基于经验模态分解法的医疗费用增长模式及其影响因素研究

发布时间：2020-07-23 09:31

【摘要】：研究背景医疗费用快速增长是全球化问题,无论发达国家还是发展中国家都十分关注医疗费用的增长问题。医疗费用的增长具有其特殊性,影响因素繁多,既有政策因素,也有经济发展水平、物价水平、疾病谱等社会经济因素。由于不同影响因素的作用强度和作用时间不同,导致医疗费用时间序列往往是非线性、非稳态序列。常用的时间序列分析方法在非线性、非稳态时间序列资料的分析中效果并不理想,不能系统分析不同影响因素对医疗费用增长趋势的影响强度和效应持续时间。目前,经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition,EMD)被认为是分析非线性、非稳态时间序列的最好方法,它能将时间序列分解为若干个不同的本征模函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)和一个残量(Residue,RES),每一个IMF为不同强度、不同周期的平稳信号,代表了外界影响因素对其带来的影响,而RES代表了其自身长期变化趋势。因此,从理论上讲,EMD适用于医疗费用增长趋势及其影响因素研究。EMD已在工程领域、海洋气象等领域得到广泛运用,但在卫生领域时间序列的分析中的应用研究未见文献报道。研究目的1.探索EMD及其改进方法在医疗费用增长趋势研究中的适用性及其应用条件,为EMD方法在卫生领域大量时间序列分析中的推广应用创造条件。2.探索我国医疗费用增长模式,医疗费用增长的主要影响因素及其效应,为医疗费用控制措施的制定提供参考依据。材料与方法1.资料来源:根据文献回顾,结合EMD方法对序列数据要求,筛选反应医疗费用增长的主要指标作为本研究的分析指标。本研究中确定了年度数据指标(1978-2015年)中,以人均个人现金卫生支出作为医疗费用增长代表指标,以人均国内生产总值、万人医院数、居民消费价格指数、商品零售价格指数、人均政府卫生支出和人均社会卫生支出六项指标作为主要影响因素指标;月度指标(2006年-2015年)中以居民消费价格指数为代表,其中,以医疗保健和个人用品类居民消费价格指数作为医疗费用增长代表指标,以食品类居民消费价格指数、烟酒及用品类居民消费价格指数、衣着类居民消费价格指数、家庭设备用品及维修服务类居民消费价格指数、交通和通讯类居民消费价格指数、娱乐教育文化用品及服务类居民消费价格指数、居住类居民消费价格指数七类指标作为主要影响因素指标。所有数据均来自国家统计局官方网站公布的数据。2.分析方法(1)采用描述性统计分析方法,对我国医疗费用增长现况进行分析:主要分析指标为环比增长速度,定基比增长速度,环比发展速度,定基比发展速度,平均增长速度,平均发展速度。(2)探索EMD/EEMD分析法在医疗费用增长研究中的适用性和应用条件:使用R语言软件编写分析程序;在不同迭代次数和白噪声条件下,对医疗费用指标时间序列进行EMD/EEMD分解。(3)依据各分解结果中RES和原始序列变化趋势,选择不同函数进行趋势拟合,计算RES和原始序列趋势线估计值间的距离平方和,距离平方和越小,说明RES与原始序列越接近。对不同分解条件下的RES与原始序列趋势线间的距离平方和进行比较,结合边界效应和模态混叠现象,确定最佳迭代次数和白噪声强度。(4)使用EMD分析方法对研究指标进行分解,计算出每个分量(IMF,RES)的贡献率;使用平稳性检验,剔除的伪分量。(5)采用向量自回归(Vector Auto Regression,VAR)模型,脉冲响应函数及方差分解法对不同影响因素的同频率分量进行分析,确定其对医疗费用增长的影响强度及其贡献率。结果1.我国医疗费用增长现状(1)人均个人现金卫生支出增长情况1979年环比增长速度为12.49%,1983年环比增长速度达到顶峰67.53%,1979-1986年期间,人均个人现金卫生支出增长速度波动剧烈。1987年-1996年期间,为人均现金卫生支出环比增长速度高速增长期,在23%-35%之间波动。1997年-2007年期间,整体呈现下降趋势,从21.86%下降到4.51%,2008年出现突然变化,为14.66%,2011年出现新的高峰为19.48%。2008年-2013年期间出现以3年为周期的波动,2014年-2015年期间波幅不大,分别为4.73%和5.65%。1979-2015年期间的平均发展速度为118.04%,平均增长速度为18.04%。(2)个人现金卫生支出占卫生总费用比重变化1979年-1984年期间,我国政府卫生支出比例不断上升,社会卫生支出不断下降,个人现金卫生支出也在稳步上升,1984年,政府卫生支出比例高达37%,个人现金卫生支出比例达33%,社会卫生支出比例下降到30%,社会卫生支出达到最低点。1985年-1992年期间,社会卫生支出投入加大,政府卫生支出持续下降,个人卫生支出继续保持上升趋势。1993年-2000年间,政府卫生支出占比继续保持下降趋势,个人现金卫生支出占比快速提高,社会卫生支出逐渐下降。2001年-2011年,政府加大了对卫生支出的投入,个人现金卫生支出占比下降趋势更加明显,社会卫生支出依然保持稳定增长。2012年-2015年,政府卫生支出比例保持在30%不变,社会卫生支出比例不断提高,2015年提高到40%,个人卫生现金支出比例持续下降,2015年下降到29%。2.EMD/EEMD在医疗费用变化趋势研究中的适用性及应用条件使用EMD对人均现金卫生支出增长速度进行探索性分解,不同迭代次数均可分解出4个IMFs和1个RES,且迭代次数超过7次以后,分解结果不再发生变化。迭代次数为4时,RES与原始序列趋势线间的距离平方和最小,为9.08,且未出现明显的边界效应和模态混叠现象,故认为在迭代次数为4时,EMD分解结果较为理想。采用EEMD法对人均现金卫生支出增长速度进行探索性分解,不同迭代次数和不同白噪声信号强度时,均能分解出4个IMFs和1个RES,通过RES和原始序列趋势线间距离平方和比较发现,当迭代次数为4、加入白噪声信号强度为0.001时,距离平方和最小,为9.39。故认为当迭代次数为4、加入的白噪声信号强度为0.001时,EEMD分解效果最优。个人现金卫生支出增长速度的EMD/EEMD的分解结果非常接近。当EEMD中设置加入白噪声信号强度为0,重复次数为1时,EEMD的分解结果与EMD的分解结果相同。3.医疗费用增长主要影响因素(1)年度指标通过观察前10期变化情况评价各变量的预测方差贡献度,结果发现,自身贡献程度保持较高,第1期贡献率高达63.63%,人均社会卫生支出贡献率为5.14%。而随着时间增加,自身贡献率不断下降,其余影响因素的贡献度不断增加,在1-10期观察中,各指标的贡献度变化为:人均个人现金卫生支出63.63%-62.08%,CPI贡献度为0.02%-0.473%,PGDP贡献度为2.10%-2.30%,RPI贡献度为1.57%-1.71%,万人医院数贡献度为0.05%-0.20%,人均社会卫生支出贡献度为5.14%-5.67%,人均政府卫生支出贡献度为0.01-0.30%。在本研究的年度指标分析中,对于波动周期为3年的高频分量的影响指标分析结果显示,CPI、国家卫生支出、万人医院数对人均个人现金卫生支出都起到正向冲击作用。人均国内生产总值、人均个人现金卫生支出自身均为第1期正向冲击,然后迅速衰减,RPI、SW为负向冲击,然后快速回归到0左右。对于波动周期为5年的影响指标分析结果显示,都存在周期性波动的冲击。对于波动周期为8年的长期冲击中,仅有万人医院数起到负向冲击效果。(2)月度指标12期预测值中,医疗类消费价格指数的自身贡献率较高,长期稳定在52.92%以上,表明其消费价格指数变化主要由自身引起。12期预测值结果为:居住类贡献度为0.33%-3.47%,家庭日用品类贡献度为6.55%-11.47%,食品类贡献度为0.91%-2.59%,烟酒类贡献度为5.16%-5.09%,交通类贡献度为1.08%-3.22%,衣着类贡献度为0.96%-1.89%,教育类贡献度为0.73%-3.93%。波动周期为3个月的高频分量中,烟酒类为正向冲击,其余为围绕0上下波动,无明显规律。中高频分量的影响因素研究结果显示,居住类消费价格指数随着时间的变化,对医疗消费价格指数的冲击强度不断增大。在医疗类消费价格指数的低频分量研究中,我们发现居住类、家庭日用品类、食品类、交通类、教育类负向冲击,烟酒、衣着类正向冲击。结论1.我国个人现金卫生支出占比在卫生总费用中持续降低。我国人均个人现金卫生支出依然保持加速增长,但是其增长速度在近年来有所回落。2.EMD和EEMD适用于医疗费用增长趋势研究,能够高效的将非平稳时间序列分解为若干个平稳时间序列,每个分量都代表着特定的信息,可以用于对医疗费用增长及其影响因素深入研究。RES与原始序列趋势线拟合值间的距离平方和可以评价分解效果。3.我国医疗费用变化受国家政策影响较大。医疗费用变化的量化影响因素中,主要的影响来自于自身,其自身解释程度高达50%以上。医疗费用增长除去自身影响外,经济发展对其影响最大,不同影响因素对医疗费用不同周期、不同强度的变化中影响效应不同。从整体来看我国社会卫生支出、政府卫生支出、通货膨胀、国家经济发展、居民生活水平提高会在一定程度上促进个人医疗费用增长,而医院数增长长期来看能够降低个人现金卫生支出,短期效应为增加人均个人现金卫生支出。
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R197.1
【图文】：

