基于多准则决策分析的医疗设备报废优先级研究

四川大学华西医院 医学工程科，四川 成都 610041

引言

医疗设备是医院在诊断和治疗中使用的现代化工具，医疗设备的质量、先进性和安全性可体现医院的诊疗能力和水平[1]。通常将医院内部医疗设备全生命周期划分为2个阶段，第1阶段为医疗设备引进和招投标，第2阶段为医疗设备使用和报废处置[2]。然而许多医院管理部门的关注点主要放在新型医疗设备的引进与购置上，而忽略了旧设备的淘汰与报废管理[3]。目前我国各医院针对医疗器械报废都制定了相应的报废制度及流程，但对于如何确定设备是否需要报废并没有一个量化的标准。这容易造成部分设备已达使用年限但未被强制报废，或者未到达报废年限而被提前报废等情况[4]。这不仅造成医院的经济损失，还可能影响到患者的生命安全[5]。因此，急需开发一种医疗设备报废的评估工具对医疗设备报废的标准进行量化，并且确定其报废优先级，用于评估医疗设备报废年限，为医院医疗设备报废提供合理科学的建议。为了建立相应数学模型，本研究选择了多准则决策分析（Multi-Criteria Decision Analysis，MCDA）。MCDA是指在多个不能互相替代的准则存在下进行的决策[6]，MCDA法是一种合理规范的干预措施分级过程，并且已经被应用于各个领域，其中就包括卫生领域[7-8]。MCDA法根据不同的评价准则对多个干预措施进行评估，并对其重要性程度进行评价，从而提高决策质量。MCDA评价的数据来源可以是临床试验、Meta分析等定量研究，也可以是主动或被动监测数据，当缺乏其他数据时还可以使用专家评分法等半定量或定性研究的资料[9]。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本院在用医疗设备为28000余台件，其中使用10年以上设备为9000余台件，使用10年以上20年以下设备为400余台件，使用20年以上设备为60余台件。其中，20年以上设备多为科研专用设备，不用于临床。当医疗设备使用时间过长，备件及耗材可能会逐渐停产，导致设备无法正常运行。本文选取2台CT、1台血液透析机、1台磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）扫描仪、1台多参数监护仪，通过提取医院综合运营管理系统（Hospital Resource Planning，HRP）中的基础数据，以及工程师记录的维保维修等数据，来判断设备的报废优先级。

1.2 MCDA评价方法

由于医疗设备种类复杂且应用场景繁多，价值也由小到大分布广泛，涵盖医学活动中诊断、治疗、康复等各个方面[10]。本研究通过技术专家组讨论的形式，从技术方面和经济方面分别对医疗设备进行评估[11]。

1.2.1 技术方面

在技术方面，定义了8个技术变量xi（i=1，2，……，8），分别为：x1（未来 5年耗材可用），对应的权重ρ1为0.9； x2（未来5年备件可用），对应的权重ρ2为0.8；x3（设备使用年数），对应的权重ρ3为0.7；x4（设备停用天数），对应的权重ρ4为0.6；x5（设备功能），对应的权重ρ5为 0.5；x6（设备故障次数），对应的权重ρ6为0.4；x7（物理风险），对应的权重ρ7为0.3；x8（维护需求），对应的权重ρ2为0.2。其中x4、x6及x8为工程师统计的近1年的数据，“物理风险”（x7）定义了设备故障发生的最坏情况，“维护需求”（x8）是根据制造商的要求及工程师的累积经验来定义维护的等级和频率。

有的变量是明确的，可以定量表示，如x3、x4、x6；而有的变量则是定性或者模糊的，因此需要对这些定性指标进行模糊量化处理（表1），如“设备功能”（x5）是根据世界卫生组织给医疗设备按功能进行的分类排序[12]。x1、x2的数值根据实际情况决定，“是”为0，“否”为1；Mi代表变量量化后的数值，Qi代表变量对应的区间。

表1 技术变量的定性和定量域

将变量进行归一化处理，其对应的技术指标IT计算公式为 (1)～(2)。

其中归一化因子NT的计算公式为：

其中Mimax'为每个变量xi对应的Mi的最大值，因此NT=4.4。

1.2.2 经济方面

在经济方面，定义了4 个变量xi（i=9，10，11，12）[13-14]，分别为：x9（采购成本），x10（维保成本），x11（耗材花费），x12（折旧年限）。根据xi计算得出对应的4个经济指标Ij（j=1，2，3，4），γj为经济指标Ij对应的权重，如表2所示。根据规定，医疗设备最低折旧年限为5年[14,15]，而表1中设备最长使用年数为20年，为最低折旧年限的4倍。对于I4而言，将设备使用年数x3除以设备本身的折旧年限x12，对结果进行归一化，除以最大倍数4，计算出其折旧值。

