基于群組決策層次分析法的醫(yī)療設(shè)備更新決策研究

沈 慧，卜 欣，劉 曄，姚越飛

（興化市人民醫(yī)院后勤保障部醫(yī)療設(shè)備維修組，江蘇泰州225700）

0 引言

醫(yī)療設(shè)備的全生命周期管理從購置、維護、使用到更新處置都需要高度規(guī)劃，以便醫(yī)療設(shè)備能夠正常運行，從而防止意外停機增加維修成本[1]。在我國許多醫(yī)療機構(gòu)中，醫(yī)療設(shè)備的可靠信息不充分，導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備的年限監(jiān)測和狀況分析不佳，使得醫(yī)療設(shè)備管理部門缺乏對醫(yī)療設(shè)備更新決策的科學(xué)評估。理想的醫(yī)療設(shè)備更新決策除了考慮與醫(yī)療器械市場技術(shù)趨勢相關(guān)的戰(zhàn)略以及醫(yī)院發(fā)展的規(guī)劃外，還要考慮到醫(yī)療設(shè)備的自然壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟壽命等因素的共同影響。因此，針對上述因素制訂妥善的更新決策是醫(yī)療設(shè)備管理的重要內(nèi)容[2-4]。

醫(yī)療設(shè)備更新決策需要考慮多因素的共同影響，這正是層次分析法所要解決的問題[5]。而群組決策層次分析法（group decision making-analytical hierarchy processes，GDM-AHP）是一種以改進層次分析法、現(xiàn)代決策理論為基礎(chǔ)，結(jié)合系統(tǒng)聚類分析原理，定性與定量相結(jié)合的綜合分析方法。該方法不僅可以充分反映決策者的意愿，還可以最大限度地剔除各種主觀因素。因此，本文使用GDM-AHP 建立醫(yī)療設(shè)備更新決策的優(yōu)先順序模型，從而為醫(yī)療設(shè)備管理部門的更新決策提供科學(xué)、公平的參考依據(jù)。

1 方法

1.1 GDM-AHP 模型的建立

將每臺醫(yī)療設(shè)備的性能與用于評估的準則層指標進行比較獲得相對應(yīng)的評分值，從而建立GDMAHP 模型，具體步驟如下：

（1）確定醫(yī)療設(shè)備更新準則層和子準則層的指標；（2）計算各指標的相對權(quán)重；

（3）對每個指標劃分描述等級，并計算出不同等級的相對強度；

（4）通過相對強度計算醫(yī)療設(shè)備各項指標的得分值；

（5）根據(jù)各項指標分值計算每臺醫(yī)療設(shè)備的總分值；

（6）根據(jù)總分值標準化為更新優(yōu)先級指數(shù)（replacement priority index，RPI），進而確定醫(yī)療設(shè)備更新的優(yōu)先順序。

1.2 準則層指標的確定

我國目前還沒有比較系統(tǒng)的用于醫(yī)療設(shè)備更新的評價指標體系，本文借鑒相關(guān)研究結(jié)果及實踐經(jīng)驗的判斷[6-7]，初步確定醫(yī)療設(shè)備更新決策應(yīng)該考慮以下評價指標。

1.2.1 支持可用性

對于醫(yī)療設(shè)備的更新決策，支持可用性是重要的指標。具體包括：

（1）供應(yīng)商支持：此指標通過維護合同讓該醫(yī)療設(shè)備可以長時間正常使用，但隨著開始達到制造商服務(wù)支持的終點，就需要進行醫(yī)療設(shè)備更新。當醫(yī)療設(shè)備達到不再支持服務(wù)時，應(yīng)該是更新的最優(yōu)先級。

（2）延續(xù)服務(wù)支持：當醫(yī)療設(shè)備達到制造商服務(wù)支持的生命周期終點時，醫(yī)療機構(gòu)通常更愿意保留現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)備，并備用制造商支持的配件，以延長醫(yī)療設(shè)備的使用時間。

1.2.2 性能表現(xiàn)性能表現(xiàn)通常包括平均故障頻率和工作效率：（1）平均故障頻率視為平均每年發(fā)生故障的次數(shù)，計算公式為維修總數(shù)/設(shè)備年齡[8]。

（2）工作效率計算公式為（工作時間－停機時間）/工作時間。

1.2.3 維護成本

維護成本是指每臺醫(yī)療設(shè)備的維護總成本，過去3 a 的維護費用不應(yīng)超過購買成本的25%[9]。

1.2.4 使用年限

使用年限是指醫(yī)療設(shè)備從投入使用到報廢的工作年限，包括以下2 個指標：

（1）設(shè)備年齡：自安裝使用以來醫(yī)療設(shè)備的工作年限；

（2）技術(shù)壽命：是該類醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)以來的時間段（即技術(shù)的先進性）。

1.2.5 使用目的

醫(yī)療設(shè)備使用目的可以對更新決策產(chǎn)生重大影響。與其他醫(yī)療設(shè)備相比，急救類、生命支持類醫(yī)療設(shè)備的更新優(yōu)先級更高。

