爱心浇注统计图.doc

爱心浇铸统计图 文/魏振军（作者单位：中国人民解放军信息工程大学教授）19世纪的欧洲人民，在经历了资产阶级民主革命洗礼的同时，一再遭受战乱、流行病及其它疾病的袭扰，断送了无数生命。与此同时，伴随着工业化的发展，数学科学有了长足进步，大量医学数据引起一些数学家的关注，为统计学的诞生提供了沃土。 19世纪中叶，英国两位从事医疗卫生工作的应用统计学家，面对民众的病痛与战伤，他们脚踏实地调查研究，收集病患数据资料，并创造性地用统计图进行描述。他们或者发现流行病的根源，或者说服当局改善卫生条件，从而挽救了数以万计的生命。他们用爱心浇铸的统计图，在早期统计学的历史上写下辉煌篇章，为人类医疗卫生事业做出卓越贡献。一、现代医学侦探之父与他的统计地图霍乱是一种烈性传染病，航运业的发展把这种传染病从南亚带到欧洲。从1831年到1854年，英国国内共爆发了四次大霍乱，数以万计的人丧生，霍乱引起了人们的极度恐惧。彼时对于霍乱的成因说法迥异，更多的人包括医生们猜测霍乱是通过污浊的空气或与病人的接触传染的，甚至还有人认为霍乱起源于土壤中一种有毒的气体。年轻的英国医生斯诺不同意这种观点。斯诺是农民的儿子，当过外科药剂师的学徒。在第二次世界性霍乱爆发时他只是一名助理医师。目睹霍乱带给人们的灾难，斯诺苦苦思索着，为寻找霍乱病因，查清霍乱的传播过程，以制止霍乱蔓延，斯诺进行了大量观察研究。他发现霍乱患者的最初症状都是从消化道开始的，从而推测感染源一定是经过口腔进入人体的。他认为可能是吃了不干净的东西，食物或者水。而饮用被污染的水，最可能是霍乱传播的原因。为了证实自己的推测，他尽可能多地收集并分析了过去爆发霍乱的信息。1849年，已是一名开业医生的斯诺写了一本小册子，名为霍乱的传播方式，阐述自己的观点。但是，没有多少人相信他。要想说服别人，要想挽救生命，就需要更有说服力的证据。1854年，霍乱又一次袭击伦敦。从8月31日开始，伦敦的索霍(Soho)区出现了霍乱。前三天，就有127人死亡。一周内大多数幸存者锁好家门，开始逃离。到9月10日，有500多人死亡。与此同时，斯诺开始了他的研究，他把全部精力投入到追寻流行病因的工作中。他到伦敦死亡登记中心，要来了所有因霍乱去世的人的详细住址，然后挨家挨户拜访，了解患者的生活细节和行为特征，疾病发作的时间和卫生条件等，特别注意饮用水的水源与疫情之间的关联。突然，他想到一个方法，“我们来画张图吧！”根据收集到的资料，他在一张地图上把霍乱病死者的住地和居民取水的井位一一都标划出来。开始研究当地水井分布和霍乱病死者分布之间的关系。下面就是当时斯诺绘制的标点病例分布的地图，黑点表示死者住地，方块表示井的位置。正是这张图，使斯诺有了惊异的发现。他把目光集中在宽街（Broad street）的一口水井上：“你们看，几乎所有的死者都住在离这口井不远的地方。而另外一口井附近的居民中，仅有10名死亡”经过调查，另10名死者中有5名经常饮用宽街水井的水，还有3名是小学生，他们也许在上下学的路上，也喝过这口井的水。 斯诺对这口井里的水取样，在显微镜下观察，发现里面含有一些“白色的带有绒毛的微粒”。到9月7日时，他已经确定，这口井就是散布霍乱的原因。于是斯诺找到了当地教区主管人员，对他们说：“你们应该封闭这口井，以防止霍乱进一步蔓延。” 在取下了那口水井摇把后的第二天，发病的人数迅速减少，到9月底，死亡数字在616名时停止了。接下来斯诺对相关病例进行周密调查和比较分析，发病及死亡的所有的线索都指向宽街的水井。那么，究竟是什么原因导致水井被污染呢？在一位牧师的帮助下，斯诺找到了原因。就在8月底大流行开始前，住在宽街40号的一个婴儿出现了霍乱的症状，家里人把为他洗尿布的水倒在了离宽街水井不远的排水沟里，而这个排水沟与宽街水井并未完全隔离。