基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的抗菌藥物合理使用分析方法探討與實踐

□ 譚明明 TAN Ming-ming 付凌萌 FU Ling-meng 馬黎 MA Li 張國兵 ZHANG Guo-bing 錢莎莎 QIAN Sha-sha

抗菌藥物合理使用是一個影響患者安全且日益嚴(yán)重的全球性公共衛(wèi)生問題[1-2]，在中等收入國家和低收入國家尤為明顯[3]。不合理使用是造成抗菌藥物耐藥性的最重要原因。有研究預(yù)測，如果抗菌藥物耐藥性問題得不到緩解，到2050年由耐藥性引起的死亡人數(shù)將達到1000萬人/年，全球GDP將下降2.5～3%[4]?？咕幬锏牟缓侠硎褂贸藢?dǎo)致抗菌藥物耐藥性問題，還會引起藥物不良反應(yīng)[5]。我國是抗菌藥物的生產(chǎn)和消費大國，為加強醫(yī)療機構(gòu)抗菌藥物臨床應(yīng)用管理，規(guī)范抗菌藥物臨床應(yīng)用行為，提高抗菌藥物臨床應(yīng)用水平，促進臨床合理應(yīng)用抗菌藥物，國家衛(wèi)生行政部門制定了一系列管理方案并自上而下地持續(xù)推進方案的落地。2012年，原國家衛(wèi)生部頒布了《抗菌藥物臨床應(yīng)用管理辦法》，該部門規(guī)章分六大部分共五十九條對醫(yī)療機構(gòu)抗菌藥物合理使用做出了詳細規(guī)定[6]。2016年，國家衛(wèi)生計生委聯(lián)合相關(guān)部委發(fā)布了《遏制細菌耐藥國家行動計劃(2016—2020年)》。該《行動計劃》充分整合了大健康理念，除采用階段化的設(shè)計理念對行動目標(biāo)和主要措施設(shè)定外，還就各項保障措施予以明確，從制度上保證了耐藥控制的成效[7]。2019年，國家衛(wèi)健委正式啟動《國家三級公立醫(yī)院績效考核》[8]，抗菌藥物使用強度被列入國家監(jiān)管考核的26項指標(biāo)之一，并做出“同比持續(xù)下降”的明確要求。

作為國家現(xiàn)代醫(yī)院管理制度試點醫(yī)院，根據(jù)衛(wèi)生健康行政部門的要求和實際診療抗菌藥物合理使用的需求，我院自2009年起便開始執(zhí)行抗菌藥物分級管理制度，組建專家組定期評價醫(yī)院抗菌藥物的合理使用情況[9]。通過信息化改造，實現(xiàn)抗菌藥物的權(quán)限管控、用前審批、節(jié)點監(jiān)管、事后點評的全流程閉環(huán)管理。在前期管理的基礎(chǔ)之上，本研究通過融合醫(yī)療大數(shù)據(jù)，采用三種分析方法從三個互補的視角，對抗菌藥物的合理使用水平進行量化評估，為抗菌藥物合理使用的可持續(xù)、精準(zhǔn)管控提供充分必要的數(shù)據(jù)支撐。

資料與方法

1.相關(guān)概念

1.1 疾病診斷分組。疾病診斷分組(Diagnosis Related Groups， DRG)，是將住院患者按照診療相似性以及資源消耗相似性（即按照患者治療方法的復(fù)雜程度、疾病嚴(yán)重程度、資源消耗程度）分成一定數(shù)目的疾病組[10]。本文采用浙江省衛(wèi)生健康委的DRG分組算法，根據(jù)患者的主要診斷、前五位次要診斷、前五位手術(shù)或操作方式完成住院患者的疾病分組。

1.2 醫(yī)療組。醫(yī)療組是臨床科室開展日常診療服務(wù)的最小團隊，通常設(shè)有醫(yī)療組長1名(副高及以上職稱)、主治醫(yī)生和住院醫(yī)生至少各1名。醫(yī)療組組長固定，組員根據(jù)科室安排進行周期輪轉(zhuǎn)。

