单病种成本影响因素的PLS结构方程模型

李 惠，刘子先

（1.天津大学 管理与经济学部，天津 300072；2.天津中医药大学，天津 300193）

单病种成本影响因素的PLS结构方程模型

李 惠1,2，刘子先1

（1.天津大学 管理与经济学部，天津 300072；2.天津中医药大学，天津 300193）

为研究单病种成本影响因素间的因果路径关系，文章构建了基于偏最小二乘方法的单病种成本影响因素结构方程模型（SEM），以急性阑尾炎病种为例，进行实证分析。在对指标体系进行信度和效度检验基础上，验证了成本影响因素相互间的结构关系。

单病种成本；结构方程模型（SEM）；临床路径；偏最小二乘（PLS）

0 引言

如何缓解“看病难，看病贵”的问题，如何进一步提高医疗质量的同时，为社会提供价廉质高的优质服务，已成为我国政府及各家医院所面临的重要课题[1,2]。2000年以来，在政府部门的引导下，越来越多的医院开始进行按病种支付制度的改革。单病种付费是对某一病种的医疗费用实行最高限价，不到最高标准的按实际费用结算，超支部分由医院负担。这种支付方式能够控制医疗费用快速上涨、节约医疗资源、控制医疗成本，促进了医院的可持续发展[3]。在单病种付费制度中，单病种的医疗成本是病种定价的主要依据[4]。医院在保证医疗质量的同时，必须对单病种成本的影响因素进行合理的分析[5]，从可控的影响因素入手，找出降低单病种医疗成本的有效途径，从而对病种成本进行控制，强化医院成本管理。

结构方程模型作为一个多元数据分析的重要工具，在处理多个因变量、估计因子结构等方面具有独特的优势[6,7]。杨树东等[8]对生育保险病种的费用影响因素，建立了结构方程模型，分析得到社会经济特征、临床特征和医护质量三个潜变量对住院费用的影响最大。但是没有研究这些潜变量之间内在的相互影响关系。本文进一步研究单病种成本的影响因素以及它们之间的因果关系框架，设计影响因素指标体系并建立基于偏最小二乘（PLS）算法的结构方程模型，根据2011年1～9月天津市四家医院384个急性阑尾炎出院患者的病例数据做实证研究，在对指标体系进行信度和效度检验的基础上，得到单病种成本的影响因素实证研究结果，从而进一步明晰了单病种成本影响因素之间的结构关系，为单病种成本控制提供理论依据。

1 潜变量模型与指标体系的构建

单病种成本是指医院为完成病种医疗任务所需要支付的全部成本费用[9]。一般病种成本的核算需要根据患者从入院到出院的整个临床路径（Clinical Pathway，CP）为路线，综合所涉及到的所有成本因素，包括药品成本、材料成本、手术及麻醉成本、医技成本、护理成本和床位成本等[19]。因此，临床路径对病种成本有直接的影响。

患者入院时病情的危重程度以及病情的差异体现了对医疗服务的不同需求，即患者入院时的疾病特征应该作为选择临床路径的主要依据，为了达到更好的治疗效果，针对不同的危重程度以及病种类型一般会使临床路径采取不同的技术路线[11]。病人的病情特征一方面能直接对病种成本产生影响[12]，另一方面，病情特征也决定了临床路径的选择，间接对病种成本产生影响。此外，病人的人口特征也对病种成本产生影响，一般来说，病人的年龄和平时身体的健康程度对治疗后恢复的速度产生作用，病人手术等治疗后的临床路径也直接作用于病种成本。

此外，医院的诊疗质量也会对诊疗成本产生影响。从入院与出院诊断符合率的角度，不符合者多为疑难杂症，病情复杂时会给治疗带来难度，因此会增加检查和治疗的成本；从治疗效果来看，治疗无效的病人反而会给诊疗带来极大的困难，治疗成本会大于治愈或好转情况；从医院的等级来看，不同级别医院的医疗技术和手段都有差异，因而也会对病种的诊疗和护理成本产生影响。

