以診療數(shù)據(jù)挖掘為指導(dǎo)的三甲醫(yī)院發(fā)展策略研究*

高 瞻

(十堰市太和醫(yī)院 十堰 442000)

高 艷

(十堰市人民醫(yī)院 十堰 442000)

韓玖陽 趙 亮

(十堰市太和醫(yī)院 十堰 442000)

1 引言

1.1 研究背景

新醫(yī)改日益深化，私立和專科醫(yī)院興起，公立醫(yī)院發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。目前大型醫(yī)院尤其是大型三甲醫(yī)院科室眾多，向下劃分的病區(qū)更加繁雜，事務(wù)性工作主要由科主任管理，高層管理者較難精準了解不同科室、病區(qū)特點及情況，導(dǎo)致醫(yī)院發(fā)展戰(zhàn)略制定和實施在不同程度上受阻。近年來基于醫(yī)院臨床大數(shù)據(jù)，通過機器學(xué)習(xí)方法挖掘數(shù)據(jù)潛在特征，建立分析模型方面已取得顯著成效。吳曼琪、潘習(xí)龍和程迪等[1]利用臨床大數(shù)據(jù)設(shè)計醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)控輔助系統(tǒng)，從環(huán)節(jié)上把握影響醫(yī)療質(zhì)量與安全的關(guān)鍵點與關(guān)鍵事件，全面提升醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量管理水平。趙娜、王吉善和王圣友等[2]對醫(yī)院評審評價結(jié)果關(guān)聯(lián)規(guī)則進行分析，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院管理中應(yīng)重視建立各指標之間的關(guān)聯(lián)性。在醫(yī)院科室發(fā)展策略研究方面，有學(xué)者[3-4]運用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis，DEA)方法對醫(yī)院臨床科室數(shù)據(jù)進行分析，為醫(yī)院合理規(guī)劃臨床科室配置及進一步提高資源利用率提供參考。陳偉和王忠[5]應(yīng)用加權(quán)綜合指數(shù)法考核臨床科室并提出針對性的發(fā)展建議，為醫(yī)院管理提供依據(jù)。

1.2 研究目的

傳統(tǒng)醫(yī)院科室(病區(qū))人力、物資配備及發(fā)展方案制定主要是按收治患者情況被動調(diào)整，醫(yī)院管理者較難宏觀把握綜合發(fā)展的平衡點。以患者特征為基礎(chǔ)，結(jié)合醫(yī)院總體發(fā)展戰(zhàn)略布局，將不同科室資源配備由被動變?yōu)橹鲃?，制定切合實際的精細化發(fā)展策略是醫(yī)院管理者亟待思考和解決的關(guān)鍵問題之一。本文以住院患者大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析和挖掘各科室在不同維度上的特征信息，基于上述特征信息利用聚類算法構(gòu)建科室類群分析模型。根據(jù)類群特點將科室劃分為發(fā)展型、全能型、服務(wù)型和技術(shù)型4類，針對不同類型科室探究相應(yīng)發(fā)展策略，為醫(yī)院科室管理和發(fā)展戰(zhàn)略提供指導(dǎo)。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

經(jīng)過多年發(fā)展，目前各醫(yī)院信息系統(tǒng)已積累大量臨床、檢驗、影像以及患者數(shù)據(jù)等。其中患者數(shù)據(jù)主要包含患者基本信息(如年齡、性別、職業(yè)、地區(qū)、病史等)、住院信息(如住院時間、出院時間、住院科室、診斷疾病、用藥信息、費用等)、手術(shù)信息(如手術(shù)時間、名稱、級別等)，挖掘分析上述數(shù)據(jù)信息將為醫(yī)院運營管理優(yōu)化、患者疾病精準診療分析、科室個性化服務(wù)等提供依據(jù)。本文以某大型三甲醫(yī)院現(xiàn)有醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System，HIS)，檢驗信息系統(tǒng)(Laboratory Information System，LIS)，電子病歷(Electronic Medical Records，EMR)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，提取近幾年住院患者數(shù)據(jù)共計33萬余條，見表1。根據(jù)醫(yī)院運營管理的最小粒度，以科室(病區(qū))為單位共計臨床科室79個。