1.2.6 任務(wù)關(guān)鍵性

任務(wù)關(guān)鍵性是指醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院中承擔任務(wù)的重要程度[10]，主要取決于設(shè)備的時間利用率與可替代性：

（1）時間利用率是指醫(yī)療設(shè)備在單位時間內(nèi)的平均使用時間。在本模型中，定義時間利用率為醫(yī)療設(shè)備每天使用的小時數(shù)。

（2）可替代性是指醫(yī)療設(shè)備發(fā)生故障后，有沒有可以替代其完成任務(wù)的其他醫(yī)療設(shè)備。特別是當該醫(yī)療設(shè)備處于高負荷運行時，如果該臺醫(yī)療設(shè)備發(fā)生故障，而醫(yī)院沒有別的同類醫(yī)療設(shè)備，那么就會造成比較大的損失。擁有幾個同類的醫(yī)療設(shè)備不總是意味著高可替代性，因為若這幾個同類醫(yī)療設(shè)備都在使用中，也無法對故障設(shè)備進行替代。即如果醫(yī)院有許多類似的醫(yī)療設(shè)備，但使用很多，其中一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，它被替代的概率就會降低。故可根據(jù)需要定義備用設(shè)備的可用性，如單位時間所需的類似或備用設(shè)備。

1.2.7 臨床可接受性

隨著醫(yī)療設(shè)備高新技術(shù)發(fā)展，設(shè)備性能和功能需求對提高臨床工作效率產(chǎn)生重要影響。設(shè)備的臨床可接受性標志著該設(shè)備能達到臨床工作人員預(yù)期的工作效率。

1.3 各準則層相對權(quán)重系數(shù)的計算

采用Saaty scale 的1～9 標度法（9 表示最重要，1表示不重要）來構(gòu)建各準則的判斷矩陣[5]。選擇熟悉醫(yī)療設(shè)備更新領(lǐng)域的4 名相關(guān)專家，其中1 名醫(yī)療設(shè)備采購專家有12 a 的經(jīng)驗，2 名參與醫(yī)療器械管理的臨床工程師平均有10 a 的經(jīng)驗，1 名涉及醫(yī)療器械使用的臨床工作人員有11 a 的經(jīng)驗，向這些專家發(fā)出相關(guān)調(diào)查問卷，每位專家對準則層評價指標進行兩兩比較，確定其相對重要性，即每個指標與其他指標比較其相對目標的貢獻大小，構(gòu)成的準則層指標判斷矩陣A 如下：

求解最大特征根λmax所對應(yīng)的特征向量ω，經(jīng)歸一化后即可得到準則層各指標的相對權(quán)重系數(shù)。

1.4 RPI 計算

為了能將這些準則層指標應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的更新決策，需為模型中的每臺設(shè)備確定一個更新優(yōu)先級得分，再定義一個更新優(yōu)先級的衡量指標，即RPI。然后可根據(jù)RPI 這個衡量指標對各醫(yī)療設(shè)備進行評價，從而判斷該設(shè)備是否需要更新。為此采用歸一化的方法對每個評價指標進行等級劃分，并確定等級之間的相對強度。本文中各評價指標等級的劃分均由專家成員討論而得出，為避免主觀性，需對劃分的等級進行兩兩比較。設(shè)wi為各評價指標等級的相對權(quán)重系數(shù)，則其相對強度si計算公式如下：

根據(jù)si可以計算出醫(yī)療設(shè)備的更新優(yōu)先級得分值Pk：

其中，k=1，2，…，m，是被評價的醫(yī)療設(shè)備；j=1，2，…，n，是評價指標；wj是第j個評價指標的相對權(quán)重系數(shù)；sij是第j個評價指標的第i個等級對應(yīng)的相對強度。其中

獲得每臺設(shè)備的更新優(yōu)先級得分值Pk，然后使用下述公式將總得分值標準化為RPI：

2 結(jié)果

通過GDM-AHP 模型構(gòu)建的4 名專家對主準則層所作出的判斷矩陣A1、A2、A3、A4如下：

然后應(yīng)用下述公式的加權(quán)幾何平均法聚類上述4 個判斷矩陣，得到

其中，m為專家人數(shù)；k=1，2，…，m；βk是專家的權(quán)重系數(shù)。本文采用專家直接賦權(quán)的方法，給所有專家相同的權(quán)重，則β1=β2=β3=β4=0.25。然后再根據(jù)加權(quán)平均法得到綜合判斷矩陣A：

計算出該矩陣的最大特征根λmax=7.625 7，則一致性指數(shù)為了衡量CI 的大小，Saaty[5]引入1～9 階平均隨機一致性指標RI，即多次計算出隨機判斷矩陣一致性指數(shù)CI的算術(shù)平均值。通過查表得知n為7 時，RI 為1.32[5]，則隨機一致性比率因此該判斷矩陣具有滿意的一致性。通過在綜合判斷矩陣A 上應(yīng)用特征向量方法來獲得主準則層指標的權(quán)重系數(shù)。根據(jù)主準則標準的定義劃分相應(yīng)的描述等級，并使用公式（3）求得主準則層指標的相對強度。同理，應(yīng)用與計算主準則指標相對權(quán)重系數(shù)相同的方法來計算子準則層各評價指標的相對權(quán)重系數(shù)及評價等級的相對強度，結(jié)果見表1。

