杭州電子科技大學 信息與控制研究所，浙江 杭州 310018

基于數(shù)據(jù)倉庫的醫(yī)療設(shè)備績效統(tǒng)計分析

霍洪波，何必仕，吳斌，徐哲

杭州電子科技大學 信息與控制研究所，浙江 杭州 310018

目的建立醫(yī)院醫(yī)療影像信息數(shù)據(jù)庫，為決策者深入研究醫(yī)療設(shè)備績效、促進醫(yī)院現(xiàn)代化管理提供準確數(shù)據(jù)。方法針對某三甲醫(yī)院醫(yī)療影像信息系統(tǒng)（RIS/PACS）數(shù)年積累的海量數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)倉庫，用于多維數(shù)據(jù)立方體OLAP分析及設(shè)備檢查量預測。結(jié)果通過盈虧平衡模型實現(xiàn)設(shè)備效益數(shù)據(jù)挖掘，可為決策者提供各種直觀的、深層的統(tǒng)計圖表數(shù)據(jù)。結(jié)論將數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應用于醫(yī)療設(shè)備績效分析中，可較好地解決醫(yī)療設(shè)備績效、代價、風險等互相制約的問題，進而充分發(fā)揮醫(yī)療設(shè)備的社會效益和經(jīng)濟效益。

醫(yī)療影像信息系統(tǒng)；醫(yī)療設(shè)備；績效分析；數(shù)據(jù)倉庫

0 前言

醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)成為醫(yī)療機構(gòu)開展診療業(yè)務不可替代的重要裝備。由于醫(yī)療機構(gòu)對醫(yī)療設(shè)備投入的逐年加大，對提高設(shè)備利用率、降低風險、保證合理投資回報，對醫(yī)療設(shè)備（特別是大型醫(yī)療設(shè)備）的運行關(guān)鍵指標進行分析和統(tǒng)計就顯得尤為重要[1-2]。

目前，對設(shè)備全生命周期內(nèi)展開實時成本效益分析的研究較少，不利于動態(tài)了解所購置的大型醫(yī)療設(shè)備的運行績效，因此不能為購置醫(yī)療設(shè)備提供決策參考，也不能對既有設(shè)備進行有效管理。而數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已經(jīng)成為決策支持領(lǐng)域的前沿研究方向之一[3]。應用該技術(shù)，對醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)、醫(yī)療影像信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行抽取、轉(zhuǎn)換、裝載，建立數(shù)據(jù)倉庫。通過數(shù)據(jù)挖掘模型研究設(shè)備績效[4]，提供實時分析數(shù)據(jù)，以便領(lǐng)導加強監(jiān)管、及時調(diào)整業(yè)務規(guī)劃，充分發(fā)揮醫(yī)療設(shè)備的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 設(shè)備績效關(guān)鍵指標

在醫(yī)療設(shè)備購置方面，怎樣根據(jù)實際需求合理配置資源，避免盲目引進設(shè)備，提高設(shè)備資源利用情況等，均需要對現(xiàn)有的設(shè)備運作情況進行詳細地統(tǒng)計分析。結(jié)合影像科實際，選取設(shè)備使用頻率、開機率、完好率、回收期、平均影像量和檢查費用等關(guān)鍵指標展開分析，根據(jù)多年實際數(shù)據(jù)繪制雷達圖，從而為管理層提供決策依據(jù)。

1.1 使用頻率、開機率、完好率

通過對各種設(shè)備使用率的統(tǒng)計才能真正了解設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，為是否要增加設(shè)備提供有效的依據(jù)。設(shè)備使用頻率的計算公式為：

使用頻率=檢查量/統(tǒng)計時間段總天數(shù)。

設(shè)備開機率能正確反映設(shè)備的使用情況，從而可以為設(shè)備的維護提供科學的參考。設(shè)備開機率的計算公式為：

設(shè)備開機率=實際開機天數(shù)/統(tǒng)計時間段總天數(shù)×100%。

設(shè)備完好率是搶救設(shè)備維修與保養(yǎng)的重點。完好率=1-故障率。其中，故障率=(檢修和等待時間／應使用時間)×100%。

1.2 回收期和平均影像量

回收期能直觀的說明該設(shè)備的經(jīng)濟效益以及資金回收的速度?；厥掌?購置價值/月利潤/12月利潤=月診斷檢查人次×收費標準-月成本費用成本。

平均影像量和設(shè)備檢查量綜合反映了設(shè)備的實際工作業(yè)績。平均影像量=影像總量/統(tǒng)計時間段總天數(shù)。

1.3 關(guān)鍵指標展示

在對設(shè)備運行關(guān)鍵指標進行統(tǒng)計分析后建立醫(yī)院整體的設(shè)備運行關(guān)鍵指標雷達圖，同時提供各影像科室每臺設(shè)備在不同時期的運行情況的查詢和比較。如某三甲醫(yī)院在2010年3月和2011年3月，3號超聲設(shè)備的運行各項關(guān)鍵指標展示，見圖1。圖中的回收期是由3號超聲設(shè)備的全生命周期內(nèi)的檢查費用統(tǒng)計得出的。