1.3 抗菌藥物消耗量。限定日劑量(defined daily dose， DDD)，指用于大多數(shù)治療目的藥物平均日劑量。本文以世界衛(wèi)生組織推薦的DDD值為基準(zhǔn)，按照最終使用藥物主要適應(yīng)癥劑量確定每種藥物的DDD值。用藥頻度(defined daily dose system， DDDs)，指藥物累積消耗劑量的標(biāo)準(zhǔn)化折算。計算公式為，DDDs=藥物的使用總量/該藥物的DDD。評估抗菌藥物使用強度和水平時，會受到患者住院日的影響，隨著日間患者比例增加容易造成數(shù)據(jù)上升的假象。故本研究使用DDDs分析抗菌藥物消耗量，實現(xiàn)不同藥物種類、不同藥物品規(guī)之間標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一量綱的分析比較。

2.研究對象。為保證DRG疾病組抗菌藥物使用數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，剔除了使用抗菌藥物人數(shù)小于30人的DRG疾病組及住院患者。因兒童患者使用抗菌藥物的特殊性，剔除了所有18歲以下患者。最終收集到2019年1月1日至2020年12月31日期間使用過抗菌藥物的345個DRG疾病組的71051名住院患者的脫敏數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)融合。Tableau Pre提供了一種直觀、直接的方式來合并、調(diào)整和清理數(shù)據(jù)，主要用于數(shù)據(jù)分析前對不同來源的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。其數(shù)據(jù)引擎技術(shù)Hyper，可以提高交互和流程執(zhí)行速度，有效縮短數(shù)據(jù)準(zhǔn)備流程。本文使用Tableau Pre對醫(yī)院信息系統(tǒng)、DRG分組系統(tǒng)、病案首頁系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)，按照“入院日期”“出院日期”“病例號”三個條件進行數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建包含有“抗菌藥物”“醫(yī)療組”“疾病組”等要素的醫(yī)療大數(shù)據(jù)庫。

4.分析方法。運用Excel 365進行數(shù)據(jù)清洗和標(biāo)注，運用SPSS 28.0進行數(shù)據(jù)分析。使用非參數(shù)檢驗分析影響抗菌藥物使用因素，p＜0.05判斷差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。使用Mann-Whitney檢驗進行兩組數(shù)據(jù)間的比較分析。使用Kruskal-Wallis H檢驗進行多組數(shù)據(jù)間的成對比較分析，并使用Bonferroni法進行校正。通過計算疾病組抗菌藥物DDDs的CV值，量化分析各個疾病組抗菌藥物使用的規(guī)范性，CV值越大代表該疾病組抗菌藥物使用越不規(guī)范。CV值計算公式為CV=σ/u，其中疾病組抗菌藥物DDDs的標(biāo)準(zhǔn)差計為σ，平均值計為u。通過計算單個患者相對某一疾病組抗菌藥物DDDs的Z值，所有患者的Z值計入所在醫(yī)療組后求平均值，量化分析醫(yī)療組抗菌藥物使用的合理性，Z值越大代表該醫(yī)療組使用抗菌藥物越不合理。Z值計算公式為Z=(x-u)/σ，其中疾病組抗菌藥物DDDs的標(biāo)準(zhǔn)差記為σ，平均值記為u，單個患者的抗菌藥物DDDs為x。研究資料組成與數(shù)據(jù)分析方法見圖1。

圖1 研究資料與數(shù)據(jù)分析方法

分析與討論

抗菌藥物是臨床上常用的藥物種類之一，大約30%的住院患者會接受抗菌藥物的治療，不合理使用會導(dǎo)致醫(yī)療成本、細菌耐藥性等多方面的后果[11]。為判斷抗菌藥物使用合理性，國內(nèi)外同行對多種評價方法[11-13]開展研究與探索。Jing等[12]通過分析抗菌藥物使用率、抗菌藥物使用強度、易感微生物檢測率的變化來評價抗菌藥物合理性；劉坤等[13]通過計算藥物利用指數(shù)，探討抗菌藥物的利用情況。借鑒多方抗菌藥物合理使用與管理的研究成果，結(jié)合我院DRG管理和醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用的實踐與收獲，本研究創(chuàng)新性地通過融合DRG疾病分組數(shù)據(jù)與患者抗菌藥物使用相關(guān)的診療數(shù)據(jù)，采用非參數(shù)檢驗分析、差異系數(shù)分析、標(biāo)準(zhǔn)分數(shù)分析三種分析方法，從抗菌藥物使用的相關(guān)因素、疾病組抗菌藥物使用規(guī)范性、醫(yī)療組抗菌藥物使用合理性三個角度開展立體分析。

