基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的差異性醫(yī)療設(shè)備維修后管理及對照性研究

孫潤祥，金濤

連云港市第一人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)工程部 （江蘇連云港 222000）

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，醫(yī)療行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。臨床上，大型醫(yī)療設(shè)備不僅是近現(xiàn)代化醫(yī)院進(jìn)度的標(biāo)志，同時還是醫(yī)院正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部分，可在一定程度上提高各類疾病的診療效果。醫(yī)院綜合實(shí)力的提升及現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展亦在很大程度上受益于先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備的引進(jìn)和應(yīng)用[1-2]。因此，保證醫(yī)療設(shè)備的良好運(yùn)行、做好對醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)保修工作尤為重要。

醫(yī)療設(shè)備的維修和管理通常受限于設(shè)備類型、管理方法、臨床適用范圍、使用頻率、使用年限及臨床使用者的工作經(jīng)驗(yàn)等，特別是放射類設(shè)備，其故障維修技術(shù)含量高且管理流程復(fù)雜[3-4]。近年來，醫(yī)療設(shè)備維修、維修后管理逐漸進(jìn)入醫(yī)院管理者的視線，并引起了相關(guān)負(fù)責(zé)人員的高度重視。目前，國內(nèi)部分醫(yī)院已開展了關(guān)于醫(yī)療設(shè)備維修后管理的實(shí)踐研究，并取得了一定的研究成效；但采用的管理方式多為傳統(tǒng)的專家論證和簡單的數(shù)據(jù)匯總和統(tǒng)計(jì)，對醫(yī)療設(shè)備故障源的追蹤與控制缺乏科學(xué)性，對差異性醫(yī)療設(shè)備的維修后管理效果收效甚微。基于此，本研究以我院六類醫(yī)療設(shè)備為研究對象，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對差異性醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行維修后管理和對照性分析，旨在探討差異性醫(yī)療設(shè)備故障源及溯源信息分類，制定符合醫(yī)院實(shí)際的維修后管理體系，為提升醫(yī)院管理的理論水平和實(shí)踐能力提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月至2019年12月連云港市第一人民醫(yī)院在用的《醫(yī)療器械分類目錄》可查的254臺醫(yī)療設(shè)備（包含放射類設(shè)備、呼吸麻醉類設(shè)備、血液透析類設(shè)備、超聲類設(shè)備、生化檢驗(yàn)類設(shè)備及手術(shù)設(shè)備）為研究對象，隨機(jī)將其分為觀察組和對照組，各127臺，兩組設(shè)備類別、啟用年限比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。

表1 兩組一般資料比較（±s）

表1 兩組一般資料比較（±s）

組別臺數(shù)放射類設(shè)備呼吸麻醉類設(shè)備血液透析類設(shè)備超聲類設(shè)備生化檢驗(yàn)類設(shè)備手術(shù)設(shè)備臺數(shù) 啟用年限 臺數(shù) 啟用年限臺數(shù)啟用年限臺數(shù) 啟用年限 臺數(shù) 啟用年限 臺數(shù) 啟用年限對照組 1273 5.61±1.32454.71±1.11275.12±1.2117 3.27±0.87 11 6.23±1.45 24 1.34±0.21觀察組 1274 5.82±1.42435.02±1.23264.93±1.0715 3.75±0.95 13 6.78±1.67 26 1.72±0.43

納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床在用，功能完好且設(shè)備使用率≥75%；設(shè)備臨床數(shù)據(jù)齊全，故障維修、談判等數(shù)據(jù)無缺失；設(shè)備有專職工程師和操作技師負(fù)責(zé)；符合我院管理標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備啟用時間≤8年。排除標(biāo)準(zhǔn)：研究周期內(nèi)出現(xiàn)的新購置或報(bào)廢的設(shè)備；非我院固定資產(chǎn)，租賃、投放等形式的設(shè)備；故障累計(jì)維修時間≥3個月的設(shè)備。

1.2 方法

對照組采用傳統(tǒng)專家論證方法進(jìn)行維修后管理，主要包括維護(hù)保養(yǎng)方案制定、故障確型、專家論價、使用人員培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)建設(shè)、預(yù)防性維修及計(jì)量控制管理等內(nèi)容。

