地理信息系统在医学研究的应用范文

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摘要:地理信息系统作为一种新兴的空间数据处理手段，被广泛应用于医学研究中。本文就GIS在疾病研究及医疗资源空间布局中的应用作简单综述，为进一步研究提供依据。关键词:地理信息系统;疾病;影响因素;医疗资源摘要:地理信息系统作为一种新兴的空间数据处理手段，被广泛应用于医学研究中。本文就GIS在疾病研究及医疗资源空间布局中的应用作简单综述，为进一步研究提供依据。

关键词:地理信息系统;疾病;影响因素;医疗资源

大部分医学相关的研究都与地理位置存在一定的联系，如很多疾病都具有地区特异性;医疗资源的布局也存在地理特性。随着电子信息技术的发展，地理信息系统(geographicinformationsystem，GIS)作为一种新兴的空间数据处理手段，已经被广泛应用于禽流感、麻疹、细菌性痢疾、鼠疫、艾滋病以及医疗机构布局评价优化等疾病和卫生领域的研究中［1－5］。本文总结和分析GIS在医学研究中的应用，主要是在疾病研究和医疗资源空间分布上的应用。

1GIS概述

GIS由加拿大罗杰·汤姆林森在1967年首次开发应用，用于存储、分析和利用加拿大土地统计局收集的数据，称为加拿大地理信息系统(CGIS)。作为一门结合地理学、地图学、遥感以及计算机科学的综合性学科，GIS旨在采集、存储、管理、分析和表达空间数据信息［6］;可用于模拟表达现实空间，进行空间布局上的数据处理分析［7］，现已被广泛应用于不同领域。GIS主要由人员、数据、硬件、软件以及过程(处理方法)5部分组成;其中人员为最主要的组成部分，作用于其他要素;数据作为核心要素，能反映问题的本质［8］。GIS的功能包括数据采集，处理和存储管理，图形显示，空间查询与分析以及地图制作。数据采集作为GIS的主要功能，通过不断获取数据来保证GIS数据库具有完整性;数据处理主要包括数据格式化(不同结构的数据之间的变换)、转换(不同格式、不同比例尺之间的转换)和综合(数据平滑、特征集结等)等对数据的基本处理;GIS利用分层技术储存数据，通过图层叠加的方式显示不同的信息，所有图层叠加成为整张地图;GIS以可视化的形式(图形显示)将数据或经过处理的地理信息展示出来;空间查询功能即把满足一定要求的空间对象整合，按空间位置将其图形显示且列出相关属性;空间分析即以属性数据和空间数据为基础分析现实问题，主要包括拓扑、方位、度量、混合、栅格和地形分析等方法;地图制作即把查询和分析的数据结果以图形、文本等可视化的形式显示出来。

2GIS在疾病研究中的应用

疾病一般都具有流行病学特征，即特有的人群和地理分布特征［8］77－80。流行病学研究对疾病的防治起着至关重要的作用，尤其是传染病的防治。GIS利用空间数据有效的反映疾病的空间分布特征，恰可用于疾病地理空间信息的完善。将地图应用于疾病研究中已有历史，早在1854年伦敦霍乱爆发时，JohnSnow利用地图演示霍乱与污染水源在空间分布上的密切关系，认识到霍乱的源头和感染分布情况，由此为基础积极采取措施，有效的防止了霍乱的大范围传播［9］。到目前为止，GIS已被大量的应用于疾病的研究中，应用前景广阔。

