基于文本挖掘方法的突发事件与医学救援装备关联研究

周亮，胡坤鹏，唐硕，张平，张治钢，范立冬，肖南，李曙光

陆军军医大学大坪医院野战外科研究所，重庆 400042

引言

随着自然灾害、恐怖袭击事件以及公共卫生突发事件的频繁发生，救援队伍的机动反应速率、现场指挥营救能力和伤员后送效率等是应急救援行动中影响救援效果的直接因素。有研究认为，将救援装备模块化是提高救援效率行之有效的方法之一[1-2]。救援装备模块化，可以在装备储存、运输以及成套化组合中提高装备间的互用性和利用率，实现卫生资源的优化配置[3]。

不同救援任务下的医学救援装备的配置存在差异。根据不同救援任务对救援装备进行模块化研究，是提高救援效率的主要途径。目前研究大多以经验分析维护，缺乏对突发事件类型和装备间关联性进行探索。随着信息化与大数据理论的兴起，以数据主导的智能决策分析技术逐渐受到重视，其研究理论认为当面对庞大混杂的数据集时，忽略事物间的因果关系，重点关注全数据状态下的相关关系，最终得到有价值的信息[4-5]。按该研究思路，若能通过对大规模数据集中救援装备间关联性的分析，以关联强度作为依据进行模块化设计，可以在属性划分的基础上，更多的考虑装备间的协同应用价值。

CNKI作为全球信息量最大、最具价值的中文网站，涉及领域涵盖基础科学、工程科技、 农业科技以及医药卫生科技等；其中收录的研究文献涵盖了医疗急救装备的应用、管理、维修和研发等信息；那么可以认为两种不同的装备同时出现频次越高，其关联度可能会越高[6]。

因此，本次研究以CNKI数据库为基础，将不同装备间的共检量作为相似尺度的量化指标，探索不同突发事件中与医学救援装备之间的关联程度，为构建不同类别突发事件中模块化装备体系提供依据。

1　对象与方法

1.1　资料来源

基于文本挖掘的关联分析的首要步骤是确定关键词（共现词）。本研究突发事件的类型主要参考《国家公共卫生事件总体应急预案》中的主要项目，确定了包括地震、水灾、火灾、传染病等9项事件；另外，根据《国家卫生应急救援队伍的基本装备目录》中提供的常用医疗应急救援装备项目，确定纳入研究的装备38项包括显微镜、离心机、气管插管、生化分析仪、呼吸机、监护仪、医用冰箱、吸引器、X线机、清创缝合包、护理器材、尿液分析仪、输液泵、妇产科手术器械包、麻醉机和担架等。

事件与事件、装备与装备、事件与装备间关联强度的确定来源于在CNKI数据库中，字段检索的共现频数。本研究以装备名称为检索字段，将以上元素（突发事件或装备）进行两两检索，获取其共检量，用于构建装备间的关联矩阵；检索时间跨度为从建库起到2017年5月30日；以“事件—事件”检索式如下：

两项装备间的共检量，“地震”[全文]并含“火灾”[全文]并含“救援”[摘要]（模糊）。

1.2　标准化

共现矩阵存储的是两元素间的共现频数，共现次数多并不代表两种自然灾害的相关度高，相关度是指两个事物间存在相互联系的百分比，可以根据共现率来表示灾害间的相关度；因此，本研究通过Jaccard指数来描述元素间的共现率[7]，公式如下：

式中：JAB为元素A和B的Jaccard指数；CAB为元素A与B的共现频数；CA为元素A的总数；CB为元素B的总数。

另外，由于很多时候，两元素的共现频数远远小于两元素的总频数；因此，常通过以下方式进行标准化处理：

式中：Jmax和Jmin分别为Jaccard指数中的最大值和最小值。

1.3　可视化分析

采用R 3.4.0进行可视化处理，首先通过gplots( )包中的heatmap.2程序[8-9]对“事件—装备”热力图进行构建，分析时间与装备的相关关系；再通过igraph( )对“事件-事件”“装备与装备”和“事件—装备”3类共线网络，进一步探索事件与装备间的关系。

1.4　“事件-装备”综合相关度

当一种灾害发生时，可能引起次生灾害的发生；另外，当携带一项装备的同时也可能考虑其他装备的协同；因此，基于“事件-事件”“装备与装备”和“事件-装备”的关联情况，提出以下综合关联度公式：

式中A代表事件，B代表装备，DAB为B装备与A事件的代表综合关联度；I(A→B)、I(A→Ak)、I(B→Bl)为标准化后的Jaccard指数；α代表主特征系数，β和γ分别为辅助系数。

