基于TOPSIS 法的醫(yī)療設(shè)備評價方法與實踐研究

□ 李玉峰 LI Yu-feng 劉孟翰 LIU Meng-han 張璐璐 ZHANG Lu-lu 李興 LI Xing 王鵬飛 WANG Peng-fei

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進的技術(shù)不斷在醫(yī)療設(shè)備上得到運用，其自動化程度和復(fù)雜程度越來越高，同時給醫(yī)療設(shè)備的管理帶來了新的挑戰(zhàn)。為保證各類醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)療工作中高效利用，提升醫(yī)院的診療水平，需要提高對醫(yī)療設(shè)備配置決策管理的水平[1]。為此，介紹一種以理想排序為思想方法，客觀評價設(shè)備性能，為采購提供科學(xué)決策的模型，這里以輸液泵為實踐內(nèi)容加以說明。

輸液泵作為一種臨床輔助輸液設(shè)備，憑借能夠精確控制藥液的總量和流速，并能降低護理工作量等優(yōu)勢，已得到臨床的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用[2]。與此同時，2016 至2017 年，全國上報的醫(yī)療器械不良事件報告中，報告數(shù)量排名前10 位的有源醫(yī)療器械中，輸液泵一直排名第二位。說明輸液泵在臨床使用中存在較高安全風(fēng)險，因此醫(yī)院在選購輸液泵時，更應(yīng)增強購置的透明度，避免主觀因素。為此，通過研究輸液泵性能，結(jié)合醫(yī)院實際情況，建立一套評價機制，為采購提供支撐。

評價流程

評價流程包括：確定評價原則，建立輸液泵評價指標(biāo)，運用檢測設(shè)備對其參數(shù)進行評估，對得到的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理使其去量綱和歸一化。在指標(biāo)權(quán)重賦值方面，將采用主客觀兩種方法，揚長避短。利用理想解排序法(TOPSIS)計算各個廠家輸液泵性能指標(biāo)與理性解的距離，得出排序結(jié)論。評價流程如圖1 所示。

圖1 輸液泵質(zhì)量評價流程圖

分析過程

1.建立指標(biāo)和數(shù)據(jù)規(guī)范化。在評定原則時，要先了解輸液泵工作原理、技術(shù)特點和常見故障種類，評價指標(biāo)應(yīng)該兼顧客觀公平性和可操作性。同時，評價體系是一個動態(tài)的過程，應(yīng)該結(jié)合醫(yī)院的需求特點和使用經(jīng)驗，要有實用性。因此，在綜合考慮評價的原則、參考相關(guān)研究成果[3-5]，對輸液泵質(zhì)量評價分為流速、壓力、尺寸、電池、防水等級五個方面分別進行考察。

1.1 流速。輸液速度不準(zhǔn)確是輸液泵最主要的故障來源[6-7]。其原因包括輸液器不匹配，未定期更換輸液管路位置，輸液泵軟件錯誤，機械傳動故障等。為了能客觀取得真實數(shù)據(jù)，應(yīng)用輸液泵專業(yè)檢測工具IDS-1A，配合醫(yī)院主流輸液器，參照為JJF 1259-2018《醫(yī)用注射泵和輸液泵校準(zhǔn)規(guī)范》，選取參數(shù)25ml/h 和100ml/h 為測量標(biāo)準(zhǔn)，最大允許誤差為±6%。為避免偶然性，流速和壓力測試3 次，加權(quán)平均。目的是檢測采購設(shè)備與醫(yī)院輸液器的適配精度，而不僅僅依靠廠家說明書提供的參數(shù)。

1.2 壓力。阻塞報警是當(dāng)輸液管路發(fā)生非預(yù)期壓力變化時，管路壓力達(dá)到設(shè)定值時輸液泵發(fā)出報警提示的功能。輸液管路阻塞是輸液泵靜脈輸液時產(chǎn)生的一種常見的異常情況，如果阻塞未及時發(fā)現(xiàn)，就會影響正常的治療，阻塞時間過長甚至可能會造成病人死亡[8]。

檢定輸液泵壓力報警功能，運用檢測工具為Fluke 公司的IDS-1A 輸液泵檢測儀，配合醫(yī)院主流輸液器，參照為JJF 1259-2018《醫(yī)用注射泵和輸液泵校準(zhǔn)規(guī)范》，設(shè)定中等流速，壓力報警閾值分別設(shè)定為最大壓力和最小壓力，這時阻塞報警壓力設(shè)定值與阻塞報警壓力之間的最大誤差應(yīng)小于±100mmHg 或阻塞報警設(shè)定值的30%，兩者取較大者。

