一种基于CP-ets的医疗资源配置方法

第39卷第4期 2015年8月南京理工大学学报Journal of Nanjing University of Science and TechnologyVol.39 No. 4 Aug.2015

一种基于CP-ets的医疗资源配置方法

鞠永和口，陈波3，朱俊武3，王静成2，陶立坚1

(1.中南大学公共卫生学院，湖南长沙410083 $2.扬州大学临床医学院，江苏扬州225001 $3.扬州大学信息工程学院，江苏扬州225127)

摘要：为了合理地配置医疗资源并保证医疗的公平，该文从医疗资源合理化配置角度，提出了 一种基于条件偏好网（Conditional preference networks，CP-nets)模型的医疗资源需求表示方式。

考虑到医疗机构整体效益最高及其内部对资源的竞争因素，该文采用CP-nets的强占优测试以

及改进的占优测试对需求信息进行预处理，得到能够作为资源分配依据的数据。在此基础上， 提出了 CP-nets模型下的医疗资源分配算法，采用了波达计数法和带权集合覆盖思想，拓展了

CP-nets的应用范围。实验表明：当以社会总效益为目标时，该文中采用的带有占优策略的带权

集合覆盖算法不仅具有最优的性能，而且能适应更大规模的数据。关键词：医疗资源配置；CP-nets $占优测试；偏好;依赖关系；波达计数法

中图分类号：TP399 文章编号：1005 -9830 (2015) 04 -0426 -09

DOI:10.14177/j. cnki.32-1397n.2015.39.04.008

Metliod for medical resources allocation based on CP-nets

Ju Yonghe1，2，Chen Bo3，Zhu Junwu3，Wang Jingcheng2，Tao Lijian1

(1. School of Public Healtii，Central South University，Changsiia 410083，China $

2. Medical College，Yangzhou University，Yangzhou 225001，China;

3. School of Information Engineering，YangzJiou University，Yangz!iou 225127，China)

Abstract ： In order to allocate medical resources reasonably and ensure medical equity，this paperproposes a representation of medical resources demand based on the CP-nets model from the

perspective of medical resources reasonable configuration. Considering the facts that the highest

overall efficiency of medical institutions and its internal competition for resources，the CP-nets’

收稿日期:2014-09-13 修回日期:2015-05-23基金项目：国家自然科学基金（61170201)$江苏省人才发展重点项目（13SRA-12)$江苏省科技发展计划 (BR2012025)$扬州市科技计划社会发展项目（YZ2014199)作者简介:鞠永和（1965-)，男，博士生，研究员，主要研究方向：医院资源配置、系统建模及人力资源管理，E-mal: 113540234@qq.cm$通讯作者：陶立坚（1962-)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：卫生事业管理 及卫生人力资源管理，E-mail :taoji@cu. edu. cn。引文格式：鞠永和，陈波，朱俊武，等.一种基于CP-nets的医疗资源配置方法[J].南京理工大学学报，2015, 39(4) ：426-434.投稿网址：http://zrxuebao. njust. edu.

cnstrong dominance test and improved dominance test are adopted to process dema

obtained that can be used to allocate medical resources. This paper proposes a medical resourceallocation algorithm based on the CP-nets model，and then the borda coun

are also used to expand applicable range of CP-nets. When aiming to maximize the total benefitsociety，the experimental results prove that the weighted set covering algorithm with the dominant

strategy employed herein not only has the best performance but also can be suitable for the more large-scale data.

Key words ： medical resources allocation ； CP-nets; dominated relation ； preference; dependency rela­

