基于随机森林模型HIS系统使用满意度分析

□文/王淑均

（河北工程大学 河北·邯郸）

［提要］本文通过调查石家庄某三级乙等医院职工的HIS系统使用满意度，基于随机森林模型，对HIS系统使用满意度的主要影响因素进行分析。结果表明：医疗服务质量提升、处理速度、传输速度等因素对HIS系统总体使用满意度有较大影响，医院系统运行效率和流程设计合理性存在优化空间。医院可采取提高院内职员的信息素养、完善对医嘱和电子病历的系统管理、加强医院系统的集成建设、利用信息系统形成信息透明化等措施，加强医院信息化建设，有效提升HIS系统使用满意度。

引言

HIS（医院信息系统）作为医院现代化管理的重要工具和手段，应用范围涉及整个医院的活动，是医院运营模式改革发展并不断完善的重要保障，对医院工作效率的提高、院内资源数据的共享和医院竞争实力的加强等具有深远的意义。HIS系统的使用给医务人员工作带来了相应的变革，对工作感受也产生了重要的影响。但目前国内对HIS系统的研究仍多集中在医院信息系统的设计开发、系统安全等方面，对信息系统使用满意度的研究还比较缺乏。本文基于当前信息系统在医院得到不断深入的情境下，探讨HIS系统的使用满意度，剖析其中的作用机制，反馈给医院信息部门，以期为提高医院信息系统的使用效率提供依据，使其更加契合医疗相关工作需求。

当前已有诸多学者结合不同数学模型对医务人员的信息系统满意度进行了分析。张娜娜等采用结构方程模型对医生信息系统使用习惯、工作特征、工作状态与工作满意度之间的关系进行实证研究，提出系统改善的相关建议。周静等结合技术接受模型的特点分析了新建医院护士使用医院信息系统满意度现状及影响因素，提出根据护士不同特征采取针对措施提高医院信息系统使用满意度。何其慧等运用描述性统计方法及多元线性回归方法，分析描述信息系统满意度的相关因素，提出根据护士不同特征，采取针对性措施提高使用医院信息系统的满意度。机器学习在各领域的广泛应用，为满意度分析和需求挖掘提供了新的方法和思路。如，覃蕾等采用随机森林算法对肿瘤科护士工作倦怠自变量进行特征重要性排序，并结合Logistic回归分析满意度现状，提出减少肿瘤科护士工作倦怠的有效策略。关于医院信息系统的满意度分析，有利于明确系统的需求取向，了解当前系统现状，对提高医院信息化建设和服务水平，促进医院发展有重要意义。

一、随机森林（RF）模型构建

随机森林（RF）是Breiman于2001年提出的一种统计学习理论方法，是利用多棵决策树对样本进行训练并集成预测的一种分类器，它采用Bootstrap重抽样技术从原始样本中随机抽取数据构造多个样本，作为构成Bagging算法和随机森林的基础。对每个重抽样样本采用节点的随机分裂技术构造出多棵决策树，将多棵决策树组合，并通过投票得出最终预测结果，其过程如图1所示。（图1）

图1 随机森林算法示意图

随机森林由多个经Bagging集成学习训练得到的决策树共同组成，待分类的样本结果由各个决策树的输出投票决定，因此随机森林不容易产生“过拟合”的现象，并且有很强抗噪声干扰能力。对于大量复杂数据，随机森林有着比单个分类器更高效准确的分类结果，可以有效地提升学习系统的泛化能力。另外，随机森林在生成每棵树的独立训练集的时候，进行独立抽样k次，每个样本被抽取的概率为：

当N足够大时，P值约为0.37，表明大概有37%的位于原始训练集中的数据不会出现在每个个别训练集中，这些数据被称作该个别训练集的袋外数据（OOB）。可用来估计模型的泛化误差，避免了使用单独的测试集或交叉验证的方法来估计精度。

随机森林算法模型通过基于基尼纯度的减少量来对特征进行重要性评估，确定每个特征在随机森林中的贡献率大小，分值越高，特征越重要，以此作为该特征集的重要性排序结果。使用随机森林模型对单个特征的重要程度进行打分，能够对HIS系统满意度的影响指标进行重要性分析，并且得出不同功能满意度和总体满意度之间的相关性。

