城市医疗设施可达性研究现状论文

摘要： 为进一步整合开放医疗数据和社会其他资源，本文提出了一套数据利用方案。以无锡市局部路网为原型，构建了一基于互联网+医疗的用户终端应用模型。该模型包括路径寻优与数据分析，本模型将交通数据应用于智慧医疗终端，采用Dijkstra最优路径算法与多层级TOPSIS归一化法评价方案为患者规划最优就诊医院与相应路径。该模型能实现医院就诊数据的拟合分析，为用户择日就医提供参考。本文据此搭建了智慧医疗终端仿真系统。 关键词： 智慧医疗终端；数据利用；TOPSIS评价模型；Dijkstra最优路径算法一、引言 大城市路况复杂、道路相对拥挤，综合性诊疗医院、专科医院相对集中，诸多外地患者前来就诊，使得医院人流量过大并对医院周边交通产生影响。对于患者而言，时间就是生命，在遭遇交通事故或家中突发意外的情况下，及时就医显得尤为重要。 路径选择为本系统一重要组成部分，国内外文献对其研究已相当成熟。日本在1973年推出CACS项目，开发了基于RF射频通信的车载动态路径诱导系统，该系统可减少13%的行程时间。美国推出两个典型的自治型路径诱导系统TravTek和Advance，为车辆进行动态路径选择。德国在80年代开发了基于红外信标通信的LISB系统和AutoGuide系统，而后英国推出了世界上第一个商用车载路径诱导系统Tramc Master[1]。同时，还有Eck等人以GIS技术为分析手段，进行了基于可达性的药店区位选择问题研究[2]。 吴建军等以河南省兰考县为例，分析了农村医疗设施空间可达性[3]。熊娟等以可达性为基础，对湖北省松滋市医疗服务均等化进行了分析[4]。张莉等以江苏省仪征市为例，开发了基于时间最短的路径选择信息系统，对医院的可达性进行了评价[5]。 以上研究仅从交通角度考虑了道路可达性，而本文所提出的基于互联网+的智慧医疗终端应用模型在道路可达性的基础上，结合互联网开放数据，将交通数据与医疗数据结合利用，引入医院人流量等医院内部因素及病人病情需求等因素，构建了基于多指标评价的目标选择与对应路径规划的模型。在互联网的支持下，该系统可为百姓提供更加快捷、舒适的医疗辅助服务，并在一定程度上引导医疗资源的合理分配，大量数据同时也为政府管理部门高效决策提供指导性建议[6]。 二、智慧医疗终端应用模型的建立 （一）模型总体设计 在互联网+时代，可获取城市道路路况信息、今后可获取城市各医院（医疗机构）实时门诊在院人数、各医院各科室实时等候人数、各医院专家门诊周预约量等就诊信息。现基于以上数据构建一个应用模型。本文以此方案开发一仿真系统，实现患者就诊信息化、快速化、舒适化[7]。整体方案框图如下：（二）路网结构与医院设置 1.以无锡市滨湖区、北塘区、崇安区、南长区部分路段为原型，构建城市路网。路网配置不同等级的道路，分别为城市快速路和普通城市道路。根据道路交通安全法规，模型中设定汽车在城市快速路的行驶平均速度为40km/h，在普通城市道路的平均速度为28km/h。 2.城市中道路可能出现拥堵，且拥堵概率以市中心为原点向四周辐射降低，一旦发生拥堵，该模型算法自动选择绕行该路段。 3.选取四家医院作为本系统设置的医院点，如下图框中所示，分别赋予虚拟等级无锡市人民医院（三星级）、无锡101医院（二星级）、太湖街道卫生服务中心（一星级）、滨湖雪浪社区卫生服务中心（一星级）。（三）建立最优路径评价模型 对于给定的四所医院，最终得分由三部分加权组成。分别为路程用时得分、医院实时拥挤程度得分、医院等级得分。单项分数越高，表示患者越倾向于选择该医院。该模型主要包含最短路径问题与评价问题。其中路程用时得分、医院实时拥挤程度两项得分采用TOPSIS法进行分析计算。 TOPSIS法是系统工程中有限方案多目标决策分析常用的一种决策方法。它从归一化的原始数据中找出有限方案中的最优方案和最劣方案，然后通过评价对象与最优方案和最劣方案之间的距离，求出评价对象与最优方案和最劣方案的相对接近程度，作为综合评价的依据。该法具有计算简便、结果合理、应用灵活的特点[8]。 1.路程用时得分 由于通行耗时，路程量可转化为时间量，即最短路程对应于最短时间。