图1 单病种成本影响因素潜变量模型

结合上述分析，我们将疾病的临床特征、病人人口特征、临床路径、诊疗质量和病种成本为潜变量构建单病种成本的潜变量因果关系模型，如图1所示。进一步通过文献研究和统计调查，建立单病种成本影响因素指标体系，如表1所示。

表1 单病种成本影响因素指标体系

2 基于PLS的结构方程模型

2.1 结构方程模型

根据表1中潜变量的符号表示，图1中结构模型（内部模型）中潜变量之间的关系由方程表示为：

其中，系数βij和γij为连接潜变量之间的系数，ζi为残差变量。记 η=(η,η)T，ξ=(ξ,ξ,ξ)T和 ζ=(ζ,ζ)T，

1212312则式（1）可写成

测量模型（外部模型）定义了潜变量与观测变量之间的关系，可以表示为：

这里Λx和Λy为潜变量和观测变量之间的回归系数矩阵，εx和δy为测量的噪声和误差。

2.2 模型参数的估计方法

对于建立的结构方程模型参数的PLS估计方法，分别对内部模型和外部模型进行估计。我们通过潜变量所对应观测变量的线性组合来表示潜在变量的估计值，若该估计值为Yj，则可表示为：

内部估计是通过与该潜变量相关的所有潜变量的估计值对其进行估计，可表示为：

这里Y′j表示与之相关的潜变量的估计值，∝表示对数据进行压缩处理。ωjj'为内部权重，表示Yj与Y′j的相关系数的符号函数值。对于权重wjh主要有两种估计模式：模式A和模式B。在模式A中，权重wjh表示为可观测变量与Zj的协方差系数，可以表示为：

在模式B中，权重向量wj是Zj关于可测变量xjh的回归系数向量，表示为：

因此，多个潜变量情况下，参数估计的PLS算法步骤如下：⑴对样本数据进行标准化处理（均值为0，方差为1）；⑵设置初始的权重，如设其中一个wjh=1，其余均为0；

⑶依次按照公式（4）、（5）、（6）（或者公式（7））计算得到新的权重向量w′jh；

⑸用估计值ξ′代入潜变量后，运用PLS回归的方法估计内部模型中的回归系数。

3 阑尾炎病种成本影响因素的实证研究

急性阑尾炎作为普通外科中有较大代表性的常见病，由于诊断标准相对统一、手术指征明显、技术成熟、诊断明确、治疗流程和效果可控性强，因此具有一定的代表性。本文选择急性阑尾炎病种作为研究对象，进行实证分析。

我们对2011年1～9月天津市四家医院（一所三甲、一所三乙和两所二甲）384个急性阑尾炎住院患者，通过问卷调查和病例信息采集的方式获得病例数据，进行实证研究。并从中删除有效信息缺失，住院费用超过30000元或低于500元的特殊病例，将剩余347个案例作为有效的样本数据。对样本数据进行统计，得到男性患者为211例，占60.8%，女性患者136例，占39.2%；三甲甲等医院40例，三级乙等医院78例，二级甲等医院229例，分别占11.5%、22.5%和66%。

3.1 信度与效度分析

根据样本数据，利用软件SPSS 18.0，对我们建立的病种成本影响因素指标体系进行信度和效度的检验。在效度方面，因为样本量符合因子分析要求，采用主成分分析方法计算因子载荷。并经过KMO样本测度和Bartlett’s球体检验，可知样本数据适合做因子分析。因子分析共提取出5个主成分，累计方差贡献率达到了82.5%，且因子负荷介于0.638到0.855之间，表明具有良好的收敛效度，满足结构方程的要求。进一步，比较各潜变量的平均方差提取量的平方根与相关系数，对结构方程潜变量的区别效度进行检验，计算结果显示，各潜变量的平均方差提取量平方根均大于相关系数值，说明了潜变量间具有良好的区别效度。信度方面，可以看出潜变量的组合信度都高于0.7的可接受水平，检验结果见表2。因此，该影响因素指标体系既具有较高的可靠一致性，又能真实反映所要度量的变量，完全适合做结构模型分析。

