深圳市自动体外除颤仪人口空间匹配特征研究

林妙萍，陈颖彪，杨智威，阮杰儿

1广州大学地理科学与遥感学院，广东广州，510006；2广东省地理国情监测与综合分析工程技术研究中心，广东广州，510006

自动体外除颤仪(automated external defibrillator, AED)是一种通过声音和图像提示指导非专业急救人员抢救心脏骤停患者的公共应急医疗设备[1]，能有效用于心律失常和心脏骤停的复苏工作[2-4]。《中国心血管病健康与疾病报告2019》指出，中国每年有54.4万心脏猝死病例，约等于每分钟就有一个人死于心脏骤停[5]，若能使AED设施的使用率增加，心肺复苏急救成功率提高，我国每年约可减少10万例心脏性猝死[6]。公共场所的AED投放量是衡量一个国家公共卫生现代化的指标之一，在实现国家公共卫生现代化的背景下，对现有AED设施资源的空间布局、覆盖范围和与人口匹配关系的研究具有重要意义。

国内外学者们在针对AED资源的优化配置、公众宣传和便利使用设计方面提出了许多改进方法，有着较丰富的研究成果，但在精细尺度下AED与人口空间匹配特征方面的研究较为缺乏[7]。而采用基于地理信息系统(geographic information system,GIS)空间分析技术构建服务覆盖范围，能够克服数据空缺区域无法研究的缺点，建立人口格网模型能够弥补常规行政区统计数据低空间分辨率的缺点，真实反映AED资源范围与其对应服务的人口情况。鉴于此，本研究以深圳市各区AED设施点为研究对象，采用GIS空间分析方法计算出全市AED设施点覆盖范围和有效服务范围，精细测算与分析格网单元AED设施的服务水平，为深圳市针对未来AED设施资源的投放和应急方案的相关制定提供相应的科学参考。

1 资料来源与方法

1.1 资料来源

本研究以深圳市辖9区和1个新区的AED设施点作为研究对象，包括每个设施点的经纬度坐标，来源于深圳市急救中心与腾讯地图联合发布的AED数据(https://map.qq.com/?type=poi&what=AED&c=1995)，共计292个；每个设施点所在的场所类型来源于深圳市城市兴趣点(POI)大数据，基于百度地图API获取，主要包括2019年深圳市各类型POI位置信息与大小类别属性；深圳市行政边界数据主要包括市、区/县、街道/镇等行政边界类型，均来源于国家基础地理信息中心数据库；人口格网数据来源于WorldPop空间人口统计开放数据[8]，该数据表现为每个网格单元的估计总人数，空间分辨率为3秒弧(赤道处约100米)，地理坐标系为WGS84，数据产品时间为2020年9月16日；城市建成区面积统计数据来自住房和城乡建设部在2020年3月公布的2018年城市建设统计年鉴数据。

1.2 研究方法

1.2.1 核密度估算。核密度估算法是研究数据分布特征的方法，其直观的制图表达和简易的计算等优点使其被应用广泛[9]。核密度分析可在连续区域内表达离散数据的空间分布情况，采用核密度分析方法，能够反映AED设施点的空间分布状态和集聚特征。核密度分析的一般形式为：

(1)

式中：f(x)是位置x的密度；n为AED点个数；dis是点i到s的距离；k为dis与r比值的核函数；r为带宽。

1.2.2 缓冲区与泰森多边形的叠置。缓冲区分析是探索某一地理要素对周围一定空间范围内影响的空间分析方法，其计算公式为：

B={x|d(x,O)≤L}

(2)

式中：B为缓冲区；d为x与O之间的距离；L为缓冲距。

泰森多边形(Voronoi图)，最初由荷兰气象学家提出[10]，它是由相邻线段的垂直平分线组成的多边形，并邻接组成多个多边形。具有以下特点：一个泰森多边形内部只有一个点数据；泰森多边形内的任一点到构成该多边形的控制点的距离最近；泰森多边形的边上任意一点到其两边的离散点距离相等。构建AED设施点的泰森多边形的具体步骤如下：首先由AED设施点自动构建Delaunay三角网，对AED设施点和形成的三角形进行编号；随后对每个AED设施点相邻的所有三角形编号；最后划出每个三角形的各边中垂线，连接中垂线交点(垂心)，形成AED设施点的泰森多边形，每个设施点的泰森多边形代表其被其他设施点划分的服务范围。