表1 住院患者數(shù)據(jù)

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

醫(yī)療行業(yè)具有一定特殊性，公立醫(yī)院發(fā)展不能過于追求營利性，其基本醫(yī)療服務(wù)的公益性才是根本[6]。因此以利益收入單因素衡量部門綜合運營能力的模型并不適用于醫(yī)院科室分析，需要選取多項指標體現(xiàn)不同科室綜合能力和特點。收入高低是科室發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力之一，而接收患者數(shù)量多少及患者住院時長直接影響科室資源和人力配備情況。此外考慮到科室技術(shù)水平和綜合業(yè)務(wù)能力，接收患者所患疾病種類的廣度和手術(shù)級別(分為4個等級，4級手術(shù)過程最復(fù)雜、技術(shù)難度最大、風險程度最高)的高低是重要因素。本文以住院患者數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計科室每年費用總收入、接收患者總量、患者住院總時長、收治患者疾病種類數(shù)、接收患者所做4級手術(shù)總量5個特征作為科室病區(qū)數(shù)據(jù)挖掘的價值指標，構(gòu)建科室綜合能力分析模型。挖掘分析前需進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括刪除關(guān)鍵字段缺失和異常值的數(shù)據(jù)；患者住院總時長采用出院時間與住院時間差值；同一患者住院期間多次手術(shù)，只統(tǒng)計手術(shù)等級最高的1次。5個指標數(shù)據(jù)取值范圍差異較大，為消除數(shù)量級帶來的影響，對數(shù)據(jù)進行標準化處理，見公式(1)、表2。

表2 科室標準化后的數(shù)據(jù)示例

(1)

其中xi表示第i項特征值，Mean(Ri)為科室數(shù)據(jù)的第i項特征在其參考范圍內(nèi)的所有樣本期望值，Std(Ri)為其在參考范圍內(nèi)的所有樣本標準差。

2.3 模型構(gòu)建

2.3.1 聚類分群 科室綜合能力分析模型構(gòu)建主要分為兩部分：根據(jù)科室5個指標數(shù)據(jù)進行聚類分群；分析每個類群特征，將科室劃分成相應(yīng)類型。科室類群劃分采用機器學(xué)習(xí)算法K-Means，聚類數(shù)量K值可以結(jié)合對實際業(yè)務(wù)的理解和分析來確定，也可以選取多個K值，采用手肘法(Elbow Method)和輪廓系數(shù)(Silhouette Coefficient)[7-8]方法找到聚類性能最優(yōu)的聚類值Koptimal。其中手肘法是一種基于誤差平方和(Sum of Squared Error, SSE)的K-均值聚類選擇算法，該算法核心思想是隨著聚類數(shù)K的不斷增大劃分會更加詳細，每個分組(簇)的聚合程度會不斷地提高而SSE會逐漸減小，在達到某個臨界點即“手肘”點時，畸變程度會得到極大改善，之后緩慢下降，這個臨界點被認為是聚類性能較好的點[9]。以十堰市太和醫(yī)院近幾年住院患者數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用手肘法選取K值，計算結(jié)果顯示數(shù)據(jù)聚類K值的表現(xiàn)基本相同。選取與當前醫(yī)院情況最相近的2019年住院患者數(shù)據(jù)為例展開分析，在K=4時首次出現(xiàn)曲率最大的轉(zhuǎn)折點即最優(yōu)聚類值Koptimal=4。此時由聚類算法計算取得各類數(shù)量及類群中心點，見表3。