1.3 尺寸。由于輸注液泵越來越普遍應(yīng)用于臨床，常會出現(xiàn)同一病人用多個輸注泵，共用輸液架的情況。所以體積小和重量輕的輸液泵，可以方便醫(yī)護人員操作。

1.4 電池。隨著醫(yī)療設(shè)備水平的提高，各種大型化、智能化設(shè)備逐漸在各個醫(yī)院普及，用電負(fù)荷逐年增長，不時會出現(xiàn)配電倒閘或斷電現(xiàn)象。而輸注泵作為直接與患者接觸的醫(yī)療器械，一旦在使用過程中出現(xiàn)故障，將直接影響患者的治療效果，甚至有可能威脅患者的生命安全[9]。后備電池作為輸液泵標(biāo)準(zhǔn)配置，是輸注泵轉(zhuǎn)運使用時的必備部分，同時也是應(yīng)急性供電的主要保障。輸液泵后備電池待機時間越長越好，這也是評判輸液泵性能的指標(biāo)之一。

1.5 防水等級。由于輸液泵長期工作在藥液管路環(huán)境中，難免會有藥液灑濺，如果防水等級不足，會使藥液侵入機殼內(nèi)部，腐蝕電路板，所以防水等級至關(guān)重要。國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將防水等級分為9 等，等級越高，防水效果越好。市場上，輸液泵防水等級一般為IPX1 至IPX4。

這里以參加招標(biāo)的8 種型號輸液泵為例，測量參數(shù)見表1。

表1 各型號輸液泵參數(shù)(部分)

1.6 數(shù)據(jù)規(guī)范化。在做科學(xué)決策時，一般需要先對數(shù)據(jù)屬性進行規(guī)范化，其作用主要為非量綱化和歸一化。而屬性值包括多種類型，包括效益型、成本型和區(qū)間型等。這里規(guī)范化方法應(yīng)用向量規(guī)范法和區(qū)間屬性變換。

其中，[al,ah]為ai的上下限，as為ai的最優(yōu)解。

明顯看出，電池、防水等級、附加功能為效益型屬性，即數(shù)值越大越好。尺寸為成本型屬性，即數(shù)值越小越好。壓力和流速屬于區(qū)間型屬性，即最優(yōu)解為區(qū)間。經(jīng)過規(guī)范化數(shù)據(jù)，見表2。

表2 輸液泵參數(shù)規(guī)范

2.權(quán)重賦值。權(quán)重用來衡量各個指標(biāo)在綜合評價的指標(biāo)體系中的重要程度，體現(xiàn)了各指標(biāo)對最終目標(biāo)的影響力。權(quán)重越大，該指標(biāo)對最終目標(biāo)越重要，影響力越大[10]。目前計算權(quán)重系數(shù)的方法主要分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法。主觀賦權(quán)法是由評價人員根據(jù)各項指標(biāo)的重要性而人為賦權(quán)的一種方法，充分反映專家的經(jīng)驗，目前使用較多的是專家咨詢法，層次分析法，循環(huán)打分法等[11]?？陀^賦權(quán)法是從實際數(shù)據(jù)出發(fā)，利用指標(biāo)值所反映的客觀信息確定權(quán)重的一種方法，如熵值法，主成分分析法，因子分析法，均方差法，相關(guān)系數(shù)法，離差最大化方法等[12]。鑒于主客觀賦值法的局限性，這里采用層次分析法和熵值法相結(jié)合的綜合賦值法。

2.1 客觀賦值法評估。廣義上，熵是指某些物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)可能出現(xiàn)的程度。根據(jù)熵的特性，可以通過計算熵值來判斷一個方案的隨機性及無序程度，也可以用熵值來判斷某個指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對綜合評價的影響越大[13]。因此，可以根據(jù)各項指標(biāo)的離散程度，計算信息熵，得出輸液泵各個參數(shù)的權(quán)重，為多屬性評價提供依據(jù)。