一般而言，心脏骤停的有效抢救时间为4分钟[2]。理想状态下，从发现患者到采取AED紧急措施急救，需要救援人员在患者与AED设施点位置中间快速往返，该过程花费时间不能超过4分钟。在考虑救援场所的环境复杂性和空间多维性的情况下，假设救援人员单程速度为每100米1分钟，加上往返时间，则AED设施点位置必须在方圆半径400米以内，若为单程救援，则是800米。因此，建立深圳市AED设施400米和800米的缓冲区，能够有效地表现AED的服务范围。为避免产生服务区域的重叠，以每个AED设施点为单元构建三角网，建立相互接壤的泰森多边形，并与800米服务范围叠加，所得的空间范围则为有效服务范围，表现为每个AED设施点的最近覆盖范围。设施点所对应的面积越小则代表其离需求点越近，响应程度越高。

1.2.3 AED服务水平与人口匹配度。已有研究验证公共医疗资源在空间格网上的分配份额与设施资源的核密度具有较高的耦合性[11]，这表明医疗设施资源的核密度值能在较大程度上代表设施资源在空间上的分配份额，在研究中适用程度较高。而AED资源是公共医疗资源之一，因此尝试将AED设施资源在空间格网上的分配份额用AED设施点的核密度值来定量表示，克服数据空缺区域无法研究的缺点。将某格网单元的AED设施点的核密度数值与该格网人口数进行归一化处理，采用二者的比例表示深圳市百米格网单元的AED设施服务资源与人口的匹配程度。其计算公式为：

Ai=GHi/GPi

(3)

式中：Ai表示百米格网单元i的AED服务水平匹配度；GHi为百米格网单元i的AED设施点的核密度归一化数值；GPi为百米格网单元i的人口数归一化数值。

2 结果

2.1 深圳市AED设施布局现状

2.1.1 深圳市各区AED总体空间布局与数量。利用核密度估算法研究AED的总体空间分布特征，得出AED设施的空间分布呈现特点，主城区分布密集，南山区最多，光明区、坪山区和大鹏新区较少，形成了多中心的分布态势。主中心分布在南山-福田-罗湖区，次中心分布在龙岗区、宝安区。从数量上看，分布最多的是南山区，达到107 个，占深圳市的1/3，其次是福田区(52个)、宝安区(40个)，龙岗区(33个)，罗湖区(23个)，盐田区(16个)，龙华区(8个)，大鹏新区(6个)，最少的是坪山区和光明区，分别为4个和3个。

2.1.2 AED设施配置的场所类型与空间特征。AED设施配置的场所中，大型交通枢纽(包含地铁、火车站、机场、邮轮等)、小型道路旁等场所类型分布最多，配置水平较高。地铁站内的AED设施数量达到89个，且具有沿地铁线延伸方向分布的特点，在该类型中，南山区和福田区的配置水平最高，占了该类型AED数量的47.9%，将近整个深圳市的一半。此外，载客量大的站点或区域有多个AED设施，如宝安区机场。道路场所的AED配置数量有40个，其中配置在国道G205中就有4个，其余多分布在小型街道公路、大道附近，如南山区高新南十道、高新南九道、福田区深南大道、福田区梅林路等，该类型的分布特点依旧是南山区和福田区占据主要地位，其次是龙岗区和罗湖区。AED配置水平中等偏下的场所有：学校、商业企业、养老及医疗机构和行政类服务机构，其 AED 设施数量分别是35、30、25和21个。见图1。

图1 深圳市AED各类设施点与核密度空间分布

各类AED设施点核密度空间布局特征可概括为：①聚集在深圳市中心城区与经济中心，如商业企业、社区住宅、大型交通枢纽、小型道路等场所类型；②较均匀地分布在各个市辖区建成区中心，如养老医疗机构、行政类服务机构、体育健身等场所类型；③高密度中心汇聚一地，如休闲娱乐场所的AED集聚于盐田区的大梅沙、小梅沙滨海地域和公园景区、学校的AED集聚于西丽街道和桃园街道。

2.2 深圳市AED设施服务空间覆盖

2.2.1 AED设施服务空间覆盖面积。利用GIS空间分析的缓冲区分析技术，通过计算得出400 米的服务范围覆盖面积有146.72 平方千米，800 米的服务范围覆盖面积有587平方千米。通过构建每个AED设施点的三角网，计算其泰森多边形与800米缓冲区的叠加面积得出深圳市的AED设施有效服务范围的覆盖面积总和为322.58平方千米。根据城市建设统计年鉴数据，深圳市建成区总面积为927.96平方千米，因此在理想状态下，本研究采集的AED设施点在城市建成区的覆盖率为34.76%。

