單病種質(zhì)量監(jiān)測算法機(jī)在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐盼，宋斌

（南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，南京210000）

0 引言

本文以貫徹衛(wèi)生部頒布的“病種質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)”為目標(biāo)，通過實(shí)際調(diào)研跟蹤病種治療的各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格的依據(jù)相關(guān)醫(yī)療管理流程規(guī)范、管理體系，結(jié)合醫(yī)院的實(shí)際管理流程，在現(xiàn)有的病歷數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單病種質(zhì)量監(jiān)測算法機(jī)并進(jìn)行應(yīng)用，論文具體主要完成了以下幾個(gè)方面工作：①算法機(jī)的設(shè)計(jì)及使用算法的介紹；②單病種算法的部分實(shí)現(xiàn)及輸入輸出說明；③算法機(jī)在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用及部分頁面截圖。

1 算法概述

1.1 TOPSIS

TOPSIS 的全稱是“逼近于理想值的排序方法”（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution），是Hwang 和Yoon 于1981 年提出的一種適用于根據(jù)多項(xiàng)指標(biāo)、對多個(gè)方案進(jìn)行比較選擇的分析方法。這種方法的中心思想在于首先確定各項(xiàng)指標(biāo)的正理想值和負(fù)理想值，所謂正理想解是一設(shè)想的最好值（方案），它的各個(gè)屬性值都達(dá)到各候選方案中最好的值，而負(fù)理想解是另一設(shè)想的最壞值（方案），然后求出各個(gè)方案與理想值、負(fù)理想值之間的加權(quán)歐氏距離，由此得出各方案與最優(yōu)方案的接近程度，作為評價(jià)方案優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。

TOPSIS 消除了不同指標(biāo)量綱的影響，并能充分利用原始數(shù)據(jù)的信息，能充分反映各方案之間的差距、客觀真實(shí)的反映實(shí)際情況。

1.2 秩和比綜合評價(jià)法

秩和比綜合評價(jià)法基本原理是在一個(gè)n 行m 列矩陣中，通過秩轉(zhuǎn)換，獲得無量綱統(tǒng)計(jì)量RSR；在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析的概念與方法，研究RSR 的分布；以RSR 值對評價(jià)對象的優(yōu)劣直接排序或分檔排序，從而對評價(jià)對象作出綜合評價(jià)。此外，在編秩時(shí)要區(qū)分高優(yōu)指標(biāo)和低優(yōu)指標(biāo)，有時(shí)還要引進(jìn)不分高低的情況。例如，評價(jià)預(yù)期壽命、受檢率、合格率等可視為高優(yōu)指標(biāo)；發(fā)病率、病死率、超標(biāo)率為低優(yōu)指標(biāo)。不論所分析的問題是什么，計(jì)算的RSR 越大越好。

1.3 算法機(jī)介紹

算法機(jī)，主要包含四部分內(nèi)容：（n+2）組算法基數(shù)、指標(biāo)、權(quán)重、算法。（1）算法基數(shù)

將某單病種一年的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)樣本量的大小，隨機(jī)劃分為若干組（n）。根據(jù)指南或臨床檢驗(yàn)值確定每個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)或最劣結(jié)果，統(tǒng)一指標(biāo)方向后，得到n+2 組數(shù)據(jù)作為算法基數(shù)。n+2 組數(shù)據(jù)具體是指各個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

在n 組之外補(bǔ)充的兩組數(shù)據(jù)，一組是“最優(yōu)數(shù)據(jù)（每個(gè)指標(biāo)中的最理想結(jié)果）”，一組是“最劣數(shù)據(jù)（每個(gè)指標(biāo)中的最差結(jié)果）”。

（2）指標(biāo)及指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)，即評價(jià)對象的屬性。根據(jù)指南或臨床檢驗(yàn)值可確定具體指標(biāo)值。

指標(biāo)主要分三大類：均值、標(biāo)準(zhǔn)差、比率。每個(gè)大類中又包含眾多的子類指標(biāo)。

權(quán)重：表示各個(gè)指標(biāo)在評價(jià)中的重要程度。根據(jù)指標(biāo)分組，逐層確定權(quán)重，設(shè)定各指標(biāo)的權(quán)重。指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定是跟業(yè)務(wù)相關(guān)的。

（3）算法

通過TOPSIS 算法可計(jì)算每組數(shù)據(jù)的Ci。最優(yōu)數(shù)據(jù)的Ci 為1，最劣數(shù)據(jù)的Ci 為0。其中，Ci 表示各評價(jià)對象與最優(yōu)方案的接近程度。

1.4 質(zhì)量測量

質(zhì)量測量主要是采用TOPSIS 算法計(jì)算綜合分。

整體計(jì)算思路是：首先，求目標(biāo)中每個(gè)指標(biāo)的測量結(jié)果，即通過單病種對一組樣本計(jì)算其每個(gè)指標(biāo)的結(jié)果，得到一個(gè)指標(biāo)結(jié)果集合，并將此集合作為一個(gè)測量目標(biāo)；其次，對整個(gè)測量目標(biāo)再求綜合分。