表3 醫(yī)院各科室病區(qū)聚類結(jié)果

2.3.2 科室類群劃分 針對2019年住院患者數(shù)據(jù)聚類結(jié)果進行特征分析并繪制雷達圖，圖中以不同符號標記不同類別，見圖1。其中類別1科室數(shù)量在醫(yī)院中占比最大，5項指標都處于中等偏上水平，既沒有突出優(yōu)勢特征也沒有明顯弱勢特征，在收治患者數(shù)量一定時，患者疾病種類最為復(fù)雜，是體現(xiàn)醫(yī)院綜合能力的關(guān)鍵，因此將其定義為全能型科室；類別2在患者總量、住院時長上具有明顯優(yōu)勢，手術(shù)難度和費用方面并不突出，如兒科、產(chǎn)科病區(qū)等，患者疾病種類相對單一、手術(shù)級別較低，但患者數(shù)量、陪護人員較多，人流量大，體現(xiàn)出該類科室具有一定服務(wù)與公益性質(zhì)，定義為服務(wù)型科室；類別3在5項指標上均具有明顯劣勢，但科室數(shù)量在醫(yī)院中占比較大，該類科室通常具有較強發(fā)展?jié)摿?，將其定義為發(fā)展型科室；類別4在4級手術(shù)量和收入總費用方面具有明顯優(yōu)勢，對醫(yī)院績效有突出貢獻，但面臨的患者疾病最為復(fù)雜，手術(shù)難度較大，為患者配備的相關(guān)醫(yī)療資源更全面，對核心醫(yī)生技術(shù)水平要求較高，定義為技術(shù)型科室。

圖1 科室特征分析

3 結(jié)果與分析

3.1 橫向分析

3.1.1 總體情況 通過科室綜合能力分析模型，管理者可以精準掌握每個科室在醫(yī)院中的類別定位，從宏觀上了解不同類別科室特點，進而結(jié)合實際情況制定有針對性的發(fā)展方案。根據(jù)各科室類型特征，從重要性和發(fā)展?jié)摿煞矫鎸Ω黝惪剖疫M行排序，見表4。技術(shù)型和服務(wù)型科室在醫(yī)院重要性上占據(jù)最關(guān)鍵地位，直接關(guān)系到醫(yī)院績效、技術(shù)影響力、收治患者情況等；全能型和發(fā)展型科室在醫(yī)院中占比最大，其在各項指標上的不足反映出其具備較大發(fā)展?jié)摿?。根?jù)不同類型科室特征提出4項發(fā)展策略。

表4 醫(yī)院各科室聚類結(jié)果排名

3.1.2 技術(shù)型科室 一方面，培養(yǎng)技術(shù)精深的專家，通過特殊患者治療病例樹立醫(yī)生形象與醫(yī)院品牌特色，不斷擴大影響力；另一方面，注重青年骨干人才培養(yǎng)，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進技術(shù)，推動科室持續(xù)發(fā)展與技術(shù)不斷創(chuàng)新。

3.1.3 服務(wù)型科室 首先，應(yīng)明確醫(yī)院不能過于依靠該類科室提升績效；其次，需要花費更多精力關(guān)注患者服務(wù)(如提供優(yōu)質(zhì)病房條件、患者切身關(guān)懷等)，當醫(yī)務(wù)人員和醫(yī)療資源有限的情況下可適當控制患者接收數(shù)量，從而保證服務(wù)品質(zhì)和患者就醫(yī)體驗。最后，借助該類科室人流量大的優(yōu)勢宣傳醫(yī)院技術(shù)優(yōu)勢和相關(guān)惠民政策，建立醫(yī)院良好口碑，從而吸引更多患者。

3.1.4 全能型科室 一是引入基礎(chǔ)知識更廣博和經(jīng)驗更豐富的醫(yī)生，向全科醫(yī)生方向發(fā)展以應(yīng)對各類雜癥，節(jié)省?？漆t(yī)生培養(yǎng)成本。二是通過引進高水平人才、專家，增強醫(yī)院對特大、特難疾病患者的收治能力，將部分科室發(fā)展成技術(shù)型科室。三是通過投入先進設(shè)備或建立專病專家組等手段吸引更多患者，將部分科室發(fā)展成服務(wù)型科室。

3.1.5 發(fā)展型科室 主要分為兩種情況，一是科室收治的患者疾病罕見、數(shù)量稀少，但在醫(yī)院戰(zhàn)略布局上必不可少，保持在同等級醫(yī)院的一般水平即可。二是科室發(fā)展?jié)摿薮?，需要結(jié)合具體科室情況具體分析，投入相應(yīng)人力、物力資源以供其發(fā)展，這類病區(qū)會隨著醫(yī)院的發(fā)展和戰(zhàn)略布局進行改進和轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為與全能型科室轉(zhuǎn)化頻繁。

