單病種成本影響因素的PLS結(jié)構(gòu)方程模型

李 惠，劉子先

（1.天津大學(xué) 管理與經(jīng)濟學(xué)部，天津 300072；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 300193）

單病種成本影響因素的PLS結(jié)構(gòu)方程模型

李 惠1,2，劉子先1

（1.天津大學(xué) 管理與經(jīng)濟學(xué)部，天津 300072；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 300193）

為研究單病種成本影響因素間的因果路徑關(guān)系，文章構(gòu)建了基于偏最小二乘方法的單病種成本影響因素結(jié)構(gòu)方程模型（SEM），以急性闌尾炎病種為例，進行實證分析。在對指標(biāo)體系進行信度和效度檢驗基礎(chǔ)上，驗證了成本影響因素相互間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

單病種成本；結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）；臨床路徑；偏最小二乘（PLS）

0 引言

如何緩解“看病難，看病貴”的問題，如何進一步提高醫(yī)療質(zhì)量的同時，為社會提供價廉質(zhì)高的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，已成為我國政府及各家醫(yī)院所面臨的重要課題[1,2]。2000年以來，在政府部門的引導(dǎo)下，越來越多的醫(yī)院開始進行按病種支付制度的改革。單病種付費是對某一病種的醫(yī)療費用實行最高限價，不到最高標(biāo)準(zhǔn)的按實際費用結(jié)算，超支部分由醫(yī)院負擔(dān)。這種支付方式能夠控制醫(yī)療費用快速上漲、節(jié)約醫(yī)療資源、控制醫(yī)療成本，促進了醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展[3]。在單病種付費制度中，單病種的醫(yī)療成本是病種定價的主要依據(jù)[4]。醫(yī)院在保證醫(yī)療質(zhì)量的同時，必須對單病種成本的影響因素進行合理的分析[5]，從可控的影響因素入手，找出降低單病種醫(yī)療成本的有效途徑，從而對病種成本進行控制，強化醫(yī)院成本管理。

結(jié)構(gòu)方程模型作為一個多元數(shù)據(jù)分析的重要工具，在處理多個因變量、估計因子結(jié)構(gòu)等方面具有獨特的優(yōu)勢[6,7]。楊樹東等[8]對生育保險病種的費用影響因素，建立了結(jié)構(gòu)方程模型，分析得到社會經(jīng)濟特征、臨床特征和醫(yī)護質(zhì)量三個潛變量對住院費用的影響最大。但是沒有研究這些潛變量之間內(nèi)在的相互影響關(guān)系。本文進一步研究單病種成本的影響因素以及它們之間的因果關(guān)系框架，設(shè)計影響因素指標(biāo)體系并建立基于偏最小二乘（PLS）算法的結(jié)構(gòu)方程模型，根據(jù)2011年1～9月天津市四家醫(yī)院384個急性闌尾炎出院患者的病例數(shù)據(jù)做實證研究，在對指標(biāo)體系進行信度和效度檢驗的基礎(chǔ)上，得到單病種成本的影響因素實證研究結(jié)果，從而進一步明晰了單病種成本影響因素之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，為單病種成本控制提供理論依據(jù)。

1 潛變量模型與指標(biāo)體系的構(gòu)建

單病種成本是指醫(yī)院為完成病種醫(yī)療任務(wù)所需要支付的全部成本費用[9]。一般病種成本的核算需要根據(jù)患者從入院到出院的整個臨床路徑（Clinical Pathway，CP）為路線，綜合所涉及到的所有成本因素，包括藥品成本、材料成本、手術(shù)及麻醉成本、醫(yī)技成本、護理成本和床位成本等[19]。因此，臨床路徑對病種成本有直接的影響。

患者入院時病情的危重程度以及病情的差異體現(xiàn)了對醫(yī)療服務(wù)的不同需求，即患者入院時的疾病特征應(yīng)該作為選擇臨床路徑的主要依據(jù)，為了達到更好的治療效果，針對不同的危重程度以及病種類型一般會使臨床路徑采取不同的技術(shù)路線[11]。病人的病情特征一方面能直接對病種成本產(chǎn)生影響[12]，另一方面，病情特征也決定了臨床路徑的選擇，間接對病種成本產(chǎn)生影響。此外，病人的人口特征也對病種成本產(chǎn)生影響，一般來說，病人的年齡和平時身體的健康程度對治療后恢復(fù)的速度產(chǎn)生作用，病人手術(shù)等治療后的臨床路徑也直接作用于病種成本。

此外，醫(yī)院的診療質(zhì)量也會對診療成本產(chǎn)生影響。從入院與出院診斷符合率的角度，不符合者多為疑難雜癥，病情復(fù)雜時會給治療帶來難度，因此會增加檢查和治療的成本；從治療效果來看，治療無效的病人反而會給診療帶來極大的困難，治療成本會大于治愈或好轉(zhuǎn)情況；從醫(yī)院的等級來看，不同級別醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)和手段都有差異，因而也會對病種的診療和護理成本產(chǎn)生影響。