表1 準則層指標相對權(quán)重系數(shù)及相對強度

本研究中的所有準則層指標是相互獨立的。如果某設(shè)備性能表現(xiàn)得分值低，那么可能存在維護成本、使用年限等指標得分高的情況；同理，設(shè)備年齡指標得分值高時，也可能存在設(shè)備具有良好性能的情況。所以，必須結(jié)合其他影響設(shè)備更新的指標來進行醫(yī)療設(shè)備的更新決策。同樣，當擁有大量的醫(yī)療設(shè)備時，如果其中某一設(shè)備的平均故障頻率指標得分值高，但其他指標的得分值低，那么其他設(shè)備可能存在平均故障頻率得分值高的情況。而其他設(shè)備如果出現(xiàn)平均故障頻率得分值高且其他指標得分值也高的情況，那么其RPI 將會比相同平均故障頻率得分值的設(shè)備更高。這說明了各設(shè)備在相互評價過程中的相對獨立性。

3 應(yīng)用實例

為了驗證本文提出的模型的有效性，將此模型應(yīng)用于某三級醫(yī)院的91 臺監(jiān)護儀評價中（監(jiān)護儀因在全院品牌和數(shù)量最多而被選中）。調(diào)查從2016—2018 年的數(shù)據(jù)，根據(jù)前述標準與對應(yīng)的相對強度對這些監(jiān)護儀進行評價，然后應(yīng)用公式（4）計算出各監(jiān)護儀的11 項指標得分值，通過加和得到其更新優(yōu)先級得分，再根據(jù)公式（5）計算出各監(jiān)護儀的RPI。部分監(jiān)護儀的更新優(yōu)先級得分及其RPI 詳見表2。

表2 部分監(jiān)護儀的更新優(yōu)先級得分及其RPI

91 臺監(jiān)護儀的RPI 結(jié)果如圖1 所示，根據(jù)RPI可以設(shè)定醫(yī)療設(shè)備更新優(yōu)先級閾值以確定更新策略。RPI 的閾值是通過分析設(shè)備指標的定義來設(shè)定的，那些權(quán)重系數(shù)高的指標在更新決策中具有較大的影響。綜合考慮各指標的權(quán)重系數(shù)，設(shè)置監(jiān)護儀的RPI 閾值為0.50，那么RPI 低于0.50 的設(shè)備擁有較低的更新優(yōu)先級，而RPI 高于0.50 的設(shè)備應(yīng)該在醫(yī)療機構(gòu)的預(yù)算范圍內(nèi)進行優(yōu)先更新。從設(shè)備的生命周期和類型的可靠數(shù)據(jù)考慮，目前該模型只針對本院此類型的醫(yī)療設(shè)備，而不是所有類型的醫(yī)療設(shè)備，否則該模型的輸出決策可能會不準確。

圖1 91 臺監(jiān)護儀的RPI 結(jié)果

4 結(jié)語

本文建立的基于GDM-AHP 模型的醫(yī)療設(shè)備更新決策模型綜合考慮了多種方面的因素，使醫(yī)療設(shè)備更新在滿足醫(yī)療設(shè)備使用經(jīng)濟化的基礎(chǔ)上，更加符合醫(yī)院的發(fā)展要求，從而幫助醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備管理部門選擇適應(yīng)醫(yī)院實際的指標來評估醫(yī)療設(shè)備，使醫(yī)療設(shè)備更新決策科學(xué)化和可操作化。本文創(chuàng)新地將GDM-AHP 模型與醫(yī)療設(shè)備更新問題結(jié)合起來，不僅擴寬了醫(yī)療設(shè)備更新的研究思路，還為進一步研究醫(yī)療設(shè)備更新奠定了理論基礎(chǔ)?；贕DMAHP 模型的醫(yī)療設(shè)備更新模型的構(gòu)建不僅可以提高醫(yī)療設(shè)備更新決策效率，使決策結(jié)果更具有說服力，還可以通過更改指標集和評價指標的方法將模型拓展到所有類型醫(yī)療設(shè)備的更新決策中。值得注意的是，基于GDM-AHP 模型的更新決策模型的評價對象只針對某院的某類型設(shè)備，而對于同一類型的設(shè)備來說，隨著使用時間等條件的變化，其評價指標值也會發(fā)生變化，也就是說RPI 值是動態(tài)的。所以在今后的工作中，應(yīng)將醫(yī)療設(shè)備更新決策模型軟件化，并與醫(yī)院設(shè)備管理系統(tǒng)相結(jié)合，從而提高醫(yī)療設(shè)備更新決策的效率。