Sağlık harcamaları belirleyicilerinin veri madenciliği yöntemleri ile modellenmesi
The modeling of determinants of health expenditures using data mining methods
Yazar: MELİHA MELİŞ GÜNALTAY
Danışman: PROF. DR. GÜLBİYE YAŞAR
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sağlık Yönetimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Sağlık Yönetimi = Healthcare Management
Dizin: Eşitsizlik = Inequality ; Sağlık göstergeleri = Health indicators ; Sağlık harcamaları = Health expenditures ; Sürdürülebilir kalkınma = Sustainable development ; Veri madenciliği = Data mining

Özet:
Sağlık harcamalarının belirleyicilerini anlamak, hem sağlık ekonomisinin hem de politika yapıcıların sürdürülebilir sağlık sistemleri geliştirmesi açısından kritik bir öneme sahiptir. Sağlık harcamaları, yalnızca finansal bir yük olmaktan öte, toplumların sağlık düzeyini, refahını ve hizmetlere erişimini doğrudan etkileyen stratejik bir yatırım olarak değerlendirilmelidir. Bu harcamaların belirleyicileri, ekonomik göstergelerin yanı sıra demografik faktörler, halk sağlığı göstergeleri, çevresel faktörler ve sağlık sistemlerinin yapısal özellikleri gibi çok boyutlu bir çerçevede ele alınmalıdır. Böyle bir anlayış, yalnızca sağlık politikalarının geliştirilmesine değil, aynı zamanda sağlık hizmetlerinin eşit ve etkili bir şekilde sunulmasına da katkı sağlar. Bu bağlamda, Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) tarafından 2005 yılından bu yana yayınlanan Dünya Sağlık İstatistikleri Raporu, sağlık sistemlerinin performansını değerlendirmek ve ülkeler arası karşılaştırmalar yapabilmek için kapsamlı ve güvenilir bir veri kaynağı sunmaktadır. DSÖ'nün bu raporları, küresel sağlık hedeflerini izlemek ve sağlıkla ilgili stratejik planlamaları desteklemek amacıyla tasarlanmıştır. Özellikle, 2015 yılında kabul edilen Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri (SKH) ile sağlık göstergelerinin küresel ölçekte standardize edilmesi, DSÖ'nün sağlık harcamalarını etkileyen faktörleri anlamak için daha kapsamlı bir çerçeve sunmasına olanak tanımıştır. SKH 3 (Sağlık ve Kaliteli Yaşam) başta olmak üzere diğer sağlıkla ilişkili hedefler, sağlık sistemlerinin güçlü ve zayıf yönlerini belirlemek ve bu sistemlerin performansını artırmak için önemli bir temel oluşturmaktadır.
DSÖ, SKH hedeflerine yönelik ilerlemeyi izlemek ve desteklemek amacıyla stratejik bir yapı olan 13. Genel Program Çalışması (GPW 13)'ü geliştirmiştir. GPW 13, evrensel sağlık kapsamının genişletilmesi, sağlık krizlerine hazırlık ve sağlıklı yaşam gibi üç ana hedefe odaklanarak, sağlık göstergelerinin küresel sağlık politikalarıyla uyumlu hale getirilmesini sağlamıştır. GPW 13, sağlık göstergelerinin düzenli olarak izlenmesi ve ülkelerin SKH hedeflerine yönelik performanslarının değerlendirilmesi için stratejik bir çerçeve sunmaktadır. Bu program, sağlık göstergelerinin yalnızca izlenmesiyle kalmayıp, aynı zamanda DSÖ'nün politika önceliklerini şekillendirmesi ve kaynakların daha verimli kullanılması için de bir araç olarak kullanılmaktadır.