虽然约翰斯诺没有发现导致霍乱的病原体，但他创造性地运用统计学思想，使用病例分布的标点地图法，通过研究霍乱病死者的住地和居民取水井位的分布，查找到传染源。今天，绘制统计地图已成为医学地理学及传染病学中一项基本的研究方法。斯诺为人类寻找霍乱传播路径立下头功，有人称他是“医学侦探之父”是恰当公允的。他是人类首次根据理性而不是根据迷信来面对疾病和控制疾病的典范。依据现有资料，斯诺是全面应用流行病学三元素（发病人数，分布规律和致病因素）开展现场调查并应用统计图进行分析的第一人。二、“提灯女神”与她的救命图 19世纪中叶，沙俄政府奉行积极对外扩张政策，把目标索定在黒海海峡。1953年10月，俄、土两国爆发战争，随着英、法参战，战争规模不断扩大。1854年秋起，战火集中在克里米亚半岛，参战英军伤病员遭受伤痛和流行病双重煎熬。出身名门的南丁格尔，主动请缨并带领38名姐妹赶赴前线，救治自己的同胞。她供职的医院年久失修、昏暗潮湿，没有足够的活水，霍乱、痢疾 、腹泻等疾病肆虐，老鼠四处流窜，流行病夺去很多伤员生命。南丁格尔顶住压力与阻挠，日以继夜地忙碌着，经常连续工作20小时。人们见她深夜提着油灯行走在崎岖的山路上，深入病房给病员送去温暖；成为伤病员心目中“提灯女神”。她将所见所闻一次又一次的用书信报告给英军陆军部，谴责官方供给不足，怒斥军队将领把伤员送到如此悲惨的环境中。她的呼吁在国会引发了一场关于伤员医治问题的紧急讨论。 南丁格尔非常重视和发挥医学统计资料的作用。她认为：从克里米亚获得的统计资料有助于改进医疗和护理的方法与措施，而最终促进医学的进步。一段时间里，南丁格尔缜密地研究了这些资料，对各种死亡原因进行了统计分析，得出了一个出乎人们意料的结论：医院卫生条件的恶劣是伤员致死的主要原因，而非食物与医药资源短缺。为了让那些不能理解统计资料的官员明白她的统计分析结果，她想出一种色彩缤纷的图形表示方式，下面这张外形如玫瑰的图就是南丁格尔所绘制的，名为东部军队（战士）死亡原因示意图，此图清晰地按照时间顺序说明各种原因下的死亡人数，公开发表于1858年，被称为极区图(Polar Area Chart)，后来也称之为南丁格尔玫瑰图。其主要构思是用“花瓣”的面积表示统计数值的大小。我们来看南丁格尔绘制的这张图，它描述了克里米亚战争中英国军队从1854年4月1856年3月期间士兵逐月死亡人数。图中的12个扇区角度相同，每个扇区代表1个月。用不同颜色的扇区面积表示由于不同原因导致的死亡人数。右图是1854年4月1855年3月的死亡人数，左图是1855年4月1856年3月的死亡人数，其中，蓝色代表可预防的疾病治疗不及时造成的死亡；红色代表战场阵亡；黑色代表其他原因引起的死亡。 该图让人触目惊心，它不仅清楚地显示出两年间军队死亡人数的变化，而且揭示了死亡的原因。从图中可以看出，1854年7月1855年3月，因医疗条件恶劣造成的死亡人数远远大于战死沙场的人数，1855年4月12月，这种情况有所缓解，但仍是前者大于后者。缓解的原因是新一任首相帕默斯顿在1855年3月，派出专家组去整顿医院的卫生状况，使医院环境得以改善。正是南丁格尔在英军野战医院发现了伤病员的凄惨境遇，并一再对上反映情况。凭借她深厚的统计学造诣，她用数据和统计图表说明事实真相，使英国当政者意识到，造成英军大量减员的主要原因不是战场厮杀而是由于军队医院恶劣的卫生条件和缺乏有效的医疗护理！南丁格尔运用统计学救人于水火之中，是她的统计结果促使当局一定程度地改善了医院条件，进而使死亡率降低。人们称南丁格尔报送给英当局的统计图是“救命图”毫不为过。在统计学历史上，她写下了辉煌的一页，她是用统计图拯救千万士兵生命