【摘要】：目的:乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染是全球主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一,不僅嚴(yán)重危害著人類(lèi)健康,而且給患者造成了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。合理配置醫(yī)療衛(wèi)生資源,降低患者、家庭和社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)是醫(yī)療保障工作解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一。因此,科學(xué)精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)醫(yī)療費(fèi)用是開(kāi)展工作的重要前提。基于醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)的數(shù)據(jù),具有易獲得,能反映真實(shí)醫(yī)療環(huán)境等特點(diǎn),已成為衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程較為理想的數(shù)據(jù)來(lái)源。但醫(yī)療費(fèi)用分布呈現(xiàn)出“偏峰”“厚尾”的特征,而且影響費(fèi)用分布的因素較為復(fù)雜,這些因素在患者中的分布也呈現(xiàn)出高維度,類(lèi)型復(fù)雜,多重共線(xiàn)等特點(diǎn),如臨床治療決策包括多種藥物的單用及聯(lián)用,實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)種類(lèi)繁多,且有很強(qiáng)的相關(guān)性。因此,采用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析方法條件受限,且單純的根據(jù)某些可觀測(cè)的變量進(jìn)行分組來(lái)分析患者的醫(yī)療費(fèi)用,難以完整反映患者群體特征。如若能在有效識(shí)別患者群體異質(zhì)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行費(fèi)用預(yù)測(cè),將有可能提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。本研究基于SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)分析,探測(cè)患者入院狀態(tài)、住院治療方式的群體異質(zhì)性,同時(shí),建立住院總費(fèi)用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型分析其影響因素,并與線(xiàn)性回歸模型的預(yù)測(cè)情況作對(duì)比,評(píng)估SOM與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在慢乙肝相關(guān)疾病住院患者醫(yī)療費(fèi)用預(yù)測(cè)的可行性。為慢乙肝相關(guān)疾病的診療、費(fèi)用控制提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)佐證,并為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法在臨床費(fèi)用數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供方法學(xué)支持。方法:本研究基于廣州市某傳染病醫(yī)院信息系統(tǒng),納入分析2014和2015年慢乙肝及其相關(guān)疾病患者5194人次(2014年:2522;2016年:2672),描述兩年患者的人口學(xué)特征、入院時(shí)實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果、住院期間治療方案及醫(yī)療費(fèi)用情況。并采用無(wú)監(jiān)督的SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法分別對(duì)兩年住院患者的住院期間治療方案和入院時(shí)實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)分析,探索住院患者的群體異質(zhì)性。再者,通過(guò)與有監(jiān)督的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合,建立住院總費(fèi)用的預(yù)測(cè)模型并分析其影響因素。根據(jù)納入預(yù)測(cè)變量的不同,建立住院患者總費(fèi)用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型(NN-cost-1、NN-cost-2、NN-cost-3和NN-cost-4),相應(yīng)的建立線(xiàn)性回歸預(yù)測(cè)模型(LR-cost-1、LR-cost-2、LR-cost-3和LR-cost-4);同時(shí)建立住院患者對(duì)數(shù)(lg)費(fèi)用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(NN-lgcost-1、NN-lgcost-2、NN-lgcost-3和NN-lgcost-4),相應(yīng)的建立線(xiàn)性回歸模型(LR-lgcost-1、LR-lgcost-2、LR-lgcost-3和LR-lgcost-4)。隨后,比較模型間與模型內(nèi)的預(yù)測(cè)性能。上述過(guò)程均將2014年慢乙肝及其相關(guān)疾病住院患者作為訓(xùn)練集,以2015年住院患者為驗(yàn)證集。結(jié)果:本研究納入分析的5194人次慢乙肝及其相關(guān)疾病住院患者中,其中以男性為主(78.17%),平均年齡46.0±14.2歲;自費(fèi)患者占比最高(60.74%),醫(yī)�；颊哒�35.79%;且以慢乙肝患者為多(40.62%);平均住院15.2±13.0天;有17.50%的患者前一年有過(guò)住院記錄。2014和2015年慢乙肝及其相關(guān)疾病住院患者的次均總費(fèi)用分別為10837.8和10873.8元。其中,藥物費(fèi)用最高,分別為4510.9和4024.7元,其次為檢驗(yàn)檢查費(fèi),分別為3499.2和3626.9元。SOM聚類(lèi)探究患者住院治療方式的異質(zhì)性顯示,患者住院治療方式主要包括4類(lèi),分別為:1.抗病毒聯(lián)合對(duì)癥聯(lián)合并發(fā)癥治療模式;2.對(duì)癥聯(lián)合并發(fā)癥治療模式;3.抗病毒聯(lián)合保肝治療模式;4.保肝為主治療模式。此四種模式患者2014年的次均住院總費(fèi)用分別為20618.7、13393.3、8743.4和6043.0元,2015年分別為:21096.6、13801.3、9107.7和5626.0元,且各類(lèi)費(fèi)用成分的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。經(jīng)SOM聚類(lèi)的患者入院疾病狀態(tài)有4類(lèi),分別為:1.肝功異常伴肝臟合成功能障礙伴高HBV-DNA病毒載量;2.肝功異常伴肝臟合成功能障礙;3.肝功異常伴高HBV-DNA病毒載量;4.肝功異常。此四種入院狀態(tài)患者2014年均次住院費(fèi)用分別為:18012.9、14380.1、8194.6和7527.8元,2015年分別為:16810.1、11934.7、8610.1和6093.8元。