李麗清，杜福貽，盧祖洵，劉巧艷

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·方法學(xué)研究·

系統(tǒng)動力學(xué)方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用

李麗清，杜福貽，盧祖洵，劉巧艷

預(yù)測是衛(wèi)生服務(wù)研究中的重要方面，對于制定衛(wèi)生規(guī)劃與衛(wèi)生政策至關(guān)重要。目前，回歸分析、因子分析、時間序列分析、趨勢外推法、灰色模型、自回歸積分滑動平均(ARIMA)模型及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等方法被廣泛應(yīng)用于預(yù)測分析中，但常規(guī)預(yù)測方法對未來變化趨勢進行預(yù)測的指標數(shù)值要求嚴格、指標調(diào)整不夠靈活、研究目標過于單一。為克服常規(guī)預(yù)測方法的不足，本文從方法學(xué)角度出發(fā)，結(jié)合衛(wèi)生服務(wù)的特點，探討系統(tǒng)動力學(xué)方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用。

系統(tǒng)動力學(xué)；衛(wèi)生服務(wù)研究；預(yù)測

李麗清，杜福貽，盧祖洵，等.系統(tǒng)動力學(xué)方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2016，19(34)：4273-4275.[www.chinagp.net]

LI L Q,DU F Y,LU Z X,et al.Application of system dynamics method in health services research[J].Chinese General Practice，2016，19(34)：4273-4275.

衛(wèi)生服務(wù)具有動態(tài)性、復(fù)雜性、時變性的特點，將預(yù)測應(yīng)用于衛(wèi)生服務(wù)研究中是衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的客觀需要和必然要求。但常規(guī)預(yù)測方法，如回歸分析、因子分析、時間序列分析等對系統(tǒng)整體環(huán)境的變化及其各種因素的影響考慮不夠充分，研究目標單一，且對數(shù)據(jù)的時間序列長度要求嚴格。系統(tǒng)動力學(xué)(system dynamics，SD)是研究復(fù)雜系統(tǒng)的有力工具之一[1]，在衛(wèi)生服務(wù)研究中有著較為廣闊的發(fā)展空間，尤其在對衛(wèi)生服務(wù)的未來變化趨勢預(yù)測方面，不僅可以克服常規(guī)預(yù)測方法的不足，而且適合于復(fù)雜系統(tǒng)的長期趨勢預(yù)測。本文旨在探討SD方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用，以期為解決衛(wèi)生服務(wù)研究中的復(fù)雜問題提供合理、有力的研究方法。

1 SD方法介紹

美國麻省理工學(xué)院福瑞斯特教授于1956年創(chuàng)立了SD，該方法以系統(tǒng)理論和計算機仿真學(xué)理論為基礎(chǔ)，以把握系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、參數(shù)、總體功能為前提，研究和分析系統(tǒng)特性、反饋結(jié)構(gòu)及行為[1]。自創(chuàng)立以來，SD的應(yīng)用方向被不斷拓展，其理論和方法也不斷被完善，目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟、管理、醫(yī)學(xué)、交通、生態(tài)、環(huán)境、能源、軍事等諸多領(lǐng)域[2-4]，并取得了系列重要成果。作為研究復(fù)雜系統(tǒng)的有力工具之一，其具有以下重要特點：(1)應(yīng)用SD研究社會復(fù)雜問題，不僅可以容納大量變量，包括內(nèi)生變量、外生變量和常量、調(diào)控變量，且各變量可以是連續(xù)的或離散的，也可以是確定或非確定的。(2)SD模型既包含描述系統(tǒng)各要素因果關(guān)系的結(jié)構(gòu)模型，也包含能定量模擬的數(shù)學(xué)模型，是定性與定量相結(jié)合的分析技術(shù)。(3)SD方法適用于非線性、高階次、多回路的復(fù)雜反饋系統(tǒng)的研究，且能識別系統(tǒng)內(nèi)外各變量的邏輯關(guān)系并將其量化。(4)SD將人與計算機有效結(jié)合，既可對社會系統(tǒng)進行分析、判斷，又可進行計算機仿真模擬，其仿真試驗?zāi)芷鸬綄嶋H實驗室的作用。(5)尤其在政策優(yōu)化方面，SD定量模型可模擬真實情況下的不同政策實施效果，為政策選擇提供定量參考，減少政策風(fēng)險[5]，提高抗風(fēng)險能力。

