一種基于指數(shù)平滑模型的血液管理方法

朱 馳，趙皇偉，趙曉明，楊 冀△

(1.同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院檢驗(yàn)科，上海 200123；2.上海楊思醫(yī)院內(nèi)分泌科，上海 200123)

隨著輸血醫(yī)學(xué)的高速發(fā)展，規(guī)范化、科學(xué)化、合理化使用血制品已成為臨床科室質(zhì)量管理的目標(biāo)之一。同時(shí)，在血制品日益緊張的大環(huán)境下，為保證合理輸血和安全輸血，多學(xué)科、多區(qū)域的協(xié)作規(guī)劃、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、輸血評(píng)估體系等一系列措施也日趨完善[1-3]。輸血科作為血站和臨床科室中間的“樞紐站”，秉持“開源”與“節(jié)流”的中心思想，從建立源頭節(jié)約用血的臨床用血評(píng)價(jià)體系和合理的血液預(yù)訂量出發(fā)，從而在臨床合理化輸血和血站統(tǒng)籌調(diào)配資源中發(fā)揮至關(guān)重要作用。如今，大多數(shù)輸血科血液的預(yù)訂量和對(duì)臨床科室的用血管理基本依靠崗位人員的長期工作經(jīng)驗(yàn)，缺乏有效可靠的科學(xué)手段。利用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)是輸血科今后血液管理發(fā)展的重要方向。時(shí)間序列分析方法是通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析以預(yù)測(cè)未來數(shù)據(jù)，指數(shù)平滑模型是時(shí)間序列分析的一種方法，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)整體均值、整體趨勢(shì)、季節(jié)性以及序列最鄰近值進(jìn)行分析，賦予離預(yù)測(cè)值較近的觀察值較大的權(quán)數(shù)，離預(yù)測(cè)值較遠(yuǎn)的觀察值賦予較小的權(quán)數(shù)，權(quán)數(shù)由近到遠(yuǎn)按指數(shù)規(guī)律遞減[4]，根據(jù)預(yù)測(cè)值與觀察值之間的時(shí)間長短來確定預(yù)測(cè)值的可靠性，使預(yù)測(cè)值既能反映最新數(shù)據(jù)，又能呼應(yīng)歷史數(shù)據(jù)，從而使預(yù)測(cè)結(jié)果更符合實(shí)際。本文就基于指數(shù)平滑模型的預(yù)測(cè)值發(fā)掘各臨床科室用血趨勢(shì)規(guī)律，以制訂各科室的合理用血量和輸血科的定血量，從而統(tǒng)籌管理血液資源，保證規(guī)范、科學(xué)、合理用血，加快患者限制性輸血策略的落實(shí)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 數(shù)據(jù)資料來源于同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院(下稱本院)實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)(LIS)內(nèi)2015年1-7月各臨床科室用血出庫量，血制品使用范圍為懸浮紅細(xì)胞，以單位(U)計(jì)算。

1.2方法 采用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件，通過軟件的分析-預(yù)測(cè)-創(chuàng)建模型，以2015年1月至2017年12月心外科、腫瘤血液科、中間監(jiān)護(hù)室(ICU)、肝膽外科4個(gè)高用血量科室的月度用血量作為因變量。定義日期為年份、月份，采用專家建模器，更改條件為指數(shù)平滑法模型，以其每月用血量作為觀察值，采用專家建模器指數(shù)平滑模型擬合最佳模型，預(yù)測(cè)2018年1-7月各臨床科室用血量，并將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值比較，分析基于指數(shù)平滑模型的血液管理方法的可行性和實(shí)用性。

2 結(jié) 果

2.1以每月各科室用血量為因變量，通過專家建模器，選擇指數(shù)平滑模型，輸出最佳擬合模型，模型參數(shù)如表1所示，模型屬于可行性預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)效果良好。

表1 各科室每月用血量模型擬合及其參數(shù)

圖1 2015年1月至2017年12月各科室用血量及模型擬合圖

2.2如圖1所示，2015年1月至2017年12月觀測(cè)值都在擬合值的95%置信區(qū)間內(nèi)；2018年1-7月的觀測(cè)值也均落在擬合值的95%置信區(qū)間內(nèi)。如表2所示，與實(shí)際值比較，腫瘤血液科的預(yù)測(cè)誤差較大，心外科、中心監(jiān)護(hù)室以及肝膽外科的預(yù)測(cè)誤差在可接受范圍內(nèi)，預(yù)測(cè)效果良好。如圖2所示，模型擬合后，殘差序列的自相關(guān)和偏自相關(guān)系數(shù)均落于95%置信區(qū)間內(nèi)，即模型適用于該項(xiàng)數(shù)據(jù)的擬合預(yù)測(cè)，為白噪聲序列。

圖2 模型擬合后殘差序列自相關(guān)和偏相關(guān)分析

表2 2018年1-7月實(shí)際值與模型預(yù)測(cè)值結(jié)果比較(U)

續(xù)表2 2018年1-7月實(shí)際值與模型預(yù)測(cè)值結(jié)果比較(U)

