基于隨機(jī)森林模型HIS系統(tǒng)使用滿意度分析

□文/王淑均

（河北工程大學(xué) 河北·邯鄲）

［提要］本文通過(guò)調(diào)查石家莊某三級(jí)乙等醫(yī)院職工的HIS系統(tǒng)使用滿意度，基于隨機(jī)森林模型，對(duì)HIS系統(tǒng)使用滿意度的主要影響因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量提升、處理速度、傳輸速度等因素對(duì)HIS系統(tǒng)總體使用滿意度有較大影響，醫(yī)院系統(tǒng)運(yùn)行效率和流程設(shè)計(jì)合理性存在優(yōu)化空間。醫(yī)院可采取提高院內(nèi)職員的信息素養(yǎng)、完善對(duì)醫(yī)囑和電子病歷的系統(tǒng)管理、加強(qiáng)醫(yī)院系統(tǒng)的集成建設(shè)、利用信息系統(tǒng)形成信息透明化等措施，加強(qiáng)醫(yī)院信息化建設(shè)，有效提升HIS系統(tǒng)使用滿意度。

引言

HIS（醫(yī)院信息系統(tǒng)）作為醫(yī)院現(xiàn)代化管理的重要工具和手段，應(yīng)用范圍涉及整個(gè)醫(yī)院的活動(dòng)，是醫(yī)院運(yùn)營(yíng)模式改革發(fā)展并不斷完善的重要保障，對(duì)醫(yī)院工作效率的提高、院內(nèi)資源數(shù)據(jù)的共享和醫(yī)院競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的加強(qiáng)等具有深遠(yuǎn)的意義。HIS系統(tǒng)的使用給醫(yī)務(wù)人員工作帶來(lái)了相應(yīng)的變革，對(duì)工作感受也產(chǎn)生了重要的影響。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)HIS系統(tǒng)的研究仍多集中在醫(yī)院信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)安全等方面，對(duì)信息系統(tǒng)使用滿意度的研究還比較缺乏。本文基于當(dāng)前信息系統(tǒng)在醫(yī)院得到不斷深入的情境下，探討HIS系統(tǒng)的使用滿意度，剖析其中的作用機(jī)制，反饋給醫(yī)院信息部門(mén)，以期為提高醫(yī)院信息系統(tǒng)的使用效率提供依據(jù)，使其更加契合醫(yī)療相關(guān)工作需求。

當(dāng)前已有諸多學(xué)者結(jié)合不同數(shù)學(xué)模型對(duì)醫(yī)務(wù)人員的信息系統(tǒng)滿意度進(jìn)行了分析。張娜娜等采用結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)醫(yī)生信息系統(tǒng)使用習(xí)慣、工作特征、工作狀態(tài)與工作滿意度之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)證研究，提出系統(tǒng)改善的相關(guān)建議。周靜等結(jié)合技術(shù)接受模型的特點(diǎn)分析了新建醫(yī)院護(hù)士使用醫(yī)院信息系統(tǒng)滿意度現(xiàn)狀及影響因素，提出根據(jù)護(hù)士不同特征采取針對(duì)措施提高醫(yī)院信息系統(tǒng)使用滿意度。何其慧等運(yùn)用描述性統(tǒng)計(jì)方法及多元線性回歸方法，分析描述信息系統(tǒng)滿意度的相關(guān)因素，提出根據(jù)護(hù)士不同特征，采取針對(duì)性措施提高使用醫(yī)院信息系統(tǒng)的滿意度。機(jī)器學(xué)習(xí)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為滿意度分析和需求挖掘提供了新的方法和思路。如，覃蕾等采用隨機(jī)森林算法對(duì)腫瘤科護(hù)士工作倦怠自變量進(jìn)行特征重要性排序，并結(jié)合Logistic回歸分析滿意度現(xiàn)狀，提出減少腫瘤科護(hù)士工作倦怠的有效策略。關(guān)于醫(yī)院信息系統(tǒng)的滿意度分析，有利于明確系統(tǒng)的需求取向，了解當(dāng)前系統(tǒng)現(xiàn)狀，對(duì)提高醫(yī)院信息化建設(shè)和服務(wù)水平，促進(jìn)醫(yī)院發(fā)展有重要意義。