2.2.2 AED设施服务空间覆盖人口。将深圳市AED设施的有效服务范围与POI、人口数据进行交叉分析，得到每个AED设施有效服务范围内的人口数并计算所在的场所类型对应的有效服务人口数。结果显示，有效服务人口数最多的区域是罗湖区地铁9号线泥岗站附近和福田区新沙路福利中心附近，人口数均在4.5万人以上；服务人口数在3.5万-4.5万人的设施点空间分布较为分散，散布在宝安区、福田区、南山区、龙岗区和龙华区；服务人口数在2.5万-3.5万人的设施点大部分集中在南山区、福田区，其余点散布在龙华区龙华街道、宝安区松岗街道、龙岗区布吉街道，由于其AED设施分布较少，平均每个设施点服务的人数则较多；南山区的西丽、桃园、粤海、沙河、蛇口和招商等街道的AED设施点分布密集，平均每个设施点的服务人数较少，数量在2.5万人以下。AED设施点所在场所类型及其对应的有效服务人口总数有411.69万人，其中大型交通枢纽和小型道路旁覆盖的人口数多达180万和59.82万，占总服务人口数的58.27%，养老医疗、商业企业类场所的服务人数均超过30万，社区住宅场所的AED设施覆盖了25.54万人口，发生心脏性猝死的频率较高体育健身场所和学校的AED覆盖人口数二者相加仅有40.81万人，休闲娱乐场所的AED有效服务人口最少，为5.88万人。见图2，表1。

图2 深圳市AED设施点的有效服务范围覆盖人口分布

表1 AED设施点所在场所类型及其有效服务人口数

2.3 深圳市AED设施服务水平与人口匹配度

精细化分析深圳市AED设施资源服务水平在空间上的差异，深圳市AED设施服务水平匹配度整体呈现“一主一次多区块”特征，高值匹配度片区与深圳市中心城区、经济发达区域相对应，主片区分布在南沙-福田-罗湖区，次片区位于龙岗区的东北区域，其余区域存在着多处中高匹配值的小核心区块，如宝安区、光明区、龙华区、坪山区、盐田区和大鹏新区，均有中高匹配度空间小集聚的表现。

将匹配度指标划分出的主片区和次片区作为深入探讨区域，对相同片区的AED设施密度、人口数与AED设施服务水平与人口匹配度进行对比分析，结果如下：在主片区域，对比情况较为明显的是南山区的西丽-桃源-粤海-招商-蛇口片区与福田-罗湖中部片区，反映出格网单元的AED设施点分布密集但人口较少的区域表现出的AED服务水平匹配度高值，而小部分区域则反之，如新安街道，呈现AED密度中等-人口密集-匹配度较低的结果；在次片区域，龙岗区的龙城-龙岗街道的3项指标对比情况显著，片区中部出现格网单元高值核密度-高值人口数-中高匹配度的情况；值得注意的是，次片区的格网单元高值匹配度，呈现出隔“线”(地铁3号线龙岗线)呼应的特征，分布在龙岗街道南部与宝龙街道交界、园山街道和龙城街道的中部，与人口数低值范围的圆形特征相一致。见图3。

图3 深圳市AED设施服务水平与人口匹配度

3 讨论

3.1 深圳市AED配置场所空间布局不均衡，地理空间公平性有待提升

公共场所急救医疗服务资源AED的合理配置需综合考虑区域人数、空间分布、地理距离及重要场所等影响因素，设计科学的管理方案与配置策略，以便及时应对公共场所的突发急救公共卫生事件[12-13]。从AED配置的场所类型和总体空间布局来看，设施点在区域分布上表现出明显的不均衡状态，如南山区的AED设施就占据了整个深圳市的三分之一；大型交通枢纽、小型道路等场所类型的AED最多，47.9%的交通场所AED设备分布在南山区和福田区；多种类型AED设施集中在深圳市的西南部，其余区域的AED设施配置明显不足。其原因之一或与国际上每10万人口AED资源拥有量为标准的配置资源有关[14]，从而未将区域空间、面积等地理因素纳入其中，导致AED设施配置空间布局呈现“集聚大能级，连散小区块”的特点，形成了多中心的分布态势；原因之二，AED设施配置量与区域经济发展水平呈一定的正相关关系[15]，发展程度较好的地区集聚着更多AED设施配置。深圳市各区的经济发展水平具备着空间异质性，AED设施的配置空间布局不均衡现象也相应显现，更多AED设施投放到了南山区、福田区和宝安区等经济发达地区。然而，公共场所最大的特点是人群流动性强和实时随意性大，不同区域的不同公共场所均属于突发事件的易发地[16]，若AED设施过于集中，则无法最大程度发挥AED的紧急救治功能。因此，从快速、无缺漏救治患者的需求而言，AED配置场所空间布局不均衡的特点会影响弱配置地的应急救治服务供给，不利于提高心肺复苏救治率，造成生命遗憾。

