基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型實現(xiàn)DRG與臨床路徑管理融合與優(yōu)化

□ 曹坤 CAO Kun 蔡雙寧 CAI Shuang-ning 陳維敏 CHEN Wei-min

臨床路徑管理工作是公立醫(yī)院改革的重要內(nèi)容，對于規(guī)范醫(yī)療行為，提高醫(yī)療質(zhì)量，控制不合理醫(yī)藥費用有十分重要的意義。建立臨床路徑的目的是減少不必要的治療、檢查和藥品的使用，以規(guī)范化的、最有效的手段治療路徑內(nèi)的患者，實現(xiàn)保障醫(yī)療質(zhì)量和控制醫(yī)療費用的目的。2017年，國家衛(wèi)生計生委發(fā)布了《醫(yī)療機構(gòu)臨床路徑管理指導原則》，其中規(guī)定了醫(yī)療機構(gòu)臨床路徑管理的組織機構(gòu)和職責，明確了臨床路徑病種選擇與文本制定的基本原則，細化了臨床路徑實施流程和管理制度，強調(diào)了臨床路徑信息化建設和監(jiān)督評價的有關(guān)要求。同時，《指導原則》突出了臨床路徑“四個結(jié)合”的原則，即臨床路徑管理與醫(yī)療質(zhì)量控制和績效考核相結(jié)合、與醫(yī)療服務費用調(diào)整相結(jié)合、與支付方式改革相結(jié)合、與醫(yī)療機構(gòu)信息化建設相結(jié)合[1]。2020年，根據(jù)臨床實踐情況并結(jié)合醫(yī)療進展，國家衛(wèi)生健康委組織對19個學科有關(guān)病種的臨床路徑進行了修訂，形成224個病種臨床路徑(2019版)。

DRG作為一種病例組合分類方案，是實現(xiàn)病例“標準化”的有效工具，是用于衡量醫(yī)療服務質(zhì)量效率以及進行醫(yī)保支付的一個重要工具。在DRG付費機制下，醫(yī)院運營壓力增加，導致醫(yī)院管理需實現(xiàn)科學化和精益化管理的進一步轉(zhuǎn)型。在實現(xiàn)科學化和精益化轉(zhuǎn)型的過程中，很重要的一點就是要應用管理工具來進行醫(yī)療數(shù)據(jù)處理、動態(tài)分析和趨勢研究?；谂R床路徑與DRG整合與優(yōu)化，可以有效地幫助臨床醫(yī)生準確填寫臨床診斷，有效地幫助醫(yī)生進行費用控制，確保入組的準確性、合理性，確保治療過程與診斷編碼的準確度，減少病人費用支出，全程監(jiān)控費用的合理用途。

目前，浙江省已在各級醫(yī)院全面推進DRG支付方式改革，在實行DRG付費的形勢下，臨床路徑作為一種標準化的治療模式和程序，能夠有效地幫助醫(yī)院管控成本，保證質(zhì)量。以往的臨床路徑在成本控制方面比較欠缺，在引入DRG結(jié)算之后，臨床路徑可以和DRG結(jié)算有機結(jié)合，這也符合2017年衛(wèi)計委在《醫(yī)療機構(gòu)臨床路徑管理指導原則》中提出的與支付方式改革相結(jié)合的原則。實踐中以DRG支付標準作為參照，對院內(nèi)臨床路徑的測算費用進行比較，以DRG分組要素作為參考，修訂優(yōu)化臨床路徑的入徑條件。 現(xiàn)代醫(yī)院管理不應局限于某一種付費管理模式，而應積極探索多種付費方式相結(jié)合的管理手段和辦法。同時，DRG付費和臨床路徑作為現(xiàn)代化的支付和管理手段，可以相互配合、互為補充。二者配合良好可以相得益彰，只有這樣才能有利于醫(yī)院核心競爭力的進一步提升，為醫(yī)改的深入推行鋪平道路[2]。

