趙帥然 綜述，周達(dá)岸 審校

(1.北京市第三十五中學(xué)，北京 100034；2.錦州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院，遼寧 錦州 121000)

大部分醫(yī)學(xué)相關(guān)的研究都與地理位置存在一定的聯(lián)系，如很多疾病都具有地區(qū)特異性；醫(yī)療資源的布局也存在地理特性。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)作為一種新興的空間數(shù)據(jù)處理手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于禽流感、麻疹、細(xì)菌性痢疾、鼠疫、艾滋病以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)布局評(píng)價(jià)優(yōu)化等疾病和衛(wèi)生領(lǐng)域的研究中[1-5]。本文總結(jié)和分析GIS在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用，主要是在疾病研究和醫(yī)療資源空間分布上的應(yīng)用。

1 GIS概述

GIS由加拿大羅杰·湯姆林森在1967年首次開發(fā)應(yīng)用，用于存儲(chǔ)、分析和利用加拿大土地統(tǒng)計(jì)局收集的數(shù)據(jù)，稱為加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)。作為一門結(jié)合地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感以及計(jì)算機(jī)科學(xué)的綜合性學(xué)科，GIS旨在采集、存儲(chǔ)、管理、分析和表達(dá)空間數(shù)據(jù)信息[6]；可用于模擬表達(dá)現(xiàn)實(shí)空間，進(jìn)行空間布局上的數(shù)據(jù)處理分析[7]，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。

GIS主要由人員、數(shù)據(jù)、硬件、軟件以及過程(處理方法)5部分組成；其中人員為最主要的組成部分，作用于其他要素；數(shù)據(jù)作為核心要素，能反映問題的本質(zhì)[8]。

GIS的功能包括數(shù)據(jù)采集，處理和存儲(chǔ)管理，圖形顯示，空間查詢與分析以及地圖制作。數(shù)據(jù)采集作為GIS的主要功能，通過不斷獲取數(shù)據(jù)來保證GIS數(shù)據(jù)庫具有完整性；數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)格式化(不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)之間的變換)、轉(zhuǎn)換(不同格式、不同比例尺之間的轉(zhuǎn)換)和綜合(數(shù)據(jù)平滑、特征集結(jié)等)等對(duì)數(shù)據(jù)的基本處理；GIS利用分層技術(shù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，通過圖層疊加的方式顯示不同的信息，所有圖層疊加成為整張地圖；GIS以可視化的形式(圖形顯示)將數(shù)據(jù)或經(jīng)過處理的地理信息展示出來；空間查詢功能即把滿足一定要求的空間對(duì)象整合，按空間位置將其圖形顯示且列出相關(guān)屬性；空間分析即以屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析現(xiàn)實(shí)問題，主要包括拓?fù)洹⒎轿?、度量、混合、柵格和地形分析等方法；地圖制作即把查詢和分析的數(shù)據(jù)結(jié)果以圖形、文本等可視化的形式顯示出來。

2 GIS在疾病研究中的應(yīng)用

疾病一般都具有流行病學(xué)特征，即特有的人群和地理分布特征[8]77-80。流行病學(xué)研究對(duì)疾病的防治起著至關(guān)重要的作用，尤其是傳染病的防治。GIS利用空間數(shù)據(jù)有效的反映疾病的空間分布特征，恰可用于疾病地理空間信息的完善。將地圖應(yīng)用于疾病研究中已有歷史，早在1854 年倫敦霍亂爆發(fā)時(shí)，John Snow利用地圖演示霍亂與污染水源在空間分布上的密切關(guān)系，認(rèn)識(shí)到霍亂的源頭和感染分布情況，由此為基礎(chǔ)積極采取措施，有效的防止了霍亂的大范圍傳播[9]。到目前為止，GIS已被大量的應(yīng)用于疾病的研究中，應(yīng)用前景廣闊。

2.1 GIS在疾病時(shí)空分布上的應(yīng)用

章志紅[10]等人對(duì)2011—2016年撫州市細(xì)菌性痢疾的研究中，結(jié)合描述性流行病學(xué)分析，將空間數(shù)據(jù)庫(撫州市電子地圖)和屬性數(shù)據(jù)庫(撫州市各區(qū)縣菌痢的發(fā)病率)匹配，在基礎(chǔ)電子地圖上做出柱形圖分別顯示各區(qū)縣在5年間細(xì)菌性痢疾發(fā)病率的變化趨勢(shì)；采用二次多項(xiàng)式擬合插值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到撫州市細(xì)菌性痢疾疫情的趨勢(shì)面分析結(jié)果(細(xì)菌性痢疾總體分布在地理位置上自東向西呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，自南向北呈下降后再升高的趨勢(shì))。對(duì)新型禽流感病毒H7N9的研究中，時(shí)空分布也是一項(xiàng)重要的研究項(xiàng)目：世界衛(wèi)生組織(WHO)以電子周報(bào)的形式對(duì)全球范圍內(nèi)H7N9的感染病例進(jìn)行實(shí)時(shí)播報(bào)[11]。Fang L Q利用GIS做出區(qū)縣人感染H7N9的累計(jì)報(bào)道病例空間分布圖，實(shí)時(shí)監(jiān)控H7N9的感染集中區(qū)域和影響程度[12]；另外，Liu W、Cowling BJ、李新樓等人也利用GIS對(duì)H7N9進(jìn)行了時(shí)空分布情況和空間擴(kuò)散趨勢(shì)的研究[13-15]。