GPW 13 hedefleriyle uyumlu olarak, sağlık harcamalarının belirleyicilerini anlamak için Dünya Sağlık İstatistikleri Raporu, çok boyutlu bir veri seti sunmaktadır. Bu göstergeler, sağlık harcamalarının ekonomik, demografik, çevresel ve s ağlık sistemleri ile ilişkili faktörler ışığında analiz edilmesine olanak tanımaktadır. Bu araştırma, DSÖ'nün Dünya Sağlık İstatistikleri Yıllığında yer alan sağlık göstergelerini kullanarak, sağlık harcamalarını etkileyen önemli değişkenleri belirlemeyi ve bu göstergelerin sağlık harcamaları üzerindeki etkilerini analiz etmeyi amaçlamaktadır. Çalışma, SKH ve GPW 13 ile uyumlu bir çerçevede, sağlık harcamalarının yalnızca ekonomik bir gösterge olmadığını, aynı zamanda toplumsal refahı artıran bir araç olduğunu ortaya koymayı hedeflemektedir. DSÖ'nün stratejik planlama süreçleri ile uyumlu bir şekilde yapılandırılmış bu göstergeler, sağlık harcamalarının çok boyutlu bir çerçevede değerlendirilmesini ve sürdürülebilir sağlık politikalarının oluşturulmasını sağlayacak bilimsel bir temel sunmaktadır. 
Mevcut literatür incelendiğinde, sağlık harcamalarının belirleyicileri üzerine yapılan çalışmalar genellikle ekonometrik modeller ve geleneksel istatistiksel yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ancak, bu yöntemler karmaşık ve çok boyutlu verileri analiz etmekte sınırlı kalabilmektedir. Veri madenciliği modelleri ise, büyük ve karmaşık veri setlerinin analizinde etkin bir araçtır. Bu modeller, sağlık harcamalarının belirleyicilerini çok boyutlu bir şekilde inceleme olanağı sunmaktadır. İkincil anam amacı ise seçilen sağlık göstergelerine dayanarak ülkelerin gelecekteki sağlık harcamalarının tahmin edilmesi hedeflenmiş, ayrıca sürdürülebilir sağlık hedeflerine ulaşılması durumunda sağlık harcamalarının nasıl şekillenebileceği analiz edilmiştir. Bu bağlamda, çalışma, sağlık ekonomisi literatürüne hem teorik hem de metodolojik açıdan önemli bir katkı yapmayı amaçlamaktadır.
Araştırmanın amaçları doğrultusunda belirlenen alt amaçlar ise Tahmin ve sınıflandırma modellerinin etkinliğini artırmak amacıyla, veri setindeki ilgisiz veya düşük etkiye sahip değişkenleri makine öğrenimi tabanlı değişken seçimi yöntemi ile elemek, Ülkelerin belirlenen sağlık göstergelerine göre sağlık harcama ve gelir sınıflarını tahmin etmek için sınıflandırma modelleri oluşturmak, Ülkelerin sağlık göstergeleri ve gelir gruplarının, sağlık harcamalarının yüksek veya düşük olma olasılığı üzerindeki etkilerini belirlemek, Ülkelerin sağlık göstergeleri ve gelir gruplarının, sağlık harcamaları üzerindeki etkilerini belirlemek, Farklı tahmin ve sınıflandırma yöntemlerinin performanslarını istatistiksel ölçütler kullanarak karşılaştırmak ve en iyi performansı gösteren modeli belirlemek şeklindedir. Araştırma, ülkelerin belirlediği sağlık hedeflerine ulaşmak için finansal kaynakların daha etkin ve verimli şekilde nasıl kullanılabileceği, hangi alanlara öncelikli yatırım yapılması gerektiği ve mevcut kaynakların optimal dağılımının nasıl sağlanacağına dair kanıta dayalı bir yol haritası sunmaktadır. Ayrıca araştırma, ideal hedeflerin belirlenmesiyle yetinmeyip, bu hedeflere ulaşmak için gerekli somut finansman ihtiyaçlarını kanıta dayalı olarak ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar, tüm ülkeler için yol gösterici nitelikte olup, ülkelerin sağlık sistemlerini iyileştirmelerine ve kaynaklarını daha etkin kullanmalarına katkı sağlayacak stratejik öneriler sunmaktadır. Bu yönüyle, çalışma hem akademik literatüre hem de politika yapıcılara değerli bir bilgi kaynağı olmayı hedeflemektedir.
