智慧医疗(医联体手术资源协同调度)

第1章 绪论 医疗服务行业的建设与发展事关人民健康，不仅需要从国家层面根据现实情况出台相关政策，建立和完善适合中国国情的医药卫生体制，也需要在医院的实际运作过程中对各类医疗资源进行科学管理，提高有限医疗资源的利用效率。在医院提供的医疗服务中，手术治疗涉及大量环节和多种资源，其重要性不可忽视，如何提高手术室部门的运作效率不仅是医院管理者关心的重要问题，也是学术界广泛关注的问题。本章首先介绍了较为典型的医药卫生体制，其次着眼于手术室调度问题的相关文献，梳理了手术室运作流程和涉及的人力、物力资源，从不确定性因素类型、问题分类方式、优化目标、数学模型和求解方法五个方面对相关研究进行了总结，*后对手术室调度问题未来的研究方向进行了展望。 1.1 典型医药卫生体制简介 从古至今，健康一直是全人类的追求，国家对健康事业的重视程度和人民健康水平是衡量一个国家发展程度的重要指标，如何从本国政治、经济、文化和社会等方面的基本国情出发建立成熟的医药卫生体制，是各个国家均面临的世界性难题。人民健康状况改善、卫生系统反应性、卫生系统公平性、医疗服务可及性、医疗服务质量、医疗服务效率和医疗服务可负担性是评价医药卫生体制实施效果的重要指标，也是世界各国医药卫生体制不断改进和完善的方向。 1.1.1 英国医药卫生体制简介 经过长时间的探索，欧美发达国家已经形成了较为完善的医药卫生体制。英国采用的是政府主导型医药卫生体制，通过建立于1948年的国家医疗服务体系（national health service，NHS）来管理英国全体公民的医疗保健事务。NHS为公民提供三个层次的医疗服务，即由社区医院全科医生提供的初级医疗保健服务，以及由二级和三级医院专科医生提供的专业医疗服务。 全科医生是经全科医学专业培训，为个人、家庭和社区提供持续性、综合性医疗保健服务的医疗人才，其职责包括开展一般常见病、多发病、慢性病的护理与诊疗，以及提供家庭医疗服务、社区现场应急救护、转诊服务、康复医疗服务等。全科医生在英国医生中占比较大，承担着医疗系统“守门人”的职责，每一位公民都需要选择一名全科医生作为自己的家庭医生。除了急诊之外，患者就诊时需要到所签约的家庭医生处接受检查，不能直接前往二级或者三级医院。全科医生不仅能为症状轻微的患者提供有效治疗，还能告知疑难重症患者应该去哪个专科就诊并出具转诊推荐信，这样不仅减轻了专科医生的接诊负担，避免了患者因选错科室而延误治疗，还能让二级或者三级医院的优质医疗资源专注于服务疑难重症患者。 英国实施了全民医疗保险制度，英国公民可以免费获得绝大部分的医疗服务，英国政府通过财政拨款承担了约80%的卫生总费用。英国采用的政府主导型医药卫生体制极大地减少了需要公民自己承担的医疗服务费用，有效避免了过度医疗问题的发生，表现出高公平性和高福利性的特点，但是也存在着政府承担费用压力过大、医疗服务效率低下、创新不足等问题。在意识到这些问题之后，英国政府持续不断地进行改革，通过引入市场竞争机制提高了医疗服务质量，通过引入私人资本缓解了政府财政负担。具体措施如下：实施私人筹资计划政策，私人投资方在投资建造公立医院后可以获得一定期限内的医院建筑物产权，在此期限内医院需向私人投资方支付费用；引入质量与结果付费机制，将医生的部分收入与其医疗服务质量挂钩；打破原有分区就诊制度，允许公民自由选择全科医生，允许各医疗主体平等竞争NHS基金。 1.1.2 美国医药卫生体制简介 美国的医药卫生体制呈现出高度市场化的特点，在医疗保险上表现尤为突出。美国联邦政府和州政府仅为特殊群体提供公共医疗保险，没有覆盖全体公民，所提供的公共医疗保险主要有服务老年人和残障人士的医疗照顾保险、服务低收入群体的医疗援助保险、服务儿童的儿童医疗保险（state children’s health insurance program，SCHIP）。