基于層次分析法的醫(yī)療設(shè)備報廢評估模型研究

周學(xué)武，楊澤楠，孫菊江，宋曉英

（1.聯(lián)勤保障部隊臨潼康復(fù)療養(yǎng)中心醫(yī)學(xué)工程科，西安 710600；2.空軍第986醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，西安 710054）

0 引言

醫(yī)療設(shè)備有自己的生命周期，使用時間長、技術(shù)落后、性能差、喪失使用精度、失去工作能力、損壞無法維修及存在缺陷影響使用安全等問題的醫(yī)療設(shè)備必然面臨淘汰報廢。如何做好醫(yī)療設(shè)備報廢管理這項“最后一公里”工作，既確保醫(yī)療設(shè)備應(yīng)盡其用，又不能影響醫(yī)療機(jī)構(gòu)正常業(yè)務(wù)的開展，同時還不能造成資產(chǎn)流失[1]，是大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)面臨的管理難題。醫(yī)療設(shè)備的整個生命周期通常分為2個階段：第一階段是醫(yī)療設(shè)備的論證和引進(jìn)，第二階段是醫(yī)療設(shè)備的使用、淘汰報廢以及后續(xù)處置[2]。對于整個生命周期，醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理部門通常重點(diǎn)關(guān)注醫(yī)療設(shè)備的論證、引進(jìn)和使用，而對老舊設(shè)備的退役報廢工作缺乏應(yīng)有的重視。現(xiàn)階段，各醫(yī)療機(jī)構(gòu)對淘汰報廢設(shè)備的管理大多停留在制度和流程的制訂上，而對于具體某一臺設(shè)備是否需要報廢很少能有一個量化評判的標(biāo)準(zhǔn)[3]，往往會出現(xiàn)設(shè)備尚未達(dá)到使用壽命而提前報廢或者已經(jīng)達(dá)到使用壽命但沒有被強(qiáng)制報廢等情況[4]，影響醫(yī)療機(jī)構(gòu)正常業(yè)務(wù)的開展。因此，亟須研究一種醫(yī)療設(shè)備報廢的量化評價方法，以期為醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理者在醫(yī)療設(shè)備的報廢決策中提供參考。

本研究擬建立一種基于層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）的評估模型[5]，該模型能夠?qū)M報廢醫(yī)療設(shè)備一系列評估指標(biāo)進(jìn)行量化，得到一個關(guān)鍵度指數(shù)，進(jìn)而為設(shè)備報廢決策提供借鑒。

1 模型的建立

1.1 層次結(jié)構(gòu)模型建立

美國匹茲堡大學(xué)Saaty教授于20世紀(jì)70年代初期提出了AHP，其特點(diǎn)主要是把定性分析與定量計算結(jié)合起來，將個人主觀判斷加以量化表達(dá)并進(jìn)行科學(xué)處理[6]。AHP的層次結(jié)構(gòu)通常包括3個部分：目標(biāo)層、指標(biāo)層和方案層。在建立層次結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)將所有相關(guān)的評價指標(biāo)納入并安排在適當(dāng)?shù)膶哟紊蟍4]。本研究的目標(biāo)是計算報廢設(shè)備的關(guān)鍵度，所有的擬報廢設(shè)備構(gòu)成了方案層，指標(biāo)層中的各項是影響設(shè)備報廢的關(guān)鍵指標(biāo)。圖1為本研究所建立的層次結(jié)構(gòu)模型的示意圖。

圖1 層次結(jié)構(gòu)模型

技術(shù)性能、維修費(fèi)用、大修次數(shù)、服役時間、開機(jī)時間是5個主要指標(biāo)，并列位于指標(biāo)層。為了用這些指標(biāo)評估設(shè)備是否應(yīng)該報廢，每個指標(biāo)又分為不同的等級。上述指標(biāo)及其分級方法參考《衛(wèi)生裝備質(zhì)量分級和轉(zhuǎn)級、退役與報廢通用技術(shù)條件》[7]，并結(jié)合了生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域多位資深專家的有關(guān)實踐經(jīng)驗[8-10]。