Araştırma evrenini, Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ)'ne üye 194 ülke oluşturmaktadır. Araştırmada kullanılan bağımsız değişkenler, Birleşmiş Milletler'in yürüttüğü Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri ile DSÖ'nün On Üçüncü Genel Çalışma Programı kapsamında belirlediği, "her yaşta herkes için sağlıklı yaşam ve refahı teşvik etme" hedefine yönelik sağlık ve sağlıkla ilgili göstergelerdir. Bağımlı değişkenler ise kişi başına sağlık harcaması ($), kamu harcamalarından sağlığa ayrılan pay (%), kamu sağlık harcamalarının toplam sağlık harcamaları içindeki payı (%), özel sağlık harcamalarının toplam içindeki payı (%), cepten yapılan sağlık harcamalarının toplam içindeki payı (%) ve Dünya Bankası Atlas Yöntemi ile hesaplanan kişi başına düşen milli gelir ($) olarak belirlenmiştir. Araştırmada verilerin genel özelliklerini anlamak amacıyla önce tanımlayıcı istatistikler incelenmiş ve görselleştirilmiştir. Modelleme aşamasında ise veri madenciliği sürecinin bir parçası olarak makine öğrenimi algoritmaları ve istatistiksel yöntemler kullanılmıştır. Bunlar arasında Karar Ağaçları, Rastgele Orman, Destek Vektör Makineleri, Gradient Boosting, Extreme Gradient Boosting, Ensemble, Naive Bayes, K-En Yakın Komşu, Çok Değişkenli Regresyon ve Lojistik Regresyon yer almaktadır.
Araştırmanın sonuçları, sağlık göstergelerinde eksik veri oranlarının yüksek olmasının önemli bir sorun teşkil ettiğini göstermiştir. Özellikle, eksik veri oranlarının %10'un üzerinde olduğu göstergelerin analizden çıkarılması sonuçların doğruluğunu artırmış olsa da bu durum genel geçerliliği sınırlamıştır. Eksik verilerin varlığı, sağlık sistemlerinin performansını doğru izlemeyi zorlaştırmakta ve bu da kanıta dayalı sağlık politikalarının geliştirilmesini engellemektedir. Eksik veri problemi, özellikle düşük gelirli ülkelerde sağlık sistemlerinin performans değerlendirmesini ve kaynak kullanımını olumsuz etkilemektedir. Gelir düzeyine göre sağlık harcamalarının incelenmesi, ülkeler arasındaki sağlık hizmetlerine erişim ve finansman farklılıklarını ortaya koymuştur. Yüksek gelirli ülkelerde kamu kaynaklarının sağlık harcamalarının büyük bölümünü finanse ettiği, bu durumun sağlık hizmetlerine daha eşit erişim sağladığı ve finansal yükü azalttığı görülmüştür. Buna karşılık, düşük ve alt-orta gelirli ülkelerde kamu sağlık harcamalarının yetersizliği, bireylerin cepten sağlık harcamalarını artırmakta ve eşitsizliklere yol açmaktadır. Ayrıca, özel sektörün sağlık hizmetlerinde daha büyük bir rol oynadığı ülkelerde, finansal risklerin bireylere yüklendiği tespit edilmiştir.Araştırmada elastik net ve stepwise lojistik regresyon modelleri kullanılarak gelir ve harcama düzeylerine göre önemli sağlık göstergeleri belirlenmiştir. Anne ve çocuk sağlığı, bulaşıcı hastalıklar, davranışsal risk faktörleri ve çevresel faktörler sağlık harcamaları üzerinde anlamlı etkiler göstermiştir. Hemşire sayısının kamu ve özel sağlık harcamaları modellerinde önemli bir değişken olarak kalması, hemşirelerin sağlık sistemlerindeki kritik rolünü ve maliyet etkinliği açısından sağlık hizmetlerinin sunumundaki önemini ortaya koymuştur.
2015-2030 yılları arasında, farklı gelir gruplarındaki ülkelerin kişi başı sağlık harcamalarının seyrine dair projeksiyonlar yapılmıştır. Düşük, alt-orta ve üst-orta gelirli ülkelerde sağlık harcamalarının artacağı tahmin edilse de, bu artışların SKH gerekliliklerini karşılamaktan uzak olduğu saptanmıştır. Örneğin, düşük gelirli ülkelerde 2030 yılında kişi başına sağlık harcamalarının yalnızca 144 dolara ulaşacağı, ancak SKH gereksiniminin 1623 dolar olduğu tespit edilmiştir. Bu veriler, özellikle düşük gelirli ülkelerde SKH'lere ulaşılması için ciddi bir finansman açığının bulunduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, düşük ve orta gelirli ülkelerde kamu kaynaklarından sağlığa ayrılan payın artırılması gerektiği belirlenmiştir. Kamu sağlık harcamalarının toplam harcamalar içindeki payının ortalama %60 düzeyine çıkarılması gerektiği, özel ve cepten yapılan harcamaların ise %30 düzeyinde tutulması gerektiği vurgulanmıştır. SKH'lere ulaşmanın, düşük ve orta gelirli ülkelerde ekonomik büyümeyi hızlandıracağı ve küresel sağlık eşitsizliklerini azaltmada önemli bir rol oynayacağı tahmin edilmektedir.Küresel sağlık eşitsizliklerinin giderilmesi için çok yönlü ve kapsamlı stratejilere ihtiyaç duyulmaktadır. Düşük ve orta gelirli ülkelerde finansal kapasitelerin artırılması, uluslararası işbirliğinin güçlendirilmesi ve sağlık sistemlerinin iyileştirilmesi bu hedeflere ulaşmada kritik önceliklerdir.