圖1 設(shè)備運行關(guān)鍵指標展示圖

2 設(shè)備檢查的OLAP分析與預測

2.1 OLAP在線聯(lián)機分析處理

OLAP分析主要通過對多維組織后的數(shù)據(jù)進行切片、切塊、聚合、上卷、下鉆、旋轉(zhuǎn)等分析動作，建立數(shù)據(jù)透視表，見圖2。決策者通過此表能從多種角度，多個側(cè)面、多數(shù)據(jù)綜合查看，從而了解數(shù)據(jù)背后的規(guī)律。如查詢超聲設(shè)備在各個年度的檢查費用分布情況，同時對時間進行下鉆操作，查看各個季度、月份的詳細數(shù)據(jù)，并以柱狀圖展示，從而方便對比分析查找規(guī)律。

圖2 設(shè)備檢查費用窗口界面圖

2.2 設(shè)備檢查量預測

從放射信息系統(tǒng)/影像信息存儲及傳輸系統(tǒng)（RIS/ PACS）數(shù)據(jù)庫原始表（EISService）中提取各設(shè)備類型的月檢查量，設(shè)計設(shè)備月檢查量表，用于建立時序模型[5-6]。因新表中數(shù)據(jù)已經(jīng)處理過，無缺失值，且數(shù)據(jù)按月匯總記錄，所以本研究設(shè)定序列周期為12。選擇2005～2011年的歷史數(shù)據(jù)，分別進行預測和驗證。利用時序算法并基于2010～2011年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果對2012年設(shè)備檢查量和門診檢查量進行預測，見圖3（上面-CT；下面-CR）。

圖3 2012年設(shè)備檢查量和門診檢查量預測窗口界面圖

由圖3分析CT和CR 2012年檢查量的實際值、預測值和相對誤差，見表1。從表1可計算出CT和急診的平均預測誤差在3%左右，可認為模型能較準確地進行預測。

表1 2012年CT和CR設(shè)備類型檢查量實際值和預測值對照表

3 基于盈虧平衡分析的設(shè)備效益數(shù)據(jù)挖掘

按每日粒度建立設(shè)備使用情況表，包括開機率、檢查量、使用頻率（檢查量/使用時間）、平均影像量（影像量/檢查量）、保養(yǎng)/維修費用、檢查費用等內(nèi)容，從RIS/PACS中抽取相應數(shù)據(jù)，顯示變化趨勢，并可顯示同期對比雷達圖。嘗試找出設(shè)備使用量與維修費用間的關(guān)系變化，從而得到最佳使用量。

建立設(shè)備效率臺賬，抽取或記錄設(shè)備采購費、折舊年數(shù)、維修費用、檢查費占比。通過固定成本、可變成本、檢查量、檢查收入、設(shè)備收入進行成本-效益分析，并展示盈虧平衡圖和成本效益曲線，由此對各類設(shè)備進行效益比較。

3.1 設(shè)備效益數(shù)據(jù)源

3.1.1 設(shè)備運行情況和設(shè)備效率臺賬

對數(shù)據(jù)倉庫中的事實表（FactService），按照設(shè)備名稱和檢查完成日期進行重新組合生成新的設(shè)備信息表（DeviceService），由合并的數(shù)據(jù)條數(shù)添加檢查量字段和疊加原檢查費用生成用于統(tǒng)計分析的檢查費用。其中DeviceService，見表2；設(shè)備臺賬信息表（DeviceBook），見表3。

表2 DeviceService

表3 DeviceBook

利用表2可以統(tǒng)計任意一段時間內(nèi)的設(shè)備運行情況，其中檢查量和檢查費用直接累加求和。 統(tǒng)計分析后，保存統(tǒng)計數(shù)據(jù)以備查看。

設(shè)備保養(yǎng)費用可以手工錄入并保存。

3.1.2 設(shè)備盈虧平衡計算

由設(shè)備信息表（DeviceService），通過對各個設(shè)備的檢查費用統(tǒng)計分析，可以得出其檢查總收入，并結(jié)合DeviceBook中的設(shè)備采購費用和設(shè)備維修費用等組成設(shè)備的固定成本。通過動態(tài)設(shè)定非固定成本占總成本的比例，可以分別得到按檢查量和按檢查日期的設(shè)備運行情況盈虧平衡圖，更好地實現(xiàn)對設(shè)備績效進行考核。其計算方法[7]如下：

設(shè)備的總成本（C）=固定成本（F）+可變成本（V）。

可變成本（V）=非固定成本比例（v）×設(shè)備的總檢查收入（S）。

3.1.3 成本效益計算

所謂的成本，是以貨幣形式表示的各種耗費之和，所謂的效益則是用成本換來的價值、功能或效果。展示設(shè)備效益圖，可以明確投入與產(chǎn)出的關(guān)系。

