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本研究通过地理空间建模与数学优化方法,确定在挪威部署一架空-移动卒中单元(Air-Mobile Stroke Unit, Air-MSU)的最佳直升机急救服务(Helicopter Emergency Medical Service, HEMS)基地选址。研究评估了利用Air-MSU改善农村和偏远地区急性卒中患者超急性期治疗可及性的潜力。结果显示,针对所有卒中患者,最优基地为挪威中部的Domb?s,可覆盖87.5%的患者,结合地面救护车,将使全国在4.5小时内可接受治疗的患者比例从91.8%提升至94.8%;而若重点关注距离医院超过150分钟、难以在4.5小时窗口内获得治疗的农村患者,最优基地则为北部的Harstad,可覆盖65.6%的农村卒中患者,使全国4.5小时内可治疗的总患者比例提升至97.2%。这为解决卒中护理的地理不平等提供了战略规划依据。
引言
卒中(俗称中风)的快速诊断与治疗对患者预后至关重要。移动卒中单元(Mobile Stroke Unit, MSU)作为一种配备了计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)、现场检验实验室和专业卒中团队的移动医疗单元,能够在院前对急性卒中(包括缺血性和出血性)进行诊断和启动治疗,已被证明可缩短治疗时间并改善患者功能结局。然而,现有的证据主要支持其在人口密集的城区应用。对于挪威这样一个地理广阔、人口分散、城乡差异显著的国家,居住在偏远地区的卒中患者获得及时救治面临巨大挑战。为此,研究者提出了一种创新的解决方案——空-移动卒中单元,即基于飞机(旋翼机)部署的MSU,以覆盖传统地面救护车难以快速抵达的广阔区域。
材料与方法
本研究是一项建模研究,旨在通过数学模拟确定在挪威部署一架未来Air-MSU的最佳选址,以最大化其可覆盖的卒中患者数量。研究使用2022年挪威卒中登记处的数据,并将地理覆盖范围的增加作为4.5小时(270分钟)溶栓时间窗口内临床获益的替代指标。
研究假设Air-MSU为一架专用的、不干扰现有HEMS非卒中任务的直升机,其响应时间为150分钟(从呼叫到现场)。地理覆盖分析基于挪威大陆的3368个邮政编码区域。首先,排除了距离任何一家医院15分钟车程内的邮政编码,以反映现实的地面救护车覆盖范围。然后,通过地理信息系统(Quantum Geographic Information System, QGIS)计算每个剩余邮政编码到最近医院的地面运输时间。那些总运输时间(含救护车响应时间)超过150分钟的邮政编码区域被定义为“农村”卒中病例,他们被认为无法在发病4.5小时内获得超急性期治疗。研究进行了两项主要实验:
- 1.
实验1:针对所有排除近距离医院邮政编码后的卒中患者(4375例),确定能最大化覆盖的Air-MSU基地。
- 2.
实验2:专注于“农村”卒中患者(360例),确定能最大化覆盖这部分患者的Air-MSU基地。
优化模型采用了最大覆盖选址问题(Maximum Covering Location Problem, MCLP),旨在找到一个HEMS基地位置,使得在150分钟响应时间内可覆盖的患者数量最多。
结果
结果显示,在2022年挪威的卒中患者中,有8.2%(360例)居住地距离医院超过150分钟车程,因此在不依赖Air-MSU的情况下,仅有91.8%的患者理论上能在4.5小时内到达医院。
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针对所有卒中患者(实验1):当响应时间为150分钟时,最优的Air-MSU基地位于挪威中部的Domb?s。在此部署,Air-MSU可覆盖4375例目标患者中的87.5%(3826例)。结合现有地面救护车,全国范围内在4.5小时内可获得治疗的患者比例将从基线91.8%提升至94.8%。该基地的平均响应时间为96.9分钟。
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针对农村卒中患者(实验2):当重点关注那360例距离医院超过150分钟的农村患者时,最优的Air-MSU基地位于挪威北部的Harstad。在此部署,Air-MSU可覆盖65.6%(236例)的农村卒中患者。尽管从全国卒中患者总数来看,Harstad基地仅能覆盖14.7%的患者,远低于Domb?s基地的87.5%,但它能将全国在4.5小时内可治疗的患者总比例提升至最高的97.2%。
地理分布图直观地展示了不同选址策略的影响:
讨论
本研究首次通过整合空中与地面院前急救网络的地理空间模拟,为国家层面的Air-MSU战略部署提供了依据。研究结果表明,Air-MSU有潜力显著改善农村和偏远地区卒中患者获得超急性期治疗的机会,从而推进医疗公平的政治目标。
选址策略存在一个权衡:若以覆盖最大数量的卒中患者为目标,应选择中部的Domb?s;但若以惠及那些原本完全无法在时间窗内获得治疗的、最弱势的农村患者为目标,并追求全国最高的理论可治疗比例,则应选择北部的Harstad。这反映了挪威卒中护理中存在的一个“南北悖论”:北部地区卒中发病率更高,但医院更少、距离更远,可能导致治疗延迟和预后更差。
将Air-MSU整合到现有HEMS体系中具有逻辑可行性。挪威的HEMS通常由麻醉医生、救援人员和飞行员组成,麻醉医生具备进行神经保护干预等高级院前操作的能力。此前一项挪威的MSU试验已证明,由麻醉医生作为随车医生的配置是安全且省时的。然而,实现Air-MSU仍面临诸多挑战,包括需要开发符合航空和医疗认证要求的紧凑、耐用的CT扫描设备;解决恶劣院前环境下的工作空间限制;以及依赖远程会诊和人工智能决策支持来弥补专科医生(神经科医生、放射科医生)可能不在场的局限。
此外,院前卒中调度的准确性是影响MSU(无论是地面还是空中)成本效益的关键因素。目前超过一半的疑似卒中调度最终并非卒中(卒中模拟),这降低了资源利用效率。因此,提升调度准确性、优化急救链条的各个环节,对于充分发挥Air-MSU的潜力至关重要。
局限性
本研究存在若干局限。模型假设Air-MSU随时可用,未考虑天气影响、任务冲突(并发任务)或移动CT扫描仪装载所需额外时间。当前的CT技术尚不适用于直升机,新型扫描设备的最终规格和认证仍是未知数。模型也未考虑救护车“蓝灯”行驶对运输时间的影响,或Air-MSU与地面救护车汇合的场景。研究中使用了严格的时间假设(如90分钟的决定时间,30分钟的“进门-用药”时间),现实中存在较大变异。此外,模型未考虑卒中误报(卒中模拟)的问题,也未评估Air-MSU对其他需要CT诊断的急症(如创伤性脑损伤)的潜在益处。
结论
总而言之,一项Air-MSU服务可以改善超急性卒中护理的可及性,并将急性治疗扩展至目前无法获得及时卒中护理的农村地区。我们的结果显示,将Air-MSU部署在Domb?s可以覆盖最大数量的卒中病例(87.5%),结合地面救护车,可使全国94.8%的卒中患者在4.5小时时间窗内获得治疗。若专注于服务那些因地处偏远而被排除在超急性护理之外的农村患者,将Air-MSU部署在更北的Harstad最为有效,此举能使全国符合4.5小时内急性卒中治疗条件的患者比例达到最高的97.2%。地理空间分析结合数学优化,可以为规划未来的院前卒中服务、优化Air-MSU的选址提供有力的决策支持。