在该模型中，将所有路段距离表达为邻接矩阵A，A（i,j）表示路段ij的长度，若无路段连通，则设为无穷。最优路径计算采用Dijkstra单源最短路径算法 ， 即利用邻接矩阵计算。求解两指定顶点u0和v0之间最短路的Dijkstra算法，下为该算法流程图。Dijkstar算法结束时，从u0到v0的最短距离由L(v0)给出，且其中d（u0,v0）表示两点间的距离[9]。 而不同的道路等级对应于不同的平均车速，将速度的变化转化为路程变化以便于修改距离矩阵（仿真系统设计中予以介绍），城市普通道路通行耗时为城市快速路的倍，故，依此更新距离矩阵，在实际计算路程耗时得分时使用更新后的矩阵进行计算，而计算路程值时仍使用原邻接矩阵。在城市道路中加入拥挤因素、道路等级等因素后形成新的邻接输入矩阵。通过最短路径算法可分别求得到四个医院的最短距离。因在评分时，需保证评分尺度的一致性，即首先求解所有医院的最短距离，再以四个最短距离为比较对象，进行“优中选优”。设四个最短距离分别为需对距离进行TOPSIS归一化处理，有如下公式：该值位于[0,1]之间，因约定分数越高，该路径越优，则而当时，得分为0。将该得分修正为通过该公式计算得分，既不会出现0分，又可具有良好的区分度。 2.医院拥挤度得分 实时门诊在院人数=医院当天已挂号人数-门诊就诊完成人数。 门诊在院人数越多，往往意味着挂号、检查、治疗等候时间越长，本文用实时门诊在院人数近似为就诊时需要排队等候时长的度量尺度。而将门诊在院人数与医院饱和人数的比值表示该医院实时拥挤程度。 各医院人流量拥挤度公式表示为：rate值为介于0与1之间的数，采用TOPSIS归一化后拥挤度得分公式为：3.医院等级得分 由于上述两项得分均大致分布于30-100分之间，故为表现“等尺度性”，设定三星级、二星级、一星级医院得分如下表2所示： 4.路线得分的计算公式考虑到每位患者的需求不同，故该系统在路径规划中设定了系统推荐最优、通行耗时最短、医院等级最优、医院排队等候最短优先四个路径规划偏好。其中路程的长短对应于路途耗时，人流量的饱和度对应于拥挤程度，而医院的不同星级对应于医院等级得分。最后按一定权重进行加权平均得到最终得分，反推其最优路径方案，求解最优方案的行驶距离与耗时。 5.医院实时统计数据 该模型中假定可获取各医院门诊实时在院人数（在院人数=今日已挂号数-就诊已完成人数）、各科室实时等候人数、上周预约量TOP5、各医院周人流量。以上各条数据均可实现数据的可视化。而专家门诊周预约量可能是呈现周期性变化，故对该数据进行三次多项式拟合，呈现人流量趋势图，可对未来人流量进行预测。 拟合曲线采用三次曲线最小二乘法，由于三次曲线最多有两个极值点，其变化趋势能满足一周七天中的变化趋势描述。其计算原理为：假设三次函数曲线为 通过最小二乘算法找到向量a，使得曲线上的点到真实值的点的距离平方和最小。 三、系统仿真设计 1.医院与道路仿真 （1）结合图2，分析构建路网结构，并标注出每段路的长度，以便于计算最短距离。仿真系统中，构建一城市与v、b、w、x四家医院（下文均以节点号代替），分别对应图4中蓝色标注四点，其他节点均为交叉道口。假定除医院外的节点均可作为用户出发地，如图4所示。假设v-m所在地区为城市中心。依据城市中心以及附近主干道可能出现拥堵的情况，设定部分路段分别以不同概率出现拥堵。通过随机数函数生成一个0~1之间的随机数，设为x，通过判断x所属区间范围（该区间长度即为该路段发生拥堵的概率）来确定为某一路段拥堵。如：x为0.3~0.35时路段kl发生拥堵，而x=0.31，则可确定为kl路段拥堵。 （2）道路等级设置：系统按照一定的道路级配设定城市快速路与普通城市道路，将hb、li、ic、mv、jd、rs、sx路段设定为普通城市道路（包括乡村道路和主城区旧路），上述七条路段平均行驶速度设为28km/h，其余路段设为40km/h。 2.医院拥挤度仿真实现 在该系统中采用随机生成人流量的方法，首先需确定各医院人流量的基数与饱和人流量，由于是比值问题，在加权时仅考虑得分，故此处忽略过饱和情况。 