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基于位置分配模型的医疗机构空间布局优化研究

2021-01-28赖国华刘少坤

中国医疗管理科学 2021年1期
关键词:居民点偏远地区医疗机构

赖国华 刘少坤

广西医疗卫生资源的配置水平较低,普遍低于全国平均水平,存在空间分布不均衡、城乡差距明显等特点[1]。现有的卫生资源配置更多关注人口密度,忽略了地理因素和空间分布,导致优质的卫生资源聚集在人口密集的城市中心,而忽略了偏远地区的紧急就医需求。公共服务设施配置的研究重点主要为可达性、空间格局、优化布局、居民需求等[2],蒋祎等[3]认为卫生服务可达性是评价卫生服务公平性、效率和质量的主要指标。GIS (Geographic Information System)是一种基于计算机的工具,可对空间信息进行分析和处理,广泛运用于公共服务设施的选址、空间规划布局和资源合理配置等[4]。随着GIS技术的发展,其在公共卫生和规划的应用发挥重要的作用[5],众多学者将GIS技术应用于医疗机构的可达性研究中。在公共服务设施布局优化方面,泰森多边形、区位模型、P中心模型、覆盖模型、层级模型、空间交互模型被广泛应用[6-7],但使用位置分配模型对医疗机构布局进行优化的文献较少。在前人研究基础上,文章以居民点及时就医保障为视角,选择国家西部北部湾沿海地区作为研究的典型区域,采用最短距离法,分析广西北部湾沿海城市医疗机构的空间分布特征及在不同阻抗中断值的地理可达性,再运用位置分配模型中最小化设施点方法确定拟增设新的医疗机构位置,对优化该区域医疗设施空间布局,辅助政府部门制定卫生规划具有重要的意义。

1 研究数据及方法

1.1 研究区域概况

广西沿海的城市有北海、钦州、防城港,拥有1 600多公里的海岸线以及丰富的海洋资源,常住人口总数为575.34万人,其中北海市164.37万人,防城港市92.9万人,钦州市324.3万人。北海市下设三区一县,分别是海城区、银海区、铁山港去、合浦县。防城港市下设两区一县以及一个县级市,分别是防城区、港口区、上思县、东兴市。钦州市下设两区两县,分别是钦南区、钦北区、灵山县、浦北县。本研究以北部湾沿海城市的乡、镇、街道办为需求点,由于北海市涠洲镇位于海面上的岛屿,距离市区较远且没有道路网与北海市内陆连接,做OD成本矩阵模型和位置分配模型时忽略海上这一个独立的点,3个沿海城市共计124个需求点。

1.2 数据来源

广西沿海城市的医疗资源现状、医院名称、等级等基本信息来源于卫生行政部门,二级以上综合医院共计33个点,各乡、镇、街道的行政区划来源于钦州、防城港、北海的政府网站,共计124个点。收集医院、乡、镇、街道的百度坐标,用坐标转换器将百度坐标转换为地理坐标。由于不同地方的不同路段,其国道、省道、县道等公路有不同的限速规定,难以准确界定每一条道路的速度,所以根据《公路路线设计规范 JTG D20-2017》中规定的五级道路速度,取其平均值,对广西北部湾沿海城市道路网的道路速度进行界定。在研究中将北部湾沿海城市的道路网分为高速公路(100km/h)、国道(80km/h)、省道(70km/h)、县道(35km/h)、乡镇村道(25km/h)、其他道路(25km/h)。

1.3 研究方法

1.3.1 最短距离法

最短距离法是指从就医需求点到最近的医疗机构点的距离、时间[8],OD成本矩阵表示从源i到目标j的流量,多用于解决大型M×N的运输最优问题[9]。本文基于北部湾沿海城市的真实路网,运用OD成本矩阵模型测量居民点到医疗机构的最短距离和时间。

1.3.2 位置分配模型

在ArcGIS位置分配分析中,优化模型有最小阻抗模型、最小设施点等模型,主要是对某种设施在空间上进行优化,提供设施空间布局的方案[10]。最小化设施点模型从政府投入的角度出发,保证设施点数目最少且尽可能覆盖更大的范围,可以在设置的阻抗中断值内让更多的需求点分配到设施点,而且使覆盖请求点的设施点的数量最小。这是从政府层面考虑财政投入最小化,以最少的公共设施满足更多居民需求的方法。

2 广西北部湾沿海城市医疗机构空间分布特征分析

由于社区、乡镇卫生服务中心等一级医院在行政区划内分布比较均匀,且服务范围有限,所以在文中不做研究,医院按照综合性又可以分为综合医院和专科医院,专科医院主要针对的是一些特殊人群,侧重于治疗某一病种,服务能力和服务对象有限,因此,本研究以二级以上等级的综合医院为研究对象。

