醫療設備檔案數據挖掘研究*

呂恒勇，李心蕊，朱宏亮，王慧泉

(1.天津市中西醫結合醫院 南開醫院，天津 300100；2.天津工業大學 電子與信息工程學院，天津 300387)

1 引 言

醫學診療設備是醫院為患者提供優良診療服務的有效物質基礎，其在醫院的配置規模體現醫院的診療水平、服務質量及醫院的核心競爭力[1]。醫療設備檔案作為醫療設備精細化管理的有效載體，其管理工作面臨著前所未有的機遇與挑戰，其復雜性與綜合性愈加提高[2]。醫療設備檔案信息不應局限于設備購置階段，而應在醫學診療設備全生命周期管理過程中挖掘信息的有效價值，如為購置前的設備調研、論證、購置決策依據提供量化支持；為醫療設備的有效使用、保養、維修提供重要依據，為醫療設備臨床使用科室提供有效而準確的支持[3]；檔案管理信息數據結構復雜，如何進行描述與度量，需要探索有效的數據挖掘策略[4]。因此，通過何種高效、智能的數據算法對醫療設備檔案信息進行數據挖掘，實現醫療設備的精細化管理，提升醫療設備檔案管理，是本研究的主要內容。

2 醫療設備檔案數據信息管理的現狀

現階段醫療設備數據信息存儲形式主要分為三類。第一類為存儲于醫院信息化管理系統(HIS)的數據信息[5]。HIS通過對醫院醫療服務范圍內的人員流動、醫療狀況、財務狀況、藥物使用情況等方面進行綜合管理，并對醫療服務流程的各個階段產生的數據進行挖掘處理[6-8]。由診療設備和治療設備產生的數據信息涵蓋于此系統中，如檢查手段、檢測方法、治療方法、與此相關的醫療診治費用相關信息，這一部分數據是對醫療設備進行績效分析的數據基礎，但大多不易與其他診療方式相分離，需要研究者根據醫院運行狀況進行數據處理；第二類數據來源于個體化的醫療設備信息化管理系統[9-11]。基于醫療設備全生命周期管理這一準則，很多大型醫院根據自身需求，設計了符合醫院實際情況的醫療設備全生命周期管理系統。這一部分數據涵蓋醫療設備全生命周期管理過程中的數據信息，但諸如設備購置前期的調研、論證、審批過程、大型設備安裝論證過程等，尚未納入此系統，且其標準化、程序化、規范化程度有待進一步提高；第三類數據來源于傳統的紙質檔案數據[12-14]。紙質檔案具有明確的法律效率，是設備管理過程中追蹤溯源的基礎，信息化的設備檔案管理信息必須與紙質檔案一致。在現有文獻研究中發現，紙質檔案中的數據除部分與個體化醫療設備信息化管理系統內的數據重合外，其余數據如設備購置的必要性與緊迫性，均未有研究涉及，應對此部分數據進行挖掘提取[15-16]。

3 研究方法與研究內容

整理歸納醫院現有醫療設備檔案信息，醫院醫療設備信息化管理系統中醫療設備全生命周期過程管理信息、HIS中涉及醫療設備的診療信息，提取全生命周期管理過程中設備購置決策影響因子，運用層次分析方法中分類決策對其權重進行評估[17]，并根據決策影響因子對既往醫療設備購置進行評估，建立醫療設備購置前既往設備數據層次分析量化計算方式[18]，通過既往購置設備驗證層次分析法的適用性，為相同設備及近似設備購置提供定量支持，給醫療設備安全管理論證委員會明確的數據依據，為醫院的購置決策提供支持。

4 數據預處理

層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)是在對復雜決策問題進行分析時，提取決策因素信息，建立一致比較矩陣，確立影響因素的權重，進而進行定性分析與定量分析的決策處理方法[19]。本研究的設計思想是為新購置醫療設備提供決策依據，根據決策過程，梳理出其決策因子及分屬種類，建立層次結構模型。在醫療設備購置決策依據中的決策因子及其分屬種類，見表1[20]。

表1 決策因子來源及分類Table 1 Source and classification of decision factors

(注：A：數據來源于設備檔案信息；B：數據來源于HIS系統數據；C：數據來源于設備信息化管理系統)

三類主因子在設備購置過程中，可通過兩兩比較判斷矩陣，按9分位比率排定各評價指標的相對順序，進行最大特征值計算，判斷影響因子中各個因子所占決策權重。其尺度判定見表2[17,21]。