1.影響抗菌藥物使用相關(guān)因素的非參數(shù)檢驗分析與討論。以患者的藥物過敏史、年齡、診療難度、診療風(fēng)險、診療方式、手術(shù)等級對抗菌藥物DDDs進行分組，見表1。診療方式分組原則：開展手術(shù)的患者，歸入手術(shù)組；沒有開展手術(shù)但有開展操作的患者，歸入操作組；沒有手術(shù)且沒有操作的患者，歸入治療組。通過非參數(shù)檢驗和單因素多組數(shù)據(jù)的配對比較分析，判斷各因素對于抗菌藥物DDDs的影響是否存在統(tǒng)計學(xué)意義。通過比較單因素多組數(shù)據(jù)的中位數(shù)大小，判斷該因素對于抗菌藥物使用的影響程度。

表1 抗菌藥物使用相關(guān)因素分組

患者個體相關(guān)因素的抗菌藥物DDDs分析顯示(表2)，不同的藥物過敏史與年齡在抗菌藥物使用上的差異存在統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.001)。藥物過敏因素分析顯示：沒有藥物過敏的患者(65297人)的抗菌藥物DDDs中位數(shù)(5.35)小于藥物過敏患者(5754人)的抗菌藥物DDDs中位數(shù)(6.00)。年齡因素分析顯示：四個年齡組的成對比較均有統(tǒng)計學(xué)意義。①組(18～40歲)患者(16347人)的抗菌藥物DDDs中位數(shù)最低(3.75)，④組(80歲及以上)患者(9102人)的抗菌藥物DDDs(7.25)最高，可能是因為80歲以上老年患者免疫力低下，感染性疾病發(fā)生率不斷升高，特別是呼吸道感染與尿路感染等[14]。

表2 患者個體相關(guān)因素的抗菌藥物DDDs分析

診療方案相關(guān)因素的抗菌藥物DDDs分析顯示(表3)，不同的診療難度、診療風(fēng)險、診療方式、手術(shù)等級在抗菌藥物使用上的差異存在統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.001)。診療難度因素分析顯示：不同的診療難度，抗菌藥物的消耗量不同，四個診療難度組的成對比較均有統(tǒng)計學(xué)意義。①組(RW＜1)患者(30997人)抗菌藥物DDDs中位數(shù)最低(4.50)，④組(RW≥5.0)患者(301人)抗菌藥物DDDs中位數(shù)最高(35.05)。診療風(fēng)險因素分析顯示：不同的診療風(fēng)險，抗菌藥物的消耗量不同，①組是不作并發(fā)癥與合并細分的DRG疾病組，②③④組是診療風(fēng)險逐步提升的DRG疾病細分組；隨著診療風(fēng)險的增加，抗菌藥物的消耗量逐步增加；②③④組三個診療風(fēng)險組的成對比較均有統(tǒng)計學(xué)意義。②組(無并發(fā)癥與伴隨癥組)患者(34183人)抗菌藥物DDDs中位數(shù)最低(5.25)，④組(有嚴(yán)重并發(fā)癥與伴隨癥組)患者(13468人)抗菌藥物DDDs中位數(shù)最高(6.00)。診療方式因素分析顯示：②組(操作組)和③組(手術(shù)組)的差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義；①組(治療組)患者(22785人)抗菌藥物DDDs中位數(shù)(6.75)最高，②組(操作組)和③組(手術(shù)組)抗菌藥物DDDs相對較低。手術(shù)等級因素分析顯示：手術(shù)等級越高，抗菌藥物的消耗量越大，與彭凌等人的研究結(jié)果(手術(shù)等級是宮腔鏡術(shù)后患者醫(yī)院感染的危險因素)高度一致[15]；四個手術(shù)等級組的成對比較均有統(tǒng)計學(xué)意義；①組(1級手術(shù))患者(1891人)的抗菌藥物DDDs中位數(shù)(3.50)最低，④組(4級手術(shù))患者(2794人)的抗菌藥物DDDs中位數(shù)(10.00)最高。

表3 診療方案相關(guān)因素的抗菌藥物DDDs分析

2.疾病組抗菌藥物使用規(guī)范性的差異系數(shù)分析與討論。CV是檢驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)聚類擬合度的重要指標(biāo)[16]。CV值分析在DRG基本分組中有所應(yīng)用[16]，用以量化分析各個病種費用的差異性[17]。本研究通過計算所有DRG疾病組(共345組)的抗菌藥物DDDs的CV值，評估疾病組抗菌藥物使用的規(guī)范性。CV值越高表示該疾病組的抗菌藥物使用規(guī)范程度越低，該疾病組的診療規(guī)范對于抗菌藥物使用制定的過于寬泛。按照疾病組抗菌藥物DDDs降序排列，選取抗菌藥物DDDs累積占比前80%的疾病組(135組)按照CV值進行降序排名(見表4)。