表2 经济指标及权重

以上4个变量用于评估医疗设备的经济方面，它们的定性和定量域如表3所示。

表3 经济变量的定性和定量域

其对应的经济指标计算公式为(3)～(4)。

其中归一化因子NE的计算公式为：

其中Mimax'为每个变量xi对应的Mi的最大值，因此NE=2。

1.2.3 报废优先级指标

结合技术方面和经济方面的指标和相关性，可得到医疗设备报废的优先级指标I。其中技术方面的相关性ωT为0.9，经济方面的相关性ωE为0.4，其计算公式为(5)～(6)。

其中归一化因子N的计算公式为：

其中Ijmax'为技术指标和经济指标的最大值，因此N=1.3。

2 结果

2.1 技术指标应用

选取2台CT（CT1、CT2）、1台血液透析机（H1）、1台MRI扫描仪（MR1）、1台多参数监护仪（M1），提取出ERP系统中的基础数据，以及工程师记录的维保维修等数据，如表4所示。以CT1为例，该型号CT将在2020年停产，其耗材在未来5年内停产（x1=1），备件在未来5年内停产（x2=1），设备距今已使用12年（x3=0.6），停机天数为2 d（x4=0.4），属于诊断类设备（x5=0.6），近1年故障次数为10次（x6=0.8），其物理风险表现为因检测不准而导致医生误诊（x7=0.6），其维保等级为平均值（x8=0.6）[17]。通过公式(1)计算出CT1的技术指标：

IT_CT1=(0.9×1+0.8×1+0.7×0.6+0.6×0.4+0.5×0.6+0.4×0.8+0.3×0.6+0.2×0.6)/4.4≈0.75

表4 医疗设备技术指标

2.2 经济指标应用

将上述设备2018年的经济参数提取出来，如表5所示。同样以CT1为例，其采购成本为1200万元（I1=1），维保成本为58万（I2=0.8），耗材成本即球管成本均包含在维保成本中，为0（I3=0），折旧年限为6年[I4=（12/6）/4=0.5]。通过公式(3)计算出CT1的经济指标：

表5 医疗设备经济指标

2.3 报废指标应用

由于CT1的技术指标为0.75，经济指标为0.57，通过公式(5)计算出CT1的报废指标：

通过技术人员讨论，考虑到大型设备采购时间为1～2年，将报废指标分为3个不同的报废阶段，[0，0.3)的报废预计时间为10年，［0.3，0.6）的报废预计时间为6年，[0.6，1]的报废预计时间为3年。将上述设备的技术指标和经济指标通过公式(1)、(3)、(5)计算出来，结果如表6所示。

表6 医疗设备报废指标

由表6可看出，CT1、CT2需要在3年内报废，该结果意味着CT1及CT2具有严重的缺陷，急需提出报废计划，这也与医院实际情况一致。血液透析机机H1和MR1需要在6年内报废，而监护仪M1由于购置时间较短且设备状态良好，因此可在10年内报废。

3 讨论

通过对医疗设备进行信息化管理，记录医疗设备全生命周期数据，对报废设备提供决策支持。本文通过MCDA，分别对医疗设备的技术指标和经济指标进行了加权评分，再加权得到医疗设备对应的报废指标。该报废指标是了解医疗设备功能状态和运行费用的一个工具，它可帮助医院医疗设备管理部门用于决定医疗设备应该报废的大致年限，并且及时规划购置新设备，以免造成设备无法使用的困境。相对于目前广泛采用的定性的评估方法，本方法对设备的技术和经济进行定量分析，使得结果更加客观准确。但其只是一个辅助工具，并不是绝对性的指标，当设备由于技术更新而淘汰，或发生大故障无法维修等特殊情况，该指标仅作为参考而不起决定性作用。

在之后的研究中，可将该报废指标应用于物联网中，使其自动评估医院的所有医疗设备，以便为这些需要在短期内（3年）更换的设备进行计划采购。