2.1GIS在疾病时空分布上的应用

章志红［10］等人对2011—2016年抚州市细菌性痢疾的研究中，结合描述性流行病学分析，将空间数据库(抚州市电子地图)和属性数据库(抚州市各区县菌痢的发病率)匹配，在基础电子地图上做出柱形图分别显示各区县在5年间细菌性痢疾发病率的变化趋势;采用二次多项式拟合插值法对数据进行处理，得到抚州市细菌性痢疾疫情的趋势面分析结果(细菌性痢疾总体分布在地理位置上自东向西呈现逐渐上升趋势，自南向北呈下降后再升高的趋势)。对新型禽流感病毒H7N9的研究中，时空分布也是一项重要的研究项目:世界卫生组织(WHO)以电子周报的形式对全球范围内H7N9的感染病例进行实时播报［11］。FangLQ利用GIS做出区县人感染H7N9的累计报道病例空间分布图，实时监控H7N9的感染集中区域和影响程度［12］;另外，LiuW、CowlingBJ、李新楼等人也利用GIS对H7N9进行了时空分布情况和空间扩散趋势的研究［13－15］。GIS在疾病时空分布研究中，既可以对一段时间内疾病发病率的分布和变化趋势进行回顾性分析，也可以在横断面上对某一疾病的空间分布进行实时播报。根据研究目的不同，采集不同数据，结合不同的方法，得到不同的结果:对疾病的发病率进行回顾性研究，可反映疾病的传播、发展和治理情况;对疾病进行横断面的研究，可反映当前疾病的分布情况，即可得到疾病发生最严重，需要重点防治的区域。

2.2GIS在疾病影响因素分析中的应用

岳玉娟［16］等人利用GIS和Spearman法、多重回归法结合分析登革热与土地利用类型、均一化水体指数、白天地表温度、夜晚地表温度、可降水汽、人口及国内生产总值等指标的关系，从而反应疫情与地理环境因素之间的关系。艾滋病作为发病率日益增高的疾病，学者们对其影响因素也进行了大量的研究:MoiseI［17－18］等将地理环境、社会经济文化等因素组合起来，综合分析艾滋病流行的影响因素;GIS在艾滋病的影响因素分析中应用相对较早，Latkin［19］等在1998年便通过分析注射吸毒的频率、类型与社区特征、所处地理位置、方向的相关性，得到艾滋病的影响因素;2000年，在南非某区域Tanser［20］等人利用GIS分析诊室孕产妇艾滋病的感染率和诊室与道路的距离之间的关系，认为两者呈高度负相关。GIS在疾病影响因素的研究中应用早且应用范围广泛。可直接通过分析疾病的地理分布与某些影响因素的关系，也可以通过间接分析疾病的传染源、传播途径等相关属性与某些因素的关系得到疾病的影响因素。在研究中，首先明确可能存在的影响因素，在此基础上，才能利用GIS的数据收集功能，得到相应的属性数据用于分析。

3GIS在医学医疗资源空间分布研究中的应用

GIS不仅被应用于疾病的研究中，也被广泛的应用于医学相关领域。很多学者将其应用于医疗资源空间分布研究中，如胡瑞贤［21］等人运用ARCGIS和SPSS软件对广州市城区医疗服务状况进行评价;江晓欢［22］等人利用GIS技术对福州市的医疗机构的空间布局合理性进行了评价;赵文花［23］等人通过GIS结合改进潜能模型、因子空间叠置法构建人口需求指数，评价了宁波市海曙区医疗机构的空间可达性;谢小华［24］等人通过GIS网络对医疗设施服务水平进行评价且利用GIS结合位置分配模型对医疗设施的空间布局提出优化。Love和Lindquist［25］应用GIS分析美国伊利诺斯州医疗设施对于老龄人口空间可达性的现况。目前，此类研究中，GIS多结合层次分析法、多准则评价法以及潜能模型、改进潜能模型等数学模型应用。GIS不仅可用于医疗资源空间分布的评价，还可以结合相应的模型进行医疗资源分布的空间优化。

4结束语

随着计算机技术的发展，GIS被广泛的应用于医学研究中。GIS作为疾病防治决策支持系统，空间分析和处理大量数据，其潜力是不可替代的;另外，GIS的强大功能在医疗服务体系、医疗资源空间分布合理性的研究方面也能起到积极作用。但目前GIS的应用仍存在不足，如:应用范围较为局限，在疾病的研究中，集中于少数传染病的研究，其他疾病的研究较少;对疾病的回顾性研究较多，实时播报即系统动态研究较少。探讨基于GIS如何方便快捷的对疾病进行系统研究、实时播报值得进一步研究。

作者：赵帅然1综述，周达岸2审校 单位：1.北京市第三十五中学，2.锦州医科大学附属第三医院