且在其他費(fèi)用成分上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在預(yù)測(cè)總費(fèi)用方面(NN-cost),模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性在訓(xùn)練集和驗(yàn)證集分別約為83%和77%。將經(jīng)SOM聚類(lèi)后形成的用于反映患者入院時(shí)檢驗(yàn)狀態(tài)和住院治療方式的變量作為預(yù)測(cè)變量(NN-cost-2、NN-cost-3、NN-cost-4),較NN-cost-1提高了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,同時(shí)減少了MAPE。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在預(yù)測(cè)對(duì)數(shù)總費(fèi)用方面(NN-lgcost),四個(gè)模型的預(yù)測(cè)性能也呈現(xiàn)出相同的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn),NN-cost模型均優(yōu)于LR-cost模型,預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性提高了約3%,同時(shí)減少M(fèi)APE,說(shuō)明本研究中,神經(jīng)網(wǎng)路模型在預(yù)測(cè)住院總費(fèi)用方面優(yōu)于線(xiàn)性回歸模型。同樣的,NN-lgcost模型均優(yōu)于LR-lgcost模型,提示在對(duì)數(shù)總費(fèi)用預(yù)測(cè)上,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也顯示較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。本研究還發(fā)現(xiàn),NN-lgcost的四個(gè)模型較相應(yīng)的NN-cost模型均提高了模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性(約3%),提示對(duì)住院總費(fèi)用進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后,提高了模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。同樣的,LR-lgcost模型也均優(yōu)于LR-cost模型,說(shuō)明將經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后的費(fèi)用作為預(yù)測(cè)目標(biāo),提高了線(xiàn)性回歸模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。此外,分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中預(yù)測(cè)變量重要性發(fā)現(xiàn),經(jīng)SOM聚類(lèi)后形成反映群體異質(zhì)性的變量作為預(yù)測(cè)變量,在費(fèi)用預(yù)測(cè)中重要程度較高。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)醫(yī)療費(fèi)用,有效地避免了線(xiàn)性回歸過(guò)程中自變量間相關(guān)等諸多問(wèn)題,改善了線(xiàn)性回歸過(guò)程中自變量的影響作用,而且提高了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。結(jié)論:經(jīng)SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)分析探測(cè)患者治療方式及入院狀態(tài)上的群體異質(zhì)性發(fā)現(xiàn),異質(zhì)性患者在住院總費(fèi)用及費(fèi)用成分上的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說(shuō)明經(jīng)SOM聚類(lèi)能較好的區(qū)分患者的群體異質(zhì)性,為后續(xù)住院費(fèi)用的預(yù)測(cè)提供前提。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)住院總費(fèi)用的模型優(yōu)于線(xiàn)性回歸模型。基于SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)分析后,將生成的用于反映患者群體異質(zhì)性的變量作為預(yù)測(cè)變量,提高了預(yù)測(cè)性能。與總費(fèi)用的預(yù)測(cè)相比,在預(yù)測(cè)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后的總費(fèi)用方面,無(wú)論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型還是線(xiàn)性回歸模型,預(yù)測(cè)性能均顯著提高。
【圖文】：

發(fā)癥治療、抗纖維化、調(diào)節(jié)免疫、退黃和活血化瘀、其他治療的藥費(fèi)，信息均按每年 5%貼現(xiàn)率至 2015 年。表 2.1 患者入院時(shí)實(shí)驗(yàn)室生化檢查指標(biāo)分類(lèi)說(shuō)明說(shuō)明1：<40U/L(正常)，2：40-80U/L，3：≥80U/L1：<50U/L(正常)，2：50-100U/L，3：≥100U/L1：<22.2μmol/L（正常），2：22.2-44.4μmol/L，，3：≥44.4μmol/L1：<75%（異常），2：75-100%（正常）1：正常（35.0-55.0g/L），2：異常（>55.0g/L 或<35.0g/L）1：正常（1.5-2.5），2：異常（>2.5 或<1.5）NA1：<1000cps/ml（正常），2：[1000,10000)cps/ml，3：[10000,100000)cps/ml，≥100000cps/mlg 1：陰性（<1.00COI），2：陽(yáng)性（≥1.00COI）b 1：陰性（>1.00COI），2：陽(yáng)性（≤1.00COI）1：陰性（0-50ug/L），2：陽(yáng)性（>50ug/L）

圖 2.2 SOM 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)的學(xué)習(xí)算法具體步驟[38]：樣本含量為 p，每個(gè)輸入樣本包含 m 個(gè)變量的資料，基本 S下：層含有 m 個(gè)神經(jīng)元，即輸入樣本向量的維度為 m，輸出層輸入層和輸出層各神經(jīng)元的權(quán)向量連接數(shù)目為 m×n 個(gè)。 ,…,xmT表示，wijt 表示迭代次數(shù)為 t 次時(shí)從輸入層神經(jīng)元權(quán)重系數(shù)向量。計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。初始化 t = 0,賦予wij0 一個(gè)較小的隨的隨機(jī)數(shù)，圍繞輸出層神經(jīng)元 j 建立半徑為Nj0 的初始鄰數(shù) T（T＞m）和目標(biāo)誤差。一個(gè)樣本進(jìn)入輸入層，按公式(1.1)計(jì)算輸入向量 X = x1,x2經(jīng)元之間的歐氏距離和dj，其中xi為樣本第 i 維度的分量。
【學(xué)位授予單位】：廣東藥科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R512.62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2588223