基于CBR技术的重大突发公共卫生事件应急医疗物资的需求获取

石振龙，孙庆峰

（北华大学，吉林吉林132013）

0 引言

突发公共事件按照事件发生的过程、性质与产生机理不同，可分为事故灾难、自然灾害、社会安全事件与公共卫生事件4类[1]。在重大突发公共卫生事件发生时，应急医疗物资的需求获取通常表现出突发性、不确定性与高度的实效性[2]，所以显得尤为重要。本文通过基于案例推理（case-based reasning，CBR）的技术，将2020年新型冠状病毒肺炎（以下简称“新冠肺炎”）疫情与之前所发生的重大突发公共卫生事件中急性呼吸道传染性疾病所需的应急医疗物资相比较，分析应急医疗物资的需求获取，为应急医疗物资的储备与应急医疗资源预案的制订提供参考。

1 应急医疗物资的需求获取

1.1 应急医疗物资的需求获取分类

重大突发公共卫生事件的医疗资源配置必须是以当次事件的应急响应需求为导向，这种需求获取主要分为3类。第一类是根据以往同类事件进行需求获取。在重大突发公共卫生事件初期，根据以往事件的需求，可以快速预判出当下事件的医疗物资轮廓，提早形成初步响应配置方案。第二类是根据一线救援人员的经验进行需求获取。通过总结一线救援人员的经验，可形成宝贵的应急知识。通过研判当次事件一线救援人员反馈的重要信息，可以更加准确地把握当次事件的医疗物资需求。第三类是根据承灾人员的实际需求进行需求获取。将这3类获取途径相结合，才能使事件响应过程中医疗物资的需求获取更加全面。

1.2 应急医疗物资的需求分类

应急医疗物资按照用途可分为十三大类，其中与医疗物资相关的有四大类，主要包括防护用品、生命救助类物资、生命支持类物资及其他类医疗物资[3-4]。防护用品主要用于防止医疗人员与受灾者在救援与治疗时受到伤害，该类医疗物资主要包括一次性工作帽、N95口罩、一次性隔离衣、一次性眼罩、一次性手套与消毒液等。生命救助类物资主要用于对受灾者进行生命救助，该类医疗物资包括止血绷带、骨折固定托架和无菌纱布等。生命支持类物资是受灾者维持生命必不可少的医疗物资，该类医疗物资包括便携式呼吸机、急救药品、防疫药品等。其他类医疗物资主要用于救护保障，该类医疗物资包括救护车、红外测温枪与试剂等。这四大类应急医疗物资能在需求获取的信息不足时，一定程度上满足医疗物资的需求。

2 基于CBR技术的公共卫生事件应急医疗物资的需求获取

2.1 CBR技术原理

CBR技术是人工智能领域的一个相当重要的分支[5]，其核心思想是：为了解决一个新问题，从之前的案例库中查找与新问题最相近的源案例，然后把查找到的案例相关信息与解决方法修改或修正后重新用到新问题中，以指导新问题的解决与处理[6]。当突发公共卫生事件发生时，通常缺乏高效的应急预案，此时决策者往往通过回忆相似的事件与片段来处理解决当前的突发事件[7]。所以CBR技术是突发公共卫生事件应急辅助决策常用的技术之一，通过参照历史相近的案例来处理突发事件具有一定的可行性。

2.2 案例库的构建

突发公共卫生事件发生初期，应急决策者通常依据经验与以往案例判断确定当前事件的物资需求[8]。因为应急医疗物资的需求突出一个“急”字，按照应急医疗物资大类分类能帮助决策者做出一个宏观的判断。因此，将防护用品、生命救助类物资、生命支持类物资和其他类医疗物资这四大类作为案例库的特征属性。

重大突发公共卫生事件应急医疗物资的需求获取案例用行向量的形式可表示为式中，X代表重大突发公共卫生事件应急医疗物资的需求获取案例；A1代表防护用品数量；A2代表生命救助类物资数量；A3代表生命支持类物资数量；A4代表其他类医疗物资数量。

式中，ai为某种防护用品数量（a1为一次性工作帽，a2为N95口罩，a3为一次性隔离衣……）；bi为某种生命救助类物资数量（b1为止血绷带，b2为骨折固定托架，b3为救生衣……）；ci为某种生命支持类物资数量（c1为便携式呼吸机，c2为急救药品，c3为防疫药品……）；di为某种其他类医疗物资数量（d1为救护车，d2为红外测温枪，d3为试剂……）。

本文以重大突发急性呼吸道传染性疾病为例，把2009年甲型H1N1人感染猪流感疫情、2013年H7N9禽流感疫情和2020年新冠肺炎疫情作为案例。虽然2003年非典疫情与新冠肺炎疫情有众多相似之处，但是考虑到时间久远且数据收集困难，因此不纳入案例库。

