基于決策樹的膽總管結石患者住院費用分組研究

殷玉華 吳華氽 朱健倩

1 浙江大學醫學院附屬杭州市第一人民醫院城北院區質量管理部，310000 浙江 杭州；2 浙江大學醫學院附屬杭州市第一人民醫院湖濱院區質量管理部，310000 浙江 杭州

目前膽總管結石的發病占所有膽石癥患者15%～30%[1]，其治療方案較多，且由于患者自身特點差異，不同膽總管結石患者住院消耗醫療資源以及住院費用往往也不同。病例組合是根據疾病的治療方式和患者的個體特征，將疾病治療手段和病情嚴重程度相似，個體特征一致的患者相結合，可以用于測算在醫療資源消耗相似的情況下患者所花費的醫療費用[2]。目前國內對住院費用的病例組合研究比較常見，但對膽總管結石住院費用的病例組合研究較少。鑒于此，本文采用決策樹E-CHAID模型對浙江省某三級甲等綜合醫院膽總管結石病例住院費用組合進行預測分析，為本地區醫保支付改革以及提高院內醫療效率提供一定的數據支撐及理論依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

資料來源于該院病案首頁數據，選取2017年1月1日至2020年12月31日出院主要診斷為膽總管結石(《國家臨床版2.0疾病診斷編碼(ICD-10)》編碼為K80.300x005、K80.301、K80.302、K80.304、K80.402、K80.404、K80.501)病例建立數據庫。納入標準：(1)出院主診斷為膽總管結石(含伴有并發癥)；(2)出院時間為2017年1月1日至2020年12月31日。排除標準：(1)數據重要信息缺失或存在異常數值；(2)住院總費用與各項費用之和無法匹配；(3)日間住院患者。

1.2 數據預處理

由于患者住院費用呈偏態分布，采用中段區間法[3]對數據進行預處理，即數據下限為(P25-Q)，數據上限為(P75+1.5Q)(P25為第25百分位數，P75為第75百分位數，Q=P75-P25)。經過中段區間法預處理后最終得到有效樣本3 990例。

1.3 統計學方法

利用SPSS 21對數據進行分析。采用多元線性回歸方法分析住院費用影響因素(變量賦值見表1)。將篩選出的住院費用影響因素納入決策樹模型，采用E-CHAID法進行影響因素的分類組合，判斷各病例組合的收費標準。設置樹的深度為3，父節點為400，子節點為200。決策樹的拆分和組合檢驗水準α=0.05。決策樹模型的合理性采用組內變異系數(CV越小，組內變異性越小)，組間方差減少量(RIV越大，組間變異性越大)來評價[4]。

表1 變量賦值表

2 結果

2.1 膽總管結石患者基本情況

本次膽總管結石病例有效樣本共3 990例。平均年齡(65.4±16.7)歲，年齡≤65歲1 858人，年齡>65歲2 132人。住院天數≤7 d 1 858人，住院天數>7 d 2 132人。住院費用最高65 600.63元，最低10 278.75元，平均住院費用(29 409.50±12 104.74)元，中位費用26 805.38元。

2.2 膽總管結石患者住院費用影響因素

經正態性檢驗，住院費用不符合正態分布，將住院費用進行對數轉換。以住院費用對數值為因變量，住院天數、年齡、手術操作、并發癥、住院期間有無告病危、入院途徑、入院病情、轉歸情況共8個變量納入多元線性回歸模型篩選影響因素。結果顯示，住院天數、年齡、手術操作、并發癥、住院期間有無告病危5個變量為住院費用的影響因素。模型調整R2為0.461，說明住院費用46.1%的變異可以由這5個因素解釋。方差膨脹因子均小于5，說明各變量間不存在多重共線性，模型擬合效果較好。見表2。

表2 膽總管結石住院費用影響因素多元線性回歸分析

2.3 膽總管結石患者住院費用DRGs分組預測

將多元回歸分析篩選出有意義的因素納入決策樹模型進行分析。采用E-CHAID方法進行樹預剪枝，選取最小個案數父節點為400，子節點為200，樹的深度為3，如果節點上的數量不能達到要求，則此節點為終點。采用10倍交叉驗證法進行決策樹計算效果的驗證。決策樹拆分和組合檢驗水準α=0.05。最終住院天數、手術操作、年齡3個變量進入決策樹模型。決策樹最終分為8個組合，模型風險為0.09，模型分組效果良好。各組費用變異系數CV均小于0.4，組間方差減少量RIV=0.67，組內同質性較好，組間異質性較高，模型分組合理。各DRGs組均費、例數、變異系數等見表3，決策樹模型見圖1。