確定所有指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)后，就可以將擬報廢設(shè)備加以對應(yīng)。此外，需要評估不同等級的相對強(qiáng)度值，并為不同的指標(biāo)賦予不同的權(quán)重，以量化醫(yī)療設(shè)備的報廢標(biāo)準(zhǔn)。通過建立判斷矩陣并求解所需值，能夠推算出所需的設(shè)備報廢關(guān)鍵度以及關(guān)鍵度指數(shù)[11]。研究并設(shè)定合理的閾值后，就可以對設(shè)備報廢與否進(jìn)行決策。本研究建立的層次結(jié)構(gòu)模型的主要步驟如圖2所示。

圖2 建立層次結(jié)構(gòu)模型的主要步驟

1.2 指標(biāo)及其對應(yīng)分級

1.2.1 技術(shù)性能（C1）

醫(yī)療設(shè)備的技術(shù)性能主要包括工藝結(jié)構(gòu)、環(huán)境適應(yīng)性、使用準(zhǔn)確度和精度、使用安全性等[12-13]。醫(yī)療設(shè)備的技術(shù)性能是衡量該設(shè)備能否適應(yīng)環(huán)境、勝任工作的重要指標(biāo)。本研究中，將設(shè)備的技術(shù)性能劃分為3個等級：性能落后、基本堪用及性能先進(jìn)。性能落后指醫(yī)療設(shè)備不符合行業(yè)相關(guān)規(guī)定、不適應(yīng)醫(yī)療工作的需要，不能達(dá)到國家、部隊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的技術(shù)水平；基本堪用指醫(yī)療設(shè)備符合行業(yè)相關(guān)規(guī)定，能夠基本適應(yīng)醫(yī)療工作的需要，符合國家、部隊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的技術(shù)水平；性能先進(jìn)指醫(yī)療設(shè)備各方面處于該領(lǐng)域前沿，具備較為先進(jìn)的學(xué)科技術(shù)，能在完成基本工作需要的同時促進(jìn)學(xué)科技術(shù)水平發(fā)展。

1.2.2 維修費(fèi)用（C2）

此處的維修費(fèi)用指某醫(yī)療設(shè)備一次性修理費(fèi)用，用來衡量該設(shè)備單次維修所需的資金。本研究中，將設(shè)備的維修費(fèi)用分為2個等級：設(shè)備一次性修理費(fèi)用小于當(dāng)年購置設(shè)備費(fèi)用的40%（低），設(shè)備一次性修理費(fèi)用大于等于當(dāng)年購置設(shè)備費(fèi)用的40%（高）。

1.2.3 大修次數(shù)（C3）

醫(yī)療設(shè)備大修的目的是徹底消除設(shè)備維修前存在的隱患和故障，將醫(yī)療設(shè)備的狀態(tài)恢復(fù)到其固有的精度和技術(shù)要求，包括或不限于將醫(yī)療儀器設(shè)備的主要或核心部件拆解，維修、維護(hù)或更換不合格零部件，調(diào)試維護(hù)儀器設(shè)備的電路、水路和氣路系統(tǒng)以及更新外觀等[14-15]。本研究中，將設(shè)備的大修次數(shù)指標(biāo)分為3個等級：大修次數(shù)≤1次（少），1次＜大修次數(shù)＜3次或小于規(guī)定的當(dāng)量大修次數(shù)（中），大修次數(shù)≥3次或大于等于規(guī)定的當(dāng)量大修次數(shù)（多）。規(guī)定的當(dāng)量大修次數(shù)[7]一般為3次，或由設(shè)備具體屬性決定，不同設(shè)備規(guī)定的當(dāng)量大修次數(shù)可能有所不同。