GIS在疾病時(shí)空分布研究中，既可以對(duì)一段時(shí)間內(nèi)疾病發(fā)病率的分布和變化趨勢(shì)進(jìn)行回顧性分析，也可以在橫斷面上對(duì)某一疾病的空間分布進(jìn)行實(shí)時(shí)播報(bào)。根據(jù)研究目的不同，采集不同數(shù)據(jù)，結(jié)合不同的方法，得到不同的結(jié)果：對(duì)疾病的發(fā)病率進(jìn)行回顧性研究，可反映疾病的傳播、發(fā)展和治理情況；對(duì)疾病進(jìn)行橫斷面的研究，可反映當(dāng)前疾病的分布情況，即可得到疾病發(fā)生最嚴(yán)重，需要重點(diǎn)防治的區(qū)域。

2.2 GIS在疾病影響因素分析中的應(yīng)用

岳玉娟[16]等人利用GIS和Spearman法、多重回歸法結(jié)合分析登革熱與土地利用類型、均一化水體指數(shù)、白天地表溫度、夜晚地表溫度、可降水汽、人口及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值等指標(biāo)的關(guān)系，從而反應(yīng)疫情與地理環(huán)境因素之間的關(guān)系。艾滋病作為發(fā)病率日益增高的疾病，學(xué)者們對(duì)其影響因素也進(jìn)行了大量的研究：Moise I[17-18]等將地理環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化等因素組合起來，綜合分析艾滋病流行的影響因素；GIS在艾滋病的影響因素分析中應(yīng)用相對(duì)較早，Latkin[19]等在1998年便通過分析注射吸毒的頻率、類型與社區(qū)特征、所處地理位置、方向的相關(guān)性，得到艾滋病的影響因素；2000年，在南非某區(qū)域Tanser[20]等人利用GIS分析診室孕產(chǎn)婦艾滋病的感染率和診室與道路的距離之間的關(guān)系，認(rèn)為兩者呈高度負(fù)相關(guān)。

GIS在疾病影響因素的研究中應(yīng)用早且應(yīng)用范圍廣泛?？芍苯油ㄟ^分析疾病的地理分布與某些影響因素的關(guān)系，也可以通過間接分析疾病的傳染源、傳播途徑等相關(guān)屬性與某些因素的關(guān)系得到疾病的影響因素。在研究中，首先明確可能存在的影響因素，在此基礎(chǔ)上，才能利用GIS的數(shù)據(jù)收集功能，得到相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)用于分析。

3 GIS在醫(yī)學(xué)醫(yī)療資源空間分布研究中的應(yīng)用

GIS不僅被應(yīng)用于疾病的研究中，也被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。很多學(xué)者將其應(yīng)用于醫(yī)療資源空間分布研究中，如胡瑞賢[21]等人運(yùn)用ARCGIS和SPSS軟件對(duì)廣州市城區(qū)醫(yī)療服務(wù)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)；江曉歡[22]等人利用GIS技術(shù)對(duì)福州市的醫(yī)療機(jī)構(gòu)的空間布局合理性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；趙文花[23]等人通過GIS結(jié)合改進(jìn)潛能模型、因子空間疊置法構(gòu)建人口需求指數(shù)，評(píng)價(jià)了寧波市海曙區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的空間可達(dá)性；謝小華[24]等人通過GIS網(wǎng)絡(luò)對(duì)醫(yī)療設(shè)施服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)且利用GIS結(jié)合位置分配模型對(duì)醫(yī)療設(shè)施的空間布局提出優(yōu)化。Love 和 Lindquist[25]應(yīng)用GIS分析美國(guó)伊利諾斯州醫(yī)療設(shè)施對(duì)于老齡人口空間可達(dá)性的現(xiàn)況。目前，此類研究中，GIS多結(jié)合層次分析法、多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)法以及潛能模型、改進(jìn)潛能模型等數(shù)學(xué)模型應(yīng)用。GIS不僅可用于醫(yī)療資源空間分布的評(píng)價(jià)，還可以結(jié)合相應(yīng)的模型進(jìn)行醫(yī)療資源分布的空間優(yōu)化。

4 結(jié)束語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，GIS被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究中。GIS作為疾病防治決策支持系統(tǒng)，空間分析和處理大量數(shù)據(jù)，其潛力是不可替代的；另外，GIS的強(qiáng)大功能在醫(yī)療服務(wù)體系、醫(yī)療資源空間分布合理性的研究方面也能起到積極作用。但目前GIS的應(yīng)用仍存在不足，如：應(yīng)用范圍較為局限，在疾病的研究中，集中于少數(shù)傳染病的研究，其他疾病的研究較少；對(duì)疾病的回顧性研究較多，實(shí)時(shí)播報(bào)即系統(tǒng)動(dòng)態(tài)研究較少。探討基于GIS如何方便快捷的對(duì)疾病進(jìn)行系統(tǒng)研究、實(shí)時(shí)播報(bào)值得進(jìn)一步研究。