一、隨機(jī)森林（RF）模型構(gòu)建

隨機(jī)森林（RF）是Breiman于2001年提出的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論方法，是利用多棵決策樹(shù)對(duì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練并集成預(yù)測(cè)的一種分類器，它采用Bootstrap重抽樣技術(shù)從原始樣本中隨機(jī)抽取數(shù)據(jù)構(gòu)造多個(gè)樣本，作為構(gòu)成Bagging算法和隨機(jī)森林的基礎(chǔ)。對(duì)每個(gè)重抽樣樣本采用節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)分裂技術(shù)構(gòu)造出多棵決策樹(shù)，將多棵決策樹(shù)組合，并通過(guò)投票得出最終預(yù)測(cè)結(jié)果，其過(guò)程如圖1所示。（圖1）

圖1 隨機(jī)森林算法示意圖

隨機(jī)森林由多個(gè)經(jīng)Bagging集成學(xué)習(xí)訓(xùn)練得到的決策樹(shù)共同組成，待分類的樣本結(jié)果由各個(gè)決策樹(shù)的輸出投票決定，因此隨機(jī)森林不容易產(chǎn)生“過(guò)擬合”的現(xiàn)象，并且有很強(qiáng)抗噪聲干擾能力。對(duì)于大量復(fù)雜數(shù)據(jù)，隨機(jī)森林有著比單個(gè)分類器更高效準(zhǔn)確的分類結(jié)果，可以有效地提升學(xué)習(xí)系統(tǒng)的泛化能力。另外，隨機(jī)森林在生成每棵樹(shù)的獨(dú)立訓(xùn)練集的時(shí)候，進(jìn)行獨(dú)立抽樣k次，每個(gè)樣本被抽取的概率為：

當(dāng)N足夠大時(shí)，P值約為0.37，表明大概有37%的位于原始訓(xùn)練集中的數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)在每個(gè)個(gè)別訓(xùn)練集中，這些數(shù)據(jù)被稱作該個(gè)別訓(xùn)練集的袋外數(shù)據(jù)（OOB）?？捎脕?lái)估計(jì)模型的泛化誤差，避免了使用單獨(dú)的測(cè)試集或交叉驗(yàn)證的方法來(lái)估計(jì)精度。

隨機(jī)森林算法模型通過(guò)基于基尼純度的減少量來(lái)對(duì)特征進(jìn)行重要性評(píng)估，確定每個(gè)特征在隨機(jī)森林中的貢獻(xiàn)率大小，分值越高，特征越重要，以此作為該特征集的重要性排序結(jié)果。使用隨機(jī)森林模型對(duì)單個(gè)特征的重要程度進(jìn)行打分，能夠?qū)IS系統(tǒng)滿意度的影響指標(biāo)進(jìn)行重要性分析，并且得出不同功能滿意度和總體滿意度之間的相關(guān)性。

二、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

（一）數(shù)據(jù)集來(lái)源介紹。收集與HIS系統(tǒng)、滿意度相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)問(wèn)卷內(nèi)容。對(duì)醫(yī)院信息部門(mén)人員做預(yù)調(diào)查以檢驗(yàn)調(diào)查內(nèi)容合理性及問(wèn)卷適用性，做必要的調(diào)整與修改，最終確定調(diào)查方案和問(wèn)卷內(nèi)容。內(nèi)容包括人員基本信息、系統(tǒng)使用現(xiàn)狀、總體滿意情況三個(gè)方面，包含14個(gè)研究變量。其中，系統(tǒng)使用現(xiàn)狀主要包括系統(tǒng)處理及傳輸速度、系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性、系統(tǒng)布局、信息質(zhì)量等方面，采用5級(jí)Likert標(biāo)注法，分為“很不滿意、不太滿意、一般、比較滿意和非常滿意”，對(duì)應(yīng)分值為1、2、3、4、5。對(duì)石家莊某三乙醫(yī)院不同科室職員進(jìn)行分層抽樣，采用匿名填寫(xiě)的形式進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，共回收335份有效問(wèn)卷。

對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行信效度分析，本調(diào)查問(wèn)卷的Cronbach’sα（克朗巴赫）系數(shù)為0.903，結(jié)構(gòu)效度的檢驗(yàn)結(jié)果得到KMO系數(shù)為0.928，大于0.7的可接受水平，bartlett球體檢驗(yàn)顯著性概率值P=0.000，表明數(shù)據(jù)信度和效度均滿足要求，可以用于統(tǒng)計(jì)處理和分析。