1.2.4 服役時間（C4）

服役時間指醫(yī)療設(shè)備從啟用到申請報廢截止的總時間，一般以年為計算單位，是設(shè)備報廢中較為重要的指標(biāo)之一。本研究中，將醫(yī)療設(shè)備服役時間指標(biāo)分為3個等級：服役時間小于全服役年限的80%（短），服役時間大于等于全服役年限的80%且小于100%（中），服役時間達(dá)到或超過醫(yī)療設(shè)備全服役年限的100%（長）。醫(yī)療設(shè)備的全服役年限可通過查閱《衛(wèi)生裝備質(zhì)量分級和轉(zhuǎn)級、退役與報廢通用技術(shù)條件》得到，不同種類醫(yī)療設(shè)備該項指標(biāo)不同，部分特殊設(shè)備的全服役年限的最高限值可由設(shè)備的有關(guān)技術(shù)文件專門規(guī)定。

1.2.5 開機(jī)時間（C5）

開機(jī)時間指醫(yī)療設(shè)備從啟用到申請報廢過程中具體的工作運(yùn)行時間，一般以小時為計算單位，是設(shè)備報廢中較為重要的指標(biāo)之一。本研究中，將醫(yī)療設(shè)備開機(jī)時間指標(biāo)分為3個等級：開機(jī)時間小于醫(yī)療設(shè)備開機(jī)時間限的80%（低），開機(jī)時間大于等于開機(jī)時間限的80%且小于100%（中），開機(jī)時間達(dá)到或超過開機(jī)時間限的100%（高）。醫(yī)療設(shè)備的開機(jī)時間限可通過查閱《衛(wèi)生裝備質(zhì)量分級和轉(zhuǎn)級、退役與報廢通用技術(shù)條件》得到，不同種類醫(yī)療設(shè)備該項指標(biāo)有所不同。部分特殊醫(yī)療設(shè)備的開機(jī)時間限的最高限值可由設(shè)備的有關(guān)技術(shù)文件專門規(guī)定。

1.3 指標(biāo)權(quán)重與等級強(qiáng)度

1.3.1 指標(biāo)權(quán)重的獲取

層次分析法在確定了層次結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)后，下一步即為比較不同指標(biāo)的權(quán)重。Saaty[16]提出了成對比較矩陣法：不是將所有指標(biāo)放在一起進(jìn)行比較，而是相互比較，并使用相對尺度來最小化各種不同屬性因素所造成的相互比較的難度，從而提高準(zhǔn)確性。例如，對于給定的計劃，成對比較基礎(chǔ)指標(biāo)并根據(jù)它們的相對重要性對它們進(jìn)行排名，再根據(jù)得出的結(jié)果構(gòu)建成對比較矩陣。在矩陣中，aij是比較元素i和元素j的重要性的結(jié)果。量化值1、3、5、7、9分別代表重要程度即同等重要、稍微重要、較強(qiáng)重要、強(qiáng)烈重要和極端重要，量化值2、4、6、8分別代表2個相鄰判斷的中間值，按照兩兩比較的結(jié)果形成成對比較矩陣[17]。

對應(yīng)于每個成對比較矩陣最大特征根λmax的特征向量，經(jīng)歸一化處理后記為權(quán)向量W（本層各子因子對上層父因子相對重要性分配的權(quán)值）。本評估模型成對比較矩陣的建立采納了我中心多名專家的意見。此外，還需要對成對比較矩陣進(jìn)行一致性檢驗，求得隨機(jī)一致性比率（random conformance rate，CR），當(dāng)CR＜0.1時，則該矩陣具有較為滿意的一致性，此時所設(shè)定的權(quán)重才能夠被采用[5]。

醫(yī)療設(shè)備報廢鑒定依據(jù)的5個主要指標(biāo)分別為技術(shù)性能、維修費(fèi)用、大修次數(shù)、服役時間、開機(jī)時間，與它們對應(yīng)的成對比較矩陣的取值詳見表1。

