基于經(jīng)驗模態(tài)分解法的醫(yī)療費用增長模式及其影響因素研究.pdf

1、研究背景：
　　醫(yī)療費用快速增長是全球化問題，無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都十分關(guān)注醫(yī)療費用的增長問題。醫(yī)療費用的增長具有其特殊性，影響因素繁多，既有政策因素，也有經(jīng)濟發(fā)展水平、物價水平、疾病譜等社會經(jīng)濟因素。由于不同影響因素的作用強度和作用時間不同，導致醫(yī)療費用時間序列往往是非線性、非穩(wěn)態(tài)序列。常用的時間序列分析方法在非線性、非穩(wěn)態(tài)時間序列資料的分析中效果并不理想，不能系統(tǒng)分析不同影響因素對醫(yī)療費用增長趨勢的影響強度和效應持續(xù)時間

2、。目前，經(jīng)驗模態(tài)分解法（Empirical Mode Decomposition，EMD）被認為是分析非線性、非穩(wěn)態(tài)時間序列的最好方法，它能將時間序列分解為若干個不同的本征模函數(shù)（Intrinsic Mode Functions，IMF）和一個殘量（Residue，RES），每一個IMF為不同強度、不同周期的平穩(wěn)信號，代表了外界影響因素對其帶來的影響，而RES代表了其自身長期變化趨勢。因此，從理論上講，EMD適用于醫(yī)療費用增長趨勢及其影

3、響因素研究。EMD已在工程領(lǐng)域、海洋氣象等領(lǐng)域得到廣泛運用，但在衛(wèi)生領(lǐng)域時間序列的分析中的應用研究未見文獻報道。
　　研究目的：
　　1．探索EMD及其改進方法在醫(yī)療費用增長趨勢研究中的適用性及其應用條件，為EMD方法在衛(wèi)生領(lǐng)域大量時間序列分析中的推廣應用創(chuàng)造條件。
　　2．探索我國醫(yī)療費用增長模式，醫(yī)療費用增長的主要影響因素及其效應，為醫(yī)療費用控制措施的制定提供參考依據(jù)。
　　材料與方法：
　　1．資料來

4、源：根據(jù)文獻回顧，結(jié)合EMD方法對序列數(shù)據(jù)要求，篩選反應醫(yī)療費用增長的主要指標作為本研究的分析指標。本研究中確定了年度數(shù)據(jù)指標（1978-2015年）中，以人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出作為醫(yī)療費用增長代表指標，以人均國內(nèi)生產(chǎn)總值、萬人醫(yī)院數(shù)、居民消費價格指數(shù)、商品零售價格指數(shù)、人均政府衛(wèi)生支出和人均社會衛(wèi)生支出六項指標作為主要影響因素指標；月度指標（2006年-2015年）中以居民消費價格指數(shù)為代表，其中，以醫(yī)療保健和個人用品類居民消費價格指數(shù)

5、作為醫(yī)療費用增長代表指標，以食品類居民消費價格指數(shù)、煙酒及用品類居民消費價格指數(shù)、衣著類居民消費價格指數(shù)、家庭設備用品及維修服務類居民消費價格指數(shù)、交通和通訊類居民消費價格指數(shù)、娛樂教育文化用品及服務類居民消費價格指數(shù)、居住類居民消費價格指數(shù)七類指標作為主要影響因素指標。所有數(shù)據(jù)均來自國家統(tǒng)計局官方網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)。
　　2．分析方法
　?。?）采用描述性統(tǒng)計分析方法，對我國醫(yī)療費用增長現(xiàn)況進行分析：主要分析指標為環(huán)比增長速度

6、，定基比增長速度，環(huán)比發(fā)展速度，定基比發(fā)展速度，平均增長速度，平均發(fā)展速度。
　?。?）探索EMD/EEMD分析法在醫(yī)療費用增長研究中的適用性和應用條件：使用 R語言軟件編寫分析程序；在不同迭代次數(shù)和白噪聲條件下，對醫(yī)療費用指標時間序列進行EMD/EEMD分解。
　?。?）依據(jù)各分解結(jié)果中RES和原始序列變化趨勢，選擇不同函數(shù)進行趨勢擬合，計算RES和原始序列趨勢線估計值間的距離平方和，距離平方和越小，說明RES與原始序列越