根據(jù)李克特量表評(píng)分分類標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)分均值在［1，2.5）表示滿意度較低，［2.5，3.5）表示滿意度中等，［3.5，5］表示滿意度較高。本次調(diào)查結(jié)果顯示，該醫(yī)院HIS系統(tǒng)總體滿意度評(píng)分為3.543，處于滿意度較高水平。在各項(xiàng)目滿意度評(píng)價(jià)中，操作流程合理性、流程規(guī)范性、處理速度方面滿意度為中等水平，其余7項(xiàng)滿意度為較高水平。（表1）

表1 HIS系統(tǒng)滿意度得分一覽表

（二）HIS系統(tǒng)滿意度回歸模型建立與驗(yàn)證。利用本次問(wèn)卷調(diào)查所得到的335份有效數(shù)據(jù)，通過(guò)編寫(xiě)python代碼建立隨機(jī)森林回歸模型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)偏估計(jì)計(jì)算均方誤差（MSE）及平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE）評(píng)判模型的擬合優(yōu)度，得到均方誤差（MSE）為0.28，小于2，表示模型所描述的數(shù)據(jù)具有較好的精度。平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE）為8.92%，小于10%，表示模型的誤差在合理范圍內(nèi)，非劣質(zhì)模型，可以采納。

（三）HIS系統(tǒng)滿意度影響因素分析。經(jīng)過(guò)反復(fù)訓(xùn)練得到最佳回歸模型，并分別計(jì)算各個(gè)特征對(duì)應(yīng)的重要性評(píng)分，以用于表示10種特征對(duì)HIS系統(tǒng)總體使用滿意度的影響程度。對(duì)各變量特征重要性程度進(jìn)行排序，其數(shù)值結(jié)果如表2所示，特征重要性分布如圖2所示。（表2、圖2）

表2 隨機(jī)森林特征重要性排序一覽表

圖2 HIS系統(tǒng)滿意度各特征變量重要性分布圖

結(jié)果顯示，對(duì)HIS系統(tǒng)總體使用滿意度提升有較大影響的因素為醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量提升、處理速度、信息傳輸速度、流程規(guī)范性、操作流程合理性、數(shù)據(jù)質(zhì)量、操作性、功能模塊合理性，而界面布局、工作改善的影響較低。

三、HIS系統(tǒng)現(xiàn)存問(wèn)題

（一）HIS系統(tǒng)對(duì)醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量提升影響顯著。對(duì)醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量提升滿意度進(jìn)行分析，該醫(yī)院職工對(duì)其評(píng)價(jià)為一般的人數(shù)占比最多為45.4%，其次為滿意，占比42.1%。在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量是提升醫(yī)院競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，醫(yī)護(hù)人員對(duì)此方面的滿意程度對(duì)醫(yī)院HIS系統(tǒng)的改進(jìn)有著重要意義。經(jīng)過(guò)對(duì)醫(yī)院職工進(jìn)行抽調(diào)訪問(wèn)，職工普遍認(rèn)為當(dāng)前患者持卡就醫(yī)流程中存在一定的冗余環(huán)節(jié)，大部分患者在就醫(yī)時(shí)并未選擇提前進(jìn)行線上預(yù)約，而是仍然選擇到導(dǎo)診臺(tái)進(jìn)行掛號(hào)，增加了醫(yī)務(wù)人員對(duì)系統(tǒng)的操作頻率和工作強(qiáng)度。除此之外，結(jié)算過(guò)程中系統(tǒng)容易出現(xiàn)超時(shí)響應(yīng)的情況，降低了醫(yī)院結(jié)算工作效率，影響醫(yī)院職工對(duì)HIS系統(tǒng)的使用，同時(shí)也會(huì)增加患者的排隊(duì)等待時(shí)間。