表1 指標(biāo)成對比較矩陣賦值表

通過計算，標(biāo)準(zhǔn)化后的權(quán)向量W=[0.416，0.257，0.153，0.087，0.087]T，最大特征根λmax=5.036。

檢驗系數(shù)CR的計算公式為

式中，CI代表偏差一致性指標(biāo)，計算公式為CI=（λmaxn）/（n-1），其中n代表所求矩陣的階數(shù)；RI代表平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，RI的值可以通過查文獻(xiàn)[17]得到。

根據(jù)公式（1）和查文獻(xiàn)[17]可得，表1中RI=1.12，CI=0.009，CR=0.008＜0.1。因此，此成對比較矩陣所設(shè)置的權(quán)重是能夠接受的。

1.3.2 等級強(qiáng)度的獲取

類似于獲取權(quán)重的方法，通過構(gòu)建不同等級之間的成對比較矩陣獲取所需等級強(qiáng)度。此外，為了使每個臨界值的上限為1.000，對所有等級強(qiáng)度進(jìn)行歸一化處理，用相對等級強(qiáng)度代替等級強(qiáng)度。

假設(shè)wi代表某項指標(biāo)中第i個等級強(qiáng)度，則相對強(qiáng)度si計算公式如下：

表2～6分別計算了技術(shù)性能（C1）、維修費(fèi)用（C2）、大修次數(shù)（C3）、服役時間（C4）、開機(jī)時間（C5）的等級強(qiáng)度和相對強(qiáng)度。表7為各指標(biāo)權(quán)重分布及各指標(biāo)內(nèi)不同等級相對強(qiáng)度的計算結(jié)果。

表2 技術(shù)性能的等級強(qiáng)度和相對強(qiáng)度計算表

表7 指標(biāo)權(quán)重和等級相對強(qiáng)度的計算結(jié)果匯總表

1.4 關(guān)鍵度與關(guān)鍵度指數(shù)

通過分析與判定不同設(shè)備各項指標(biāo)，可以將各臺（件）報廢設(shè)備與各指標(biāo)的不同等級相對應(yīng)。對應(yīng)完成后計算其關(guān)鍵度Ck，計算公式為

式中，k=1，2，…，m，為擬報廢設(shè)備的排序；j=1，2，…，n，為所設(shè)定的判別指標(biāo)序號；i=1，2，…，p，為指標(biāo)中不同等級的序號；Wj是序號為j的判別指標(biāo)的權(quán)重；sij是序號為j的判別指標(biāo)中第i個等級所具有的相對強(qiáng)度。由公式（3）得出，Ck為序號是k的擬報廢設(shè)備的關(guān)鍵度。

本研究所設(shè)定的模型中，報廢設(shè)備的關(guān)鍵度上限為1.000，下限為0.181，即當(dāng)所有指標(biāo)都取相對強(qiáng)度上限時，可以得到最大關(guān)鍵度1.000；相反，當(dāng)所有指標(biāo)都取相對強(qiáng)度下限時，可得到最小關(guān)鍵度0.181。通過歸一化進(jìn)行縮放，可以將關(guān)鍵度映射到0%～100%，并將其定義為關(guān)鍵度指數(shù)C，C的轉(zhuǎn)換方法如下：

表3 維修費(fèi)用的等級強(qiáng)度和相對強(qiáng)度計算表

表4 大修次數(shù)的等級強(qiáng)度和相對強(qiáng)度計算表

表5 服役時間的等級強(qiáng)度和相對強(qiáng)度計算表

表6 開機(jī)時間的等級強(qiáng)度和相對強(qiáng)度計算表

式中，min（Ck）為最小關(guān)鍵度（本研究中為0.181）；max（Ck）為最大關(guān)鍵度（本研究中為1.000）。

歸一化得到關(guān)鍵度指數(shù)后，通過設(shè)定合適的關(guān)鍵度指數(shù)閾值就可以對擬報廢設(shè)備是否應(yīng)該報廢進(jìn)行決策。具體閾值的設(shè)置根據(jù)各個醫(yī)療機(jī)構(gòu)的實際情況具體分析，報廢設(shè)備指標(biāo)多的單位可以采取更小的閾值，反之可以采取更大的閾值[5]。本研究中，結(jié)合專家意見以及實際情況，將關(guān)鍵度指數(shù)的閾值設(shè)定為50%。