二、数据统计分析

（一）数据集来源介绍。收集与HIS系统、满意度相关文献，设计问卷内容。对医院信息部门人员做预调查以检验调查内容合理性及问卷适用性，做必要的调整与修改，最终确定调查方案和问卷内容。内容包括人员基本信息、系统使用现状、总体满意情况三个方面，包含14个研究变量。其中，系统使用现状主要包括系统处理及传输速度、系统设计合理性、系统布局、信息质量等方面，采用5级Likert标注法，分为“很不满意、不太满意、一般、比较满意和非常满意”，对应分值为1、2、3、4、5。对石家庄某三乙医院不同科室职员进行分层抽样，采用匿名填写的形式进行问卷调查，共回收335份有效问卷。

对调查结果进行信效度分析，本调查问卷的Cronbach’sα（克朗巴赫）系数为0.903，结构效度的检验结果得到KMO系数为0.928，大于0.7的可接受水平，bartlett球体检验显著性概率值P=0.000，表明数据信度和效度均满足要求，可以用于统计处理和分析。

根据李克特量表评分分类标准，评分均值在［1，2.5）表示满意度较低，［2.5，3.5）表示满意度中等，［3.5，5］表示满意度较高。本次调查结果显示，该医院HIS系统总体满意度评分为3.543，处于满意度较高水平。在各项目满意度评价中，操作流程合理性、流程规范性、处理速度方面满意度为中等水平，其余7项满意度为较高水平。（表1）

表1 HIS系统满意度得分一览表

（二）HIS系统满意度回归模型建立与验证。利用本次问卷调查所得到的335份有效数据，通过编写python代码建立随机森林回归模型，对数据进行无偏估计计算均方误差（MSE）及平均绝对百分比误差（MAPE）评判模型的拟合优度，得到均方误差（MSE）为0.28，小于2，表示模型所描述的数据具有较好的精度。平均绝对百分比误差（MAPE）为8.92%，小于10%，表示模型的误差在合理范围内，非劣质模型，可以采纳。

（三）HIS系统满意度影响因素分析。经过反复训练得到最佳回归模型，并分别计算各个特征对应的重要性评分，以用于表示10种特征对HIS系统总体使用满意度的影响程度。对各变量特征重要性程度进行排序，其数值结果如表2所示，特征重要性分布如图2所示。（表2、图2）

表2 随机森林特征重要性排序一览表

图2 HIS系统满意度各特征变量重要性分布图

结果显示，对HIS系统总体使用满意度提升有较大影响的因素为医疗服务质量提升、处理速度、信息传输速度、流程规范性、操作流程合理性、数据质量、操作性、功能模块合理性，而界面布局、工作改善的影响较低。

三、HIS系统现存问题

（一）HIS系统对医疗服务质量提升影响显著。对医疗服务质量提升满意度进行分析，该医院职工对其评价为一般的人数占比最多为45.4%，其次为满意，占比42.1%。在当前市场经济一体化的背景下，提升医疗服务质量是提升医院竞争力的关键，医护人员对此方面的满意程度对医院HIS系统的改进有着重要意义。经过对医院职工进行抽调访问，职工普遍认为当前患者持卡就医流程中存在一定的冗余环节，大部分患者在就医时并未选择提前进行线上预约，而是仍然选择到导诊台进行挂号，增加了医务人员对系统的操作频率和工作强度。除此之外，结算过程中系统容易出现超时响应的情况，降低了医院结算工作效率，影响医院职工对HIS系统的使用，同时也会增加患者的排队等待时间。

（二）HIS系统处理和传输速度慢。数据特征重要性分析显示系统处理速度和传输速度是影响该医院HIS系统使用满意度的一个重要因素，满意度调查频数表显示，对HIS系统处理速度满意度评价为一般的职工占比最多为47.5%，信息传输速度满意度评价为一般的职工占比最多为47.2%，表明该医院系统运行速度整体水平仍需提高。经过详细了解，当前HIS系统存在运行速度慢的主要问题为系统响应时间长、生成材料慢、医保结算响应迟缓、抽取大量数据时系统处理较慢等几个方面，网络环境也导致了该医院系统的一部分卡顿、死机和运行不稳定的问题，证明系统仍存在一定漏洞需要修改。同时还存在非操作问题导致的系统报错和使用人数上限等问题，体现了当前系统承压性能方面存在显著问题，影响了系统在医院正常运营中的使用效果，导致职工对HIS系统的使用体验下降。