觀察組采用基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析方法進(jìn)行維修后管理。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的基本原理：數(shù)據(jù)挖掘是數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題，所謂數(shù)據(jù)挖掘，是指從數(shù)據(jù)庫大量數(shù)據(jù)中揭示出隱含的、先前未知的并有潛在價值信息的非平凡過程[5-7]；數(shù)據(jù)挖掘過程是計(jì)算科學(xué)的一個分支，通常使用檢索、統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)[8-9]；就本研究而言，數(shù)據(jù)挖掘過程是一種決策過程，使用數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)學(xué)、模式識別等方法分析龐雜的數(shù)據(jù)，不僅包括醫(yī)療設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫、臨床信息數(shù)據(jù)庫、故障信息數(shù)據(jù)庫，還包括醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制、使用規(guī)范、開機(jī)效率等，通過分析此類龐雜的數(shù)據(jù)溯源作出歸納和推理，從中挖掘潛在的因果、關(guān)聯(lián)關(guān)系，幫助醫(yī)療設(shè)備管理者調(diào)整管理方式和管理策略，降低管理風(fēng)險，做出相對正確的決策。關(guān)聯(lián)規(guī)則分析方法：在數(shù)據(jù)挖掘的知識模式中，關(guān)聯(lián)規(guī)則模式是比較重要的一種，其屬于描述型模式，是數(shù)據(jù)中一種簡單但很實(shí)用的規(guī)則[10]，關(guān)聯(lián)規(guī)則的算法屬于無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法[11-12]。（1）關(guān)聯(lián)分析事務(wù)集：醫(yī)療設(shè)備故障溯源性信息數(shù)據(jù)是通過整理既往現(xiàn)存數(shù)據(jù)獲得，數(shù)據(jù)分析路徑主要包括四部分，即既往溯源數(shù)據(jù)庫整理、故障倉庫數(shù)據(jù)整理、關(guān)聯(lián)規(guī)則建立、關(guān)聯(lián)分析事務(wù)集建立，其中，既往溯源數(shù)據(jù)庫包括設(shè)備信息數(shù)據(jù)源、臨床信息數(shù)據(jù)源、設(shè)備維修管理數(shù)據(jù)源；故障倉庫數(shù)據(jù)源包括故障設(shè)備、使用科室和使用人員；建立關(guān)聯(lián)規(guī)則是將既往數(shù)據(jù)源和故障倉庫數(shù)據(jù)源整合起來，形成一個可用于挖掘故障倉庫數(shù)據(jù)源和既往數(shù)據(jù)源之間的潛在關(guān)系；關(guān)聯(lián)分析事務(wù)集采用類試經(jīng)典Groceries 數(shù)據(jù)事務(wù)集[13]，通過對現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)資料進(jìn)行溯源，尋找與故障數(shù)據(jù)有關(guān)的信息，如設(shè)備名稱、啟用年限、使用科室等，并整合該類信息，組成關(guān)聯(lián)分析事務(wù)集，事務(wù)集至少包含兩個項(xiàng)集，即設(shè)備故障及潛在誘因的項(xiàng)集，其中，潛在誘因項(xiàng)集可為設(shè)備維修信息、設(shè)備啟用年限、設(shè)備操作技師等（關(guān)聯(lián)分析事務(wù)集的獲取路徑見圖1）。（2）關(guān)聯(lián)規(guī)則及對策：關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)項(xiàng)集之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系或相關(guān)關(guān)系，關(guān)聯(lián)規(guī)則分析中常用的兩個概念是關(guān)聯(lián)規(guī)則的支持度（Support，指事務(wù)集中同時包含X 和Y 的事務(wù)數(shù)與所有事物數(shù)之比，支持度反映了X 和Y 中所含的項(xiàng)在事務(wù)集中同時出現(xiàn)的概率[14-15]）和關(guān)聯(lián)規(guī)則的置信度（Confidence，指事務(wù)集中包含X 和Y 的事務(wù)數(shù)與所有包含X 的事務(wù)數(shù)之比，置信度反映了包含X 的事務(wù)中出現(xiàn)Y 的條件概率[16-17]）；關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的過程主要包含兩個階段，第一階段必須先從資料集合中找出所有的高頻項(xiàng)目組，在關(guān)聯(lián)原則中，通常用戶為了達(dá)到一定的要求，需要指定規(guī)則必須滿足的支持度[18-19]，當(dāng)某故障滿足設(shè)定最小支持閾值時，通常認(rèn)為此時的故障是值得重視的，設(shè)定的最小支持閾值又被稱作關(guān)聯(lián)規(guī)則的最低重要程度[20]，第二階段再由前一步驟中的高頻項(xiàng)目組產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則，在最小置信度的條件門檻下，若某一規(guī)則所求得的置信度滿足最小置信度，則稱此規(guī)則為關(guān)聯(lián)規(guī)則，就本研究而言，關(guān)聯(lián)規(guī)則表征故障誘因與故障自身具有關(guān)聯(lián)性（關(guān)聯(lián)規(guī)則的技術(shù)流程見圖2）；根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則，制定以降低醫(yī)療設(shè)備故障率為目的的數(shù)據(jù)挖掘方法，從設(shè)備、人員、費(fèi)用及設(shè)備啟用時間4個節(jié)點(diǎn)出發(fā)，制定基于設(shè)備、人員、費(fèi)用及設(shè)備啟用時間對醫(yī)療設(shè)備故障的置信度和支持度，制定規(guī)則為當(dāng)觀測事件（故障誘因）對設(shè)備故障的支持度大于最小支持閾值，且觀測事件對設(shè)備故障的置信度大于最小置信閾值時，進(jìn)行相應(yīng)的操作，醫(yī)療設(shè)備維修后管理的主要目標(biāo)是降低故障發(fā)生率，本研究以故障率（單臺設(shè)備故障停機(jī)時間與單臺設(shè)備負(fù)荷時間的比值）為主要顯性觀察指標(biāo)，對觀測事件可能會引起設(shè)備故障的事件加以約束，如采取責(zé)任工程師現(xiàn)場指導(dǎo)培訓(xùn)、原廠工程師培訓(xùn)、設(shè)備督導(dǎo)、設(shè)備保養(yǎng)及質(zhì)量控制等措施。

