Kidney exchange programs have substantially increased transplantation rates but also raise critical concerns about fairness in organ allocation. We propose a novel framework leveraging Data Envelopment Analysis (DEA) to evaluate multiple dimensions of fairness-Priority, Access, and Outcome-within a unified model. This approach captures complexities often missed in single-metric analyses. Using data from the United Network for Organ Sharing, we separately quantify fairness across these dimensions: Priority fairness through waitlist durations, Access fairness via the Living Kidney Donor Profile Index (LKDPI) scores, and Outcome fairness based on graft lifespan. We then apply our conditional DEA model with covariate adjustment to demonstrate significant disparities in kidney allocation efficiency across ethnic groups. To quantify uncertainty, we employ conformal prediction within a novel Reference Frontier Mapping (RFM) framework, yielding group-conditional prediction intervals with finite-sample coverage guarantees. Our findings show notable differences in efficiency distributions between ethnic groups. Our study provides a rigorous framework for evaluating fairness in complex resource allocation systems with resource scarcity and mutual compatibility constraints.


翻译:肾脏交换项目显著提高了移植率,但也引发了器官分配公平性的关键关切。我们提出了一种新颖的框架,利用数据包络分析(DEA)在统一模型中评估公平性的多个维度——优先级、可及性与结果,该方法能够捕捉单一指标分析中常被忽略的复杂性。基于美国器官共享网络的数据,我们分别量化了各维度的公平性:通过等待时间衡量优先级公平性,通过活体肾脏捐献者特征指数(LKDPI)评分评估可及性公平性,并依据移植物存活期分析结果公平性。随后,我们应用协变量调整的条件DEA模型,揭示了不同种族群体间肾脏分配效率的显著差异。为量化不确定性,我们在新颖的参考前沿映射(RFM)框架内采用保形预测方法,构建了具有有限样本覆盖保证的群体条件预测区间。研究结果表明,不同种族群体的效率分布存在显著差异。本研究为评估资源稀缺且存在互容性约束的复杂资源分配系统的公平性提供了一个严谨的框架。

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