这些公共医疗保险极大地缓解了参保人的自费压力，保障了弱势群体平等地享有获得医疗服务的权利。与公共医疗保险相比，私人医疗保险在医疗保险中的占比超过60%，主要的私人保险有健康维护组织（health maintenance organization，HMO）保险、优选医疗机构（preferred provider organization，PPO）保险、定点服务组织（point of service，POS）保险。 美国的医疗卫生系统没有对医生和医院划分等级，不论是社区医院还是大型医学中心的医生，他们对相同疾病的治疗流程和治疗结果没有太大的差异。大型医学中心的优势在于能够不断研发先进的医疗技术，更加擅长处理复杂的疑难病症。与英国相似，医生从类别上可以分为家庭医生（即全科医生）和专科医生，家庭医生承担着医疗卫生系统“守门人”的重任，能够治疗普通常见病、多发病和慢性病，同时负责将重大疾病和疑难病症患者转诊给专科医生。 所购买医疗保险的类型是影响美国公民就诊时选择医生和医院*重要的因素，每种保险都有由指定的医生和医院组成的保险覆盖网络。在私人保险中，HMO保险要求患者首先到家庭医生处就诊，转诊需要由家庭医生推荐，且只能在保险覆盖网络内选择医疗机构进行转诊。PPO保险不要求患者通过家庭医生转诊，可以直接到专科医生处就诊，且在保险公司同意下可以选择保险覆盖网络外的医疗机构就诊，只是医疗费用的报销比例会降低。相比之下，购买PPO保险需要支付更高的保费，但是在就诊医生和医院的选择上更加灵活。 围绕医生与医疗机构形成的供方体系和商业化运作模式，使得美国的卫生总费用逐年攀升。医生和医疗机构为了赚取更多的利润，不断提高检查、诊断、住院以及使用先进技术和设备的费用，甚至为患者提供不必要的医疗服务。美国在2018年的卫生总费用约3.6万亿美元，在国内生产总值中的占比达到17.7%，人均医疗费用达到11 172美元，居于世界**位。对于美国公民而言，医疗费用的增加直接导致了保险费用的增加，其增长幅度甚至远远超过了职工收入的增长，这使得部分美国公民放弃购买医疗保险。2018 年美国的医疗保险覆盖率为90.6%，也就是说，有3 000多万美国公民没有购买医疗保险。在购买医疗保险的美国公民中，也有一部分人只选择了*低标准的医疗保险，很多医疗项目都需要自费。从医疗服务公平性和医疗服务可负担性两个方面来看，美国的医药卫生体制还需要进一步改革和完善。当然，其高度市场化的特点有效地推动了医药卫生领域的新技术、新设备和新药品的快速研发和应用，因此美国的医疗服务质量一直位于世界前列，美国也是全球*大的医疗器械和药品销售市场。 1.1.3 中国医药卫生体制简介 中华人民共和国成立以来，国家不断探索着符合中国国情的医药卫生体制建设之路。1978年12月召开的十一届三中全会开启了改革开放之路，党和国家的工作重心转变为以经济建设为中心。在此影响下，医疗服务行业也发生了深刻的变化。私人资本的进入打破了医疗机构单一公有制的格局，医疗服务逐渐趋于商品化和市场化，医疗服务的公益性逐渐淡化。为了追求更高的经济效益，医疗机构之间的关系由分工协作转变为了市场竞争。此时我国的医疗服务行业与美国境况相似，呈现出高度市场化的特点，医护人员素质和医疗技术水平不断提高，医疗机构和医疗资源的数量不断增加。 随着经济的快速发展，人民生活水平不断提高，健康意识不断增强，对医疗服务的需求也随之迅速增加，医疗资源的供需矛盾日益凸显。总体而言，我国医疗资源存在着总量不足、结构不合理及分布不均衡的问题，由此引发的百姓“看病难、看病贵”等问题给医疗服务行业的稳定与发展带来了巨大的挑战。为解决医药卫生体制不断暴露出的问题，实现人人享有基本医疗卫生服务的目标，中共中央、国务院于2009年发布了《关于深化医药卫生体制改革的意见》，明确了医疗卫生服务体系的公益性原则和基本医疗服务的公共产品属性，确立了政府在提供公共卫生和基本医疗服务中的主导地位，新一轮医药卫生体制改革（以下简称新医改）拉开序幕。 