實施基礎

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(artificial neural networks，ANN)是模擬人類的形象直覺思維，在生物神經(jīng)網(wǎng)絡研究的基礎上，根據(jù)生物神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡的特點，通過簡化、歸納、提煉總結(jié)出來的一類并行處理網(wǎng)絡[3]。BP(back propagation)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(圖1)研究目前已充分應用于各類數(shù)據(jù)挖掘與分析過程中，如電子病歷數(shù)據(jù)的挖掘與分析、診斷的鑒別與分析等。電子病歷中包含大量能夠輔助臨床診斷和決策的醫(yī)療信息，利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行電子病歷的數(shù)據(jù)挖掘，對電子病歷進行分析預測，可以查找存在的危險因素。目前已證實BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡在電子病歷系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析中具有實際應用價值[4]。

圖1 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡

針對臨床路徑的復雜性和模糊不確定性，對其進行綜合分析，計算出臨床路徑診療單元的平均治療天數(shù)以及臨床路徑的總治療天數(shù)，分別作為實驗的樣本數(shù)據(jù)和最終評價指標[5]。在此基礎上，利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡的方法對臨床路徑進行優(yōu)化建模，可以取得臨床路徑最優(yōu)執(zhí)行路徑。針對醫(yī)療信息的復雜性及模糊不確定性，對信息化醫(yī)療數(shù)據(jù)進行綜合分析，采用模糊C均值算法進行迭代運算，獲得最終模糊聚類結(jié)果，在此基礎上建立模糊神經(jīng)網(wǎng)T-S模型對聚類結(jié)果進行訓練，達到自適應學習的目的。采用Matlab進行模擬仿真，實驗結(jié)果表明該模型具有較強的泛化性、自適應學習能力，實際輸出與預測輸出誤差較小，能持續(xù)優(yōu)化臨床路徑，并快速為患者選擇最優(yōu)治療方案[6]。DRG與臨床路徑相輔相成，臨床路徑規(guī)范醫(yī)療行為，DRG控制醫(yī)療成本，兩者相互促進，相互補充。DRG病組下的臨床路徑實施效果分析，更具可比性，同時篩選出重點病種，為今后院內(nèi)臨床路徑推廣、病種成本控制提供客觀、合理的參考[7]。

實施過程

1.對歷年臨床路徑實施情況分析并與DRG支付數(shù)據(jù)進行匹配，確定人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型的數(shù)據(jù)屬性。通過分析當前醫(yī)院臨床路徑的使用情況對使用效果進行評價。了解當前臨床路徑的使用情況，主要從臨床路徑覆蓋病例占比、入徑率、變異情況、臨床路徑相關(guān)費用占比、臨床路徑系統(tǒng)使用情況等方面進行度量，主要評價醫(yī)院臨床路徑是否覆蓋足夠廣、足夠深，以及臨床醫(yī)生是否規(guī)范使用臨床路徑。使用效果主要從平均住院日、入徑病例的DRG盈虧情況、醫(yī)療質(zhì)量等維度進行評價，確保臨床路徑在規(guī)范診療和保證醫(yī)療質(zhì)量的前提下達到平均住院床日和費用的有效控制。以DRG支付標準作為參照，對院內(nèi)臨床路徑的測算費用進行比較。這個階段要確定BP網(wǎng)絡挖掘目標和結(jié)論的評估標準，初步確定需要的數(shù)據(jù)屬性。數(shù)據(jù)屬性的選擇需要能夠說明臨床路徑及DRG管理的各類要素，如診斷代碼(ICD10)、手術(shù)代碼(ICD9)、DRG分組、并發(fā)癥、合并癥、費用結(jié)算明細項目、醫(yī)囑項目、科室、醫(yī)療小組等。將這些數(shù)據(jù)屬性作為BP網(wǎng)絡模型的輸入變量，將總費用、均次費用、質(zhì)量安全等指標作為輸出變量，建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練和預測。