2 預(yù)測在衛(wèi)生服務(wù)研究中的重要性

任何成功的決策都依賴于科學(xué)的預(yù)測，古人云：“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”，自古以來預(yù)測就一直備受重視。衛(wèi)生服務(wù)系統(tǒng)是組成社會系統(tǒng)的重要部分之一，以一定的衛(wèi)生資源為依托向居民提供醫(yī)療、預(yù)防、康復(fù)及保健等各種活動，其運行涉及社會、人口、經(jīng)濟、文化、科技、環(huán)境等諸多方面，具有高階次、多回路、多投入、多產(chǎn)出、非線性等復(fù)雜反饋動態(tài)系統(tǒng)的特點[6]，運行中的不確定性、任意性、隨機性、不可控性決定了系統(tǒng)復(fù)雜多變且作用因素眾多，因果關(guān)系復(fù)雜，彼此構(gòu)成反饋機制。因此，科學(xué)地預(yù)測、分析衛(wèi)生系統(tǒng)的變化趨勢對于制訂衛(wèi)生規(guī)劃、衛(wèi)生計劃與衛(wèi)生政策至關(guān)重要。預(yù)測目前已被廣泛應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域，將其應(yīng)用于衛(wèi)生服務(wù)研究中是衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展的客觀需要和必然要求。

3 衛(wèi)生服務(wù)研究常用的預(yù)測方法及特點

定量預(yù)測是衛(wèi)生服務(wù)研究的重要內(nèi)容之一，目前在衛(wèi)生服務(wù)研究中常用的定量預(yù)測方法包括回歸分析、因子分析、時間序列分析、組合預(yù)測分析、趨勢外推法、灰色預(yù)測模型、自回歸積分滑動平均(ARIMA)模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，且每種方法都有著各自不同的特點。這些預(yù)測方法大多為采用數(shù)學(xué)模型進行未來變化趨勢預(yù)測，對系統(tǒng)整體環(huán)境的變化及其各種因素的影響考慮不夠充分，研究目標單一，且對數(shù)據(jù)的時間序列長度要求嚴格。衛(wèi)生服務(wù)是社會問題的重要方面，隨著衛(wèi)生服務(wù)領(lǐng)域復(fù)雜性、動態(tài)性、多變性等問題的逐步加劇，更加需要像SD這樣的方法定量預(yù)測一定時期內(nèi)各種變量的變化情況，更加需要綜合系統(tǒng)論、控制論、信息論等多種理論，并與經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)、社會學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉，進一步明確和深入研究現(xiàn)代衛(wèi)生服務(wù)領(lǐng)域的非線性和動態(tài)時變問題，將定性與定量結(jié)合對衛(wèi)生服務(wù)問題進行長期性、動態(tài)性及戰(zhàn)略性的預(yù)測分析與仿真研究[3]。

4 SD在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用探索

采用SD方法研究復(fù)雜問題，充分反映系統(tǒng)的非線性結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化趨勢，從發(fā)展的思維綜合分析系統(tǒng)內(nèi)外各要素間的動態(tài)反饋復(fù)雜關(guān)系，不以單純追求子系統(tǒng)的最佳目標為著眼點，而是以系統(tǒng)的總體最佳目標為前提，更加注重和嚴格把握各子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)與耦合，通過構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型對復(fù)雜系統(tǒng)進行長期趨勢預(yù)測[1]。

4.1 SD方法應(yīng)用于衛(wèi)生服務(wù)研究的適用性 衛(wèi)生服務(wù)系統(tǒng)是多個子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜巨系統(tǒng)，具有組成成分的多要素性、狀態(tài)變量的多維性、空間結(jié)構(gòu)的多層次性、演化發(fā)展的多方向性、變化趨勢的多規(guī)律性等特點，同時兼有與外部環(huán)境相聯(lián)系的開放性、與內(nèi)部要素相協(xié)調(diào)的耦合性等特征。將SD的預(yù)測功能應(yīng)用于衛(wèi)生服務(wù)研究進行定量模擬、動態(tài)評價及政策優(yōu)化，不僅可以描述各影響因素錯綜復(fù)雜的反饋動態(tài)關(guān)系，而且能對各種假定條件的未來情景進行真實模擬和定量預(yù)測。與常規(guī)預(yù)測方法相比，運用SD仿真技術(shù)對衛(wèi)生服務(wù)問題進行預(yù)測與控制，能深刻揭示系統(tǒng)間的非線性結(jié)構(gòu)與動態(tài)特征，充分體現(xiàn)建模規(guī)范且不失靈活，并能通過設(shè)定調(diào)控參數(shù)對不同的對策實施效果進行定量比較。