3 結(jié) 論

隨著血液供需差距的拉大，我國近年來出現(xiàn)血荒的城市已高達(dá)七十余個(gè)，且持續(xù)數(shù)十年以上，呈現(xiàn)無季節(jié)性、常態(tài)化供血緊張的趨勢(shì)[5]。除了加強(qiáng)無償獻(xiàn)血全民教育[6]、對(duì)獻(xiàn)血群體的人文關(guān)懷[7]等擴(kuò)大血液來源途徑外，醫(yī)院合理化、規(guī)范化、科學(xué)化的血液管理也是解決“血荒”的重要手段。本次研究中，輸血科根據(jù)各個(gè)科室的用血量預(yù)測(cè)值，對(duì)不同科室給予不同的月度供血指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了科室個(gè)體化供血審核制度，促進(jìn)了各個(gè)科室積極實(shí)施對(duì)患者的限制性輸血策略，達(dá)到了科學(xué)用血、合理用血的目的。這樣不僅可以減少因過多輸血帶來的不良反應(yīng)，而且有節(jié)約血液資源，降低患者醫(yī)療費(fèi)用等好處[8]。因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)各個(gè)科室的血液需求量，不但能滿足臨床用血需求，減少輸血不良反應(yīng)的發(fā)生，而且還能避免血液資源浪費(fèi)[9]，提高血液資源的合理利用率等。本研究運(yùn)用時(shí)間序列的指數(shù)平滑模型分析和預(yù)測(cè)了2018年1-7月本院心外科、肝膽外科、中心監(jiān)護(hù)室和腫瘤血液科血制品的使用量，模型擬合的平穩(wěn)R方均在0.75以上，證明了該模型的有效性和科學(xué)性，為今后本院輸血科在對(duì)臨床血液的合理管理和血液適量預(yù)訂提供了科學(xué)依據(jù)。

本次研究表明，本院腫瘤血液科和肝膽外科的月用血量數(shù)據(jù)序列擬合最優(yōu)模型為簡(jiǎn)單季節(jié)性，說明此序列具有線性時(shí)間趨勢(shì)但無季節(jié)性變化，可能原因?yàn)楸驹耗[瘤血液科和肝膽外科有許多長期輸血的患者，故模型只能說明兩科室用血量的線性發(fā)展趨勢(shì)而無季節(jié)性改變。心外科擬合較好的模型為Holt-Winters相乘性，中心監(jiān)護(hù)室擬合較好的模型為Holt-Winters 相加性，這兩種模型都屬于Holt模型，它在簡(jiǎn)單季節(jié)模型的基礎(chǔ)上，考慮序列的周期性變化，加上季節(jié)性因子，相加性和相乘性在本質(zhì)上沒有優(yōu)劣之分，需要根據(jù)問題的本身選擇具體的方法，只是在預(yù)測(cè)時(shí)，相加模式是將水平項(xiàng)(歷史序列的加權(quán)平均)、誤差項(xiàng)(隨機(jī)沖擊)、趨勢(shì)因子(歷史走向)和季節(jié)因子相加，而相乘模式是將這些因子相乘。心外科和中心監(jiān)護(hù)室用血量變化呈季節(jié)性變化也是有據(jù)可依的，如冬季是心臟病高發(fā)的季節(jié)，惡劣天氣是各種突發(fā)事件暴發(fā)的重要因素等。

但是，在本次研究中，腫瘤血液科模型預(yù)測(cè)的誤差較大，月預(yù)測(cè)量誤差高達(dá)17個(gè)單位，且擬合時(shí)Ljung-Box檢驗(yàn)P<0.05，說明腫瘤血液科的數(shù)據(jù)序列為非白噪聲序列，觀測(cè)值不是隨機(jī)獨(dú)立的，可能原因?yàn)楸驹耗[瘤血液科以放、化療患者居多，骨髓長期受到抑制，需定期輸注異體血，從而導(dǎo)致有些患者周期性來本院輸血，引起序列自相關(guān)，削減了指數(shù)平滑模型的準(zhǔn)確性。不過，雖然在模型預(yù)測(cè)不夠精確的情況下，即月預(yù)測(cè)量誤差高達(dá)17個(gè)單位(平均到每周誤差約為四個(gè)單位)，臨床上還是可以通過建立合適的庫存量保證該模型用于實(shí)際工作，且在輸血科預(yù)訂血液時(shí)，是以所有科室的用血量為預(yù)訂量，可緩沖單個(gè)科室因數(shù)據(jù)較小而引起誤差偏大的問題。當(dāng)然，各科室的用血量還跟當(dāng)期的住院人數(shù)、手術(shù)情況、醫(yī)療水平以及突發(fā)事件有關(guān)，模型的預(yù)測(cè)值只能作為一個(gè)參考依據(jù)，崗位人員在實(shí)際血液管理和血液預(yù)訂時(shí)，需聯(lián)系實(shí)際情況靈活運(yùn)用、多面分析。另外，由于本次研究的觀測(cè)值較少，可能對(duì)擬合程度產(chǎn)生一定的影響，長時(shí)間大數(shù)據(jù)的觀測(cè)值序列分析將大大提高模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。