表2 模型的检验结果

3.2 计算结果与讨论

在验证完信度和效度的基础上，利用SmartPLS 2.0对样本数据代入结构方程模型进行计算。经过分析和运算，得到结构方程模型的路径系数拟合结果见表3。从表3可以看出，结构方程模型各路径检验的T统计量都大于1.96，说明各条路径的系数在P=0.05的水平上都具有显著性。η1和η2两个内生潜变量的拟合系数R2分别为0.524和0.638，表示内生潜在变量被外生潜在变量解释的程度较高，达到拟合要求。运行结果显示均表明样本数据与结构方程具有理想的拟合度。因此，单病种成本影响因素指标体系得到了验证，这也证明了我们所建立的结构方程模型的合理性和正确性。

表3 模型路径系数检验结果

这样我们就得到了急性阑尾炎病种成本影响因素结构方程模型的路径系数结构图，如图2。根据计算结果可以看出，首先对于急性阑尾炎病种来说，疾病的临床特征、病人的人口特征、诊疗过程中的临床路径和诊疗质量都对病种成本产生显著的正向影响，且β21和γ21明显大于γ22和γ23，表明病人的临床特征和临床路径是两个主要影响因素。在临床特征变量中，病种类型（如急性阑尾炎：单纯性、化脓性、坏疽性及穿孔性）和有无伴随病两个指标的因子载荷最大；在临床路径中，住院天数和有无感染情况的发生两个指标的因子载荷最大；因此，病种类型、有无伴随病、住院天数和有无感染情况的发生为四个影响单病种成本的最重要的因素。其次，病人的人口特征如患者年龄、发病前病人身体的健康程度，以及诊疗的质量如治疗效果、医院等级等也都会对病种成本产生影响，且病人年龄大、发病前身体健康程度低、治疗效果差、护理等级高都会导致病种成本的增加。另外，病人所患急性阑尾炎的临床特征和病人自身人口特征，在直接对病种成本产生影响的同时，也与临床路径有正向关系，对住院天数和抗生素的使用量等因素产生影响，也就是通过临床路径潜变量间接对病种成本产生影响。进一步通过实证分析得到启示，可以从某些可控因素入手，如控制感染的发生、减少住院天数、提高诊疗质量等措施来控制病种成本。

图2 SEM标准化路径系数结构图

4 结束语

本文通过文献研究和统计调查，运用结构方程建模，以急性阑尾炎病种为例进行实证分析，对单病种成本的影响因素进行了研究，得出以下结论：

（1）疾病临床特征、病人人口特征、临床路径和诊疗质量四个潜变量都对病种成本产生显著的正向影响，其中疾病临床特征和临床路径两因素对病种成本的影响程度高于其他两个因子。疾病临床特征和病人人口特征一方面直接影响病种成本，另一方面它们通过临床路径间接对病种成本产生影响。

（2）通过对急性阑尾炎病种的实证分析可以看出，在临床特征变量中，病种类型和有无伴随病为两个主要因素；在临床路径中，住院天数和有无感染情况发生为两个主要因素；病人人口特征中患者年龄、发病前病人身体的健康程度为两个主要影响因素；诊疗质量中，治疗效果、医院等级为两个主要影响因素。另外，对急性阑尾炎来说，病人的性别特征对病种成本无显著影响。

研究结论也启示我们，可以通过对某些可控因素的调节来进行单病种成本控制。如何通过单病种成本影响因素的分析，制定合理的单病种成本控制机制是我们未来进一步的研究方向。

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F224.9

A

1002-6487（2013）14-0012-03

国家自然科学基金资助项目（70871086）

李 惠(1978-)，女，河北人，博士研究生，讲师，研究方向：医院管理、成本管理。

（责任编辑/亦 民）