經(jīng)計算，熵值權(quán)重系數(shù)，見表3。

表3 熵值權(quán)重

結(jié)合熵值定義可以看出，各個廠家輸液泵在流速參數(shù)離散程度最大，導(dǎo)致其權(quán)重最大。而在尺寸參數(shù)上，則各品牌輸液泵性能差異不大。

2.2 主觀賦值法評估。層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是20 世紀(jì)70 年代由著名運籌學(xué)家薩蒂(T.L.Satty，1980)提出，韋伯(Weber)等提出利用層次分析法分別用于合作伙伴的選擇。它的基本原理是根據(jù)具有遞階結(jié)構(gòu)的目標(biāo)、子目標(biāo)(準(zhǔn)則)、約束條件、部門等來評價方案，采用兩兩比較的方法確定判斷矩陣，然后把判斷矩陣的最大特征根對應(yīng)的特征向量的分量作為相應(yīng)的系數(shù)[14]。最后綜合給出各方案的權(quán)重(優(yōu)先程度)。AHP 如今已應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的決策方面，其主要特點是定性分析和定量計算相結(jié)合，將主觀判斷以數(shù)量形式表達(dá)并進行科學(xué)處理[15]。

利用已遴選指標(biāo)構(gòu)建準(zhǔn)則層，應(yīng)用9 因子標(biāo)度法表示影響程度(見表4)，通過專家打分得到判斷矩陣(見表5)。

表4 因子對比標(biāo)度

表5 專家判斷矩陣

關(guān)于權(quán)重解算，采用方根法求解

計算相對重要度：

得到v1=4.082，v2=1.741，v3=0.297，v4=0.922，v5=0.514

計算權(quán)重：

得到ω1=0.540，ω2=0.230，ω3=0.039，ω4=0.122，ω5=0.068

一致性檢驗：

通過矩陣求得最大特征根λmax=5.097，得一致性指標(biāo)CI。

根據(jù)查詢5 階矩陣隨機一致性指標(biāo)RI=1.12，則一致性比例CR

矩陣滿足一致性檢驗。則AHP 加權(quán)系數(shù)，見表6。

表6 AHP 權(quán)重

從表6 可以看出，專家在判斷時，認(rèn)為流速問題是輸液泵性能的主要方面，權(quán)重超過一半。而對防水等級和尺寸問題關(guān)心的較少。

2.3 組合權(quán)重的確定。主客觀綜合賦權(quán)法是將AHP 主觀權(quán)重與熵值法客觀權(quán)重相結(jié)合，既反應(yīng)客觀信息又體現(xiàn)專家的經(jīng)驗信息，能夠減少賦權(quán)的主觀隨意性，反映數(shù)據(jù)的真實變化。

表7 組合權(quán)重

3.TOPSIS 排序。在經(jīng)過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和賦值權(quán)重后，計算出加權(quán)矩陣。應(yīng)用TOPSIS 的核心思想確定正理想解和負(fù)理想解，后解算各個參數(shù)到正理想解距離和負(fù)理想解距離，得出各個輸液泵的指標(biāo)排序。

最終，得到熵值加權(quán)和AHP 加權(quán)矩陣排名，見表8。

表8 輸液泵加權(quán)TOPSIS 排序

從表8 可以看出，E 型號輸液泵無論是在熵值加權(quán)、AHP 加權(quán)和組合加權(quán)下均為性能最佳，其在流速和壓力均排名靠前，符合預(yù)期設(shè)想。其次是H 型號和C 型號輸液泵，其分別在尺寸和電池性能上有良好表現(xiàn)。

結(jié)論

在醫(yī)院，輸液泵作為臨床科室常用的醫(yī)療設(shè)備，具有數(shù)量多、應(yīng)用廣和安全風(fēng)險高等特點，對治療效果有直接影響。為了選購合適品牌輸液泵，應(yīng)用TOPSIS 算法思想，將輸液泵參數(shù)進行規(guī)范化，結(jié)合不同賦值方法，建立一套可行、簡單、客觀的評價體系，為醫(yī)院采購部門提供科學(xué)決策。當(dāng)然，決策范圍也不僅局限于輸液泵，適用于大多數(shù)醫(yī)療設(shè)備的采購。不足之處在于僅考慮流速、壓力等5 個指標(biāo)對輸液泵性能進行評估，后續(xù)工作可以通過量化臨床特殊需求、可操作性和使用穩(wěn)定性等其他因素完善評價體系。