结构比例,卫生总费用,环比,增长速度

图 1-1 我国卫生支出结构比例疗卫生总费用、个人现金卫生支出及 GDP 比较分析图 1-2 可见，我国卫生总费用环比增长速度、个人现金卫生支出环比增着 GDP 增长而波动。1996 年-2000 年间，我国卫生总费用环比增长速卫生支出环比增长速度总体高于 GDP 增长速度。2000 年-2010 年间，支出增长速度低于 GDP 和卫生总费用的增长速度，2011 年以后三者的

卫生总费用,增长速度,环比,现金

图 1-1 我国卫生支出结构比例2.3 医疗卫生总费用、个人现金卫生支出及 GDP 比较分析从图 1-2 可见，我国卫生总费用环比增长速度、个人现金卫生支出环比增长速度基本随着 GDP 增长而波动。1996 年-2000 年间，我国卫生总费用环比增长速度、个人现金卫生支出环比增长速度总体高于 GDP 增长速度。2000 年-2010 年间，个人现金卫生支出增长速度低于 GDP 和卫生总费用的增长速度，2011 年以后三者的增长速度都在下降。从表 1-2 可见，我国卫生总费用支出占我国 GDP 比例总体处于持续上升态势，1997 年突破了 4%，2009 年突破了 5%，2015 年为 5.95%，2010 年以后卫生总费用占 GDP 比例持续上升。

迭代次数,迭代

EMD迭代次数1-8次分解结果

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