表3 膽總管結石住院費用病例組合

圖1 膽總管結石住院費用分組決策樹模型

2.4 膽總管結石患者住院費用病例組合標準及相對權重

以各組合居中70%數據的均數為標準費用，以P75+1.5Q[5-6]控制費用上限，費用權重為各組均數與總體均數的比值，權重越高代表消耗醫療資源越多。見表4。

表4 膽總管結石患者各組合住院費用預測值

3 討論

近年來醫保改革雖然在不斷持續，但收效甚微。單病種支付方式雖然在一定程度上緩解了醫保按項目付費的費用壓力，但由于病種覆蓋面較窄，支付費用定價不夠合理，且患者病情特點對疾病治療費用的影響不能充分體現，存在一定的缺陷[7]；而病例組合有利于調節患者、醫療機構以及醫保三方關系[8]。病例組合付費不僅是一種新型的醫保付費方式，也可以作為醫療機構質量管理工具，有利于醫療機構根據患者特點合理制定診療方案，節約醫療成本，減輕患者醫療負擔，提高醫療效率。同時各級醫療機構還可以通過病例組合付費進行橫向對比，提高醫療機構的競爭力。

決策樹模型對住院費用的分組核心在于各組組間差異大，組內差異小，在某種意義上與病例組合原理不謀而和，應用決策樹模型探索住院費用病例組合方式有一定的理論依據。本次研究顯示，決策樹模型各組組內同質性較好，組間異質性較高,說明決策樹模型用于住院費用預測分組較可靠。目前國內決策樹模型常用的方法有E-CHIAD、CRT、CHIAD 3種方法，E-CHIAD方法更適用于連續性變量的模型構建[9]。由于住院費用為連續型變量，故選取E-CHIAD方法構建決策樹模型。決策樹模型結果可靠性取決于對數據的剪枝處理，而納入的變量數直接影響決策樹剪枝的難度[10]。通過多重線性回歸對自變量進行篩選，可以有效減少納入變量的個數，決策樹的效果更好。本研究將多重線性回歸篩選出的5個變量納入決策樹模型，最終住院天數、手術操作、年齡進入決策樹模型。有無并發癥未進入模型，可能是由于膽總管結石大多伴有膽管炎、膽囊炎等并發癥，有無并發癥對費用差異的影響無法體現[11]。入院期間是否告病危未進入決策樹模型，可能與決策樹父節點以及子節點設置有關。

決策樹第一層節點為住院天數，說明住院天數是住院費用的最主要影響因素。住院周期越長，患者消耗醫療資源越多，費用越高[12]。合理控制住院天數可有效降低資源消耗。決策樹第二層節點為手術操作。膽總管結石患者主要治療方案為膽管切開手術治療以及腹腔鏡下取石等操作治療。腹腔鏡治療屬于微創操作，可大幅度降低患者的手術創傷，患者恢復快，住院時間短，同樣可減少醫療資源消耗[13]。決策樹第三層節點為年齡。65歲以上患者基礎疾病增多，住院期間需要同步治療，醫療資源消耗也會隨之增加。

本次研究膽總管結石患者住院費用共分為8個組，費用最高為>7 d、手術、>65歲組，標準費用為38 446.718元，費用最低為≤7 d、操作、≤65歲組，標準費用為18 268.276元，差異有統計學意義。這也與實際情況相吻合。<7 d各組中，超額比例為3.92%，>7 d各組超額比例為0.56%，說明低住院天數更有可能出現異常費用，提示醫療機構應給予重點關注。

用決策樹構建住院費用病例組合不僅可以為醫療機構更早、更好地應對醫保改革付費，也可以為醫療機構合理控制醫療費用，為患者節約醫療成本提供理論依據。但是病例組合并非一成不變，各地區應根據實際情況及時調整，及時糾正。病例組合付費改革是一個長期的動態過程，醫療機構應該在實踐中不斷驗證與完善病例組合付費分組。