4.2 SD方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用范圍與功能 目前SD方法在社會、經(jīng)濟、管理等領(lǐng)域的應(yīng)用較為成熟，國內(nèi)也有不少學(xué)者將SD應(yīng)用于衛(wèi)生服務(wù)領(lǐng)域，包括醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系研究[7]、公共衛(wèi)生服務(wù)研究[8]、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)研究[9]、醫(yī)院管理研究[10]、醫(yī)療費用預(yù)測研究[11-12]、傳染病傳播模擬研究[13]、衛(wèi)生資源配置研究[14]及慢性病管理[15]等，在衛(wèi)生服務(wù)研究中的主要功能可歸納為：模擬預(yù)測功能、對策生成功能、優(yōu)化控制功能。

4.3 SD方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的建模原則與步驟 根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)、控制以及信息反饋等環(huán)節(jié)反映實際系統(tǒng)的動態(tài)反饋機制，通過建立系統(tǒng)的反饋動態(tài)仿真模型和仿真方程，進行計算機仿真試驗，根據(jù)其相關(guān)原理，SD建模時必須遵循以下原則：(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定行為的原則。須在科學(xué)合理確定系統(tǒng)邊界及系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立仿真模型[9]。(2)綜合與分解相結(jié)合的原則。仿真模型建立在系統(tǒng)分解反饋機制的基礎(chǔ)上，先將整個系統(tǒng)分解成各子系統(tǒng)，分別建立各子模型，然后根據(jù)研究問題將各子模型進行系統(tǒng)綜合。(3)概念模型與現(xiàn)實模型一致原則。設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，保持模型結(jié)構(gòu)與現(xiàn)實系統(tǒng)一致，在參數(shù)選擇方面，應(yīng)考慮突出現(xiàn)實系統(tǒng)中具有代表性的特征變量用以表述系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)功能[15]。(4)連續(xù)性與相對穩(wěn)定性的原則。采用連續(xù)的系統(tǒng)模型表達系統(tǒng)內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)的耦合關(guān)系和動態(tài)特征，保證建模時各狀態(tài)變量變化過程中的穩(wěn)定性及模型應(yīng)用的連續(xù)性與積累性。

SD建模是個反復(fù)調(diào)整的循環(huán)過程，主要包括：系統(tǒng)識別、概念化建模、數(shù)量化建模、仿真模擬、結(jié)果檢驗、模型修改、模型應(yīng)用，具體步驟為：(1)系統(tǒng)辨識。確定系統(tǒng)邊界，明確系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部環(huán)境。(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析。明確系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心內(nèi)生變量，即系統(tǒng)內(nèi)的流位變量、流率變量、常量及外生變量、調(diào)控變量及其各變量的耦合關(guān)系、子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)與主要反饋回路。(3)模型建立。在概念模型的基礎(chǔ)上確立仿真模型及仿真方程，利用趨勢外推法、線性回歸法、平均值法、專家咨詢法等途徑確定調(diào)控參數(shù)。(4)模擬分析。借助SD仿真軟件對各項參數(shù)進行調(diào)整、完善與修正直至得到與現(xiàn)實相一致的系統(tǒng)仿真模型。(5)結(jié)果檢驗。通過對流位變量歷史年客觀數(shù)據(jù)與歷史年預(yù)測數(shù)據(jù)吻合度的計算，系統(tǒng)分析和驗證預(yù)測結(jié)果的準確性。(6)模型修改。根據(jù)預(yù)測結(jié)果分析與結(jié)果檢驗，對仿真模型結(jié)構(gòu)或參數(shù)進行調(diào)整。(7)模型應(yīng)用。模型建立后可對模型中的各變量進行模擬調(diào)試，進而探索不同政策環(huán)境下各變量的未來變化趨勢，并根據(jù)研究問題設(shè)定不同的調(diào)控參數(shù)對不同的策略實施情況進行定量預(yù)測比較[16-17]。

