地理信息系統(tǒng)在新疆某三甲醫(yī)院糖尿病病例分析中的應用

地理信息系統(tǒng)在新疆某三甲醫(yī)院糖尿病病例分析中的應用

熱伊拉·吾斯曼1， 夏擁軍2， 帕它木·莫合買提1， 木哈達斯·吐爾遜依明1， 劉才華2

(新疆醫(yī)科大學1公共衛(wèi)生學院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學教研室， 烏魯木齊830011;2第一附屬醫(yī)院病案管理科, 烏魯木齊830054)

摘要：目的探討地理信息系統(tǒng)(GIS)技術在新疆某三甲醫(yī)院糖尿病病例分析中的應用和意義。方法統(tǒng)計2010-2013年度在新疆某三甲醫(yī)院住院并診斷為糖尿病的病例，用GIS技術進行流行病學空間統(tǒng)計和空間分析，并繪制可視化的地理分布圖。結果新疆某三甲醫(yī)院2010-2013年糖尿病住院患者在新疆全區(qū)域內的空間分布不呈聚集性( Moran′s I指數(shù)=-0.150 2，Z=-0.636 0，P=0.524 7)。在烏魯木齊市城區(qū)范圍內，新疆某三甲醫(yī)院糖尿病患者空間分布不呈聚集性分布，呈隨機分布(Moran′s I 指數(shù)=0.043 889，Z=0.969 851，P=0.332 121)。局部自相關分析中烏魯木齊呈“高-低”聚集性，其他區(qū)域不呈聚集分布，呈隨機分布。結論GIS技術可以用于某些疾病的流行病學調查和病例統(tǒng)計分析，并能將結果繪制成可視化直觀分布圖，為防治工作提供證據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

關鍵詞：糖尿病； 空間分析； 地理信息系統(tǒng)

中圖分類號：R181.3文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2015.05.025

[收稿日期：2014-12-23]

Application of geographic information system in diabetes cases

analysis of a hospital in Xinjiang

Reyila Wusiman1, XIA Yongjun2, Patamu Mohemaiti1, Muhadasi Tuerxunyiming1, Liu Caihua2

(1DepartmentofOccupationalandEnvironmentHealth,TheSchoolofPublicHealth,

XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China;2TheFirstAffiliatedHospital,

XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054,China)

Abstract:ObjectiveTo explore the application and significance of geographic information system (GIS) technology in case analysis. MethodsThe cases of diabetes in a hospital in Xinjiang were counted from 2010 to 2013, GIS was applied epidemiological spatial statistic and spatial analysis, and drawing a visual geographic distribution map. ResultsThe global Moran’s I value of Xinjiang is -0.150 2, Z score is -0.636 0, P value is greater than 0.05. The results show that the spatial distribution of diabetes cases in a hospital from 2010 to 2013 is not gathering distribution, but in local autocorrelation analysis is “high-low” gathering distribution of Urumqi. ConclusionGIS technology can be used to do some certain diseases epidemiology investigation and case statistical analysis, and also can draw the results′ visual intuitive distribution map, provide evidence and data support for prevention and control work.

Key words: diabetes; spatial analysis; geographic information system

糖尿病是威脅人類健康的嚴重慢性代謝性疾病，持續(xù)的高血糖可進一步引起血脂、蛋白質等代謝紊亂，使全身血管發(fā)生不可逆的改變，造成心、腦、腎、視網膜等病變[1]。糖尿病在世界范圍內呈流行趨勢，由于其發(fā)病率、致殘率及其帶來經濟損失不斷增長而成為全球重大的公共衛(wèi)生負擔[2]。國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)在第六版IDF糖尿病地圖中估測，2013年全球糖尿病患者達到3.82億，其中80%的患者來自低收入國家[3]。 流行病學研究的重要內容之一是探測疾病的空間分布特征與流行趨勢，分析疾病與周圍環(huán)境的關系，為疾病的防治決策提供依據(jù)。研究糖尿病的流行規(guī)律，對做好糖尿病的預防和控制具有重要意義。

