基于隨機森林模型HIS系統使用滿意度分析

□文/王淑均

（河北工程大學 河北·邯鄲）

［提要］本文通過調查石家莊某三級乙等醫院職工的HIS系統使用滿意度，基于隨機森林模型，對HIS系統使用滿意度的主要影響因素進行分析。結果表明：醫療服務質量提升、處理速度、傳輸速度等因素對HIS系統總體使用滿意度有較大影響，醫院系統運行效率和流程設計合理性存在優化空間。醫院可采取提高院內職員的信息素養、完善對醫囑和電子病歷的系統管理、加強醫院系統的集成建設、利用信息系統形成信息透明化等措施，加強醫院信息化建設，有效提升HIS系統使用滿意度。

引言

HIS（醫院信息系統）作為醫院現代化管理的重要工具和手段，應用范圍涉及整個醫院的活動，是醫院運營模式改革發展并不斷完善的重要保障，對醫院工作效率的提高、院內資源數據的共享和醫院競爭實力的加強等具有深遠的意義。HIS系統的使用給醫務人員工作帶來了相應的變革，對工作感受也產生了重要的影響。但目前國內對HIS系統的研究仍多集中在醫院信息系統的設計開發、系統安全等方面，對信息系統使用滿意度的研究還比較缺乏。本文基于當前信息系統在醫院得到不斷深入的情境下，探討HIS系統的使用滿意度，剖析其中的作用機制，反饋給醫院信息部門，以期為提高醫院信息系統的使用效率提供依據，使其更加契合醫療相關工作需求。

當前已有諸多學者結合不同數學模型對醫務人員的信息系統滿意度進行了分析。張娜娜等采用結構方程模型對醫生信息系統使用習慣、工作特征、工作狀態與工作滿意度之間的關系進行實證研究，提出系統改善的相關建議。周靜等結合技術接受模型的特點分析了新建醫院護士使用醫院信息系統滿意度現狀及影響因素，提出根據護士不同特征采取針對措施提高醫院信息系統使用滿意度。何其慧等運用描述性統計方法及多元線性回歸方法，分析描述信息系統滿意度的相關因素，提出根據護士不同特征，采取針對性措施提高使用醫院信息系統的滿意度。機器學習在各領域的廣泛應用，為滿意度分析和需求挖掘提供了新的方法和思路。如，覃蕾等采用隨機森林算法對腫瘤科護士工作倦怠自變量進行特征重要性排序，并結合Logistic回歸分析滿意度現狀，提出減少腫瘤科護士工作倦怠的有效策略。關于醫院信息系統的滿意度分析，有利于明確系統的需求取向，了解當前系統現狀，對提高醫院信息化建設和服務水平，促進醫院發展有重要意義。

一、隨機森林（RF）模型構建

隨機森林（RF）是Breiman于2001年提出的一種統計學習理論方法，是利用多棵決策樹對樣本進行訓練并集成預測的一種分類器，它采用Bootstrap重抽樣技術從原始樣本中隨機抽取數據構造多個樣本，作為構成Bagging算法和隨機森林的基礎。對每個重抽樣樣本采用節點的隨機分裂技術構造出多棵決策樹，將多棵決策樹組合，并通過投票得出最終預測結果，其過程如圖1所示。（圖1）

圖1 隨機森林算法示意圖

隨機森林由多個經Bagging集成學習訓練得到的決策樹共同組成，待分類的樣本結果由各個決策樹的輸出投票決定，因此隨機森林不容易產生“過擬合”的現象，并且有很強抗噪聲干擾能力。對于大量復雜數據，隨機森林有著比單個分類器更高效準確的分類結果，可以有效地提升學習系統的泛化能力。另外，隨機森林在生成每棵樹的獨立訓練集的時候，進行獨立抽樣k次，每個樣本被抽取的概率為：

當N足夠大時，P值約為0.37，表明大概有37%的位于原始訓練集中的數據不會出現在每個個別訓練集中，這些數據被稱作該個別訓練集的袋外數據（OOB）。可用來估計模型的泛化誤差，避免了使用單獨的測試集或交叉驗證的方法來估計精度。

隨機森林算法模型通過基于基尼純度的減少量來對特征進行重要性評估，確定每個特征在隨機森林中的貢獻率大小，分值越高，特征越重要，以此作為該特征集的重要性排序結果。使用隨機森林模型對單個特征的重要程度進行打分，能夠對HIS系統滿意度的影響指標進行重要性分析，并且得出不同功能滿意度和總體滿意度之間的相關性。