Düşük ve orta gelirli ülkelerde kamu sağlık harcamalarının artırılması gerektiği belirtilerek, sınırlı kaynakların verimli kullanımı için sağlık harcamalarının önceliklendirilmesi, bulaşıcı hastalıklar ve anne-çocuk sağlığı gibi alanlarda hedeflenmiş fonlar oluşturulması, bölgesel işbirliği ağlarıyla bilgi paylaşımının sağlanması ve özelleştirilmiş dijital takip sistemlerinin geliştirilmesiyle harcama yönetiminin etkinleştirilmesi önerilmektedir. Kamu ve özel sektör katkılarının birleştirildiği hibrit finansman modelleri önerilerek, bu ülkelerde sağlık sistemlerinin sürdürülebilirliği ve sağlık hizmetlerine erişimin artırılması amaçlanmaktadır.

Abstract:
Understanding the determinants of healthcare expenditures is of strategic importance, not only for health economics but also for policymakers aiming to develop sustainable health systems. Healthcare expenditures should not be seen merely as a financial burden but as a strategic investment directly influencing societal health levels, welfare, and access to services. These expenditures' determinants must be addressed within a multidimensional framework, encompassing economic indicators, demographic factors, public health metrics, environmental conditions, and structural characteristics of health systems. Such a comprehensive approach contributes not only to the development of effective health policies but also to the equitable and efficient delivery of healthcare services. In this context, the World Health Organization (WHO) has been a reliable source of data, publishing the World Health Statistics Report since 2005. These reports provide a comprehensive and reliable data source for evaluating health system performance and enabling cross-country comparisons. They are designed to monitor global health goals and support strategic planning. Particularly, the Sustainable Development Goals (SDGs), adopted in 2015, have facilitated the standardization of health indicators globally, providing a more comprehensive framework for understanding factors influencing healthcare expenditures. Specifically, SDG 3 (Good Health and Well-Being) and other health-related goals serve as a foundation for identifying strengths and weaknesses in health systems and enhancing their performance.
To track and support progress toward the SDG targets, the WHO has developed the Thirteenth General Programme of Work (GPW 13), a strategic framework focusing on three main objectives: expanding universal health coverage, improving health emergency preparedness, and promoting healthy lives. GPW 13 aligns health indicators with global health policies and provides a strategic structure for monitoring health indicators and assessing countries' performance toward achieving SDG targets. In addition to monitoring health indicators, GPW 13 is a tool for shaping WHO's policy priorities and optimizing resource allocation.
Aligned with GPW 13 objectives, the World Health Statistics Report offers a multidimensional dataset to analyze the determinants of healthcare expenditures in terms of economic, demographic, environmental, and health system factors. This research aims to identify significant variables influencing healthcare expenditures using the health indicators featured in WHO's annual World Health Statistics Report and analyze their impacts on expenditures. The study seeks to demonstrate that healthcare expenditures are not merely economic indicators but also tools to enhance societal well-being within a framework consistent with the SDGs and GPW 13. This comprehensive approach is designed to evaluate healthcare expenditures and guide the development of sustainable health policies based on WHO's strategic planning processes.
Existing literature shows that studies on healthcare expenditure determinants have largely employed econometric models and traditional statistical methods. However, these methods often fall short in analyzing complex and multidimensional datasets. The potential of data mining models, by contrast, provides an effective tool for analyzing large and intricate datasets, enabling a more comprehensive examination of healthcare expenditure determinants. The secondary objective of this research is to project future healthcare expenditures based on selected health indicators and analyze how these expenditures might evolve in alignment with sustainable health targets. This study aims to make a significant contribution to health economics literature, both theoretically and methodologically.