表4 疾病組抗菌藥物DDDs的CV值前十位比較

數(shù)據(jù)顯示，“消化系統(tǒng)腫瘤不伴有極重度或嚴(yán)重的并發(fā)癥”疾病組患者(174人)的抗菌藥物DDDs的CV值(2.29)排名第一，“小腸和大腸的大手術(shù)伴有極重度并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組患者(151人)抗菌藥物DDDs的CV值(1.78)排名第二，“小腸和大腸的大手術(shù)有并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組患者(255人)抗菌藥物DDDs的CV值(1.54)排名第九，提示消化系統(tǒng)相關(guān)疾病的抗菌藥物使用規(guī)范性較低。上述情況因消化道疾病多科均可收治，不同科室對于診療方案設(shè)計和思路不盡相同所致，應(yīng)當(dāng)加強多科室的診療規(guī)范共識，用更全面的診療視角來優(yōu)化診療方案，特別是抗菌藥物的使用方案。此外，腸道手術(shù)屬于污染(Ⅲ類)切口的手術(shù)，圍手術(shù)期為了預(yù)防和控制感染普遍會使用抗菌藥物，因此開展相關(guān)治療或手術(shù)的科室應(yīng)該盡快完善診療規(guī)范，特別是對抗菌藥物預(yù)防使用的指征和劑量的規(guī)定，進一步加強圍手術(shù)期的患者感染防控和處置。

數(shù)據(jù)顯示，“血象異常，不伴有極重度或嚴(yán)重的并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組患者(170人)的抗菌藥物DDDs的CV值(1.55)排名第六，“淋巴瘤不伴有極重度并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組患者(145人)的抗菌藥物DDDs的CV值(1.51)排名第十，提示血液系統(tǒng)相關(guān)疾病的抗菌藥物使用的規(guī)范性較低。由于血液系統(tǒng)疾病較為復(fù)雜，患者免疫系統(tǒng)較為脆弱，經(jīng)驗性用藥普遍存在。為了有效提升抗菌藥物使用效果，可以綜合考慮之前的抗菌藥物使用史，重視患者的伴隨癥，制定血液系統(tǒng)疾病專屬的抗菌藥物診療規(guī)范。

3.醫(yī)療組抗菌藥物使用的合理性標(biāo)準(zhǔn)分數(shù)分析與討論。Z值是一種不受原始測量單位影響的數(shù)值，它是以群體的平均分數(shù)為零點，以標(biāo)準(zhǔn)差為度量單位，反映某數(shù)值在群體中所占的位置[18]。分別計算每個患者抗菌藥物DDDs的Z值，并按醫(yī)療組匯總計算平均Z值。Z值越高表示該醫(yī)療組的抗菌藥物使用合理性越低，表明該醫(yī)療組在抗菌藥物使用上與相同疾病的其他醫(yī)療組存在較大的差異。

所有醫(yī)療組抗菌藥物DDDs數(shù)據(jù)顯示(表5)，X-LJ醫(yī)療組的抗菌藥物DDDs的Z值(0.68)排名第一，X-YT醫(yī)療組的抗菌藥物DDDs的Z值(0.29)排名第十，提示X科室的抗菌藥物使用合理性較低，可以考慮組建科室抗菌藥物合理使用小組，培養(yǎng)、邀請?？婆R床藥師參與日常的抗菌藥物管理，有效推動使用抗菌藥物的合理使用[19-20]?？v向深入分析X科室兩個醫(yī)療組收治的前十病種的抗菌藥物DDDs的Z值(表6)，發(fā)現(xiàn)“呼吸系統(tǒng)感染/炎癥伴有重度或中等并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組的Z值都是各自醫(yī)療組最高的，X-LJ醫(yī)療組的Z值(1.73)遠高于X-YT醫(yī)療組的Z值（0.68）。其余病種（血象異常、白血?。┑腪值同樣也是X-LJ醫(yī)療組高于X-YT醫(yī)療組。提示同一科室的X-LJ醫(yī)療組就上述疾病組而言，使用抗菌藥物較為不合理。進一步開展跨科室的相同疾病組不同醫(yī)療組的抗菌藥物DDDs分析，以“呼吸系統(tǒng)感染/炎癥伴有重度或中等并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組為例（表7）。發(fā)現(xiàn)X科室三個醫(yī)療組(X-LJ、X-QM、X-YT)的Z值(1.73、0.83、0.68)依次排名全院前三，H科室三個醫(yī)療組(H-SM、H-RZ、H-SF)Z值(-0.13、-0.14、-0.19)明顯低于其他科室。表明X科室的該疾病組的抗菌藥物合理使用存在較為嚴(yán)重的不合理性，可以考慮邀請H科室從專科的角度牽頭制定多科室的呼吸系統(tǒng)相關(guān)疾病的抗菌藥物使用規(guī)范，有效提升該疾病的抗菌藥物合理使用水平。