二、數據統計分析

（一）數據集來源介紹。收集與HIS系統、滿意度相關文獻，設計問卷內容。對醫院信息部門人員做預調查以檢驗調查內容合理性及問卷適用性，做必要的調整與修改，最終確定調查方案和問卷內容。內容包括人員基本信息、系統使用現狀、總體滿意情況三個方面，包含14個研究變量。其中，系統使用現狀主要包括系統處理及傳輸速度、系統設計合理性、系統布局、信息質量等方面，采用5級Likert標注法，分為“很不滿意、不太滿意、一般、比較滿意和非常滿意”，對應分值為1、2、3、4、5。對石家莊某三乙醫院不同科室職員進行分層抽樣，采用匿名填寫的形式進行問卷調查，共回收335份有效問卷。

對調查結果進行信效度分析，本調查問卷的Cronbach’sα（克朗巴赫）系數為0.903，結構效度的檢驗結果得到KMO系數為0.928，大于0.7的可接受水平，bartlett球體檢驗顯著性概率值P=0.000，表明數據信度和效度均滿足要求，可以用于統計處理和分析。

根據李克特量表評分分類標準，評分均值在［1，2.5）表示滿意度較低，［2.5，3.5）表示滿意度中等，［3.5，5］表示滿意度較高。本次調查結果顯示，該醫院HIS系統總體滿意度評分為3.543，處于滿意度較高水平。在各項目滿意度評價中，操作流程合理性、流程規范性、處理速度方面滿意度為中等水平，其余7項滿意度為較高水平。（表1）

表1 HIS系統滿意度得分一覽表

（二）HIS系統滿意度回歸模型建立與驗證。利用本次問卷調查所得到的335份有效數據，通過編寫python代碼建立隨機森林回歸模型，對數據進行無偏估計計算均方誤差（MSE）及平均絕對百分比誤差（MAPE）評判模型的擬合優度，得到均方誤差（MSE）為0.28，小于2，表示模型所描述的數據具有較好的精度。平均絕對百分比誤差（MAPE）為8.92%，小于10%，表示模型的誤差在合理范圍內，非劣質模型，可以采納。

（三）HIS系統滿意度影響因素分析。經過反復訓練得到最佳回歸模型，并分別計算各個特征對應的重要性評分，以用于表示10種特征對HIS系統總體使用滿意度的影響程度。對各變量特征重要性程度進行排序，其數值結果如表2所示，特征重要性分布如圖2所示。（表2、圖2）

表2 隨機森林特征重要性排序一覽表

圖2 HIS系統滿意度各特征變量重要性分布圖

結果顯示，對HIS系統總體使用滿意度提升有較大影響的因素為醫療服務質量提升、處理速度、信息傳輸速度、流程規范性、操作流程合理性、數據質量、操作性、功能模塊合理性，而界面布局、工作改善的影響較低。

三、HIS系統現存問題

（一）HIS系統對醫療服務質量提升影響顯著。對醫療服務質量提升滿意度進行分析，該醫院職工對其評價為一般的人數占比最多為45.4%，其次為滿意，占比42.1%。在當前市場經濟一體化的背景下，提升醫療服務質量是提升醫院競爭力的關鍵，醫護人員對此方面的滿意程度對醫院HIS系統的改進有著重要意義。經過對醫院職工進行抽調訪問，職工普遍認為當前患者持卡就醫流程中存在一定的冗余環節，大部分患者在就醫時并未選擇提前進行線上預約，而是仍然選擇到導診臺進行掛號，增加了醫務人員對系統的操作頻率和工作強度。除此之外，結算過程中系統容易出現超時響應的情況，降低了醫院結算工作效率，影響醫院職工對HIS系統的使用，同時也會增加患者的排隊等待時間。

（二）HIS系統處理和傳輸速度慢。數據特征重要性分析顯示系統處理速度和傳輸速度是影響該醫院HIS系統使用滿意度的一個重要因素，滿意度調查頻數表顯示，對HIS系統處理速度滿意度評價為一般的職工占比最多為47.5%，信息傳輸速度滿意度評價為一般的職工占比最多為47.2%，表明該醫院系統運行速度整體水平仍需提高。經過詳細了解，當前HIS系統存在運行速度慢的主要問題為系統響應時間長、生成材料慢、醫保結算響應遲緩、抽取大量數據時系統處理較慢等幾個方面，網絡環境也導致了該醫院系統的一部分卡頓、死機和運行不穩定的問題，證明系統仍存在一定漏洞需要修改。同時還存在非操作問題導致的系統報錯和使用人數上限等問題，體現了當前系統承壓性能方面存在顯著問題，影響了系統在醫院正常運營中的使用效果，導致職工對HIS系統的使用體驗下降。