按照不同的医院等级对四家医院分配如表2所示的人数基数和饱和人数： 系统采用模拟实时监控人流量的方式，于MATLAB中设定一个定时器，通过随机函数产生一个基于基数变化的值，从而达到仿真的效果。模拟人流量公式：定时器每触发一次，人流量进行一次更新。3.路线综合得分仿真实现 系统在路径规划中设定了系统推荐最优、通行耗时最短、医院等级最优、医院排队等候最短优先四个路径规划偏好，此处需考虑生成四组不同的权重，以满足不同用户的需求。 现将权重分配如下： 4.各医院统计数据仿真实现 仍采用上文拥挤度数据模拟方法，对不同等级的医院设定人流量基础值与变化范围，因篇幅限制，此处仅列出不同医院周人流量数据的基数值。 医院流量统计数据仿真效果图如下：四、模型评价与仿真测试 该智慧医疗终端应用模型首次将获得的路况数据、医院实时人流量、医院等级等因素综合考虑，结合使用者的偏好和TOPSIS评价模型，求解出从当前地点出发就医的最佳医院和到达该医院的最佳路径。在系统中，加入了不同等级公路对行车速度的影响，再将车速的影响折算成距离的变化。系统在筛选医院时，会根据患者的偏好给不同的路径影响因素分配不同的权重。同时，系统还加入了医院的实时人流量的分析，方便患者选择合适额度时间段就医，以减少排队等候的时间。综上所述，该系统综合考虑了就医路上和到达医院后可能出现的情况，具有良好的可行性。 仿真系统运行流程图如下： （1）单次实验记录如上图所示，当以q为起点，并选择系统推荐时，系统根据设定的算法给出最佳医院为无锡市人民医院（v），其最佳路径为q-l-m-v，最短距离为13.34km。此距离相对其余三个医院（b医院：15.49km，w医院：15.54km，x医院：18.02km）最小，而且v医院是唯一一个三星级医院。确定医院和路径之后系统将自动在地图上用绿色线条标注出该路径[10]。（2）多次实验记录 测试总得分分值分布：对a、p、q三个起点分别以不同的路径规划偏好进行实验并记录每次每个医院得分和最优医院编号。选取系统推荐最优的得分值记录如下： 而对于不同的路径规划偏好，选择最佳医院结果如下： 五 、结论 本文提出的智慧医疗终端应用模型，以路况数据、医院实时人流量、医院等级基础数据，将人流量、路程耗时通过TOPSIS评价方法进行归一化，使得分具有尺度一致性。综合耗时、医院拥挤度、医院等级三项得分，将用户路径规划偏好转换为三项得分权重，计算总得分，从而得到当前地点出发就医的最佳医院并规划最佳路径，用户就医出行更加便捷化。在仿真系统中，直接采用无锡市路网结构，引入不同等级公路对行车耗时的影响，根据真实道路状况分配不同的随机概率产生拥堵路段并绕行，根据不同等级医院以随机数方式在一定范围内动态生成医院人流量，该仿真具有现实价值。同时在模型中加入相关医院历史数据并对其进行函数拟合，以得到数据变化趋势。 上述仿真结果可见，单次实验结果路径规划合理，符合一般用户需求。多次实验记录中（如表5所示），用户处于a点，采用模型评价方案为四所医院打分结果分别为69.63、91.75、65.67、46.33，不同医院间得分距离合理，分数呈阶梯分布、具有较强的区分度。当用户分别处于a,p,q三点处时，由地图可见推荐医院均符合用户需求。不同出发点的三组数据中四所医院得分数据标准差为18.63、13.73、14.66，其离散程度接近，即每次执行评价算法时打分一致，模型鲁棒性强。当选择医院拥挤度低优先时，系统均会推荐w医院（即社区医院），该方案可为大医院分流病情较轻又亟待处理的急症患者，从而促进医疗资源的合理配置、促进分级诊疗落实实施。结合地图与软件计算结果，可确定该地区（无锡城区）的医疗覆盖情况。 参考文献 [1]夏立民.交通系统中最优路径选择算法的研究[D].首都师范大学, 2007. 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摘要：随着当今医疗技术和医学模式的不断发展，医院建筑的总体规划和建筑设计也要适应各种制约因素的变化。本文结合西安141医院建设项目实例，对医院建筑的总体规划和单体设计中的一些理念进行探讨，以资参考。

