圖，以江蘇省儀征市醫院為例，運用該系統對醫院的可達性進行了評價，并提出了醫院的規劃方案。最近距離模型能夠表達醫療機構區位配置與服務需求之間的合理性，因此基于最近距離模型的空間可達性測度在醫療設施空間分布研究中被廣泛應用。

1.2.4 重力模型重力模型是通過模擬萬有引力定律來分析計算設施對人口吸引力的累計值。吳建軍等［16］以蘭考縣鄉級以上衛生院為例，建立人口分布、醫療設施位置、行政區域等地理數據庫，選擇人均醫療資源分配、就醫的最近距離、選擇醫院的機會、重力模型及改進的重力模型5個空間可達性模型，利用GIS技術計算了各鄉鎮、各行政村的醫療設施可達性指標，并制作了相應的專題地圖在此基礎上對醫療設施的空間布局進行了分析。

1.2.5 機會積累模型機會積累模型是在人口居住地設定距離范圍內可供選擇的所有適宜設施累計值。Love等［17］利用GIS及其相關的工具，建立機會累積模型和最近距離模型，分析了Illinois地區老年人口便捷到達醫院的地理可達性。

2 基于運籌學規劃技術的區位—配置模型方法

區位一配置模型（location allocationmodel，LA模型）是將設施布局的區位選擇轉化為數學規劃問題，通過目標最大或最小化方法來計算最優或可行區位，為設施布局提供最優解決方案，從而提供最有效的服務。LA模型用于新設施的最優區位選址，也可用于現有設施布局的分析［18］。LA模型包括最短出行距離模型、最大覆蓋模型、容量限制模型、競爭模型四類方法。最短出行距離、覆蓋以及容量限制模型屬于傳統的優化模型，競爭模型屬于較復雜模型，通過博弈論及模擬進行研究。

醫療設施的優化布局，實質是設施的區位合理配置。目前大部分研究均采用最短出行距離模型方法。最短出行距離模型是任何一個需求點到距其最近的設施之間的平均距離最小。Walsh等［19］以2個縣為中心的16個縣區和為近200萬人口服務的25家醫院近9000平方公里的地理區域為研究對象，利用LA模型和GIS，結合患者的醫療保健規劃、交通和醫院的特點，建立患者流向醫院時是基于估計行程時間和沿線的交通運輸網絡的規范性模型。周小平［20］將LA模型和GIS相結合，采用最短出行距離模型和最大覆蓋模型兩種方法，對天門市的城市醫院進行空間布局分析，得到了優化布局方案。

3 優勢度模型方法

優勢度模型主要由距離指數、質量指數、頻率指數三項指標構成。距離指數反映基本醫療服務可達性；質量指數反映就醫醫院的醫療等級的高低，是醫療服務質量的衡量；頻率指數反映區域被醫院服務范圍所覆蓋的次數，是居民就醫自由度的衡量。胡瑞嫻等［21］以廣州市行政區劃與醫療機構相關數據為基礎，運用ARCGIS和SPSS軟件，通過構建基本醫療服務優勢度模型，對廣州市中心城區醫療服務狀況進行評價。江曉歡等［22］利用GIS技術，計算醫療機構的質量指數、距離指數以及頻率指數，同時構建福州市市區醫療機構的優勢度模型，并實現了GIS空間分析可視化。

綜合所述，GIS雖然剛剛歷經了三十幾年的發展過程，但其相關技術已成為醫療衛生設施規劃、選址不可缺少的工具。國內研究起步相對較晚，但發展迅速，已經取得一些成果。根據地理區域大小及實際情況，結合社會經濟、人口結構、醫院規模和服務能力、交通網絡等因素，充分利用GIS的特點和功能，選用合適的設施區域空間分析方法和技術對已有的醫療設施有效配置進行分析評價，可鑒別出醫療資源分配較薄弱區位，可為醫療設施的空間分布優化提供參考，通過對區域內所有醫療設施的宏觀管理，可使該地區的醫療資源得到最合理的利用，為醫療衛生事業改革中設施規劃和資源分配提供重要依據。

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Research of medical facility spatial distribution based on geographical information system

LIAO Tanghong LIQingli▲
Department of Scientific Research and Teaching,the People's Hospital of Jiangxi Province,Nanchang 330006,China

How to optimizemedical facility spatial distribution,farthest utilize hearth resource and ensure the equity and accessibility ofmedical service is the problem which the hearth management department usually discovered.Geographical information system(GIS)is applied comprehensive in the research ofmedical facility spatial distribution.The different area space analyzing method analyzing spatial distribution and design optimize project of medical facility based on GIS includes location analytical model based on space interaction theory in geography,location allocation model based on planning technology in operational research and coveragemodelmethod.

Geographical information system;Medical facility;Spatial distribution

P208 R127 [

]A [

]1673-7210（2015）01（a）-0155-03

2014-09-12本文編輯：蘇暢）

江西省軟科學研究計劃項目（編號20112BAA10038）。

廖唐洪（1984-），男，碩士；研究方向：衛生管理。

▲作者簡介