5 討論

定量預(yù)測是衛(wèi)生服務(wù)研究的重要內(nèi)容，基于衛(wèi)生服務(wù)復(fù)雜、動態(tài)、時變等特性，確立科學(xué)的預(yù)測方法對于預(yù)測結(jié)果至關(guān)重要。通過比較分析灰色模型、回歸分析、時間序列分析、組合預(yù)測模型、趨勢外推法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、因子分析等常規(guī)預(yù)測方法，將SD應(yīng)用于衛(wèi)生服務(wù)研究中的優(yōu)勢包括：(1)SD模型強調(diào)系統(tǒng)動態(tài)變化中的內(nèi)部行為結(jié)構(gòu)，注重系統(tǒng)內(nèi)、外因素的相互關(guān)系及作用[12]，且對數(shù)據(jù)分布特征適應(yīng)性強，不依賴于精確的數(shù)據(jù)和嚴格的時間序列；(2)SD仿真軟件功能強大且易于操作，建模過程直觀、易于檢驗調(diào)整，與一般建模軟件相比增加了復(fù)合模擬、真實性檢驗、模型優(yōu)化等功能；(3)SD模型在系統(tǒng)思考的前提下，強調(diào)其模型結(jié)構(gòu)的邏輯性與科學(xué)性[12]。目前可應(yīng)用的預(yù)測方法較多，且涉及不同領(lǐng)域的理論知識和技術(shù)，故在選擇預(yù)測方法前，應(yīng)該對系統(tǒng)的性質(zhì)、數(shù)據(jù)特點等進行必要分析?；赟D處理復(fù)雜問題的實質(zhì)和衛(wèi)生服務(wù)系統(tǒng)的特點，探討SD方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用，可以豐富系統(tǒng)工程方法在衛(wèi)生服務(wù)研究中的應(yīng)用，具有較為廣闊的發(fā)展空間。

作者貢獻：李麗清負責論文撰寫；杜福貽、劉巧艷負責論文審校；盧祖洵負責論文的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

本文無利益沖突。

[1]許光清，鄒驥.系統(tǒng)動力學(xué)方法：原理、特點與最新進展[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2006，8(4)：72-77. XU G Q,ZOU J.The method of system dynamics:principle,characteristics and new development[J].Journal of Hit(Social Sciences Edition),2006,8(4):72-77.

[2]鐘永光，賈曉菁，李旭.系統(tǒng)動力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2009. ZHONG Y G,JIA X J,LI X.System dynamics[M].Beijing:Science Press,2009.

[3]胡玉奎.系統(tǒng)動力學(xué)——戰(zhàn)略與策略實驗室[M].杭州：浙江人民出版社，1988. HU Y K.System dynamics——strategy and policy laboratory[M].Hangzhou:Zhejiang people′s Publishing House,1988．

[4]雷光和，董加偉.基于系統(tǒng)動力學(xué)的雙向轉(zhuǎn)診利益相關(guān)者關(guān)系結(jié)構(gòu)研究[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2015，18(29)：3544-3547. LEI G H,DONG J W.Study on the framework of relationship among parties concerned with dual referral based on system dynamics[J].Chinese General Practice,2015,18(29):3544-3547.

[5]智強，高一芳.促進中國風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)技術(shù)能力成長的政策工具研究：基于系統(tǒng)動力學(xué)方法[J].公共管理評論，2011，10(1)：57-76. ZHI Q,GAO Y F.Improving the technological capability of China′s wind power equipment manufacturing firms by policy instruments:a study based on the system dynamics method[J].China Public Administration Review,2011,10(1):57-76.

[6]林靜.基于醫(yī)務(wù)人員行為的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)模型及元胞自動機模擬研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2007. LIN J.Medical service system model based on the behavior of medical personnel and the simulation of cellular automata[D].Nanchang:Nanchang University,2007.

[7]張鷺鷺，馬玉琴，盧楊，等.農(nóng)村醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)系統(tǒng)模型仿真研究[J].中國農(nóng)村衛(wèi)生事業(yè)管理，2007，27(8)：563-566. ZHANG L L,MA Y Q,LU Y,et al.Simulation study on model of rural health service system[J].Chinese Rural Health Service Administration,2007,27(8):563-566.