2.基于DRGs支付管理，擴大臨床路徑實施范圍。傳統(tǒng)的臨床路徑主要覆蓋醫(yī)囑系統(tǒng)中的一些項目，包括檢查、化驗、用藥、治療、護理和其他，這些醫(yī)囑項目只占整體醫(yī)療費用的一部分，對于部分病種，這些項目費用占比甚至低于50%。手術(shù)、麻醉和耗材的使用一般不包含在臨床路徑中，導致臨床路徑在與DRG相結(jié)合時，即使按照臨床路徑去實施診療也很有可能費用超標。這就要求臨床路徑的內(nèi)容要覆蓋得足夠全面，需要將臨床路徑系統(tǒng)與醫(yī)囑系統(tǒng)、醫(yī)技系統(tǒng)、手麻系統(tǒng)和計費等系統(tǒng)相對接，整合所有診療過程數(shù)據(jù)，依據(jù)國家互聯(lián)互通的相關(guān)標準將數(shù)據(jù)及接口進行標準化，實現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的快捷對接。

3.臨床路徑與DRG的融合分析，建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型。針對第一階段分析發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合第二階段整合清洗后的數(shù)據(jù)，在臨床路徑的廣度方面進一步提高臨床路徑的覆蓋度，結(jié)合DRG結(jié)算標準，基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論，分析預測臨床路徑患者中DRG結(jié)算的盈虧情況。結(jié)合DRG支付標準，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型學習、識別臨床診療過程中治療項目對收支結(jié)余、安全質(zhì)量的影響，同時對比分析臨床路徑的費用，包括藥品費、檢查費、材料費、手術(shù)費，同時對臨床路徑的費用進行拆分，分術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后，進行分階段控制，實現(xiàn)臨床路徑事前、事中、事后與DRG的結(jié)合，建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，確定網(wǎng)絡層數(shù)及神經(jīng)元個數(shù)。

在DRG分組的基礎上優(yōu)化臨床路徑的劃分方式。在臨床路徑的深度方面研究基于診療歷史數(shù)據(jù)，依托BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，構(gòu)建本地化的臨床路徑。同時，結(jié)合衛(wèi)健委頒布的參考臨床路徑和各種疾病的診療指南，以及地區(qū)DRG病組支付標準和醫(yī)院平均住院日控制目標，優(yōu)化診療要素和診療流程，識別影響診療流程效率的系統(tǒng)性節(jié)點。以DRG分組要素作為參考，優(yōu)化臨床路徑的入徑條件，提高入徑比例。針對同一ADRG下不同DRG組可能針對主診斷的診療方式一致，且合并癥不影響主診斷的診療的情況下，當相似度達到一定閾值(≥0.9)，可以合并同一ADRG下的多條路徑。

4.基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型開發(fā)DRG臨床路徑信息系統(tǒng)。通過對數(shù)據(jù)可視化，為醫(yī)療集團、醫(yī)院各層級管理者和醫(yī)生提供數(shù)據(jù)洞察和分析問題的工具。數(shù)據(jù)分析是用探索分析、定性分析等方法，從大量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、并猜想問題原因，最后用數(shù)據(jù)證明的過程。數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)則是將數(shù)據(jù)分析過程中形成的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的一套思路和指標，通過主題拆分，以圖表形式展現(xiàn)，讓用戶隨時可以自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。應用系統(tǒng)可以接入Excel/CVS等手工數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)倉庫中的模型集成，基于探索式分析，圖表協(xié)同過濾、全維度數(shù)據(jù)鉆取，幫助用戶快速定位并發(fā)現(xiàn)問題。數(shù)據(jù)挖掘的精確度很大程度上取決于挖掘方法與研究目標的匹配程度。BP網(wǎng)絡模型建立后，運用軟件進行系統(tǒng)編程、調(diào)試，對網(wǎng)絡模型進行訓練，經(jīng)過多次訓練后，均方誤差為0，達到標準即訓練完成。將訓練樣本和保留樣本進行驗證，得出網(wǎng)絡量化結(jié)果，結(jié)合臨床路徑及DRG的相關(guān)知識對BP網(wǎng)絡預測的結(jié)果與對照組對比，做出評價。系統(tǒng)支持用戶創(chuàng)建團隊和自定義權(quán)限管理，對團隊中不同的角色分配對應的數(shù)據(jù)和看板，滿足各級人員分析查看業(yè)務數(shù)據(jù)的需求。

