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高阶数据分析在公共卫生中的应用——南丁格尔玫瑰图
Ele / 2017-11-08

高阶数据分析在公共卫生中的应用——南丁格尔玫瑰图

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这种长得像饼图又不是饼图,长得像堆积簇状图又非簇状图,这种有着极坐标的怪异统计图,有着一个美丽的名字南丁格尔玫瑰图。它是由护理事业的创始人和现代护理教育的奠基人—弗洛伦斯·南丁格尔所绘制的。这张图被大数据可视化公司Tableau Software评出了人类历史上最有影响力的五个数据可视化信息图。

18541021日,获知克里米亚战争一年竟有4千多英国士兵因没有得到及时救治死亡,南丁格尔主动请缨,成了英国战斗救護团的一名护士,一月后抵达前线。

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现实的残酷出乎南丁格尔的预料:临时搭建的军营中污水横流,卫生状况极其糟糕;食物和药品的补给不足;因为人满为患,过多伤员令军医们应付不暇,疲惫不堪。才几天的护理,南丁格尔就发现,很多病人并没直接死于战争,而是因为负伤后没得到妥善照顾,死于斑疹伤寒、痢疾、霍乱等疾病。

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在这样恶劣的环境下,受伤士兵能不被感染吗?为什么这一问题一直没得到解决呢?南丁格尔很疑惑。问询其他医生时,他们说自己早就注意到了这个问题,也向上级反映过,可不知为什么至今没得到解决。

问题如此严重,较真的南丁格尔开始四处访寻原因,其实,好多医生都给政府递交了报告,只是那些几十页长的,全是医学术语的报告政府官员没时间看,也看不大懂;同时,当时军方普遍认为药品和食物短缺才是士兵死亡的关键因素,一来二去就将这一问题搁置了。知道这些情况后,南丁格尔陷入思索,怎样才能让人们更容易理解呢?

这天,劳累了一天的南丁格尔正进行最后的总结工作——统计病人治疗情况。看着眼前的统计表,南丁格尔灵光一闪,豁然开朗:既然文字太复杂,自己以前学过统计学,如果用独特的统计表格,简明扼要地画出来,情况不就一目了然了吗?

激动无比的南丁格尔很快将自己的想法投入到了行动中。为说明和对比伤员死亡原因所对应的人数,南丁格尔制作了一幅饼状统计图,并用扇形划分出不同月份。

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图中有两张玫瑰图,标题为“东部军队(战士)死亡原因示意图”。图中呈现了在两年的克里米亚战争中,英军士兵死亡人数与死亡原因的统计结果。

左图呈现了第二轮英军死亡的人数和原因。图中长短不一的12 个扇面,表示从 1855 4 月到1856 3 月,历时 12 个月的数据。每个扇面又由红色、黑色和蓝色三种颜色构成,最内层靠近圆心的红色区域表示死于战场的士兵人数,中间黑色区域表示死于其他原因的士兵人数,最外层的蓝色区域表示死于受伤后得不到良好救治的士兵人数。

右图呈现了第一轮英军死亡的人数和原因。时间是从 1854 4 月到 1855 3 月,为期 12 个月,图中每个扇形区颜色所代表的意思与左图相同。

右图中有一个最大的蓝色区域,统计时间是 1855 1 月。在第一个寒冬的战火中,就在斯库台(Scutari)这个地方,有 4077 名士兵死亡,这些士兵死于伤寒和霍乱的人数是阵亡人数的 10 倍。这段时间,因受伤得不到有效救治士兵殒命的数量大大超过阵亡士兵的数量。这表明,士兵死亡的主要原因不是在战场上被枪炮夺命,而是死于受伤以后得不到及时有效的救治。

左图和右图,一左一右两张统计图,呈现的是同一个内容,只是时间段不同,但时间长度一样,具有可比性。这样的呈现,让人一眼就看得分明,左图和右图相比,右图有大片的蓝色区域,左图的蓝色区域显然要小得多。

  南丁格尔递交了饼状统计图,她用玫瑰图这种简洁明了的形式取代冗长的数据报表说明,以直接向军方高层报告克里米亚战争的医疗条件,让他们快速读懂数据的意思:英国士兵大批死亡,“元凶”是受伤后感染疾病,军队缺乏有效的医疗护理。她希望以玫瑰图的形式,让军方高层高度重视这个问题,及时增加战地护士和增援医疗设备,有效挽救大批受伤士兵的生命,从而提高部队的战斗力。很快,易于理解的申请打动了军方要人以及维多利亚女王本人,顺利得到了批复。

  医院迅速行动,疏通了下水道,移除水源附近的人畜尸体,又改善了通风情况,卫生状况立即得到了极大改观。政府还聘请了著名工程师布鲁内尔设计了一座预制医院,再由运输船送往达达尼尔海峡,在当地快速搭建使用;南丁格尔指导人们养成勤洗手、勤换衣等卫生习惯,加上对病人们的悉心照料,伤员的死亡率很快从42%降低到了2%。伤员们深受感动,称她和她的姐妹们是上帝派来的提灯天使

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  南丁格尔将不同颜色的饼状图和直方图结合,外形就像一朵绽放的玫瑰,因此被称为“南丁格尔玫瑰图”。这幅“玫瑰图”形象具体地体现了原本枯燥的统计数据,南丁格尔自己常昵称这类图为鸡冠花图(coxcomb),并且用以表达军医院季节性的死亡率,对象是那些不太能理解传统统计报表的公务人员。

一百多年后的今天,南丁格尔玫瑰图作为数据分析中很重要的一部分,依旧在现代公共卫生中扮演着举足轻重的作用,在流行病学调查中也大量使用到。