具體做法如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)Ci。首先將某單病種一年的歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)樣本量的大小，隨機(jī)劃分為若干組（n）；其次，在n 組之外補(bǔ)充一組“最優(yōu)數(shù)據(jù)“和一組”最劣數(shù)據(jù)“，得到n+2組具體的指標(biāo)（均值類、標(biāo)準(zhǔn)差類、比率類）數(shù)據(jù)值，將其作為算法基數(shù)；最后，計(jì)算得到這組基數(shù)的Ci，即標(biāo)準(zhǔn)Ci。

（2）實(shí)際Ci。將測量目標(biāo)的指標(biāo)值輸入單病種中，與n+2 組算法基數(shù)一起，通過TOPSIS 算法，計(jì)算出測量目標(biāo)的Ci（即，實(shí)際Ci）。

（3）計(jì)算綜合分。綜合分=（實(shí)際Ci/標(biāo)準(zhǔn)Ci）*100。綜合分結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。

1.5 差異分析

差異分析的目標(biāo)是：兩個(gè)測量對象在同一精度條件下，比較它們的差異，最后給出一個(gè)定性結(jié)果。說明二者是在“同一等級”，或者是“相差一個(gè)等級”，或者是“中間隔一個(gè)等級”。差異性分析是兩兩對象之間的比較，并且比較的是某一相同指標(biāo)，而不是綜合分。即，差異分析是基于某個(gè)指標(biāo)上，兩個(gè)對象間的比較。因?yàn)閷哟畏治龇ǎˋHP）需要確定與上層某元素相聯(lián)系的下層各元素在上層元素中所占的比重。因此，差異分析的方法，初步定為RSR 秩和比法。RSR 法具體如下：

（1）編秩。列出n 個(gè)評價(jià)對象在某個(gè)指標(biāo)上的指標(biāo)值，確定該指標(biāo)編秩的方式（高優(yōu)指標(biāo)從小到大編秩，低優(yōu)指標(biāo)從大到小編秩），對指標(biāo)值做變換處理，編秩。

（2）計(jì)算秩和比（RSR）。RSR=Rij/n。

（3）確定RSR 的分布，計(jì)算線性回歸方程RS?R=a+By。編制RSR 頻數(shù)分布表，計(jì)算秩次R 和平均秩次，以及（R 平均/n）*100%，然后查表得對應(yīng)的概率單位Y，以Y 和RSR 值進(jìn)行相關(guān)和回歸分析，得到相關(guān)系數(shù)r 和直線回歸方程。

（4）分檔排序。分三檔（優(yōu)、良、差），根據(jù)分檔結(jié)果，確定兩兩對象間是“同一等級/相差一個(gè)等級/中間隔一個(gè)等級。

最新修改的差異比較策略，流程圖如圖1 所示。

圖1 差異分析流程圖

2 病種算法實(shí)現(xiàn)

算法機(jī)設(shè)計(jì)主要包括有兩個(gè)大的方面：公共算法包和單病種算法包，其中公共算法包主要包括一些比較常見的算法，如均值類算法、比率類算法、標(biāo)準(zhǔn)差算法、綜合分算法。單病種算法包主要包括：STEMI（單一指標(biāo)計(jì)算、差異比較計(jì)算、參與計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、綜合分算法）、CAP、ICU 等。

公共算法包設(shè)計(jì)包含了針對單病種各個(gè)指標(biāo)分類（均值類、比率類、標(biāo)準(zhǔn)差類、指標(biāo)差異比較和精度、綜合分計(jì)算等）的公共算法，輸入輸出參數(shù)格式定義，反射調(diào)用算法，算法類統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)接口。

（1）公共計(jì)算方法（common）

定義精度計(jì)算方法、差異比較計(jì)算方法：

定義求所有指標(biāo)用到的與時(shí)間相關(guān)的公共方法；添加的正則表達(dá)式的類，類中方法判斷數(shù)值類型參數(shù)格式正確與否。

（2）單病種算法包（disease）

單項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算（singleEntry）：按單病種指標(biāo)定義單一指標(biāo)計(jì)算的算法實(shí)現(xiàn)類及實(shí)現(xiàn)方法。

差異比較計(jì)算（diffComp）：按單病種指標(biāo)定義指標(biāo)差異比較算法實(shí)現(xiàn)類及實(shí)現(xiàn)方法（所有指標(biāo)共用一個(gè)方法），在系統(tǒng)中對應(yīng)“差異性分析”模塊。

參與計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（xmlData）：STEMI_DATA（定義參與計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（xml 文件），包含單病種的精度計(jì)算因子，單病種名稱，每個(gè)單病種的每個(gè)指標(biāo)每期的值，每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，精度等信息）。STEMI_DATACurvetFit（曲線擬合相關(guān)的xml，用于綜合分的自我完善學(xué)習(xí)中，其內(nèi)容包含單病種名稱，曲線擬合系數(shù)a、b，CI值，實(shí)際綜合分，保存時(shí)間等信息。該文件中的內(nèi)容會(huì)不斷添加、刪除）。STEMI_DATA_DiffComp（差異比較用到的的xml 文件，包含單病種名稱、單病種指標(biāo)的歷史value 值集合、綜合分的歷史value 集合。該文件中的內(nèi)容會(huì)不斷添加、刪除）。