2.1 卫生资源配置现状

结合广西北部湾沿海城市常住人口数,计算各项卫生资源的每千人口拥有量,对比广西全区的卫生资源平均水平,发现钦州市人均卫生资源配置各项均低于广西全区水平,防城港市除执业(助理)医师人均数略高于广西平均水平,其余3项指标均低于广西全区水平,北海市除人均床位数高于广西区平均水平,其余3项指标等于或小于广西区水平。总体看来,广西沿海3市的卫生资源水平低于广西区平均水平,医疗资源总量滞后于人口总量,见表1。

2.2 医疗机构与路网空间分布特征分析

表1 广西北部湾沿海城市每千人口卫生资源配置情况

从钦州、北海、防城港3座城市的道路网分布可以看出,各个类型的道路形成的道路网在城市和县城中心较为密集,偏远地区则较为稀疏。二级及以上等级的综合医院具有良好的医疗资源,主要集中于交通发达、经济繁荣的城市中心,在偏远地区分布的比较少,如图1所示。大医院布局不均匀,集中于某一区域,医疗机构的分布与道路网相似,主要还是集中于道路网密集的城市中心和县城中心,从交通方面看较为便捷,居民可以使用多种交通工具到达医院,但是从地理可达性看,处于偏远地区的居民无法及时就医。

图1 广西北部湾沿海城市二级以上医疗机构分布

2.3 医疗机构空间可达性分析

医疗需求具有紧急性,患者迫切需要在最短的距离内获得最好的医疗服务,最短距离法能更好的反映出需求点到设施点的距离、时间,二级及以上等级的综合医院具有一定的应急处理能力,能提供更为全面的健康保障。在广西北部湾沿海城市区域内,3个沿海城市之间可以共享医疗资源,不以行政区划为界限,更好的反映需求点到最近医院的距离和时间。由于研究区域较大,如果需求点定位到村、社区一级,数量过多,在图上显示密集,可达性表达欠直观。因此,本研究以乡、镇、街道办这一级为需求点,通过可视化制图表示就医需求点到最近医院的距离及时间,见图2、图3。

图2 居民点到最近医院分布

图3 居民点最短时间内到达医院分布

图2表示每个居民点到达的最近二级及以上等级医院,打开OD成本矩阵中“线”的属性表,可以查询每个镇到最近医院具体距离。OD成本矩阵是基于道路网及道路通行速度计算需求点到目的地点之间距离和时间,因此,在较短距离内忽略了出行的其他时间成本。经对每个镇到医院的最近距离进行查询、筛选、排序,北海市的中街街道到达医院的距离最近,仅为260米,钦州市的平睦镇到达医院距离最远,为80 511米,所有需求点到达医院的平均距离是23 885米。图3是每个居民点花费最短时间到达的医院。经过分析,北海市中街街道到达医院需要时间最短,仅为0.5分钟,北海市沙田镇到达医院需要时间最长,需要106分钟,所有需求点到达医院所需时间的平均值是26分钟。

3 基于最小化设施点的医疗机构空间布局优化

3.1 不同阻抗中断值的可达性分析

目前对于居民点到达二级及以上医院的时间及距离没有明确规定,不同地区的医疗资源具有差异性,本研究以居民点到达二级及以上等级医院的平均距离和平均时间取整,作为医疗机构可达性平均水平界定,并以此为基础统计可达性低于平均水平的居民点。基于上文的OD成本矩阵求解,采用不同距离和时间阻抗进行统计分析,结果见表2、表3。仍有11个乡镇在50 000米内无法到达医院,分别是平睦镇、峒中镇、沙田镇、六硍镇、扶隆镇、石埇镇、太平镇、大成镇、旧州镇、沙坪镇、山口镇。8个乡镇在60分钟内无法到达医院,分别是沙田镇、平睦镇、沙坪镇、山口镇、峒中镇、六硍镇、南屏瑶族乡、那思镇,由于在分析过程中没有具体考虑每一段路的通行情况,如红绿灯、交通堵塞等因素,因此,真正到达的时间会比计算出的时间要长。