（三）HIS系統流程和功能需要進一步規范。當前，醫院HIS系統的操作流程略顯繁瑣，出現這類問題的主要是在臨床科室，主要體現在醫囑和病例書寫不在一起，檢查結果提取操作繁瑣，從而導致各科之間部分數據無法共享等問題，并有部分醫生認為HIS系統的使用增加了臨床醫生的工作量，希望能夠增加集成辦公等功能。還有職工反映系統收費結算過程中信息不夠完全透明，導致患者到各個科室都需要持卡就診，許多服務無法同時進行，還會出現漏費等問題，導致職工HIS系統使用體驗不佳。管理層職工主要反映系統與其他軟件的對接功能、關聯性不完善、部分數據指標無法顯示、統計數據功能不健全等問題，臨床、檢驗等技術部門主要反映了系統功能模塊不健全、存在小部分個性化問題、登錄系統報錯等問題，與此同時也有不少職員在使用系統的過程中出現數據申請、錄入患者信息丟失等漏洞，輸血科比較常出現此類問題，還有少數職工反映系統數據信息不清晰透明、覆蓋率低而造成信息不完全等問題，造成了該醫院職工HIS系統使用滿意度降低。

四、HIS系統使用滿意度提升策略

（一）提高院內職員的信息素養。在本次調查中，該醫院許多職工對HIS系統的使用體驗不佳，除了系統本身有一定的缺陷外，醫院職工自身的信息素養也是影響使用體驗的重要因素，因此醫院需要定期對院內職工進行信息系統使用培訓，并收集意見反饋，提高職工總體的HIS系統熟悉度，接收使用者的意見以進一步完善系統建設，并加強能夠與醫生和系統開發人員雙向溝通人員的招募和培養，盡可能提高醫院整體就醫和診療的信息環境質量。

（二）完善對醫囑和電子病歷的系統管理。門診醫囑系統主要幫助門診醫師完成醫囑錄入、電子申請單生成、檢查結果與報告查看、慢性病及傳染病上報和門診日志形成、工作量查詢等一系列以收費為主線的醫療工作，電子病歷系統的應用改變了傳統的手工工作方式和工作流程，如醫囑處理系統帶來的醫囑交換和查對過程的變化。本次調查中，部分臨床、檢驗等科室的職員反映該醫院系統存在醫囑方面的使用不夠便捷、對患者病歷和輔助檢查結果調取繁瑣的問題，因此，該醫院需要加強HIS系統在醫生開具存儲醫囑和調取病人病歷方面的系統建設，為醫生提供更為便捷的系統使用體驗，幫助該醫院形成對醫生醫囑的閉環管理和對患者病歷的無紙化管理。

（三）加強醫院系統集成建設。在調查過程中，部分職工認為該醫院的HIS系統存在缺陷，系統運行速度較慢，并且無法進行集成辦公；針對這部分的問題，該醫院需要盡可能地對系統進行完善，規劃設計適合自身的集成平臺，加強HIS系統與其他系統（如PACS、LIS等系統）之間的關聯性，全面提高醫院系統的整體使用速度和承壓性能，并對系統的部分功能中的常見漏洞進行修復，提高系統中信息的準確性和時效性。

（四）利用信息系統形成信息透明化。在醫院系統的使用中，信息的透明化能夠促進醫院對醫療資源的充分利用，架構成功的信息透明化流程，能提升工作效率，使得醫院內部結構簡單化、管理扁平化，流程也會規范化、信息共享促使多元化發展。在調查中也顯示該醫院HIS系統的信息交換不完全，造成了部分職工對系統的使用滿意度下降，因此，該醫院需要盡可能對醫療資源進行充分的利用，形成資源池，便于患者對醫療資源信息的獲取和使用，這樣也能夠促進該醫院職工對各科室公共信息的掌握和調取，實現信息可視化和透明化。

結語

通過對石家莊某三級乙等醫院的實地調查、研究和分析，該醫院HIS系統使用滿意度評價主要分布于滿意和一般水平，表明該醫院信息系統建設有待提高和改善。對影響HIS系統總體使用滿意度的因素進行特征重要性分析，結果顯示該醫院需要對HIS系統的使用過程中部分漏洞和缺陷進行修復，對系統流程進行規范和修訂，同時加強對信息人員的培養，促進醫療信息資源的管理和充分利用。

在如今醫療行業信息化管理不斷深化的背景下，HIS系統作為貫穿整個診療過程的數據總線，需要在了解醫院工作者的系統使用體驗的基礎上，不斷進行合理化設計和完善，全面提升醫院的整體管理水平，支撐智慧醫院建設，推動醫院的高效率運營和患者的就醫水平和環境質量，為患者提供更好的醫療服務。