地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，可以對空間相關數(shù)據(jù)進行采集、管理、分析、模擬、顯示和輸出的計算機系統(tǒng)。GIS具有強大的空間數(shù)據(jù)管理和分析功能，可以深入分析特定位置中各種可能影響疾病分布的致病因素，探索疾病的影響因子，為疾病的預防、決策、評價及衛(wèi)生資源的配置等提供技術支持[4-5]。本研究運用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術對新疆某三甲醫(yī)院2010-2013年住院糖尿病患者的病例進行流行病學空間統(tǒng)計和分析，以掌握某三甲醫(yī)院住院糖尿病患者的總體情況和地理分布特點，為制定相應合理的對策提供依據(jù)。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源全部病例均為新疆某三甲醫(yī)院2010-2013年住院并診斷為糖尿病的患者，患者來源于新疆各個地區(qū)，疆外病例不進入此分析，數(shù)據(jù)經過初步整理后，形成病例數(shù)據(jù)庫。使用該醫(yī)院病歷管理軟件導出糖尿病住院患者Excel表格，對其進行地區(qū)分類整理，對每一個地區(qū)建立唯一的編號，針對研究人群、患有糖尿病人數(shù)情況與地理位置的資料建立屬性數(shù)據(jù)庫。借助國家基礎地理信息中心提供的基礎地圖，運用ArcGIS10.1軟件截取新疆地圖，從而得到空間數(shù)據(jù)庫。

1.2分析方法為空間數(shù)據(jù)庫中的每個地區(qū)建立與屬性數(shù)據(jù)相同的編號，再將屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進行連接，形成研究所需要的病例空間數(shù)據(jù)庫。應用GIS技術對空間數(shù)據(jù)的處理方法對病例空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資料進行統(tǒng)計和分析，通過應用不同的顏色梯度來表示糖尿病的患病的人數(shù)，形成糖尿病空間分布的可視化地圖。

空間自相關是指同一個變量在不同空間位置上的相關性，是空間單元屬性值聚集程度的一種度量。空間自相關分析分為全局自相關分析和局部自相關分析，常用空間自相關莫蘭指數(shù)(Moran Indicators,Moran′s I)和局域性空間自相關指標(Local Indicators of Spatial Autocorrelation,LISA)等指標來反映空間自相關性[6]。全局指標主要用來探測整個研究區(qū)域的空間聚集模式，可反映整體區(qū)域內某種屬性值的空間分布情況，探究疾病空間分布是否有聚集性。局部指標計算每一個空間單元與鄰近單元同一屬性的相關程度，則進一步探究空間分布的聚集類型[7-9]。檢驗研究區(qū)域內每個單元相對于整體范圍而言其空間自相關是否足夠顯著，從而指出研究屬性在空間上以“高-高、高-低、低-低、低-高”形式的分布[10]。聚集圖中單元的不同顏色代表不同的局域空間自相關類型，黑色表示“高-高”區(qū)域，表示該區(qū)域和其相鄰區(qū)域的屬性值都高;藍色代表“低-低”區(qū)域，表示該區(qū)域和其相鄰區(qū)域的屬性值都低;黃色代表“高-低”聚集區(qū)域，即該區(qū)域屬性值高，其相鄰區(qū)域低;白色代表“低-高”聚集區(qū)域，表示該區(qū)域屬性值低而其相鄰區(qū)域屬性值高;灰色則代表各區(qū)域糖尿病患者分布不呈聚集性分布，呈隨機性分布。

1.3統(tǒng)計學處理采用SPSS19.0軟件完成對數(shù)據(jù)的一般統(tǒng)計和處理。空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和處理應用ArcGIS10.1中相應分析方法來完成。

2結果

2.1基本情況新疆某三甲醫(yī)院2010-2013年被診斷為糖尿病的患者總數(shù)為10 975例，其中男性6 651例，女性4 324例，性別比為1.53∶1。患者平均年齡為(55.03±14.57)歲，年齡最小1歲，最大97歲，其中40~60歲的人數(shù)最多(49.2%)。10 975例患者來自14個地區(qū)(市)，以烏魯木齊市為主，共6 303例(57.4%)(圖1)。進一步對烏魯木齊市7個城區(qū)和1個縣進行統(tǒng)計表明，其中新市區(qū)人數(shù)分布較多，共2 277例(36.13%)(圖2)。

