基于层次分析法开展医院大型医疗设备用能评价及对策探讨

徐 恒，时晨希，徐艳芳，薛晓琦，刘振临，许 锋

（北京大学第三医院医学工程处，北京100191）

0 引言

随着科技的飞速发展以及人民群众对健康医疗需求的持续增加，大量技术先进、功能强大、设计精密的医疗设备在医院中广泛应用。其中，大型医疗设备因其技术含量高、功能综合度强、维护难度大、能量消耗大等因素成为了医院能耗管理的重点和难点。同时，2016年12月，国务院印发的《“十三五”节能减排综合工作方案的通知》中明确提出应强化重点用能设备节能管理，全面提升重点用能设备能效水平。因此，医院加强在用大型医疗设备的能量监测、用能分析，开展能耗的精细化管理迫在眉睫。首先，医院能耗管理应符合政府部门能源管理的要求，符合节能减排的社会发展趋势；其次，医院有降低能耗以及人力资源成本来减少运行成本的需求；再次，传统的粗放型能耗管理方式与医院快速、高效的发展日益脱节，且科技发展也促使医院的管理方式必须发生改变[1-2]。

层次分析法具有高度的逻辑性、系统性、科学性，适用于解决影响因素较多的系统决策问题。本文采用层次分析法对大型医疗设备的用能特点进行研究、分析与评价，可为大型医疗设备的能耗管理提供评价依据，方便区分医疗设备能耗管理的层次及重点，从而为医疗设备的精细化管理提供科学支撑。

1 评价对象及内容

大型医疗设备的范围主要涵盖《国家卫生健康委员会关于发布大型医用设备配置许可管理目录（2018年）的通知》（国卫规划发〔2018〕5号）中的设备，包含但不限于纳入甲、乙类配置管理范畴内的设备，即64排及以上X射线计算机断层扫描仪（64排及以上CT）、1.5 T及以上磁共振成像设备（1.5 T及以上MR）、X射线正电子发射断层扫描仪（含PET）、内窥镜手术器械控制系统（手术机器人）、直线加速器（含X刀，不包括列入甲类管理目录的放射治疗设备）、伽马射线立体定向放射治疗系统（包括用于头部、体部和全身的系统）、首次配置的单台（套）价格在1 000万元～3 000万元的大型医疗器械、重离子放射治疗系统、质子放射治疗系统、正电子发射型磁共振成像系统（PET/MR）、高端放射治疗设备、首次配置的单台（套）价格在3 000万元人民币及以上的大型医疗器械等。

评价指标主要涵盖大型医疗设备及配套设备的数量情况、设备参数、运行状态等基本情况，具体指标包括医疗设备的类型、投入使用年份、额定功率、待机功率、年度运行时间等。

2 大型医疗设备用能特点

本次调研的医院为三级甲等医院，床位1 890余张，年门急诊人次430余万，年手术人次6.3万。本次评价的大型医疗设备包括6台CT机、6台MR仪和2台直线加速器（LA）。收集、整理本研究中大型医疗设备的用能数据，详见表1。

表1 大型医疗设备单台运行参数统计单位：kW

由表1可知，设备的待机功率、最大瞬时功率及总散热量3个指标的峰值和平均值较大，说明设备整体能耗较高。同时还应明确的是，上述运行参数仅仅是设备本身的能耗，不包括外循环制冷、处理数据用工作站等配套设备的能耗。

通过对本次调研医院的设备数据进行统计，该院所有大型医疗设备的年平均工作时间为4 470 h，每台大型医疗设备的年平均待机电量为1.04×105kW·h，年最大瞬时电量平均值为3.97×105kW·h，年散热电量为1.30×105kW·h。分析大型医疗设备月平均耗能曲线（如图1所示）和随使用年限的能耗曲线（如图2所示）有助于医院能耗管理部门和设备维护部门有针对性地制订年度管理计划。

图1 大型医疗设备月平均耗能曲线

图2 大型医疗设备随使用年限耗能曲线

由图1可以看出，大型医疗设备耗能曲线的拐点主要集中在季节转换期间。每年的11月至次年的2月以及5—6月为典型的过渡季，医疗设备及其配套设备的能耗相对较低；而每年的3—4月和7—10月为典型的空调季，医疗设备整体能耗较高，在夏季的8—9月达到高峰。

由图2可知，大型医疗设备随使用年限的能耗曲线为U形曲线，说明设备从安装调试到性能稳定的磨合期内，设备能耗逐步下降；稳定期内设备性能相对稳定，故障率低，能耗数据相对平稳；进入损耗期后，设备性能退化，能耗随之逐步上升。

3 利用层次分析法分析用能特点

3.1 建立评价指标体系

通过梳理大型医疗设备的使用特点和全生命周期内的管理流程，并与大型医疗设备的临床维护工程师、能耗监测与管理人员、临床使用和操作人员等深入沟通，建立评价指标体系。该体系共分为组织架构、设备属性、使用质量、维护保障4个一级指标，以及专人专职管理、管理制度、计量管理、瞬时功率、待机功率、功率因素、热容量、年检查人次、运行时间、年耗能量、投入年份、维保人员配备、巡检制度、定期质控等二级指标，如图3所示。