3 算法機(jī)在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用

我們單病種質(zhì)量監(jiān)測算法機(jī)在醫(yī)療系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了部分功能，主要包括在醫(yī)院數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)控兩方面，這樣設(shè)計(jì)的特色和優(yōu)點(diǎn)主要有：可以全面的反映醫(yī)院整體的質(zhì)量情況，也可以迅速的提供各種醫(yī)療質(zhì)量的準(zhǔn)確控制數(shù)據(jù)；同時(shí)可以通過對照上級醫(yī)療管理部門下達(dá)的控制指標(biāo)，準(zhǔn)確全面的評估醫(yī)院目前的工作狀況，這樣也為醫(yī)療主管部門考核定級和檢查評比等工作提供了事實(shí)依據(jù)。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)使用算法機(jī)的主要目的是希望通過算計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理提高管理的質(zhì)量和可信性。例如我們需要考慮一些因素是否直接影響到統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可信性，如診斷是否正確可信、問題是否無法監(jiān)控等。而病歷質(zhì)量的靈魂恰恰是診斷，對療效的評估也是如此。通常情況下，會(huì)出現(xiàn)一些醫(yī)生憑借一些主觀的印象和想當(dāng)然對療效進(jìn)行下結(jié)論，這樣無疑也會(huì)影響這一指標(biāo)（具有決定意義）的可信性。將注重更高層次上的質(zhì)量控制。因此單病種質(zhì)量監(jiān)測算法機(jī)的執(zhí)行效率和準(zhǔn)確度，也是醫(yī)院執(zhí)行病案管理方案的重要基礎(chǔ)和補(bǔ)充。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)計(jì)分為質(zhì)控部門的監(jiān)測和臨床科室的監(jiān)測，質(zhì)控部門的監(jiān)測集中展示全院單病種系統(tǒng)監(jiān)測的信息，主要包括：全院監(jiān)測單病種分布、全院預(yù)警信息、全院單病種監(jiān)測、單病種綜合分排名、單病種數(shù)據(jù)完整度排名，如圖3 所示。

全院共開展54 個(gè)特定（單）病種的質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)。

圖3 系統(tǒng)質(zhì)控部門首頁

（1）設(shè)計(jì)用柱狀圖的形式體現(xiàn)全院監(jiān)測的單病種及這些單病種在各科室間的分布，橫軸為科室名稱，縱軸為對應(yīng)科室開展的單病種數(shù)量，采用輪播形式呈現(xiàn)單病種的綜合分和指標(biāo)預(yù)警信息，信息內(nèi)容包含：單病種名稱、綜合得分或單病種名稱、指標(biāo)名稱、實(shí)際值、目標(biāo)值，點(diǎn)擊信息內(nèi)容跳轉(zhuǎn)到該預(yù)警信息的消息詳情頁面。

（2）其中表格按“本月”、“本季度”、“本年度”的不同時(shí)間段，給出“出院人數(shù)”、“監(jiān)測人數(shù)”、“監(jiān)測率”、“數(shù)據(jù)完整度”的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)以面積圖展示出院人數(shù)和監(jiān)測人數(shù)的歷史變化趨勢，橫軸為時(shí)間，縱軸為人數(shù)。科室負(fù)責(zé)的單病種管理計(jì)劃更新提示，以醒目樣式給出管理計(jì)劃的更新或狀態(tài)提示。

（3）實(shí)現(xiàn)全院開展監(jiān)測單病種綜合分排名前五名和后五名的bar 圖，每個(gè)bar 的頂部有該單病種的具體得分，數(shù)據(jù)取最近的一次動(dòng)態(tài)測量所得的結(jié)果。

4 結(jié)語

單病種質(zhì)量監(jiān)測算法機(jī)的設(shè)計(jì)，能夠從提高醫(yī)院人員的工作效率和單病種的質(zhì)量入手，促進(jìn)醫(yī)療部門的自動(dòng)化。提高醫(yī)療質(zhì)量、促進(jìn)醫(yī)療質(zhì)量建設(shè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化進(jìn)程的有效途徑，而將單病種質(zhì)量監(jiān)測算法機(jī)有效地應(yīng)用到醫(yī)療系統(tǒng)中，則是對于提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、評價(jià)和控制醫(yī)療過程管理具有非常顯著的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。最后通過算法機(jī)在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以保證每份病歷的質(zhì)量，也只有這樣才能使整體管理更加有效，統(tǒng)計(jì)的數(shù)字更加可靠。單病種算法機(jī)的應(yīng)用既有效地提高了醫(yī)院對單病種質(zhì)量監(jiān)測的水平，也提高了單病種的治療質(zhì)量。