（三）HIS系统流程和功能需要进一步规范。当前，医院HIS系统的操作流程略显繁琐，出现这类问题的主要是在临床科室，主要体现在医嘱和病例书写不在一起，检查结果提取操作繁琐，从而导致各科之间部分数据无法共享等问题，并有部分医生认为HIS系统的使用增加了临床医生的工作量，希望能够增加集成办公等功能。还有职工反映系统收费结算过程中信息不够完全透明，导致患者到各个科室都需要持卡就诊，许多服务无法同时进行，还会出现漏费等问题，导致职工HIS系统使用体验不佳。管理层职工主要反映系统与其他软件的对接功能、关联性不完善、部分数据指标无法显示、统计数据功能不健全等问题，临床、检验等技术部门主要反映了系统功能模块不健全、存在小部分个性化问题、登录系统报错等问题，与此同时也有不少职员在使用系统的过程中出现数据申请、录入患者信息丢失等漏洞，输血科比较常出现此类问题，还有少数职工反映系统数据信息不清晰透明、覆盖率低而造成信息不完全等问题，造成了该医院职工HIS系统使用满意度降低。

四、HIS系统使用满意度提升策略

（一）提高院内职员的信息素养。在本次调查中，该医院许多职工对HIS系统的使用体验不佳，除了系统本身有一定的缺陷外，医院职工自身的信息素养也是影响使用体验的重要因素，因此医院需要定期对院内职工进行信息系统使用培训，并收集意见反馈，提高职工总体的HIS系统熟悉度，接收使用者的意见以进一步完善系统建设，并加强能够与医生和系统开发人员双向沟通人员的招募和培养，尽可能提高医院整体就医和诊疗的信息环境质量。

（二）完善对医嘱和电子病历的系统管理。门诊医嘱系统主要帮助门诊医师完成医嘱录入、电子申请单生成、检查结果与报告查看、慢性病及传染病上报和门诊日志形成、工作量查询等一系列以收费为主线的医疗工作，电子病历系统的应用改变了传统的手工工作方式和工作流程，如医嘱处理系统带来的医嘱交换和查对过程的变化。本次调查中，部分临床、检验等科室的职员反映该医院系统存在医嘱方面的使用不够便捷、对患者病历和辅助检查结果调取繁琐的问题，因此，该医院需要加强HIS系统在医生开具存储医嘱和调取病人病历方面的系统建设，为医生提供更为便捷的系统使用体验，帮助该医院形成对医生医嘱的闭环管理和对患者病历的无纸化管理。

（三）加强医院系统集成建设。在调查过程中，部分职工认为该医院的HIS系统存在缺陷，系统运行速度较慢，并且无法进行集成办公；针对这部分的问题，该医院需要尽可能地对系统进行完善，规划设计适合自身的集成平台，加强HIS系统与其他系统（如PACS、LIS等系统）之间的关联性，全面提高医院系统的整体使用速度和承压性能，并对系统的部分功能中的常见漏洞进行修复，提高系统中信息的准确性和时效性。

（四）利用信息系统形成信息透明化。在医院系统的使用中，信息的透明化能够促进医院对医疗资源的充分利用，架构成功的信息透明化流程，能提升工作效率，使得医院内部结构简单化、管理扁平化，流程也会规范化、信息共享促使多元化发展。在调查中也显示该医院HIS系统的信息交换不完全，造成了部分职工对系统的使用满意度下降，因此，该医院需要尽可能对医疗资源进行充分的利用，形成资源池，便于患者对医疗资源信息的获取和使用，这样也能够促进该医院职工对各科室公共信息的掌握和调取，实现信息可视化和透明化。

结语

通过对石家庄某三级乙等医院的实地调查、研究和分析，该医院HIS系统使用满意度评价主要分布于满意和一般水平，表明该医院信息系统建设有待提高和改善。对影响HIS系统总体使用满意度的因素进行特征重要性分析，结果显示该医院需要对HIS系统的使用过程中部分漏洞和缺陷进行修复，对系统流程进行规范和修订，同时加强对信息人员的培养，促进医疗信息资源的管理和充分利用。

在如今医疗行业信息化管理不断深化的背景下，HIS系统作为贯穿整个诊疗过程的数据总线，需要在了解医院工作者的系统使用体验的基础上，不断进行合理化设计和完善，全面提升医院的整体管理水平，支撑智慧医院建设，推动医院的高效率运营和患者的就医水平和环境质量，为患者提供更好的医疗服务。