實施結(jié)果

我院自2004年自主研發(fā)了一套以日程安排為主線，兼顧數(shù)據(jù)分析管理的臨床路徑管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了與電子病歷等醫(yī)療系統(tǒng)對接、關(guān)鍵節(jié)點警示提醒、單病種質(zhì)量管理、路徑變異管理等規(guī)范要求，對病人從入院到出院的所有關(guān)鍵節(jié)點進行監(jiān)控與提醒，提高了醫(yī)療質(zhì)量及效率。系統(tǒng)從2004年的臨床路徑1.0版本升級到2010年的臨床路徑2.0版本，直到現(xiàn)在的4.0版本，系統(tǒng)在規(guī)范醫(yī)務人員診療行為的同時，也逐漸強化了患者參與和醫(yī)患互動、醫(yī)護協(xié)同。臨床路徑不再僅僅是醫(yī)護人員的“內(nèi)部工作指南”，也是醫(yī)患的“共同治療計劃”，能夠充分發(fā)揮醫(yī)患合力。我院經(jīng)過17年的實踐，臨床路徑共計服務了71萬多例患者，醫(yī)療費用得到了降低，同時更好地規(guī)范了醫(yī)療行為，提高了工作效率。

我院自2019年初開始，通過自主創(chuàng)新的信息分析整合技術(shù)，形成了院內(nèi)DRG智能運營管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析和應用，改善了成本核算與績效評估體系，提升了醫(yī)院管理的精細化水平。目前醫(yī)院DRG智能運營管理系統(tǒng)，主要包含醫(yī)生、科室、醫(yī)院三個層級的管理：面向醫(yī)生提供定制化的個人數(shù)據(jù)分析，提升醫(yī)生的診療行為，通過紅、黃卡進行警示[8]；面向科室，向科室對事中對在院病例進行入組預測、費用預警，事后進行各醫(yī)療組虧損分析、病組虧損原因分析；面向醫(yī)院管理者，分析醫(yī)院在DRG控費下的管理痛點。

在以上兩個體系的基礎上，自2020年開始，我院開始基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行臨床路徑的歷史評價、臨床路徑修訂及完善、臨床路徑分拆與新增、臨床路徑執(zhí)行評價等。同時，基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測分析評價病組的超支和結(jié)余變化趨勢及費用結(jié)構(gòu)，通過臨床路徑進行規(guī)范化治療，從而進行質(zhì)量及費用控制，實現(xiàn)了三方共贏。目前，我院已構(gòu)建了一套基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的臨床路徑DRG管理機制與系統(tǒng)，實現(xiàn)了在醫(yī)院三、四類手術(shù)持續(xù)增長的情況下，醫(yī)保DRG結(jié)算從2019年虧損200多萬到2020年底結(jié)余200多萬的轉(zhuǎn)變。至目前為止，我院臨床路徑患者占出院人次的比例達61.94%，DRG結(jié)算支付趨于平穩(wěn)，核撥率穩(wěn)定在100%左右。

結(jié)論

經(jīng)過兩年的探索與實踐，醫(yī)院基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡對臨床路徑與DRG數(shù)據(jù)進行融合分析，通過構(gòu)建網(wǎng)絡模型對各學科專業(yè)病組覆蓋情況進行評價，全面了解和掌握了醫(yī)院學科建設與發(fā)展現(xiàn)狀，并在此基礎上研發(fā)了臨床路徑DRG信息系統(tǒng)。實施成果充分論證了臨床路徑與DRG的融合發(fā)展及優(yōu)化，可以有目地、有計劃地規(guī)劃學科發(fā)展，有助于醫(yī)院整體醫(yī)療技術(shù)能力及精細化運營能力的提升。