The sub-objectives of this research include eliminating irrelevant or low-impact variables from the dataset using machine learning-based feature selection methods to enhance the efficiency of prediction and classification models; developing classification models to estimate countries' healthcare expenditure and income classes based on selected health indicators; determining the effects of health indicators and income groups on the likelihood of healthcare expenditures being high or low; evaluating the impact of health indicators and income groups on healthcare expenditures; comparing the performance of different prediction and classification methods using statistical metrics; and identifying the best-performing model. This research offers an evidence-based roadmap for optimizing the allocation of financial resources, prioritizing investments, and ensuring the efficient and effective use of existing resources to achieve health targets. In addition to setting ideal targets, the study quantifies the financial requirements necessary to meet these goals. The findings provide strategic recommendations that apply to all countries, assisting them in improving their health systems and utilizing resources more efficiently.
The study focuses on 194 World Health Organization (WHO) member countries. Independent variables are selected from health and health-related indicators aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) and WHO's GPW 13, explicitly targeting "promoting healthy lives and well-being for all at all ages." Dependent variables include per capita healthcare expenditure (USD), the share of government expenditure allocated to health (%), the share of public health expenditure within total health expenditure (%), the share of private health expenditure within total expenditure (%), out-of-pocket health expenditures as a share of total health expenditure (%), and per capita gross national income (USD) calculated using the World Bank Atlas method. Descriptive statistics and visualizations were employed to explore the general characteristics of the data. At the same time, machine learning algorithms and statistical methods were applied during the modeling phase as part of the data mining process. The applied methods included Decision Trees, Random Forest, Support Vector Machines, Gradient Boosting, Extreme Gradient Boosting, Ensemble, Naive Bayes, K-nearest neighbors, Multivariate Regression, and Logistic Regression.
The results indicate that the high rate of missing data for certain health indicators poses a significant challenge. Excluding indicators with over 10% missing data improved the accuracy of results but also limited generalizability. Data is necessary to ensure accurate performance monitoring of health systems, particularly in low-income countries, thereby hindering the development of evidence-based health policies. Analyzing healthcare expenditures by income level revealed disparities in healthcare access and financing across countries. In high-income countries, public resources finance the majority of healthcare expenditures, promoting equitable access and reducing financial burdens. Conversely, inadequate public health expenditures in low- and middle-income countries increase out-of-pocket expenses and exacerbate inequalities. Additionally, countries where the private sector plays a larger role in healthcare often shift financial risks onto individuals, leading to increased out-of-pocket expenses and potential financial hardship.
Key health indicators were identified based on income and expenditure levels using elastic net and stepwise logistic regression models. Maternal and child health, infectious diseases, behavioral risk, and environmental factors significantly influenced healthcare expenditures. The consistent inclusion of the number of nurses as an essential variable in public and private healthcare expenditure models highlights their critical role in health systems and the cost-effectiveness of healthcare delivery.
Projections for 2015–2030 show that while healthcare expenditures are expected to rise in low, lower-middle, and upper-middle-income countries, these increases are insufficient to meet SDG requirements. For example, in low-income countries, per capita healthcare expenditures are projected to reach only USD 144 by 2030, significantly below the SDG requirement of USD 1,623. These findings underscore the substantial financing gap in achieving SDGs, particularly in low-income countries. This information is crucial for policymakers and health economists as it highlights the need for increased investment in healthcare in order to meet the SDG targets.
The study concludes that public health expenditures must be increased, especially in low- and middle-income countries, with the share of public health expenditures within total expenditures rising to approximately 60%. In comparison, private and out-of-pocket expenditures should be maintained at around 30%. Achieving SDGs is expected to accelerate economic growth in low- and middle-income countries and play a pivotal role in reducing global health inequalities. Addressing global health disparities requires comprehensive and multifaceted strategies. Increasing financial capacities, strengthening international cooperation, and improving health systems are critical priorities for achieving these goals.
Recommendations include prioritizing healthcare expenditures, creating targeted funds for infectious diseases and maternal-child health, fostering knowledge-sharing through regional cooperation networks, and enhancing expenditure management with customized digital tracking systems. Hybrid financing models that combine public and private sector contributions are proposed to ensure the sustainability of health systems and improve access to healthcare services in these countries.