圖1 關(guān)聯(lián)分析事務(wù)集的獲取路徑

圖2 關(guān)聯(lián)規(guī)則的技術(shù)流程

1.3 觀察指標(biāo)

分析差異性醫(yī)療設(shè)備的故障情況及時間因素對差異性醫(yī)療設(shè)備故障的影響，并比較兩組設(shè)備維修后管理的效果。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)量資料以±s表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 差異性醫(yī)療設(shè)備的故障情況

通過對2017年1月至2019年12月兩組醫(yī)療設(shè)備的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)差異性醫(yī)療設(shè)備的故障源主要有誤操作、過負(fù)荷使用、元器件老化、保養(yǎng)不及時等，按照不同類型醫(yī)療設(shè)備的故障源進(jìn)行分類匯總，差異性醫(yī)療設(shè)備的故障組成情況見圖3。各類醫(yī)療設(shè)備主要故障源的差異性較大，經(jīng)χ2檢驗(yàn)（R×C 列表法），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=8.79，P＜0.01）。由圖3可知，放射類設(shè)備的主要故障源為過負(fù)荷使用，占總故障率的34.6%；呼吸麻醉類設(shè)備、血液透析類設(shè)備及手術(shù)設(shè)備的主要故障源為誤操作，分別占總故障率的21.3%、21.5%、47.1%；超聲類設(shè)備的主要故障源為環(huán)境因素，占總故障率的26.4%；生化檢驗(yàn)類設(shè)備的主要故障源為保養(yǎng)不及時，占總故障率的29.1%。

圖3 差異性醫(yī)療設(shè)備的故障組成

2.2 時間因素對差異性醫(yī)療設(shè)備故障的影響

經(jīng)驗(yàn)表明，醫(yī)療設(shè)備的累計(jì)使用時間是設(shè)備故障的主要誘因，在日常管理中，需對醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行定期質(zhì)量控制和預(yù)防性維護(hù)。本研究對觀察組和對照組設(shè)備以時間因素為考量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，時間因素對兩組設(shè)備故障的影響見圖4。由圖可知，在設(shè)備啟用1～6年內(nèi)，兩組設(shè)備的故障率和維修費(fèi)用比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。在設(shè)備使用后期，按需進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和質(zhì)量控制尤為重要，由圖可知，在設(shè)備啟用6年后，與對照組比較，觀察組設(shè)備故障率和維修費(fèi)用顯著降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.58、5.13，P＜0.05）。