tionships ;borda count总第203期 鞠永和陈波朱俊武王静成陶立坚一种基于CP-net的医疗资源配置方法 427

随着社会各方面的发展，人们不仅对基本医 疗服务的需求总量不断增加，还对其效率、质量和

满意度提出了更高的要求[1]，这一变化加剧了医

疗市场的竞争。为了加强自身的竞争力，医院必 须积极地参与市场竞争才能获得生存和发展的空

间。有效利用医院内部的各种资源（包括医护人 员、设备仪器、药品器械等），通过科学的医疗资

源配置方法达到资源利用最大化，是医院发展所

必须考虑的问题[2]。医疗资源通常指的是提供

各种医疗服务所使用和投人的要素的总和，包括

硬件资源和软件资源。硬件资源包括提供各种医

疗服务所投人的全部资本（设备、用品及相关设

施）和人力资源;软件资源包括信息、技术、管理、

服务能力等[3]。目前我国城市医疗资源的配置 与人民群众的健康需要和需求相脱节[4]。因此，

国内现阶段对医疗资源配置的研究主要集中在区

域内多医院间医疗资源配置上。社会选择论中的 偏好理论可以用于解决医疗资源配置的问题。文 献[5]对偏好无关进行了分类及具体的定义，并

CP-nets 是 用 ; Agent 的

好序列的。文献[6]对CP-nets的表达能力进行

了研究，指出CP-nets适合不完全性信息下的定 性偏好决策;文献[7，8]对CP-net进行了扩展，

研究了存在多个Agent的偏好表t模型，并对最

优性和偏好占优进行了测试，计算了任务的复杂 度。这些研究工作，都为偏好理论应用于医疗资

源配置问题提供了良好的基础。

本文针对医疗资源合理化配置的需求，并兼

顾医疗机构整体效益最高及其内部对资源的竞争 因素，提出了一种基于CP-nets的医疗资源配置

模型，并研究了在该模型下的资源配置方法。最

后，通过实验表明本文提出的方法是可行有效的。 研究成果为合理地分配医疗资源，减少资源浪费提供 理论 。

1医疗资源配置问题描述与建模

1.1问题描述与分析考虑这样一个场景：医院准备向各个科室提 供一批医疗资源，要求科室主任自己提供本科室

对各种医疗资源的需求，但是管理层对提交的需

求进行了限制，管理层对每类资源都给出若干个 ， 表一 目 ， 些资

还会受到其他资源选择的影响。科室主任需要对 资源的数目进行选择和排序，然后提交需求申请， 并等 方 ; 到 后，

方案的基础上进行二次需求申请，二次需求是针 对具体资源而非资源数量，目的在于满足各科室

对资源更具体的需求和弥补在初次分配中满意度

较低的科室。在这里需要解决的问题是如何表示 科室主任提交的申请以及如何根据科室主任提交

的申请来进行医疗资源的配置(前后两次）。对问题进行分析，主要分析了使用CP-nets 研究医疗资源配置问题的理由和依据。

(1) 目标性质相同。科室主任提交需求请，不论是通常提交的具体信息申请，还是上述问 题中提到的需求偏好申请，本质上都是对该类资

源的渴望程度的表达，都是一个选择行为。可以用 好的 理论 这 求 。

(2) 依赖关系相似。医疗资源具有特殊

其各类资源之间存在着相互之间的依赖关系，例 如对药物、床位的需求量往往依赖于医护人员的

数量。因此科室主任提出的需求是带有条件的。

CP-net图就是用来对条件偏好进行图形化表示

的一个基础工具，因此可以将科室主任提出的需 求以条件偏好的形式表达，并用CP-nets

来表示。428南京理工大学学报第39卷第4期

医疗资源配置问题的模型与CP-net还存在 着一些差异。当考虑医疗资源配置问题时，显然

会存在一些具有独占性的资源（主要表现为人力

资源），当科室主任对人力资源存在具体需求时， 这些资源无法如药物、器械一样重复分配给多个

科室，这使得单纯针对数量进行分配的方式无法 满足各科室对独占性资源的需求，因此需要对这 类资源进行单独分配。本文采用的是二次分配的 方法，第一次只针对资源数量进行分配，也可以称

之为初分配;在数量确定的基础上，由科室主任提 出二次需求，需求的对象是具体的独占性资源，并

秉持“效率优先，兼顾公平”的原则，对第一次分 配中处于劣势的科室进行选择优先级的提高，可

称为再分配。具体的分配算法将在下一节中作具 体。

1?问题建模

建立医疗资源配置问题模型，下面是参数

设置：科室主任集$=(=1，…，=@)，表示有@个 科室主任 资 求。资源类集合5 = (&，…，9„ )，表示有8类资

源可供选择，其中9 = (S!，…，9)表示i类资源总

共有j种不同的可选项。需求偏好！@ = (4@，…，4@)，表示科室主任 对全部8类资源的需求偏好。

单项资源需求偏好！„ = (<-@，5 >，…，)，表示科室主任对第i类资源的需求偏

好，其中表示j类资源所依赖的其他资源的一

个取值，5表示主任在-的条件下对〗类资 源的偏好排序向量。偏好配置方案7表示对所有资源类别具体

取值的一个组合。

权值C !表示申请人分配到的权值，用于 资源再分配；具体资源需求5= (61，…，6@):表示@个申

请人对具体资源给出的二次需求，其中每个6里

都是若干个具体资源；目标:基于CP-nets得到每个科室的偏好序

列！*1，...，+在初次分配中聚合得到整体偏好序列

和资源数量配置方案7,以及再分配时各科室 分配到的权值C，从而进行二次分配并得到申请 人=的二次分配结果2。表1是一张医疗资源配置问题与CP-nets相