7、接近。對不同分解條件下的RES與原始序列趨勢線間的距離平方和進行比較，結(jié)合邊界效應和模態(tài)混疊現(xiàn)象，確定最佳迭代次數(shù)和白噪聲強度。
　?。?）使用EMD分析方法對研究指標進行分解，計算出每個分量（IMF，RES）的貢獻率；使用平穩(wěn)性檢驗，剔除的偽分量。
　?。?）采用向量自回歸（Vector Auto Regression, VAR）模型，脈沖響應函數(shù)及方差分解法對不同影響因素的同頻率分量進行分析，確定其對醫(yī)療費用增長的影響強

8、度及其貢獻率。
　　結(jié)果：
　　1．我國醫(yī)療費用增長現(xiàn)狀
　?。?）人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出增長情況
　　1979年環(huán)比增長速度為12.49％，1983年環(huán)比增長速度達到頂峰67.53%，1979-1986年期間，人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出增長速度波動劇烈。1987年-1996年期間，為人均現(xiàn)金衛(wèi)生支出環(huán)比增長速度高速增長期，在23%-35%之間波動。1997年-2007年期間，整體呈現(xiàn)下降趨勢，從21.86%下降到4.5

9、1%，2008年出現(xiàn)突然變化，為14.66%，2011年出現(xiàn)新的高峰為19.48%。2008年-2013年期間出現(xiàn)以3年為周期的波動，2014年-2015年期間波幅不大，分別為4.73%和5.65%。1979-2015年期間的平均發(fā)展速度為118.04%，平均增長速度為18.04%。
　?。?）個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出占衛(wèi)生總費用比重變化
　　1979年-1984年期間，我國政府衛(wèi)生支出比例不斷上升，社會衛(wèi)生支出不斷下降，個人現(xiàn)金衛(wèi)

10、生支出也在穩(wěn)步上升，1984年，政府衛(wèi)生支出比例高達37%，個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出比例達33%，社會衛(wèi)生支出比例下降到30%，社會衛(wèi)生支出達到最低點。1985年-1992年期間，社會衛(wèi)生支出投入加大，政府衛(wèi)生支出持續(xù)下降，個人衛(wèi)生支出繼續(xù)保持上升趨勢。1993年-2000年間，政府衛(wèi)生支出占比繼續(xù)保持下降趨勢，個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出占比快速提高，社會衛(wèi)生支出逐漸下降。2001年-2011年，政府加大了對衛(wèi)生支出的投入，個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出占比下降趨勢更

11、加明顯，社會衛(wèi)生支出依然保持穩(wěn)定增長。2012年-2015年，政府衛(wèi)生支出比例保持在30%不變，社會衛(wèi)生支出比例不斷提高，2015年提高到40%，個人衛(wèi)生現(xiàn)金支出比例持續(xù)下降，2015年下降到29%。
　　2．EMD/EEMD在醫(yī)療費用變化趨勢研究中的適用性及應用條件
　　使用EMD對人均現(xiàn)金衛(wèi)生支出增長速度進行探索性分解，不同迭代次數(shù)均可分解出4個IMFs和1個RES，且迭代次數(shù)超過7次以后，分解結(jié)果不再發(fā)生變化。迭代次數(shù)

12、為4時，RES與原始序列趨勢線間的距離平方和最小，為9.08，且未出現(xiàn)明顯的邊界效應和模態(tài)混疊現(xiàn)象，故認為在迭代次數(shù)為4時，EMD分解結(jié)果較為理想。
　　采用EEMD法對人均現(xiàn)金衛(wèi)生支出增長速度進行探索性分解，不同迭代次數(shù)和不同白噪聲信號強度時，均能分解出4個IMFs和1個RES，通過RES和原始序列趨勢線間距離平方和比較發(fā)現(xiàn)，當?shù)螖?shù)為4、加入白噪聲信號強度為0.001時，距離平方和最小，為9.39。故認為當?shù)螖?shù)為4、加入