圖4 時間因素對差異性醫(yī)療設(shè)備故障的影響

2.3 兩組設(shè)備維修后管理的效果比較

觀察組放射類設(shè)備、呼吸麻醉類設(shè)備、血液透析類設(shè)備、超聲類設(shè)備、手術(shù)設(shè)備的故障率均低于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組生化檢驗(yàn)類設(shè)備的故障率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

表2 兩組設(shè)備維修后管理的效果比較（±s）

表2 兩組設(shè)備維修后管理的效果比較（±s）

放射類設(shè)備呼吸麻醉類設(shè)備血液透析類設(shè)備超聲類設(shè)備生化檢驗(yàn)類設(shè)備手術(shù)設(shè)備臺數(shù) 故障率組別臺數(shù)（%）臺數(shù)故障率（%）臺數(shù)故障率（%）臺數(shù) 故障率（%）臺數(shù) 故障率（%）臺數(shù) 故障率（%）觀察組 1273 1.06±0.11453.75±0.56272.89±0.4517 3.59±0.69 11 0.84±0.11 24 7.54±1.45對照組 1274 1.12±0.23435.34±1.01263.15±0.7715 4.02±1.21 13 0.86±0.13 26 9.46±2.17 t 2.6515.523.293.481.328.29 P＜0.05＜0.01＜0.01＜0.01＞0.05＜0.01

3 討論

醫(yī)療設(shè)備作為醫(yī)院的重要醫(yī)療資源，是提升臨床診療水平的必要條件，在現(xiàn)代化醫(yī)院發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，其管理模式的有效性和科學(xué)性成了設(shè)備管理工作者的主要研究方向[21]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備種類和數(shù)量不斷增加、品規(guī)不斷更新、集成度不斷增高，繼而導(dǎo)致設(shè)備故障維修和質(zhì)量控制工作的開展難度增加。此外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，醫(yī)院信息系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng)、放射科信息系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)、維修管理系統(tǒng)等也得到了廣泛應(yīng)用，繼而促使“數(shù)據(jù)倉庫”急劇增多，而從龐雜無序的數(shù)據(jù)中尋找出與醫(yī)療設(shè)備故障關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)尤為重要[10]。

本研究使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過對既往數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取了差異性醫(yī)療設(shè)備的故障源；通過將醫(yī)療設(shè)備故障源與設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫、臨床信息數(shù)據(jù)庫、設(shè)備維修管理數(shù)據(jù)庫及差異性設(shè)備作關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)了單一因素、聯(lián)合因素對設(shè)備故障的重要度和可靠性。此外，本研究還制定了最小支持閾值和最小置信閾值，并以此為標(biāo)準(zhǔn)和判斷依據(jù)，當(dāng)關(guān)聯(lián)因素的支持度大于最小支持閾值且置信度大于最小置信閾值時，對關(guān)聯(lián)因素作了相應(yīng)處理，具體包括因人為因素可能造成的設(shè)備故障，通過及時對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)（包括責(zé)任工程師培訓(xùn)和廠家工程師培訓(xùn)）及考核，以期減少因操作人員操作不正確造成的設(shè)備故障；因時間因素造成的設(shè)備故障，通過進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和質(zhì)量控制，其中，預(yù)防性維護(hù)和質(zhì)量控制頻率根據(jù)設(shè)備累計(jì)使用時間的變化而變化，并由定期預(yù)防性維護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)榘葱桀A(yù)防性維護(hù)，在此基礎(chǔ)上，通過完善我院固有的醫(yī)療設(shè)備全生命周期、設(shè)備安裝培訓(xùn)、臨床使用、質(zhì)量控制和預(yù)防性維護(hù)5個管理體系，以及制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并進(jìn)行落實(shí)和監(jiān)督，以期提升醫(yī)院管理的理論水平和實(shí)踐能力。本研究結(jié)果顯示，觀察組同類設(shè)備故障率得到了較為顯著的控制。

總之，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對差異性醫(yī)療設(shè)備維修后的管理工作具有一定的指導(dǎo)意義，可有效控制醫(yī)療設(shè)備故障率，提高設(shè)備臨床使用率，為醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。