基于BP神經網絡模型的髖部骨折病人住院總費用和材料費影響因素分析*

王立芳 呂艷偉 段芳芳 肖 斌 田 偉

【提 要】 目的 對髖部骨折患者住院費用進行分析,利用神經網絡模型分析髖部骨折住院總費用和材料費的影響因素。方法 統(tǒng)計和分析北京積水潭醫(yī)院2011-2015年髖部骨折住院患者的一般情況、骨折類型、手術方式、住院費用等數(shù)據(jù),采用秩和檢驗對費用進行單因素分析,運用SPSS 18.0模擬神經網絡模型,得出各個變量的敏感度,評價各因素對住院總費用和材料費的影響。結果 結果顯示,對住院總費用影響前3位的因素分別為:手術方式、住院天數(shù)和骨折分組,對材料費影響前3位的因素分別為:手術方式、骨折類型和使用下腔靜脈濾器。結論 控制髖部骨折患者住院費用應該著力于材料費和藥費兩個部分,合理安排手術方式、縮短住院天數(shù)、對下腔靜脈濾器規(guī)范使用和降低下腔靜脈濾器價格是降低住院費用、減輕患者和社會經濟負擔的有效途徑。

髖部骨折主要包括股骨頸骨折和股骨轉子間骨折[1]。隨著人類壽命的延長和全球人口老齡化日趨嚴峻,發(fā)生髖部骨折的比例和年齡呈上升趨勢,髖部骨折已經成為重要的公共衛(wèi)生問題,給患者家庭和社會造成沉重的經濟負擔。2006年我國大陸地區(qū)髖部骨折的醫(yī)療費用約為63.5億元,全國醫(yī)療支出2020年將達到850億元,2050年將達到1萬億元[2]。有資料顯示,10年前,僅因骨質疏松并發(fā)髖部骨折造成的人均直接經濟負擔就已達到當年北京市城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的2倍之多,其中住院費占70.5%[3]。本研究通過回顧性收集2011年1月至2015年12月北京積水潭醫(yī)院骨科收治的髖部骨折患者的費用資料,采用神經網絡模型進行多因素分析,探討髖部骨折住院費用的影響因素。

對象和方法

1.對象

選取2011年1月至2015年12月在北京積水潭醫(yī)院住院接受治療的病例,依據(jù)ICD-10,納入疾病診斷編碼為S72.0、S72.1、S72.2、S72.7和S72.9的病人。病例的納入標準:(1)手術治療;(2)住院時年齡≥18歲。排除標準:(1)車禍、墜落、重物砸傷等高能量損傷致骨折;(2)陳舊性骨折。

2.方法

從醫(yī)院病案信息管理系統(tǒng)獲得患者一般資料(年齡、性別、骨折類型、住院天數(shù)等)和各項住院費用。查閱電子住院病歷獲得疾病狀況及手術方式。統(tǒng)計患者住院期間總費用、材料費、手術費、治療費、藥費等。

3.統(tǒng)計學方法

本研究的數(shù)據(jù)分析采用SPSS18.0軟件進行。對正態(tài)分布計量資料,采用均數(shù)和標準差進行描述;對偏態(tài)分布計量資料,采用中位數(shù)和四分位數(shù)間距進行描述;對計數(shù)資料,采用相對數(shù)進行描述。采用獨立樣本t檢驗或方差分析比較正態(tài)計量資料的組間差異,采用秩和檢驗比較偏態(tài)分布計量資料組間差異,計數(shù)資料的組間分布采用卡方檢驗進行分析。運用SPSS軟件建立BP神經網絡的擬合模型。在建模時,分別構建以住院總費用為因變量和以材料費為因變量的神經網絡。通過計算各變量的敏感度,分析住院費用的主要影響因素。

結 果

本研究共納入3710例髖部骨折病人?；颊叩钠骄挲g為(65.8±16.07)歲,年齡范圍是18～99歲,中位數(shù)為69.00歲,年齡的四分位數(shù)間距為21.00歲;平均住院日為(10.14±4.06)天,住院日范圍是1～38天,中位數(shù)為10.00天,四分位數(shù)間距是5.00天。

1.住院費用的基本構成

本研究中髖部骨折患者的住院費用各個部分均為偏態(tài)資料,所以用中位數(shù)及四分位數(shù)間距進行描述。由于本次研究從2011年持續(xù)到2015年,為了避免費用受到居民消費價格指數(shù)(consumer price index,CPI)的影響帶來的偏性,根據(jù)中國國家統(tǒng)計局發(fā)布的CPI對2012-2015年的費用進行調整:2012-2015年的CPI分別是102.6,102.6,102.0和101.4。人均費用構成比中材料費和藥費所占比例排在前兩位,分別占總費用的74.40%和10.01%,詳見表1。

表1 髖部骨折患者住院費用的基本構成

2.住院總費用和材料費的影響因素的單因素分析

結果見表2，女性的總費用比男性的總費用高(P=0.022),患有糖尿病、高血壓、冠心病、腦血管疾病、骨質疏松、合并感染、腫瘤和合并其他骨折的患者的總費用均比未患有糖尿病、高血壓、冠心病、腦血管疾病、骨質疏松、合并感染、腫瘤和合并其他骨折的總費用高(P<0.05)?？傎M用在不同的骨折類型的分布存在差異(P<0.001),在不同的手術方式存在差異(P<0.001),在不同的年份的分布存在差異(P<0.001)?；颊咴诔鲈呵八劳龅目傎M用比未死亡的患者總費用低(P=0.043)。材料費在不同付費方式間存在差異(P=0.032),在不同的骨折類型的分布存在差異(P<0.001),在不同的手術方式存在差異(P<0.001),在不同的年份的分布存在差異(P<0.001)。患有糖尿病、高血壓、冠心病、腦血管疾病、骨質疏松、合并感染、腫瘤和合并其他骨折的患者的總費用均比未患有糖尿病、高血壓、冠心病、腦血管疾病、骨質疏松、合并感染、腫瘤和合并其他骨折的材料費高(P<0.05)?；颊咴诔鲈呵八劳龅目傎M用比未死亡的患者總費用低(P<0.001)。