关键词：医院建筑；总体规划；单体设计

当今医疗技术的发展和医学模式的不断完善，深深影响着医院建筑的设计，现代医院建筑要适应各种制约因素的变化，从而满足社会需求。本文将以西安141医院建设项目为例，探析现代综合医院建筑设计实践中的一些理念。

1、医院建筑的设计原则

1.1以人为本

从建筑布局、环境设施到诊治服务的全过程均要以方便患者为核心，给人以便捷、舒适的就医环境，同时将长期在医院工作的医护人员，为他们提供良好的工作环境。

1.2科学合理

根据医院的特性，建筑设计需考虑医患分流和洁污分流。从总体到单体，贯彻控制交叉感染的核心原则，建筑之间设置合理的景观防护绿地，强调自然通风和采光，详细分析人流物流，从整体到局部都应明确洁污分区与分流。

1.3绿色生态

医院属于高能耗行业，在建筑设计中首先要尽量营造绿色生态的景观环境，其次，采用高效的能源利用设施，结合可再生能源，减少环境污染并节约能源。

1.4可持续发展

现代医疗技术和设施发展得越来越快，新技术和新设施应用直接或间接的影响了医疗模式的发展，医院建筑的设计也要适应医疗模式的发展，预留灵活改造的空间。

2、建筑的总体规划与单体布局

医院是一种功能复杂的公共建筑，医院建筑的规划设计应统筹全局，从城市、院区和建筑各个层面上进行把握，严格遵循洁污分区分流的原则，将传染区与非传染区相互隔离，防止院内的交叉感染发生。就一般的综合医院而言，主要是由医疗（含门急诊、医技、住院），医疗后勤、行政办公和生活服务四部分组成。对于有教学和科研功能的综合医院，其功能组成中还应包括教学设施用房以及科研用房。各功能部分之间各有不同程度的联系，规划设计时需根据场地周边的地形、道路和建筑现状，综合处理好各组成部分之间的关系，合理安排位置。在西安141医院规划设计时，我们综合考虑了以下方面：对医院所在环境的场所确认：完善医院的发展系统和空间秩序感；形成门急诊、医技、住院、体检中心等各部门的便捷联系与合理构架；病人、访客以及工作人员的交通组织与停车规划；医院的建筑总体、日照朝向、绿化景观与城市的整体组合。

2.1功能分区

本方案采用集中式布局，根据医疗功能特点以及医院的可持续发展，将院区分为医疗综合区、后勤辅助区及预留发展区。门急诊部、医技部、住院部通过医疗街有机组成了医院的医疗综合区，并通过连廊与体检中心及行政办公楼紧密联系。在保证医疗功能组织合理的基础上，满足了预留发展用地的需求，同时确保了住院楼远离噪声并拥有良好的景观朝向。

2.2流线组织

总体规划需考虑以合理有效的交通流线组织和功能配置实现医院的高效有序运转。保证交通流线便捷、提高诊疗效率的空间布局是医院建筑设计的重点。西安141医院院区设置两个出入口与周边城市道路相接，根据“医患分流、洁污分流”的原则，对门诊、急诊、医技、住院、体检、办公等功能单元的出入口均进行了较好的组织，并通过院区内环道加以联系。在门诊部、急诊部与住院部附近设地下车库出入口，设置地面临时停车位，方便就近停车，解决停车难的问题，保证了院区内良好的人车秩序。