2 模型的應(yīng)用

以本中心2020年擬退役報廢的20臺（件）醫(yī)療設(shè)備清單為庫，使用本研究所建立模型中的計算方法，通過逐個分析判別，將各個指標(biāo)與具體的等級相對應(yīng)，詳見表8。然后分別計算出所有上述報廢設(shè)備的關(guān)鍵度，對其進(jìn)行歸一化處理得到關(guān)鍵度指數(shù)，再與已設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，得到設(shè)備的報廢評估模型。對比列表設(shè)備的實際報廢情況，20臺（件）設(shè)備中僅有3臺出現(xiàn)了評估模型與實際決策不符的情況，符合率達(dá)到了85%，證明本模型是可取且有效的，詳見表9。

表8 擬報廢設(shè)備分析表

表9 擬報廢設(shè)備評估表

3臺設(shè)備實際決策與評估模型不符合的原因分析：數(shù)字胃腸X射線機(jī)和糖基化終產(chǎn)物測試儀故障率高、使用率低，但仍有使用需求，由于受配備標(biāo)準(zhǔn)所限，如果立即報廢，新設(shè)備無法及時到位，會導(dǎo)致出現(xiàn)檢查項目空白的現(xiàn)象；牙科打磨機(jī)技術(shù)含量較低，盡管故障率較高但易于維修，人機(jī)適應(yīng)性較好。綜上，實際決策時這3臺設(shè)備暫不報廢。

3 結(jié)語

各醫(yī)療機(jī)構(gòu)針對醫(yī)療設(shè)備的引進(jìn)基本都有一套成熟完整的流程和量化招標(biāo)辦法，但對醫(yī)療設(shè)備報廢的規(guī)劃和審批卻常常疏于管理[18]，沒有行之有效的評判標(biāo)準(zhǔn)。報廢鑒定基本都是基于個人的定性評定，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，容易流于形式。本文建立了基于AHP的模型，可對設(shè)備的報廢進(jìn)行量化評估。依據(jù)量化評估指標(biāo)，可避免定性評判容易出現(xiàn)的不合規(guī)報廢問題。

基于AHP的醫(yī)療設(shè)備評估模型仍存在不足，表現(xiàn)在部分指標(biāo)仍是定性的，涵蓋因素還不夠完備。醫(yī)療設(shè)備是否應(yīng)該報廢還要結(jié)合本醫(yī)療機(jī)構(gòu)本身的具體情況，諸如技術(shù)力量、經(jīng)濟(jì)實力、設(shè)備配備標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境因素、安全因素、政策因素等，下一步會將這些因素綜合納入進(jìn)行研究，以期更具可操作性和推廣性。不同醫(yī)院在進(jìn)行醫(yī)療設(shè)備報廢論證時，可參考本評估模型，結(jié)合醫(yī)院等級、技術(shù)力量等因素，綜合評定技術(shù)性能，適當(dāng)調(diào)整服役時間限值，同時要參考設(shè)備配備標(biāo)準(zhǔn)，如某設(shè)備未超標(biāo)或不在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，且新設(shè)備未列入采購計劃，報廢可能影響醫(yī)療工作的正常開展，可暫不報廢；如已超標(biāo)且需引進(jìn)高精尖設(shè)備，可通過改變關(guān)鍵度指數(shù)的閾值對擬申請報廢的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行篩選或排序[5]，優(yōu)先對關(guān)鍵度指數(shù)高的設(shè)備進(jìn)行報廢，從而提高評估模型的可執(zhí)行性[19]。