3.2 深圳市AED设施有效服务范围面积和人口覆盖率增长迅速，但不同场所类型差异较大

有效配置公共急救医疗服务资源，满足公众对院外心脏骤停(out of hospital cardiac arrest，OHCA)患者的急救需求，是公众启动除颤计划(public access defibrillation，PAD)的具体实施，也是完善公共卫生资源管理与紧急医疗服务体系的重要工作内容[16-17]。急救医疗资源配置的人群覆盖率是公共场所急救的基础条件之一[18]。自2017年启动“公众除颤计划”起，深圳市于2018年开始在公众场所安装配置AED，截至2020年12月，深圳市的AED覆盖率已在全国名列前茅[15]。本研究计算深圳市的292个AED设施有效服务范围的覆盖面积总和为322.58平方千米，在城市建成区中，面积覆盖率为34.76%，若加上深圳市最新三期投放设备数量，按比例测算后的覆盖率迅速提升，可在全国名列第一，为18.5台/10万人[18]。根据《中国AED 布局与投放专家共识》[12]，相关专家建议以每10万人配备100-200台AED的国际建议标准为原则来确定AED配置数量。目前深圳市AED设施的人口覆盖率与该标准还有一定的距离，但深圳市委市政府高度重视，已将深圳市AED配置工作写入《深圳经济特区医疗急救条例》，且进一步规划未来5至10年，深圳市将达到每10万人100台的国际标准配置。值得注意的是，虽然深圳市AED覆盖率正在迅速提高，但其所在场所类型中的覆盖人口差异较大，如交通与道路覆盖的人口数多达239.82万，体育健身场所和学校覆盖人口数二者相加仅有40.81万人，覆盖人口量未及交通道路场所的五分之一。《中国AED 布局与投放专家共识》中指出，进行体育锻炼、提供体育训练的场所均需配置AED；平均固定≥3000人的场所，如学校、部队、工厂等，应至少配置1台AED。现阶段深圳市的大型交通枢纽(地铁、高铁、火车站等)、道路和医疗机构的AED设施配置已有较高的人群覆盖率，但学校、体育健身等场所的配置仍未能达到该要求。此外，《健康中国行动(2019—2030年)》明确提出把心肺复苏等健康急救知识纳入学生考试内容，把健康急救知识的掌握程度作为学生评优考核的重要指标。

3.3 深圳市AED设施服务水平与人口匹配良好，但其可持续性和利用率有待提高

2020年9月，国家9个部门联合印发了《关于进一步完善院前医疗急救服务的指导意见》，明确指出了要提高AED配置水平，完善公众急救支持性环境，完善院前医疗急救服务体系，提高急救服务能力和水平。伴随着深圳市AED设施密度的不断增大，AED设施服务水平也在不断提高。结合本研究的人口匹配度结果发现，主片区(如南山-福田-罗湖区)高值匹配度值域与人口、经济发展程度高值区域相对应，且连片分布，AED设施密度与人口、空间匹配度较好；次片区(如龙岗区的宝龙-龙城-龙岗街道)AED设施密度虽未及主片区，但该类区域的土地利用类型为公园绿地，人们主要进行休闲娱乐活动，能够满足该区域的人群的需求，配置较为合理。总体而言，深圳市AED设施服务水平与人口匹配表现良好。究其原因，这与我国在公众急救设备配置与运用方面相关政策的制定和深圳市的积极响应有关。如2020年《中华人民共和国基本医疗卫生与健康促进法》中的第二十七条中规定：公共场所应当按照规定配备必要的急救设备、设施。深圳市从到《深圳特区救助人权益保障法》，再到《深圳经济特区急救条例》的生效，内容涵盖了法律保障与社会急救。全市在不断健全社会急救法律规章条例的同时，也注重AED设施服务水平与人口匹配度的发展，因此AED设施服务水平在不断提升，与人口的匹配方面也表现得较好。

当深圳市陆续增加AED设施的配置投放，相对应地，AED的维护和管理力度也需加强，以提高AED服务水平的可持续性。实时使用以救治OHCA患者是AED真正发挥的作用，仅安装AED还不足以确保急救项目的顺利实施。有学者曾做过调查[19]，发现目前存在着AED 箱被锁、AED 损害被盗、标识不清、操作说明和维护记录等问题，这说明当前不仅存在AED的管理不善现象，还存在着公众对AED的认识还不够普及的问题。美国心脏协会(American heart association，AHA)曾强调急救措施对提高OHCA患者的生存率十分重要，要大力实施PAD项目[20-21]，现阶段我国也正逐步推广、建设公众急救支持性环境，因此深圳市亟需加强公众AED知识的培训力度，普及AED在公众中的使用，利用多种媒体平台普及、传播AED急救知识，提高AED公众普及率和利用率，使公众真正做到知晓、获取、使用、救人，实质性提高OHCA患者的存活率。