2　结果

2.1　初始矩阵

基于CNKI数据库的检索结果，将9类突发事件与38项医学救援装备进行共现检索，根据共现频数构建以下初始矩阵，见表1。

2.2　标准化情况

按公式(1)计算获取元素间的Jaccard指数，见表2。经公式(2)标准化处理后，进行热力图绘制，结果见图1。结果显示，防疫器材、生命探测仪、防毒面具、护理器材和担架等是各项突发事件中相关程度较高的装备类型；其中，与动物疫情相关性最高的5项装备为防疫器材、电动喷雾剂、口罩、护理器材和担架；与传染病相关性最高的5项装备为防疫器材、护理器材、口罩、担架和输液泵；与矿难相关性最高的5项装备为生命探测仪、氧气瓶、担架、防疫器材和绷带；与火灾相关性最高的5项装备为生命探测仪、担架、防毒面具、防疫器材和口罩；与爆炸相关性最高的5项装备为生命探测仪、防毒面具、担架、防疫器材和口罩；与地震相关性最高的5项装备为生命探测仪、防疫器材、担架、输液泵和护理器材；与水灾相关性最高的5项装备为防疫器材、生命探测仪、担架、护理器材和输液泵；与风灾相关性最高的5项装备为防疫器材、担架、生命探测仪、口罩和护理器材；与恐怖袭击相关性最高的5项装备为防疫器材、生命探测仪、担架、防毒面具和口罩。

表1　“事件—装备”共现检索初始矩阵

表2　“事件—装备”共现检索Jaccard指数矩阵

图1　“事件—装备”热力图

2.3　社会网络分析

根据标准化后的Jaccard指数，构建的社会网络分析图谱；结果认为突发事件之间存在一定关联，如地震发生时，可能会导致动物疫情（1.00）或传染病（0.82）等次生灾害的发生；另外，医学救援装备之间同时存在一定关联性，如同属于急救装备的绷带与夹板相关程度极高（0.71），见图2。

图2　社会网络分析结果

2.4　“事件—装备”综合相关度

以地震为例，根据公式(3)计算获取地震与各医学救援装备间的综合相关度，见图3。结果显示，地震救援过程中，对最需要的是防疫、搜救和急救装备，其次是护理、诊疗和监护装备。

3　讨论

本研究以CNKI数据库中报道的突发事件医学救援文献为基础，通过文本挖掘中的词频共现法对突发事件与医学救援装备进行了关联分析，获取了不同类型突发事件中各个救援装备的综合相关度，为后期建立模块化救援装备体系提供了数据支撑。

图3　“事件—装备”综合相关度图谱

从“事件—装备”相关程度可以看出，不同的突发事件对装备类型的需求程度存在一定差异；其中，动物疫情和传染病更多的需要急救，结果显示防疫装备、急救装备、个体防护装备、搜救装备以及伤员后送装备是突发事件中相关程度较高的装备类型；其中急救装备的相关程度最高。从不同事件上看，动物疫情、传染病事件与防疫装备相关程度最高；在罗英等人的研究中，对紧急医学救援装备进行了模块化配置应用，并采用德尔菲法对配置模块进行专家一致性评价，最终划定的几项重点装备模块中就包含了防疫模块，其作用在于承担突发事件中的灾后防疫工作[10]。矿难中、恐怖事件、地震与急救装备、个体防护装备、搜救装备相关程度最高；在贾群林等[11]的研究中，针对地震救援队装备进行了优化配置，其中提到将救援装备分为了9个大类，包括侦查设备、搜救设备、营救设备、动力照光、通讯设备、医疗急救、个人装备、后勤保障和救援车辆，其装备需求与本次研究基本一致。

另外，本研究通过R软件包，构建了“事件—事件”、“装备—装备”和“事件—装备”3类社会网络，进一步阐述了不同突发事件与装备间的相关性，为提高装备利用率，整合救援装备的优化配置提供了依据。在“事件-事件”网络中，充分说明不同突发事件间是存在一定关联，特别是在应对自然灾害后所发生的次生灾害，例如在地震发生后可能会引发传染病的爆发[12]；因此，在考虑医学救援装备的配备上不仅要考虑地震相关的救援装备，还应考虑防疫防护等装备的协同。在“装备—装备”网络中，以同类别装备的相关性就高，例如监护仪绷带和夹板、心电图机和B超机等。在“事件—装备”网络中，可获取突发事件与救援装备的综合关系，为接下来构建不同类型突发事件的救援装备图谱提供参考依据。

在装备图谱构建中，以地震为例，选取了频数最高的15项装备进行研究，以事件与装备间的相关性为主要因子，以事件与事件、装备与装备间的关联性为辅助因子，调整构建各装备与地震的综合相关度；既考虑了次生灾害的影响，又考虑了装备间的协同效应；其目的在于提高地震发生时的应急决策效率，同时优化了救援装备的配置情况，为模块化救援体系提供了依据。

灾害救援过程中，医学救援装备模块化是提高救援效率的有效保障[13-15]。在本次研究中，主要通过探索突发事件与医学救援装备之间的关联性，进而确定不同突发事件下的装备需求情况；然后，分析纳入装备间的关联程度，即可构建装备模块（聚类分析）[16]；最后，根据突发事件之间的关联性，可进一步探索随着灾情进展下的装备模块协同效应，从而提高模块化的应用效率。因此，不同类型突发事件的医学救援装备模块化构建过程，也可以看做是事件与装备之间社会网络关系的动态演化过程，即突发事件决定装备需求，装备类型决定模块设计，模块协同应对事件发展；按此过程循环往复、不断调整，从而探寻最优化的装备模块设计思路。

综上所述，本次研究基于文本挖掘方法，探寻了突发事件与医学救援装备间的关系，构建了它们之间的关系网络，对进一步构建模块化救援装备体系提供很好的数据支撑，具有良好的实际应用价值。

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