表5 醫(yī)療組抗菌藥物DDDs的Z值前十位比較

表6 X-LJ與X-YT疾病組抗菌藥物DDDs的Z值前十位比較

表7 “呼吸系統(tǒng)感染/炎癥伴有重度或中等并發(fā)癥和伴隨癥”疾病組抗菌藥物DDDs的Z值前十位醫(yī)療組比較

成果與思考

1.現(xiàn)有的成果與應(yīng)用。抗菌藥物合理使用一直是醫(yī)方、患方、政府、資方共同關(guān)注的醫(yī)療熱點領(lǐng)域。本文創(chuàng)造性地融合多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建了包含“醫(yī)療組”“抗菌藥物”“疾病組”等要素的醫(yī)療大數(shù)據(jù)庫，使用三種數(shù)據(jù)分析方法，針對不同維度抗菌藥物合理使用的情況開展精準(zhǔn)分析(圖1)。通過71051患者的數(shù)據(jù)分析，得到了一些關(guān)于抗菌藥物合理使用的新發(fā)現(xiàn)和新思路。除了傳統(tǒng)的單獨比較抗菌藥物消耗量絕對值的大小，利用DRG疾病組和抗菌藥物使用大數(shù)據(jù)，開展以疾病組、醫(yī)療組為單位針對性地開展抗菌藥物合理使用管控和持續(xù)改進。針對抗菌藥物DDDs的CV值較大的疾病組，通過多科共識的方式修訂院內(nèi)的該疾病組抗菌藥物使用規(guī)范并完善對應(yīng)臨床路徑中相關(guān)醫(yī)囑及權(quán)限。針對抗菌藥物DDDs的Z值較高的醫(yī)療組，加強相關(guān)人員抗菌藥物合理使用培訓(xùn)、考核、調(diào)整抗菌藥物使用權(quán)限。本文的多源數(shù)據(jù)融合思路和數(shù)據(jù)分析模型可在相關(guān)醫(yī)療機構(gòu)進行轉(zhuǎn)化，通過接入各自的DRG分組數(shù)據(jù)和抗菌藥物DDDs數(shù)據(jù)，構(gòu)建屬地化的抗菌藥物大數(shù)據(jù)庫，搭建專屬的交互分析模型，生成個性化的結(jié)果，提供抗菌藥物管理的量化數(shù)據(jù)支撐。

2.未來的思考與拓展。本文對原始的抗菌藥物DDDs進行研究和分析，下一步計劃在“多因素變量校正”“數(shù)據(jù)按需精準(zhǔn)拆分”“自建抗菌藥物疾病分組”三個方面進行探索和研究。通過引入患者平均診療難度、患者診療難度相對權(quán)重之和等數(shù)據(jù)作為校正因子，開展相似診療難度下的抗菌藥物合理使用分析。以關(guān)鍵診療(如手術(shù)前后、轉(zhuǎn)科前后等)為節(jié)點，對抗菌藥物累積消耗量數(shù)據(jù)進行拆分，實現(xiàn)相似診療環(huán)節(jié)下抗菌藥物合理使用的分析。以國家公布的376個核心DRG疾病組為基礎(chǔ)，通過計算抗菌藥物消耗量CV值，以CV值小于1作為細分組入組條件，構(gòu)建抗菌藥物消耗量DRG細分組。如相關(guān)政策和醫(yī)院允許，可以聯(lián)合建立多家醫(yī)院的抗菌藥物DRG細分組，實現(xiàn)不同醫(yī)院間相同疾病組的抗菌藥物合理使用對標(biāo)分析和改進。