圖1 單病種成本影響因素潛變量模型

結(jié)合上述分析，我們將疾病的臨床特征、病人人口特征、臨床路徑、診療質(zhì)量和病種成本為潛變量構(gòu)建單病種成本的潛變量因果關(guān)系模型，如圖1所示。進一步通過文獻研究和統(tǒng)計調(diào)查，建立單病種成本影響因素指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 單病種成本影響因素指標(biāo)體系

2 基于PLS的結(jié)構(gòu)方程模型

2.1 結(jié)構(gòu)方程模型

根據(jù)表1中潛變量的符號表示，圖1中結(jié)構(gòu)模型（內(nèi)部模型）中潛變量之間的關(guān)系由方程表示為：

其中，系數(shù)βij和γij為連接潛變量之間的系數(shù)，ζi為殘差變量。記 η=(η,η)T，ξ=(ξ,ξ,ξ)T和 ζ=(ζ,ζ)T，

1212312則式（1）可寫成

測量模型（外部模型）定義了潛變量與觀測變量之間的關(guān)系，可以表示為：

這里Λx和Λy為潛變量和觀測變量之間的回歸系數(shù)矩陣，εx和δy為測量的噪聲和誤差。

2.2 模型參數(shù)的估計方法

對于建立的結(jié)構(gòu)方程模型參數(shù)的PLS估計方法，分別對內(nèi)部模型和外部模型進行估計。我們通過潛變量所對應(yīng)觀測變量的線性組合來表示潛在變量的估計值，若該估計值為Yj，則可表示為：

內(nèi)部估計是通過與該潛變量相關(guān)的所有潛變量的估計值對其進行估計，可表示為：

這里Y′j表示與之相關(guān)的潛變量的估計值，∝表示對數(shù)據(jù)進行壓縮處理。ωjj'為內(nèi)部權(quán)重，表示Yj與Y′j的相關(guān)系數(shù)的符號函數(shù)值。對于權(quán)重wjh主要有兩種估計模式：模式A和模式B。在模式A中，權(quán)重wjh表示為可觀測變量與Zj的協(xié)方差系數(shù)，可以表示為：

在模式B中，權(quán)重向量wj是Zj關(guān)于可測變量xjh的回歸系數(shù)向量，表示為：

因此，多個潛變量情況下，參數(shù)估計的PLS算法步驟如下：⑴對樣本數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理（均值為0，方差為1）；⑵設(shè)置初始的權(quán)重，如設(shè)其中一個wjh=1，其余均為0；

⑶依次按照公式（4）、（5）、（6）（或者公式（7））計算得到新的權(quán)重向量w′jh；

⑸用估計值ξ′代入潛變量后，運用PLS回歸的方法估計內(nèi)部模型中的回歸系數(shù)。

3 闌尾炎病種成本影響因素的實證研究

急性闌尾炎作為普通外科中有較大代表性的常見病，由于診斷標(biāo)準(zhǔn)相對統(tǒng)一、手術(shù)指征明顯、技術(shù)成熟、診斷明確、治療流程和效果可控性強，因此具有一定的代表性。本文選擇急性闌尾炎病種作為研究對象，進行實證分析。

我們對2011年1～9月天津市四家醫(yī)院（一所三甲、一所三乙和兩所二甲）384個急性闌尾炎住院患者，通過問卷調(diào)查和病例信息采集的方式獲得病例數(shù)據(jù)，進行實證研究。并從中刪除有效信息缺失，住院費用超過30000元或低于500元的特殊病例，將剩余347個案例作為有效的樣本數(shù)據(jù)。對樣本數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得到男性患者為211例，占60.8%，女性患者136例，占39.2%；三甲甲等醫(yī)院40例，三級乙等醫(yī)院78例，二級甲等醫(yī)院229例，分別占11.5%、22.5%和66%。

3.1 信度與效度分析

根據(jù)樣本數(shù)據(jù)，利用軟件SPSS 18.0，對我們建立的病種成本影響因素指標(biāo)體系進行信度和效度的檢驗。在效度方面，因為樣本量符合因子分析要求，采用主成分分析方法計算因子載荷。并經(jīng)過KMO樣本測度和Bartlett’s球體檢驗，可知樣本數(shù)據(jù)適合做因子分析。因子分析共提取出5個主成分，累計方差貢獻率達到了82.5%，且因子負荷介于0.638到0.855之間，表明具有良好的收斂效度，滿足結(jié)構(gòu)方程的要求。進一步，比較各潛變量的平均方差提取量的平方根與相關(guān)系數(shù)，對結(jié)構(gòu)方程潛變量的區(qū)別效度進行檢驗，計算結(jié)果顯示，各潛變量的平均方差提取量平方根均大于相關(guān)系數(shù)值，說明了潛變量間具有良好的區(qū)別效度。信度方面，可以看出潛變量的組合信度都高于0.7的可接受水平，檢驗結(jié)果見表2。因此，該影響因素指標(biāo)體系既具有較高的可靠一致性，又能真實反映所要度量的變量，完全適合做結(jié)構(gòu)模型分析。