2.3景观绿化

现代医院，除了需要现代化医疗技术和医疗模式，良好的环境也是必不可少的，现代医院应强调天然、无害的绿色医疗环境。本方案中合理的总体布局形成了绿地景观、入口广场景观、医疗街景观中庭、景观院落、屋顶花园等多层次的绿化景观系统。

3、建筑单体功能组合与平面布局

医院建筑单体设计中，功能分区和流线组织是重点所在。随着人们生活品质和精神需求的提高，医院建筑设计不仅需要解决功能分区和流线组织的问题，更要体现高效便捷和以人为本的时代需求。在西安141医院建筑设计中，建筑单体平面布局充分体现以“病人为本”的现代化综合医院设计理念，并严格遵循“医患分流、洁污分流”的设计原则。医疗综合楼通过以医疗街为核心的`水平交通和以自动扶梯、电梯为核心的竖向交通形成了高效有序的立体交通网络，将各个医疗功能单元合理的组织在一起。

医疗综合楼地下一层层高4.5m，布置了地下停车场、设备用房、洗衣房以及直线加速器与核医学等医技用房，并设置了污物集中通道。一层设门诊大厅、急诊部、住院部大厅、中心供应室和影像科等诊疗用房，独立设置儿科和发热、肠道门诊入口，为方便患者和医护人员就餐，住院部一层设置营养厨房。二层为诊科单元，包括电生理科、内窥镜、检验科、血液透析中心和儿科护理等单元，设置特诊科和职业病防治诊室，并为其设置专用入口通道。各诊科单元采用医患分区分流的流线布局，保证了良好的就医秩序。三层设有中医理疗科、制剂科、病案室和信息中心、产科分娩部和产科病房。四层为门急诊部屋顶花园，以及联系紧密的洁净手术部、病理科及ICU与外科病房。洁净手术部严格区分无菌、洁净、污染等区域，防治手术污染及院内感染发生，手术部换床处、住院部及急诊部均能取得快捷的联系。医生通过病理科入口处的卫生通道到手术部内，一层中心供应的无菌品库与洁净器械库通过无菌梯垂直相连，保证了物品运输高效性。污物走道端部设置污物电梯，直接连通一层中心供应室，方便器械及时消毒。洁净手术部顶层设置净化设备用房，提供手术部的净化空调。5~11层为住院部标准层，每层包括两个护理单元，按照医患分区的原则分别设置医护区、治疗区、病房区及活动区。

病房区基本布置在南向，保证了良好的日照采光和景观朝向。医护人员通过医务梯可以直接经医护通道到达医护区。餐梯与一层营养厨房联系紧密，便于食品配送。12层为VIP病房层，包括普通单间、带有客厅的豪华病房以及康复训练室。屋顶设置直升机停机坪，为现代化高效的医护救援提供了保障设施。体检中心及行政办公楼的1~3层为体检中心，四层至五层为行政办公区，并设有报告厅和图书馆。二层设有休息早餐厅，为体检人员提供舒适轻松的体检环境和人性化的服务，五层设有退台屋顶花园，为办公人员提供良好的景观和交流场所。

4、建筑造型与立面设计

外在形式和内在功能是相互依存的建筑基本要素，医院的建筑形象必然要充分体现其功能特征。由于医院建筑功能要求复杂、严格，创作自由度偏低，因此形象设计宜平和自然，忌浮华张扬，既要充分反应医疗建筑的个性，也要考虑到患者的心理特征使建筑整体给人以亲切温馨的感觉。西安141医院的建筑造型设计结合总体规划充分考虑建筑的空间轮廓和城市形象，形成统一有序、层次丰富的空间界面，体现医院建筑的独特性和标识性。

5、结束语

较其他公共建筑而言，医院建筑有许多特殊的要求。建筑师在进行医院建筑设计时不仅要满足复杂的医疗功能要求，体现人文关怀，还要强调建筑与环境和谐共处，关注节能降耗，实现建筑设计的灵活适应性，满足建筑的可持续发展需求。

参考文献：

[1]罗运湖．现代医院建筑设计（第2版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]谷建．医改背景下医疗建筑设计变化的探讨[J]．建筑技艺，2014（12）.