表2 尺度判定評分表

在驗證應用中，根據數據來源及品牌等需要，納入設備績效管理影響因子[22-23]，進行數據檢驗分析，如：

A、根據單一品牌設備使用情況判斷設備的有效經濟效益參數，設備性價比優勢明顯，設備有效利用率高；

B、單一設備的不同品牌的價格優勢，通過確定技術性能，逐項進行類處理，進行技術參數評估，即設備的技術參數指數，對設備性能進行簡單評估分析；

C、單一治療設備正常使用年限、維修總值、應用效益、購置總值、折舊年限，建立折舊年限年收益與生命周期建立年收益，即設備的經濟效益指數(投資回收期/投資利潤率)，進行單一設備全生命使用周期考核；

以上檔案信息數據經過轉換后，提取相關決策因子進入層次分析準則層，其數據處理過程見圖1。

圖1 數據處理流程Fig 1 Data processing flow chart

層次分析法在決策應用中，其判斷矩陣一致性需要不斷調整，每個因素所占權重具有一致性是此算法實施的主要難點[24]。納入設備參數權重按照設備購置申請的優先考慮因素(技術、經濟效益、社會效益)計算得出其權重預估值，此預估值一方面可以判斷在決策評估過程中，決策因子所占權重，另一方面與根據決策因子的量化得分相結合，驗證已購置設備的最合理的一次決策，給出量化依據。

5 方法檢驗

以醫院監護儀購置決策分析為例，對院方所使用的三種品牌監護儀進行分類比較。在決策因子抓取過程中，院方所選取三種品牌監護儀，在購置性質上，均屬醫院基本醫療設備，此層次不在納入準則層進行驗證；將設備使用情況、績效狀況納入準則層，其中，設備使用情況中的折舊年限，根據醫院專用設備折舊年限規定，同樣為五年不納入準則層進行驗證，設備績效情況中的場地物業成本視為一致，不納入準則層進行驗證，因此，設備使用狀況和設備績效狀況中用六個決策因子來衡量：使用年限、重大事故率、維修維保支出、人力成本、設備有效利用率、檢查治療收入，分別用p1、p2、p3、p4、p5、p6 來表示。驗證比較矩陣見表3。

表3 驗證比較矩陣

經過計算，矩陣一致性指標C.I.=0.07，公式為(1)。

(1)

查表得同階平均隨機一致性指標R.I.=1.24，隨機一致性比C.R.可由式(2)得出為0.056，小于0.10，從而判斷矩陣具有滿意的一致性。判斷矩陣最大特征向量為：W=( W1， W2…… W6)t=(0.16,0.18,0.20,0.05,0.16,0.25)t。

(2)

三個品牌根據決策因子(使用年限、重大事故率、維修維保支出、人力成本、設備有效利用率、檢查治療收入)打分得分如下：

品牌A=(80，80，80，80，75，85)；

品牌B=(85，80，75，75，70，80)；

品牌C=(90，80，65，75，70，80)；

品牌A評估總分=(80×0.16+80×0.18+80×0.20+80×0.05+75×0.16+85×0.25)

=80.45；

品牌B評估總分=(85×0.16+80×0.18+75×0.20+75×0.05+70×0.16+80×0.25)=77.95；

品牌C評估總分=(90×0.16+80×0.18+65×0.20+75×0.05+70×0.16+80×0.25)=76.75；

6 討 論

本研究基于層次分析法，對既往增置同類設備進行初步分析，在分析過程中發現：從決策因子權重得出，檢查治療收入因子在設備購置決策中比重較大(特征向量值為0.25)；結合既往檔案信息發現，品牌A得分最高，雖然決策因子使用年限得分較低，這與其購置年限有關(品牌A購置年限最少，品牌C購置年限最長)，從打分及得分中可以發現，隨著設備使用年限的增置，其有效利用率、維修維保支出加大，得分較低。同樣，結果顯示醫院在既往設備購置過程中，雖然未將決策過程量化，但購置決策結果屬于最優選擇。但在研究過程中，仍存在以下問題。第一，由于醫療設備檔案管理要求不斷提高，其傳統紙質檔案中存在數據不齊，甚至缺失現象，基于此情況，在數據處理過程中，只選取近三年來數據信息。第二，在醫院信息化管理系統中，個別數據存在分類不清，與設備使用相關數據未能充分體現，部分數據需要進一步甄別。第三，由于數據提取僅限于單個醫院數據，樣本量受限，層次分析相對簡單。

7 結 論

本研究基于傳統紙質檔案信息、醫療設備信息化管理系統信息、醫院信息化管理系統信息，運用數據挖掘技術，利用層次分析法，建立了一種可量化的增置同類醫療設備的指標評估體系，為醫院醫療設備增置提供決策依據，對檔案管理工作進行創新與優化，對大數據時代的檔案信息進行深入挖掘，整合檔案資源，提高檔案管理水平，為醫院的發展提供決策參考，以適應新時期檔案管理工作的要求。