13、的白噪聲信號強度為0.001時，EEMD分解效果最優(yōu)。
　　個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出增長速度的EMD/EEMD的分解結(jié)果非常接近。當EEMD中設置加入白噪聲信號強度為0，重復次數(shù)為1時，EEMD的分解結(jié)果與EMD的分解結(jié)果相同。
　　3．醫(yī)療費用增長主要影響因素
　?。?）年度指標通過觀察前10期變化情況評價各變量的預測方差貢獻度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自身貢獻程度保持較高，第1期貢獻率高達63.63%，人均社會衛(wèi)生支出貢獻率為5.14%

14、。而隨著時間增加，自身貢獻率不斷下降，其余影響因素的貢獻度不斷增加，在1-10期觀察中，各指標的貢獻度變化為：人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出63.63%-62.08%，CPI貢獻度為0.02%-0.473%，PGDP貢獻度為2.10%-2.30%，RPI貢獻度為1.57%-1.71%，萬人醫(yī)院數(shù)貢獻度為0.05%-0.20%，人均社會衛(wèi)生支出貢獻度為5.14%-5.67%，人均政府衛(wèi)生支出貢獻度為0.01-0.30%。
　　在本研究的年度指

15、標分析中，對于波動周期為3年的高頻分量的影響指標分析結(jié)果顯示，CPI、國家衛(wèi)生支出、萬人醫(yī)院數(shù)對人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出都起到正向沖擊作用。人均國內(nèi)生產(chǎn)總值、人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出自身均為第1期正向沖擊，然后迅速衰減，RPI、SW為負向沖擊，然后快速回歸到0左右。對于波動周期為5年的影響指標分析結(jié)果顯示，都存在周期性波動的沖擊。對于波動周期為8年的長期沖擊中，僅有萬人醫(yī)院數(shù)起到負向沖擊效果。
　?。?）月度指標12期預測值中，醫(yī)療類消費

16、價格指數(shù)的自身貢獻率較高，長期穩(wěn)定在52.92%以上，表明其消費價格指數(shù)變化主要由自身引起。12期預測值結(jié)果為：居住類貢獻度為0.33%-3.47%，家庭日用品類貢獻度為6.55%-11.47%，食品類貢獻度為0.91%-2.59%，煙酒類貢獻度為5.16%-5.09%，交通類貢獻度為1.08%-3.22%，衣著類貢獻度為0.96%-1.89%，教育類貢獻度為0.73%-3.93%。
　　波動周期為3個月的高頻分量中，煙酒類為正向

17、沖擊，其余為圍繞0上下波動，無明顯規(guī)律。中高頻分量的影響因素研究結(jié)果顯示，居住類消費價格指數(shù)隨著時間的變化，對醫(yī)療消費價格指數(shù)的沖擊強度不斷增大。在醫(yī)療類消費價格指數(shù)的低頻分量研究中，我們發(fā)現(xiàn)居住類、家庭日用品類、食品類、交通類、教育類負向沖擊，煙酒、衣著類正向沖擊。
　　結(jié)論：
　　1．我國個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出占比在衛(wèi)生總費用中持續(xù)降低。我國人均個人現(xiàn)金衛(wèi)生支出依然保持加速增長，但是其增長速度在近年來有所回落。
　　2．

18、EMD和EEMD適用于醫(yī)療費用增長趨勢研究，能夠高效的將非平穩(wěn)時間序列分解為若干個平穩(wěn)時間序列，每個分量都代表著特定的信息，可以用于對醫(yī)療費用增長及其影響因素深入研究。RES與原始序列趨勢線擬合值間的距離平方和可以評價分解效果。
　　3．我國醫(yī)療費用變化受國家政策影響較大。醫(yī)療費用變化的量化影響因素中，主要的影響來自于自身，其自身解釋程度高達50%以上。醫(yī)療費用增長除去自身影響外，經(jīng)濟發(fā)展對其影響最大，不同影響因素對醫(yī)療費用不同周