[8]LEBCIR R M,ATUN R A,COKER R J.System dynamic simulation of treatment policies to address colliding epidemics of tuberculosis,drug resistant tuberculosis and injecting drug users driven HIV in Russia[J].J Operat Res Soc,2010,61(8):1238-1248.

[9]李麗清，盧祖洵，鄔丹，等.社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)未來發(fā)展趨勢的建模與仿真研究[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2016，19(1)：12-18. LI L Q,LU Z X,WU D,et al.Model building and simulation of the development trend of community health services in China[J].Chinese General Practice,2016,19(1):12-18.

[10]李麗清.醫(yī)院競爭力評價及策略生成與效果實施仿真研究——以江西省三級甲等綜合醫(yī)院為例[M].北京：經(jīng)濟科學(xué)出版社，2011. LI L Q.Take three A-level comprehensive hospital in Jiangxi province as an example[M].Beijing:Economic Science Press,2011.

[11]曾雁冰.基于系統(tǒng)動力學(xué)方法的醫(yī)療費用過快增長問題建模與控制研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2011. ZENG Y B.Study on the mechanism and control of over-increasing medical care expenditure based on system dynamics[D].Shanghai:Fudan University,2011.

[12]董丹丹，雷海潮.系統(tǒng)動力學(xué)模型在衛(wèi)生總費用推算中的應(yīng)用研究[J].中國衛(wèi)生經(jīng)濟，2011，30(4)：17-19. DONG D D,LEI H C.Application of system dynamics model on national health expenditure modeling[J].Chinese Health Economics,2011,30(4)：17-19.

[13]DANGERFIELD B C,FANG Y X,ROBERTS C A.Model-based scenarios for the epidemiology of HIV/AIDS:the consequences of highly active antiretroviral therapy[J].System Dynamics Rev,2001,17(2):119-150.

[14]CAVANA R Y,CLIFFORD L V.Demonstrating the utility of system dynamics for public policy analysis in New Zealand:the case of excise tax policy on tobacco[J].System Dynamics Rev,2006,22(4):321-348.

[15]HOMER J,HIRSCH G,MILSTEIN B.Chronic illness in a complex health economy:the perils and promises of downstream and upstream reforms[J].System Dynamics Rev,2007,23(2/3):313-343.

[16]程葉青，李同升，張平宇.SD模型在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2004，24(12)：13-18. CHENG Y Q,LI T S,ZHANG P Y.Application of system dynamic model in regional sustainable development planning[J].System Engineering Theory and Practice,2004,24(12):13-18.

[17]趙璟，黨興華.系統(tǒng)動力學(xué)模型在城市群發(fā)展規(guī)劃中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)管理學(xué)報，2008，17(4)：395-400. ZHAO J,DANG X H.Application of system dynamic model in urban agglomeration development planning[J].Journal of Systems Management,2008,17(4):395-400.

(本文編輯：王鳳微)

Application of System Dynamics Method in Health Services Research

LILi-qing,DUFu-yi,LUZu-xun,LIUQiao-yan.

SchoolofEconomicsandManagement,JiangxiScience&TechnologyNormalUniversity;SchoolofPublicHealth,TongjiMedicalCollege,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Nanchang330031,China

Correspondingauthor:LUZu-xun,SchoolofPublicHealth,TongjiMedicalCollege,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430030,China;E-mail:luac6@163.com

Forecasting is an important aspect of health services research,and it is crucial to making health planning and health policy.At present,methods such as regression analysis,factor analysis,time series analysis,trend extrapolation,gray model,auto regressive integrated moving average(ARIMA) model and artificial neural network model are widely used in prediction analysis,however,with strict requirements on index values of predicting future trends,the conventional forecasting methods are lack of flexibility in the adjustment of indexes,and their research objective is too simplex.In order to overcome the shortcomings of the conventional forecasting methods,the paper,from the perspective of methodology,explores the application of system dynamics in health services research combined with the characteristics of health services.

System dynamics;Health services research;Forecasting

國家自然科學(xué)基金資助項目(71473110)；2015中國博士后特別資助項目(2015T80811)

330031 江西省南昌市，江西科技師范大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院(李麗清，杜福貽)；華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院(李麗清，盧祖洵，劉巧艷)

盧祖洵，430030 湖北省武漢市，華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院；E-mail：luac6@163.com

R 195

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2016.34.025

2016-05-04；

2016-10-26)