圖1　2010-2013年糖尿病患者地區(qū)分布圖

圖2　2010-2013年糖尿病患者在烏魯木齊市各城區(qū)的分布圖

2.2全局空間自相關分析結果對2010-2013年該醫(yī)院糖尿病住院患者發(fā)病情況的全局Moran′s I統(tǒng)計量進行隨機分布的假設檢驗，結果顯示新疆各地區(qū)內，新疆某三甲醫(yī)院糖尿病患者的空間分布與隨機分布之間的差異并不顯著，不存在空間聚集性(Moran′s I 指數(shù)=-0.150 2，Z=-0.636 0，P=0.524 7)。

對烏魯木齊市各個城區(qū)發(fā)病進行全局自相關分析，結果顯示：烏魯木齊市城區(qū)范圍內，新疆某三甲醫(yī)院糖尿病患者空間分布不呈聚集性分布，呈隨機分布(Moran′s I 指數(shù)=0.043 889，Z=0.969 851，P= 0.332 121)。

2.3局部空間自相關分析結果2010-2013年住院的14個地區(qū)或市的患者發(fā)病局部空間自相關表現(xiàn)為正、負相關，且只有“高-低”一種形式，集中在烏魯木齊市，I值=-0.000 03，為負相關，P=0.008 9，差異具有統(tǒng)計學意義。表明烏魯木齊市本身糖尿病患者多，其相鄰地區(qū)的患者少，因此成為“高-低”聚集區(qū)域(圖3)。而對烏魯木齊市各城區(qū)發(fā)病情況進行局部空間自相關分析結果顯示：I值=0.159 990 5， P>0.05，差異無統(tǒng)計學意義，分析得知在烏魯木齊范圍內，各城區(qū)之間該醫(yī)院糖尿病患者空間分布不呈聚集性分布，呈隨機分布。

3討論

眾所周知，醫(yī)學是微觀和宏觀系統(tǒng)的綜合性學科，大量的數(shù)據(jù)具有空間分布的屬性。流行病學主要研究疾病在空間、時間和人群中的分布，大約80%的流行病學資料具有空間屬性，例如：人或動物的患病總發(fā)生在一定的空間位置,處在某一空間位置的地理環(huán)境或社會因素又影響此病的發(fā)生，因此只有準確分析疾病的空間分布特征，才能有效地研究疾病病因及其影響因素，進而確定高危人群和高發(fā)地區(qū)，采取預防措施。

空間自相關分析可確定相鄰空間單元觀察變量的相關程度[11]，已經在區(qū)域經濟學、人口學、景觀生態(tài)學和流行病學等領域得到了廣泛應用[12]。

近些年來，GIS技術被引入到慢性非傳染性疾病的流行病學研究領域中，并取得了一定的成績，使慢性病的研究視界開始從專注于生活行為方式的研究向宏觀的地理環(huán)境相關因素的研究領域拓展。慢性病作為一大類病因十分復雜的疾病，其危險因素的存在十分廣泛。研究者借助于GIS，可以將空間地理環(huán)境中存在的各種可能的致病因素與疾病空間分布數(shù)據(jù)相結合，運用空間分析軟件，尋找其中的慢性病相關危險因素，這可為進一步開展慢性病危險因素研究提供十分獨特的視角[13]。 Jordan等[14]利用GIS技術對倫敦糖尿病空間分布特征及其與區(qū)域危險因素(社會經濟)之間的關系進行了研究，發(fā)現(xiàn)倫敦糖尿病高發(fā)地區(qū)的社會經濟情況劣勢，需要改善健康狀況，制定管理和預防措施。