3.住院總費用和材料費的神經網絡模型

根據(jù)占總費用的比例,分別以總費用、材料費建立神經網絡模型。隨機抽取所有數(shù)據(jù)的70%作為訓練樣本集,30%作為測試樣本集。最終納入訓練樣本集的共有2571條記錄,納入測試樣本集的共有1139條記錄。

在神經網絡模型中,總費用的影響因素重要性排序的前五位是手術方式、住院日、骨折類型、是否使用濾器和住院年份;材料費的影響因素重要性排序的前五位是手術方式、骨折類型、是否使用濾器、住院日和住院年份。相比于總費用,手術方式對材料費的影響更大。

討 論

本研究結果顯示,材料費是髖部骨折患者人均住院費用的主要組成部分,占 74.40%,材料費的中位數(shù)為32014.95元;藥品費用在人均住院費用中所占比例其次,占 10.01%,藥費的中位數(shù)為3745.53元,其余費用所占比例為15.59%。因此,控制材料費及藥品費成為控制住院費用的重要方面。自2017年4月8日《北京市醫(yī)藥分開綜合改革實施方案》實施以來,北京全市醫(yī)療機構全部取消藥品加成,已有報道醫(yī)療機構和醫(yī)院住院費用藥占比下降[4-5],在一定程度上降低了患者的經濟負擔。與此同時,需要注意材料費的控制,從技術上生產價優(yōu)的手術材料有利于降低住院費用。

本研究以住院總費用和材料費分別建立模型,分析其各自的影響因素,使其對材料費和總費用的影響程度更清晰地展現(xiàn)出來。神經網絡模型分析表明,對總費用和材料費影響最大的是手術方式。根據(jù)2017年中華醫(yī)學會頒布的《骨質疏松性骨折診療指南》[1],對于骨質疏松性股骨頸骨折推薦盡早手術治療,包括閉合或切開復位內固定術、人工關節(jié)置換術等;而對于股骨轉子間骨折,主要治療手段是閉合或切開復位內固定,包括髓內和髓外固定。由于手術方式是根據(jù)患者的病情而定,較難從改變手術方式上降低總費用,不過,由于置換術費用較高,對于能應用固定術的患者,本研究推薦應用固定術。

在神經網絡模型中,總費用的影響因素按重要性排序還有住院日、骨折類型、是否使用濾器和住院年份。材料費的影響因素按重要性排序還有骨折類型、是否使用濾器、住院日和住院年份。由于骨折類型和住院年份為客觀因素,縮短住院日和合理使用下腔靜脈濾器成為降低住院總費用和材料費的關鍵。

近年來,對于行手術治療的骨折患者,預防性抗凝治療已逐漸成為常規(guī)治療措施之一,主要用于預防深靜脈血栓。深靜脈血栓形成是髖部骨折的嚴重并發(fā)癥,可繼發(fā)致死性肺栓塞和遠期下肢深靜脈功能不全[6]。然而,下腔靜脈濾器植入目前還存在爭議。有研究認為下腔靜脈濾器植入可大大減少致死性肺栓塞的發(fā)生,是安全、有效的預防措施[7-9]。然而,濾器的中遠期并發(fā)癥較多,常見并發(fā)癥為放置部位血栓形成,有研究報道血栓形成的發(fā)病率高達35%[10]。一項下腔靜脈濾器療效的meta分析表明,預防性使用下腔靜脈濾器可以降低肺栓塞的發(fā)生率,對總死亡率無影響,有增加深靜脈血栓發(fā)生率的風險[11]。因此,應特別注意術前檢查,根據(jù)相關指征,合理應用下腔靜脈濾器。目前,國內只有《下腔靜脈濾器置入術和取出術規(guī)范的專家共識》[12],還缺乏下腔靜脈濾器使用的指南。

表2 住院總費用和材料費影響因素的單因素分析

表3 住院總費用和材料費的影響因素變量在建模中的重要程度排序

本院進行下腔靜脈濾器植入術的患者均通過影像學檢查發(fā)現(xiàn)血栓形成,因此從費用的角度,在合理使用下腔靜脈濾器的前提下,如何降低濾器價格是降低濾器費用的關鍵。

在以往住院費用影響因素分析的研究中,應用較多的是多元線性回歸[13]。但多元線性回歸模型要求數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布,且自變量與因變量之間的關系存在線性關聯(lián),要基于樣本數(shù)目趨于無窮大時的漸近理論。然而,住院費用及其影響因素多存在偏態(tài)分布、非線性、樣本量有限等問題,較難符合多元線性回歸的使用條件,在實際應用中不能做出較好的預測。本研究采用BP神經網絡模型,神經網絡具有較強的綜合能力、處理非線性問題的能力高于多元線性回歸、能夠同時建立多個輸入向量和多個輸出向量的函數(shù)映射關系等優(yōu)點,極大地提高了分析效率[14-15]。

綜上所述,控制材料費及藥品費是控制住院費用的重要方面,本研究采用BP神經網絡模型來分析髖部骨折患者的住院費和材料費情況,掌握了住院時間、手術方式等各項影響因素對總住院費和材料費用的影響程度。建議在保障醫(yī)療質量的前提下,合理控制藥品費用及材料類費用、縮短患者的住院時間、合理應用下腔靜脈濾器和降低濾器價格,從而降低醫(yī)療成本,減輕患者和社會的經濟負擔。