3.2 設(shè)備效益數(shù)據(jù)處理

3.2.1 設(shè)備運行情況和設(shè)備效率臺賬

設(shè)備效率臺賬采用LINQ-SQL技術(shù)查詢相關(guān)信息表DeviceBook中數(shù)據(jù)，并在前臺頁面予以展示。

設(shè)備運行情況采用ADO.NET技術(shù)查詢統(tǒng)計分析設(shè)備信息表DeviceService中的數(shù)據(jù)和查詢計算出的設(shè)備各個關(guān)鍵指標，并予以動態(tài)展示。當點擊保存按鈕時予以保存，并在前臺以列表形式予以展示，以備查詢。

3.2.2 設(shè)備盈虧平衡圖

設(shè)備盈虧平衡圖采用ADO.NET技術(shù)查詢統(tǒng)計分析設(shè)備信息DeviceService中的數(shù)據(jù)，并借助Microsoft MSChart控件，按檢查日期或檢查量以曲線圖的形式展示盈虧平衡圖。以1號超聲儀為例，展示非成本要素比例v=25%時的盈虧平衡圖，見圖4，由圖可清晰看出在2010年4月14日實現(xiàn)了1號超聲設(shè)備的盈虧平衡；隨著檢查量的增加，檢查收入隨檢查量的變化幾乎成一條直線分布，并且在檢查量為45623人次時實現(xiàn)盈虧平衡，見圖5。

圖4 醫(yī)療設(shè)備績效盈虧平衡圖-檢查日期

圖5 醫(yī)療設(shè)備績效盈虧平衡圖-檢查量

3.3 設(shè)備效益數(shù)據(jù)流程圖

根據(jù)以上統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘工作，搭建設(shè)備效益管理模塊，分別可以展示設(shè)備運行情況，統(tǒng)計導出設(shè)備效率臺賬單和盈虧平衡圖、成本效益圖。設(shè)備效益管理模塊的數(shù)據(jù)流程圖，見圖6。

圖6 數(shù)據(jù)流程圖

4 結(jié)束語

本文首先根據(jù)設(shè)備實際使用積累的數(shù)據(jù)，實時動態(tài)地繪制設(shè)備運行雷達圖來反映設(shè)備運行情況。將數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應用于醫(yī)療設(shè)備績效分析中，實現(xiàn)對醫(yī)療設(shè)備檢查量的準確預測。進一步的基于盈虧平衡分析的設(shè)備效益數(shù)據(jù)挖掘研究，可動態(tài)呈現(xiàn)設(shè)備的成本效益曲線和盈虧平衡圖，使醫(yī)療設(shè)備的全生命周期都納入管理者的視線之中，較好地解決醫(yī)療設(shè)備績效、代價、風險等互相制約的難題，進而充分發(fā)揮出醫(yī)療設(shè)備的社會效益和經(jīng)濟效益。

[1] 丘奐陽．醫(yī)療設(shè)備績效統(tǒng)計分析探討[J]．中國醫(yī)學裝備,2006,11(3): 51-52．

[2] 吳佳峰,徐哲,何必仕．基于數(shù)據(jù)倉庫的醫(yī)療影像檢查KPI數(shù)據(jù)展示研究[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2012,27(10):73-75．

[3] 伍平陽．基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備績效預測方法的應用研究[D]．廣州:南方醫(yī)大學,2008．

[4] 伍平陽,林意群,林木炎．基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的決策樹算法在醫(yī)療設(shè)備績效預測中的應用[J]．中國組織工程研究與臨床康復,2008,(9):1689-1692．

[5] Jamie MacLennan,ZhaoHui Tang,Bogdan Crivat．Data Mining with SQL Server 2008[M]．董艷,譯．北京:機械工業(yè)出版社, 2010．

[6] 張利．基于時間序列ARIMA模型的分析預測算法研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D]．鎮(zhèn)江:江蘇大學,2008．

[7] 喻湘存,熊曙初．系統(tǒng)工程教程[M]．北京:清華大學出版社,2006．

Statistical Analysis of Medical Equipment Achievements Based on Data Warehouse

HUO Hong-bo, HE Bi-shi, WU Bin, XU Zhe
Institute of Information and Control, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou Zhejiang 310018, China

ObjectiveA data warehouse of medical imaging information was built to offer accurate data for expanding research of medical equipment achievements and improving modern management.MethodsWe built the data warehouse based on massive amounts of data accumulated for years by the radiology information system and picture archiving and communication system (RIS/PACS) of a grade three hospital so as to implement OLAP multidimensional data cube analysis and equipment exam quantity forecast.ResultsWe realized data mining of equipment efficiency through the breakeven model in order to provide intuitive and deep statistical chart data for the hospital leaders to assist decision-making.ConclusionThe application of data warehouse and data mining used in analyzing medical equipment achievement could properly solve problems of achievement, price, risk and so on, furthermore, give full play to social and economic benefits of medical equipment.

medical imaging information system; medical equipment; performance analysis; data warehouse

TP311.132.4

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.009

1674-1633(2013)09-0027-04

2013-03-20

2013-08-13

浙江省重大科技專項（2009C14035）。

作者郵箱：lyhhb1989@163．com