表2 模型的檢驗結(jié)果

3.2 計算結(jié)果與討論

在驗證完信度和效度的基礎(chǔ)上，利用SmartPLS 2.0對樣本數(shù)據(jù)代入結(jié)構(gòu)方程模型進行計算。經(jīng)過分析和運算，得到結(jié)構(gòu)方程模型的路徑系數(shù)擬合結(jié)果見表3。從表3可以看出，結(jié)構(gòu)方程模型各路徑檢驗的T統(tǒng)計量都大于1.96，說明各條路徑的系數(shù)在P=0.05的水平上都具有顯著性。η1和η2兩個內(nèi)生潛變量的擬合系數(shù)R2分別為0.524和0.638，表示內(nèi)生潛在變量被外生潛在變量解釋的程度較高，達到擬合要求。運行結(jié)果顯示均表明樣本數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)方程具有理想的擬合度。因此，單病種成本影響因素指標(biāo)體系得到了驗證，這也證明了我們所建立的結(jié)構(gòu)方程模型的合理性和正確性。

表3 模型路徑系數(shù)檢驗結(jié)果

這樣我們就得到了急性闌尾炎病種成本影響因素結(jié)構(gòu)方程模型的路徑系數(shù)結(jié)構(gòu)圖，如圖2。根據(jù)計算結(jié)果可以看出，首先對于急性闌尾炎病種來說，疾病的臨床特征、病人的人口特征、診療過程中的臨床路徑和診療質(zhì)量都對病種成本產(chǎn)生顯著的正向影響，且β21和γ21明顯大于γ22和γ23，表明病人的臨床特征和臨床路徑是兩個主要影響因素。在臨床特征變量中，病種類型（如急性闌尾炎：單純性、化膿性、壞疽性及穿孔性）和有無伴隨病兩個指標(biāo)的因子載荷最大；在臨床路徑中，住院天數(shù)和有無感染情況的發(fā)生兩個指標(biāo)的因子載荷最大；因此，病種類型、有無伴隨病、住院天數(shù)和有無感染情況的發(fā)生為四個影響單病種成本的最重要的因素。其次，病人的人口特征如患者年齡、發(fā)病前病人身體的健康程度，以及診療的質(zhì)量如治療效果、醫(yī)院等級等也都會對病種成本產(chǎn)生影響，且病人年齡大、發(fā)病前身體健康程度低、治療效果差、護理等級高都會導(dǎo)致病種成本的增加。另外，病人所患急性闌尾炎的臨床特征和病人自身人口特征，在直接對病種成本產(chǎn)生影響的同時，也與臨床路徑有正向關(guān)系，對住院天數(shù)和抗生素的使用量等因素產(chǎn)生影響，也就是通過臨床路徑潛變量間接對病種成本產(chǎn)生影響。進一步通過實證分析得到啟示，可以從某些可控因素入手，如控制感染的發(fā)生、減少住院天數(shù)、提高診療質(zhì)量等措施來控制病種成本。

圖2 SEM標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語

本文通過文獻研究和統(tǒng)計調(diào)查，運用結(jié)構(gòu)方程建模，以急性闌尾炎病種為例進行實證分析，對單病種成本的影響因素進行了研究，得出以下結(jié)論：

（1）疾病臨床特征、病人人口特征、臨床路徑和診療質(zhì)量四個潛變量都對病種成本產(chǎn)生顯著的正向影響，其中疾病臨床特征和臨床路徑兩因素對病種成本的影響程度高于其他兩個因子。疾病臨床特征和病人人口特征一方面直接影響病種成本，另一方面它們通過臨床路徑間接對病種成本產(chǎn)生影響。

（2）通過對急性闌尾炎病種的實證分析可以看出，在臨床特征變量中，病種類型和有無伴隨病為兩個主要因素；在臨床路徑中，住院天數(shù)和有無感染情況發(fā)生為兩個主要因素；病人人口特征中患者年齡、發(fā)病前病人身體的健康程度為兩個主要影響因素；診療質(zhì)量中，治療效果、醫(yī)院等級為兩個主要影響因素。另外，對急性闌尾炎來說，病人的性別特征對病種成本無顯著影響。

研究結(jié)論也啟示我們，可以通過對某些可控因素的調(diào)節(jié)來進行單病種成本控制。如何通過單病種成本影響因素的分析，制定合理的單病種成本控制機制是我們未來進一步的研究方向。

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F224.9

A

1002-6487（2013）14-0012-03

國家自然科學(xué)基金資助項目（70871086）

李 惠(1978-)，女，河北人，博士研究生，講師，研究方向：醫(yī)院管理、成本管理。

（責(zé)任編輯/亦 民）