3.2 縱向分析

采用上述模型對近幾年醫(yī)院科室數(shù)據(jù)進行分析并繪制科室演變圖，見圖2。

圖2 科室能力演變 注：結(jié)點上數(shù)字代表該類型科室數(shù)量，連線代表科室演化情況，線上數(shù)字代表轉(zhuǎn)化數(shù)量。

以上述科室重要性排序為依據(jù)，從連線走勢上看，連線斜率為正代表醫(yī)院科室向好的方向積極發(fā)展，為負代表其發(fā)展在一定程度上受阻或衰退，平行演變則為穩(wěn)定發(fā)展。從全局上看，全能型和發(fā)展型科室轉(zhuǎn)化相對比較活躍，而技術(shù)型和服務(wù)型科室基本保持穩(wěn)定態(tài)勢。醫(yī)院近幾年有較多向上發(fā)展的科室，僅有5個科室出現(xiàn)下滑，大多數(shù)科室沒有太大變化，總體上維持穩(wěn)定態(tài)勢。全能型和發(fā)展型科室在醫(yī)院中占比達到70%以上，發(fā)展這兩類科室能夠有效提升醫(yī)院綜合實力。根據(jù)科室特征和能力演變分析，全能型向服務(wù)型科室轉(zhuǎn)化的核心是發(fā)展患者數(shù)量，而全能型向技術(shù)型科室轉(zhuǎn)化的核心是提升4級手術(shù)量，該現(xiàn)象提醒醫(yī)院管理者可以在全能型科室中挑選最具潛力的科室，從上述兩方面著手進行布局；發(fā)展型與全能型科室特征相似，均沒有突出優(yōu)勢，但后者5項指標均明顯優(yōu)于前者，因此相互轉(zhuǎn)化活躍，該現(xiàn)象提醒醫(yī)院管理者可以分別挑選一一對應(yīng)的發(fā)展型與全能型科室，共享全能型科室發(fā)展理念，為發(fā)展型科室樹立學(xué)習(xí)標桿，相互幫扶、共贏。

4 結(jié)語

本文通過挖掘住院患者數(shù)據(jù)信息匯集成科室特征，采用聚類算法構(gòu)建科室綜合能力分析模型，進而將醫(yī)院科室劃分為發(fā)展型、全能型、服務(wù)型和技術(shù)型4種類型。針對不同類型科室制定相應(yīng)發(fā)展策略，從橫向和縱向兩個角度分析醫(yī)院發(fā)展情況。從宏觀上看服務(wù)型和技術(shù)型科室發(fā)展相對穩(wěn)定，說明醫(yī)院在口碑樹立和品牌影響力上有持續(xù)投入，但其轉(zhuǎn)化相對穩(wěn)定，發(fā)展動力略顯不足；全能型和發(fā)展型科室轉(zhuǎn)化活躍，但絕大部分科室仍保持平行發(fā)展，其中除部分科室受到客觀原因影響發(fā)展受限外，也存在一些科室由于沒有找準自身定位、科室類別特征模糊，錯失發(fā)展良機。通過對科室精準定位，深入了解各類科室特點，變被動調(diào)整為主動介入，使各類型科室保持持續(xù)快速的深化發(fā)展。本研究存在一定局限性：一方面，在特征挖掘時只選取收治患者數(shù)量、住院時長、疾病種類、住院花費、手術(shù)難度、手術(shù)數(shù)量作為衡量指標，其中手術(shù)難度也僅考慮4級手術(shù)，忽略了手術(shù)質(zhì)量、治療效果等關(guān)鍵臨床指標；另一方面，科室發(fā)展策略分析與探究只是基于宏觀數(shù)據(jù)，未結(jié)合具體情況深入展開，如科室醫(yī)生及床位數(shù)量、各科室協(xié)作關(guān)系、區(qū)域性疾病情況等。在實際應(yīng)用中管理者需在此基礎(chǔ)上進行深入細致研究，制定符合本院實際和特色的最優(yōu)發(fā)展策略。