由于医疗服务具有信息不对称性、不可选择性、弱可替代性等特殊属性，不仅需要政府发挥其主导作用来保障卫生系统的公平性，让民众都能够享有并且负担得起医疗服务，同时还需要通过市场竞争机制来提高医疗服务的质量和效率。此次新医改中，我国医药卫生体制总结各国经验、吸取历史教训，坚持公平与效率统一，既加强政府在制度、规划、筹资、服务和监督等方面的主导职责，又注重发挥市场机制作用，以提高医疗服务行业的运行效率、服务水平和质量。 随着新医改工作的不断深化，改革内容逐渐明确，改革方向不断修正。“十三五”期间，建立分级诊疗制度、现代医院管理制度、全民医保制度、药品供应保障制度和综合监管制度五项基本医疗卫生制度成为新医改全面深化的重要内容。为此，国务院办公厅先后推出了《关于推进分级诊疗制度建设的指导意见》、《“健康中国2030”规划纲要》、《关于推进医疗联合体建设和发展的指导意见》和《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》等一系列政策措施，指导建立分级诊疗制度、开展家庭医生签约服务、建设医联体、发展“互联网+”医疗服务等工作的有序开展，不断建立和完善适合中国国情的医药卫生体制。 自新医改实施以来，百姓“看病难、看病贵”问题得到了有效缓解，但是很多新的问题暴露了出来，如医保患者承担的费用比例较高、大医院人满为患而小医院门可罗雀、医患关系紧张等。为此，建立和完善分级诊疗制度成为新医改的首要任务，对于调整医疗资源结构和分布、缓解医疗资源供需不平衡具有战略性意义。分级诊疗制度就是按照疾病的轻重缓急和治疗的难易程度进行分级，通过基层首诊和双向转诊让不同级别的医疗机构分工协作、联动协同，承担不同疾病的治疗任务。在英国和美国等发达国家的医药卫生体制中，分级诊疗的思想同样贯穿其中。 1.2 手术室运作流程 除了需要国家在宏观政策层面进行规划改革外，解决医疗服务行业中出现的各类问题也需要医院在实际运作过程中做出努力，如对各类医疗资源进行科学管理，采用有效的运作管理和优化调度策略，提高医院内部有限医疗资源的利用效率[1]。以手术室部门为例，由经验丰富的护士进行人工调度仍然是医院制订手术调度方案的主要手段，即使是一些大型综合性医疗机构也只是采用简单的信息系统辅助支持，缺乏科学的优化调度方法和技术。从市场竞争的角度来看，随着医药卫生体制改革的不断深化和对医疗资源需求的增加，面临行业竞争压力的各家医院也需要通过更加科学的资源管理策略和方法来降低成本、提高运营效率和服务质量，以获得竞争优势。 1.2.1 手术室调度问题的特点 在医院提供的医疗服务中，手术治疗的重要性不可忽视，围绕手术治疗开展的各类术前和术后活动大约会涉及医院70%的部门，由此产生的收益超过了医院总收入的40%[2，3]。同时，手术室是医院资源*密集的核心部门，不仅需要严格管理医生、护士、麻醉师等医护人员，还涉及多种精密医疗器械的采购与维护，是医院的成本中心。因此，手术室资源的合理分配和优化是医院缩减成本与增加收入的有效途径，也是提高医院运营效率的关键。从病人的角度来看，手术治疗具有费用高及等待和恢复时间长等特点，手术成功与否直接关系到病人的健康状况乃至生命安全状况，因此手术治疗过程中医患矛盾时有发生。如何为病人提供及时、有效的手术治疗，是提升医院服务质量和病人满意度的关键。 手术室调度问题是一个复杂的多资源、多目标的组合优化问题，不仅涉及医生、护士、麻醉师等人力资源和手术室、病床、手术器械及设备等物力资源的合理配置，还涉及平衡医院管理者、病人和医护人员三方的利益。不同利益相关者利益诉求的冲突，使得手术室调度问题比邮递员问题、背包问题和车辆路由问题等经典的组合优化问题更加复杂。此外，手术治疗过程中还存在着许多不确定性因素，如手术时长、急诊病人到达和术后恢复时长等[4]，它们将影响手术室调度问题的建模难度和求解方法。为