（二）HIS系統(tǒng)處理和傳輸速度慢。數(shù)據(jù)特征重要性分析顯示系統(tǒng)處理速度和傳輸速度是影響該醫(yī)院HIS系統(tǒng)使用滿意度的一個(gè)重要因素，滿意度調(diào)查頻數(shù)表顯示，對(duì)HIS系統(tǒng)處理速度滿意度評(píng)價(jià)為一般的職工占比最多為47.5%，信息傳輸速度滿意度評(píng)價(jià)為一般的職工占比最多為47.2%，表明該醫(yī)院系統(tǒng)運(yùn)行速度整體水平仍需提高。經(jīng)過(guò)詳細(xì)了解，當(dāng)前HIS系統(tǒng)存在運(yùn)行速度慢的主要問(wèn)題為系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、生成材料慢、醫(yī)保結(jié)算響應(yīng)遲緩、抽取大量數(shù)據(jù)時(shí)系統(tǒng)處理較慢等幾個(gè)方面，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也導(dǎo)致了該醫(yī)院系統(tǒng)的一部分卡頓、死機(jī)和運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題，證明系統(tǒng)仍存在一定漏洞需要修改。同時(shí)還存在非操作問(wèn)題導(dǎo)致的系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)和使用人數(shù)上限等問(wèn)題，體現(xiàn)了當(dāng)前系統(tǒng)承壓性能方面存在顯著問(wèn)題，影響了系統(tǒng)在醫(yī)院正常運(yùn)營(yíng)中的使用效果，導(dǎo)致職工對(duì)HIS系統(tǒng)的使用體驗(yàn)下降。

（三）HIS系統(tǒng)流程和功能需要進(jìn)一步規(guī)范。當(dāng)前，醫(yī)院HIS系統(tǒng)的操作流程略顯繁瑣，出現(xiàn)這類問(wèn)題的主要是在臨床科室，主要體現(xiàn)在醫(yī)囑和病例書(shū)寫(xiě)不在一起，檢查結(jié)果提取操作繁瑣，從而導(dǎo)致各科之間部分?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)法共享等問(wèn)題，并有部分醫(yī)生認(rèn)為HIS系統(tǒng)的使用增加了臨床醫(yī)生的工作量，希望能夠增加集成辦公等功能。還有職工反映系統(tǒng)收費(fèi)結(jié)算過(guò)程中信息不夠完全透明，導(dǎo)致患者到各個(gè)科室都需要持卡就診，許多服務(wù)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行，還會(huì)出現(xiàn)漏費(fèi)等問(wèn)題，導(dǎo)致職工HIS系統(tǒng)使用體驗(yàn)不佳。管理層職工主要反映系統(tǒng)與其他軟件的對(duì)接功能、關(guān)聯(lián)性不完善、部分?jǐn)?shù)據(jù)指標(biāo)無(wú)法顯示、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)功能不健全等問(wèn)題，臨床、檢驗(yàn)等技術(shù)部門(mén)主要反映了系統(tǒng)功能模塊不健全、存在小部分個(gè)性化問(wèn)題、登錄系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)等問(wèn)題，與此同時(shí)也有不少職員在使用系統(tǒng)的過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)申請(qǐng)、錄入患者信息丟失等漏洞，輸血科比較常出現(xiàn)此類問(wèn)題，還有少數(shù)職工反映系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息不清晰透明、覆蓋率低而造成信息不完全等問(wèn)題，造成了該醫(yī)院職工HIS系統(tǒng)使用滿意度降低。

四、HIS系統(tǒng)使用滿意度提升策略

（一）提高院內(nèi)職員的信息素養(yǎng)。在本次調(diào)查中，該醫(yī)院許多職工對(duì)HIS系統(tǒng)的使用體驗(yàn)不佳，除了系統(tǒng)本身有一定的缺陷外，醫(yī)院職工自身的信息素養(yǎng)也是影響使用體驗(yàn)的重要因素，因此醫(yī)院需要定期對(duì)院內(nèi)職工進(jìn)行信息系統(tǒng)使用培訓(xùn)，并收集意見(jiàn)反饋，提高職工總體的HIS系統(tǒng)熟悉度，接收使用者的意見(jiàn)以進(jìn)一步完善系統(tǒng)建設(shè)，并加強(qiáng)能夠與醫(yī)生和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員雙向溝通人員的招募和培養(yǎng)，盡可能提高醫(yī)院整體就醫(yī)和診療的信息環(huán)境質(zhì)量。