本研究結果顯示：(1)根據(jù)空間分布圖分析結果，可看出烏魯木齊地區(qū)糖尿病患者最多，和田地區(qū)、喀什地區(qū)、塔城地區(qū)也有較高的患病人數(shù)。其原因是由于病例來自新疆烏魯木齊某三甲醫(yī)院，來自烏魯木齊的患者自然會顯著多于其他地區(qū)，而和田、喀什、塔城等地區(qū)患病人數(shù)明顯增多可能跟地域有關，這些地區(qū)均屬于偏遠地區(qū)，越是遠離烏魯木齊這樣的大城市，其經濟水平和文化程度相對變得落后，接受糖尿病知識的機會也較少，平時不注意飲食，患糖尿病的風險同時也會增加，加之經濟水平的落后，越是偏遠地區(qū)，糖尿病患者越得不到有效治療，有些人甚至不到無法忍受的程度是不會選擇就醫(yī)的，更不會選擇到大城市來就醫(yī)，因此才會造成這種明顯的空間分布差異。(2)全局空間自相關結果表明，新疆各地區(qū)(市)和烏魯木齊市城區(qū)區(qū)域內該醫(yī)院糖尿病患者的空間分布不呈聚集分布，而呈隨機分布，沒有空間聚集性。在局部自相關分析中，烏魯木齊市呈“高-低”聚集性，表示烏魯木齊糖尿病發(fā)病例數(shù)多，而烏魯木齊相鄰地區(qū)患者例數(shù)相對少，形成“高-低”聚集區(qū)域，其他地區(qū)聚集性無顯著性，可能是因為該研究數(shù)據(jù)僅來源于一所醫(yī)院，并且位于烏魯木齊新市區(qū)，由于交通的便捷，居住本市或該城區(qū)的居民不用太估計醫(yī)院距離，因此主動選擇就醫(yī)等原因所導致的。

探討一種疾病的空間分布有利于指導該疾病的檢測以及控制計劃的制定和實施。了解糖尿病患者的空間分布對于掌握及控制糖尿病發(fā)病和減少糖尿病帶來的疾病負擔具有重要意義，對于“高-低”聚集區(qū)域應及時采取措施控制危險因素，提供健康指導，提高人群對糖尿病的認識及重視度。

本研究與其他關于糖尿病的研究相比，具有基于地理信息系統(tǒng)分析糖尿病的空間分布這一獨特之處，同時也有局限性。本研究由于只對地處于烏魯木齊的一家三甲醫(yī)院糖尿病患者發(fā)病情況進行空間分析，存在對象代表性的局限性。

參考文獻:

[1]陸再英,鐘南山,謝毅,等.內科學[M].7版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2009:770-776.

[2]Clemans A, Siege, Gallwitz B. Global risk management in type 2 diabetes: Blood glucose, blood pressure and lipid sup date on the background of the current guide lines[J].Exp Clin Endoorinol Diabetes,2004,112(9):493-503.

[3]International Diabetes Federation. Diabetes Atlas[R]. Brussels: International Diabetes Federation, 2013.

[4]彭志行,丁曉艷,陶紅,等.地理信息系統(tǒng)分析技術在麻疹防治中的應用研究[J].中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2011,28(5):1-5.

[5]彭斌,張鷹,胡代玉,等.利用空間分析技術探討結核病發(fā)病的空間分布模式[J].中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2007,24(3):229-231.

[6]姜慶五,趙飛.空間自相關分析方法在流行病學中的應用[J].中華流行病學雜志,2011,32(6):539-546.

[7]McCann CM, Baylis M, Williams DJL. The development of linear regression models using environmental variables to explain the spatial distribution of fasciola hepatica infection in dairy herds in England and Wales[J].Int J Parasitol,2010,40(9):1021-1028.

[8]莊勛,陸青云,陸峰.基于GIS的南通市肺結核發(fā)病空間分布研究[J].中國衛(wèi)生統(tǒng)計,201l,28(4):384-386.

[9]張俊輝,馮子健,蔣敏,等.探索性空間數(shù)據(jù)分析在中國北方6省(區(qū))布魯氏菌病地區(qū)分布研究中的應用[J].中華流行病學雜志,2011,32(16):1278-1284.

[10]張松林,張昆.局部空間自相關指標對比研究[J].統(tǒng)計研究,2007,24(7):65-67.

[11]Haining RP, Kerry R, Oliver MA. Geography, spatial data analysis, and geostatistics: an overview[J]. Geogr Analysis, 2010,42(1):7-31.

[12]Michael R. Geographic information systems and spatial data processing in demography : a review[J]. Popul Res Policy Rev, 2007,26(5):601-618.

[13]黃錚.地理信息系統(tǒng)及其在中國慢性病流行病學研究中的應用[J].疾病監(jiān)測,2008,23(11):723-726.

[14]Jordan W, Isaac N, Gillian L, et al. The geography of diabetes in London, Canada: The need for local level policy for prevention and management[J]. Int J Environ Res, 2010,7(5):2407-2422.

(本文編輯王艷)