表2 基于时间阻抗的医疗机构可达性统计

表3 基于距离阻抗的医疗机构可达性统计

3.2 拟新增医疗点的空间配置分析

从OD成本矩阵分析图中可以发现,每个毗邻的行政区域之间都存在着医疗盲区,如钦南区、钦北区与灵山县接壤的行政区划边界大部分居民点无法及时就医。为提高医疗机构的可达性,可在医疗空白区新增医疗点。由于拟新建医疗点位于较偏远的乡镇,人口密度较小,二级医院的服务能力可满足周围居民就医需求,因此,拟新建医疗点可为二级医院。研究中采用了最小化设施点模型进行优化模拟,结合道路网、医院、居民点分布,寻找医疗空白区,按照最少医疗设施点覆盖最多居民点以及道路交通便捷的原则,模拟增加了9个医疗机构,分别处于北海合浦县的公馆镇、钦州浦北县的张黄镇和官垌镇、钦州钦北区的小董镇和贵台镇、钦州灵山县旧州镇、钦州钦南区那彭镇、防城港防城区大菉镇、防城港上思县平福乡。以最小化设施点模型进行分析,结果显示:阻抗为20 000米时可达率为73%,阻抗为30 000米时可达率为90%,阻抗40 000米时可达率为98%,阻抗为50 000米时可达率为99%。拟增9家医疗点后,居民点到达医院的可达性得到了较大的提高,填补了大部分的医疗服务空白点。见图4。

通过拟增医院发现可达率得到了较大的提高,对于现有医院布局优化具有现实参考意义。改变医疗机构空间布局可以通过新建、搬迁、提升原有医院等级等方式加大服务范围,考虑到城区人口较多,对医疗服务需求大,因此,可保留部分服务重叠的医院。偏远地区的医疗机构可通过提升原有医院的等级水平从而提高医疗服务范围,或者搬迁部分服务重叠的医院到医疗服务空白地区。从其他公共设施看,改善道路网、增加公共出行工具也可以让居民便捷出行,从时间成本上弥补距离方面的问题。

4 讨论

4.1 广西北部湾沿海城市医疗机构分布不均

二级以上的综合医院具有良好的医疗资源,主要集中于交通发达、经济繁荣的城镇中心,在偏远地区分布的比较少,优质医疗资源城乡分布不均现象突出。通过钦州、北海、防城港3个城市的医院布局可以看出,每个地区的二级及以上等级医院集中分布于城市中心和县城中心,区域内的医院地理距离非常接近,在地理空间分布上较为聚集,而中心城区以外的偏远地区存在着大面积的医疗空白区。位于城区的乡、镇、街道距离医院较近,且可供选择的医院多,患者在一定的就医距离内可选择多家医院,造成了医疗资源的冗余。而位于偏远的乡镇可供选择的医院较少,甚至在紧急情况下无法及时到达医院,人们的健康安全无法得到保障。从人口和效益方面考虑,中心城区的医院应当比偏远地区的多,但过多的资源集中则会造成人才、设备的浪费,经济效益不一定达到最佳。医院作为公共服务设施,应当尽可能保障人们的健康,更大范围的覆盖人群。可以通过合并、关闭和迁址等手段对医疗资源聚集地区的扩展进行限制[11]。

4.2 部分居民点到达医院的可达性较差

图4 拟新增二级及以上等级医疗点空间分布

可达性是评价设施布局与获得的有效手段[12],卫生服务可达性是评价卫生服务公平性、效率和质量的主要指标[13]。通过基于真实路网的OD成本分析发现,部分偏远乡、镇、街道到达最近医院所需的时间较长,如果考虑不良的交通情况,实际上医院的可达性会更差。造成可达性差的主要因素是偏远地区的居民点距离医院较远,医疗资源稀缺,且落后地区道路网稀疏且通行能力差。面对紧急突发医疗卫生情况时,偏远地区的居民不能及时就医,导致出现“小病拖,大病抗”的现象。

4.3 优化医疗布局有助于提高可达性

应适当增加医疗机构点,特别是在偏远地区优化医疗机构空间服务功能[14]。本研究显示,城区中心以及县城中心的居民点前往医院较近且交通便捷,无法及时到达医院的地区则位于较偏远位置,为提高医院的交通可达性,应更关注偏远地区的医疗空白区。通过对现有布局的分析拟建了9个医疗点,运用最小化设施点模型进行验证发现可达性得到了较大的提高。未来应提高对资源配置地理分布公平性的重视程度[15],在进行卫生资源规划时,综合考虑居民点的地理因素和道路因素影响,将优质医疗资源“下沉”基层。

本文研究的区域是钦州、北海、防城港3个沿海城市,南面临海,位置较为特殊,使得各城市之间的医疗资源联系更密切,空间布局上打破了行政界线,有利于从更大的区域视角分配医疗资源。对医疗机构空间优化所选用的位置分配模型结合GIS的方法,证明是相对简单并且行之有效,可以在今后卫生规划中采用该方法。不足之处在于忽略了非空间的因素,如医疗设备、医师人员、人口分布、人口结构、经济发展水平、出行工具、就医偏好等因素,在后续的研究中,可考虑多种非空间因素,分析这些变量对医疗机构布局的影响。

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