（二）完善對(duì)醫(yī)囑和電子病歷的系統(tǒng)管理。門(mén)診醫(yī)囑系統(tǒng)主要幫助門(mén)診醫(yī)師完成醫(yī)囑錄入、電子申請(qǐng)單生成、檢查結(jié)果與報(bào)告查看、慢性病及傳染病上報(bào)和門(mén)診日志形成、工作量查詢等一系列以收費(fèi)為主線的醫(yī)療工作，電子病歷系統(tǒng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的手工工作方式和工作流程，如醫(yī)囑處理系統(tǒng)帶來(lái)的醫(yī)囑交換和查對(duì)過(guò)程的變化。本次調(diào)查中，部分臨床、檢驗(yàn)等科室的職員反映該醫(yī)院系統(tǒng)存在醫(yī)囑方面的使用不夠便捷、對(duì)患者病歷和輔助檢查結(jié)果調(diào)取繁瑣的問(wèn)題，因此，該醫(yī)院需要加強(qiáng)HIS系統(tǒng)在醫(yī)生開(kāi)具存儲(chǔ)醫(yī)囑和調(diào)取病人病歷方面的系統(tǒng)建設(shè)，為醫(yī)生提供更為便捷的系統(tǒng)使用體驗(yàn)，幫助該醫(yī)院形成對(duì)醫(yī)生醫(yī)囑的閉環(huán)管理和對(duì)患者病歷的無(wú)紙化管理。

（三）加強(qiáng)醫(yī)院系統(tǒng)集成建設(shè)。在調(diào)查過(guò)程中，部分職工認(rèn)為該醫(yī)院的HIS系統(tǒng)存在缺陷，系統(tǒng)運(yùn)行速度較慢，并且無(wú)法進(jìn)行集成辦公；針對(duì)這部分的問(wèn)題，該醫(yī)院需要盡可能地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善，規(guī)劃設(shè)計(jì)適合自身的集成平臺(tái)，加強(qiáng)HIS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如PACS、LIS等系統(tǒng)）之間的關(guān)聯(lián)性，全面提高醫(yī)院系統(tǒng)的整體使用速度和承壓性能，并對(duì)系統(tǒng)的部分功能中的常見(jiàn)漏洞進(jìn)行修復(fù)，提高系統(tǒng)中信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

（四）利用信息系統(tǒng)形成信息透明化。在醫(yī)院系統(tǒng)的使用中，信息的透明化能夠促進(jìn)醫(yī)院對(duì)醫(yī)療資源的充分利用，架構(gòu)成功的信息透明化流程，能提升工作效率，使得醫(yī)院內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、管理扁平化，流程也會(huì)規(guī)范化、信息共享促使多元化發(fā)展。在調(diào)查中也顯示該醫(yī)院HIS系統(tǒng)的信息交換不完全，造成了部分職工對(duì)系統(tǒng)的使用滿意度下降，因此，該醫(yī)院需要盡可能對(duì)醫(yī)療資源進(jìn)行充分的利用，形成資源池，便于患者對(duì)醫(yī)療資源信息的獲取和使用，這樣也能夠促進(jìn)該醫(yī)院職工對(duì)各科室公共信息的掌握和調(diào)取，實(shí)現(xiàn)信息可視化和透明化。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)石家莊某三級(jí)乙等醫(yī)院的實(shí)地調(diào)查、研究和分析，該醫(yī)院HIS系統(tǒng)使用滿意度評(píng)價(jià)主要分布于滿意和一般水平，表明該醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)有待提高和改善。對(duì)影響HIS系統(tǒng)總體使用滿意度的因素進(jìn)行特征重要性分析，結(jié)果顯示該醫(yī)院需要對(duì)HIS系統(tǒng)的使用過(guò)程中部分漏洞和缺陷進(jìn)行修復(fù)，對(duì)系統(tǒng)流程進(jìn)行規(guī)范和修訂，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)信息人員的培養(yǎng)，促進(jìn)醫(yī)療信息資源的管理和充分利用。

在如今醫(yī)療行業(yè)信息化管理不斷深化的背景下，HIS系統(tǒng)作為貫穿整個(gè)診療過(guò)程的數(shù)據(jù)總線，需要在了解醫(yī)院工作者的系統(tǒng)使用體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)和完善，全面提升醫(yī)院的整體管理水平，支撐智慧醫(yī)院建設(shè)，推動(dòng)醫(yī)院的高效率運(yùn)營(yíng)和患者的就醫(yī)水平和環(huán)境質(zhì)量，為患者提供更好的醫(yī)療服務(wù)。