突发公共卫生事件发生时，当地政府或疾控中心结合以往案例、一线救援人员的处置经验和承灾人员的实际需求发布的物资需求或采购储备清单，能一定程度上反映出物资需求的特征。其中2009年甲型H1N1人感染猪流感疫情的数据以山东省兖州市防控物资清单（case1）[9]、内蒙古自治区牙克石市疾控中心发布的物资需求采购清单（case2）[10]与江苏省赣榆县政府H1N1采购储备物资清单（case3）[11]作为数据基础。H7N9禽流感疫情以2013年山西省晋中市防控中心采购物资清单（case4）[12]、2013年山西省阳泉市防控疫情应急物资采购清单（case5）[13]、2013年广西壮族自治区东兴市卫生局H7N9禽流感防控物资采购清单（case6）[14]、2017年内蒙古自治区土默特左旗疾病预防控制中心发布的人感染H7N9禽流感应急物资采购清单（case7）[15]作为数据基础。新冠肺炎疫情以武汉市新冠肺炎防控指挥部的首批物资需求清单（case8）[16]作为数据基础。四大类医疗物资具体的数量信息详见表1。

表1 案例库信息统计表单位：个

德尔菲法能直观地对特征属性优先级与重要性进行判断，所以选用德尔菲法对上述因素赋予权重并计算得到特征值权重：防护用品权重为0.41、生命救助类物资权重为0.12、生命支持类物资权重为0.26、其他医疗物资权重为0.21。

3 基于CBR技术的相似度分析

CBR过程主要包括案例获取、案例匹配和分析处理[17]。

3.1 案例获取

通过网络调查与文献查阅提取重大突发公共卫生事件下应急医疗物资的需求获取数量信息，根据物资需求特征对其进行分类。

3.2 案例匹配

计算本次事件案例与已发生的重大突发公共卫生事件案例的相似度。通过设定的相似度阀值，判断以前案例的需求对新案例的需求是否有借鉴意义。本次案例与以往案例的需求特征都采用了向量的表示形式，通过计算案例特征向量的几何距离来表征相似度。由于各案例之间都存在差异，为消除差异对相似度的影响，需要对案例特征值做归一化处理，然后以欧式空间距离作为案例相似度的度量。所以新案例x与案例库中案例a的归一化相似度计算公式为[18]

式中，n为案例件数；ωi为案例a中第i个特征权重值的大小；xi为新案例x的第i个特征；ai为案例库中a案例的第i个特征；aimax为第i个特征值的最大值；aimin为第i个特征的最小值。Sim（x，a）的值越大，则2个案例之间的相似度越高[19]。

确定一个阀值T，若案例的相似度超过这一阀值则终止对比。设案例库有m个案例，则bi的相似度为

当案例bi的相似度大于阀值T时程序终止，用公式表示为

通常案例匹配阀值T一般定为0.85～0.90，但具体情况应根据实验结果而定。

3.3 案例分析

由于新冠肺炎疫情以湖北地区最为严重，以武汉防控中心的物资需求清单为例，能集中体现应急医疗物资的需求。但是鉴于物资需求数量巨大且患者较多不便与以往事件的需求获取做比较，因此将本次数据进行相应处理。通过数据的计算处理得到本次案例与之前案例的相似度如下：

由相似度结果可知：新冠肺炎疫情与H1N1人感染猪流感疫情、H7N9禽流感疫情都有相似之处，与case2相似度结果最高。如果保障水平与运输生产水平等因素不变的情况下，发生类似案例，应急决策者可参照case2的物资需求与当次事件的物资需求特点进行物资的配置。

4 结语

突发公共卫生事件往往类型众多且复杂[20]，需要在最短时间内生成满足当次医疗物资需求的资源配置方案。人工生成处置方案往往效率低下，且处置方案受主观因素主导。CBR技术可以通过建立大量相似案例的案例库，比较案例库中案例特征属性的相似程度，客观得出与当次事件最相似的结果，在短时间内生成能解决当次突发公共卫生事件的处置方案。

针对突发事件应急决策的实际需求，本文将CBR技术应用于重大突发公共卫生事件的物资需求获取的决策中，提取应急医疗物资类别作为案例特征属性，并通过实际案例分析证明该方法的可行性和有效性。由于各级政府部门对应急医疗物资的采购信息披露有限，所以本文构建的案例库还有待进一步完善，建议政府部门规范化、透明化管理应急物资。针对公共卫生事件涉及的病种不同、物资需求种类复杂等问题，可进一步邀请专家针对具体病种类型，对案例特征属性进行修正，确保案例库实时更新，提高预测效率和准确性。