图3 大型医疗设备用能特点和能耗管理的评价指标体系

3.2 构建判断矩阵并确定权重

记各一级指标为Ui（i=1，2，3，4），则第i个一级指标下的二级指标为Uij（j=1，2，...，in），n为各一级指标下对应的二级指标个数。

由于各指标对设备整体能耗的影响程度不同，所以对设备能耗进行评价时首先需要确定各指标的权重。权重值越大，说明影响程度越高。假设4个一级指标Ui对应的权重为λi，对应的二级指标Uij的权重为ωij，其中

基于对大型医疗设备实际使用情况的分析，对影响大型医疗设备能耗的4个一级指标和14个二级指标进行讨论后，确定了各因素的重要程度并予以量化，从而构建一级指标对应的两两判断矩阵，其中标度采用5/5～9/1标度，构建的判断矩阵T如下：

通过计算可知，判断矩阵T的最大特征值为4.072 4，其对应的特征向量为（0.206 5，0.788 4，0.446 9，0.368 9），标准化后的特征向量为（0.114 1，0.435 4，0.246 8，0.203 7），其一致性指标为0.024＜0.1，通过一致性检验，说明此判断矩阵合理有效。因此，4个一级指标Ui的权重为（λ1，λ2，λ3，λ4）=（0.114 1，0.435 4，0.246 8，0.203 7），故一级指标中对评价模型起主要作用的因素是设备属性。

同理，构建各个一级指标对应的二级指标的判断矩阵B1～B4。

计算各判断矩阵的特征值、特征向量及一致性比率（CR）值，结果详见表2。

表2 二级指标的判断矩阵B1～B4计算结果

各二级指标的判断矩阵均通过一致性检验，说明这4个判断矩阵合理有效。经归一化处理后可得到对应二级指标的权重：ω1j权重为（ω11，ω12，ω13）=（0.526 6，0.335 8，0.137 6），ω2j权重为（ω21，ω22，ω23，ω24）=（0.382 3，0.232 8，0.139 2，0.245 7），ω3j权重为（ω31，ω32，ω33，ω34）=（0.383 1，0.257 8，0.224 5，0.134 6），ω4j权重为（ω41，ω42，ω43）=（0.132 7，0.279 3，0.588 0）。

由判断矩阵T可知，在评价指标体系中，对能耗管理影响较大的关键指标是设备属性和使用质量。因此，设备使用过程中，尤其是在设备购置阶段应注重设备属性，即物理性能。应结合设备的使用情况，在满足临床诊断要求的前提下，尽量选用功率因数高、热容量小、待机功率低的设备。

由各二级指标权重可知，二级指标中对评价指标体系起主要作用的指标有专人专职管理、瞬时功率、年检查人次数和定期质控等。

4 管理对策与建议

在当前资源紧张，国家倡导绿色环保、节能减排的形势下，根据大型医疗设备的用能特点，针对性地提出降低能耗的节能措施有着极其重要的现实意义。

4.1 建章立制，向管理要效益

医院应建立涵盖大型医疗设备全生命周期的规章制度，做到专人专职负责相应设备，岗责明确，预防为主，有备应对。具体如下：

（1）设立驻点工程师制度并制订设备维护管理计划，掌握设备状态。

（2）定期开展针对临床使用及操作人员的技术培训，注重使用过程及日常维护要点的讲解。

（3）开展能量计量管理。加强节能改造，杜绝“跑、冒、滴、漏”现象发生。

（4）加强节能宣传，提高员工的节能意识和“主人翁”意识。同时加强监管，改进工作流程和管理模式[3]。

4.2 配套齐全，保证设备处于最佳工作状态

为了提高设备的使用质量、降低能耗，相关管理人员还应注意配套设备的状态。大型医疗设备的运行通常需要配套的水电条件，且对工作环境的温度、湿度有具体要求。因此，医院在配置大型医疗设备前，应根据设备的场地安装文件做好环境及相应配套设施的准备工作，确保设备在最利于其发挥性能的环境中运行。

4.3 配置合理，提高设备使用效率，降低能耗

大型医疗设备的配置应根据医院的实际工作量和任务负荷进行科学决策，做到既不超配，也不低配，设备既不过分超负荷运转，又不空置待机[4]，以减少不必要的能耗。整体上，设备配置应与医院担负的医疗、科研、教学等任务相符，与医院所在地区的医疗卫生供求关系、经济发展水平相匹配。

4.4 定期开展设备质控工作

为解决“维护保障”方面的问题，医院应加强大型医疗设备的日常维护保养工作，所有设备除开展计量检测（在强制检定目录内的设备）、厂家例行检查外，还应包括安全性能监测和预防性维护措施，具体包括外观检查、除尘清洁、机械部件润滑、电源及制动系统检查等方面[5]，具体内容详见表3。

同时，临床使用部门还应做好使用中维护，开展日检、周检等质控措施，发现设备过热、报警异常等情况时及时停机并上报。

大型医疗设备的能耗和使用状态息息相关。使用状态越佳、配套设备越完善，能耗就相应越低[6-8]。医院需要全面分析后，综合考虑资金、人力成本、工作人员技术水平等因素，采取科学合理、经济适用的方式来改善医院的用能状况[9]。

5 结语

表3 设备开展质控工作的内容

如何加强大型医疗设备的精细化管理，降低设备能耗和运行成本，是医院管理者急需解决的问题之一。本研究通过层次分析法，可全面掌握医院大型医疗设备用能特点和能源管理现状的难点与重点，方便针对性地提出多种措施来降低设备能耗，从而有效提高设备的工作效率，降低医院的运行成本并提高经济效益[10-11]，为医院开展精细化设备管理工作提供决策依据。