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Valutazione di lungo termine delle strategie di pianificazione dei blocchi operatori A. Agnetis 1, A. Coppi 1, M. Corsini 1, G. Dellino 2, P. Detti 1,

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1 Valutazione di lungo termine delle strategie di pianificazione dei blocchi operatori A. Agnetis 1, A. Coppi 1, M. Corsini 1, G. Dellino 2, P. Detti 1, C. Meloni 3, G. Murgia 1, M. Pranzo 1 1 Dipartimento di Ingegneria dellInformazione, Università di Siena 2 IMT Institute for Advanced Studies, Lucca 3 Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Politecnico di Bari

2 Il progetto GeRiCO - Gestione delle Risorse Critiche in ambito Ospedaliero Si propone di individuare, modellare, analizzare e ottimizzare i processi a maggiore criticità in ambito ospedaliero È condotto da un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Ingegneria dellInformazione dellUniversità di Siena Al progetto partecipano ASL 11 (Ospedale San Giuseppe - Empoli) e ASL 7 (Campostaggia – Poggibonsi) 2 (PAR FAS Regione Toscana - Linea di Azione 1.1.a.3)

3 Il progetto GeRiCO Due filoni di ricerca principali: 1.Analisi e ottimizzazione della fase di pianificazione operativa del blocco operatorio Progettazione del Master Surgical Schedule (MSS) Selezione degli interventi di chirurgia elettiva 2.Problemi decisionali nei processi di trasporto sanitario Definizione degli instradamenti dei veicoli Sincronizzazione di veicoli e appuntamenti 3 Due filoni di ricerca principali: 1.Analisi e ottimizzazione della fase di pianificazione operativa del blocco operatorio Progettazione del Master Surgical Schedule (MSS) Selezione degli interventi di chirurgia elettiva 2.Problemi decisionali nei processi di trasporto sanitario Definizione degli instradamenti dei veicoli Sincronizzazione di veicoli e appuntamenti

4 Pianificazione blocchi operatori a)Criteri per la definizione e gestione del programma operatorio nel corso dellanno – obiettivo: calcolare in modo integrato MSS e programma operatorio dettagliato, tenendo conto di diversi gradi di libertà b)Con MSS fissato, risoluzione di SCAP integrato con il calendario delle disponibilità dei chirurghi – obiettivo: calcolare il programma operatorio e raccordarlo con la preospedalizzazione, utilizzando i modelli in modalità rolling horizon 4 a)Criteri per la definizione e gestione del programma operatorio nel corso dellanno – obiettivo: calcolare in modo integrato MSS e programma operatorio dettagliato, tenendo conto di diversi gradi di libertà b)Con MSS fissato, risoluzione di SCAP integrato con il calendario delle disponibilità dei chirurghi – obiettivo: calcolare il programma operatorio e raccordarlo con la preospedalizzazione, utilizzando i modelli in modalità rolling horizon

5 La pianificazione chirurgica Il blocco operatorio rappresenta una delle risorse più complesse e costose di un ospedale Avere sedute operatorie troppo piene o, al contrario, troppo corte porta in entrambi casi a costi aggiuntivi e/o sprechi La pianificazione chirurgica ha inoltre un impatto diretto sulla qualità del servizio al paziente, per cui va tenuto conto in modo adeguato dei tempi di attesa e delleffettiva priorità dei vari interventi 5

6 Programma operatorio La definizione del programma operatorio della settimana successiva consiste di due decisioni concomitanti ma distinte: 1.Assegnazione delle sedute operatorie alle varie specialistiche (Master Surgical Schedule Problem, MSSP) 2.Selezione di interventi (elettivi) dalle liste di attesa delle rispettive specialistiche (Surgical Case Assignment Problem, SCAP) 6

7 ____ ____ ____ ____ ____ 7 LunMarMerGioVen OR 1 OR 2 OR 3 OR 4 OR 5 OR 6 OrtopediaUrologia MSS SCAP Ginecologia Day surgery Chirurgia generale Otorinol. Liste dattesa

8 MSSP e SCAP Input: liste di attesa per ogni specialistica – Record: Output: programma (MSS+SCA) della chirurgia elettiva 8 Specialistica: Day surgery Case ID Data inserimento Durata (min) Classe di priorità Tempo attesa corrente (g) Due date /06/201130B2715/08/2011

9 Pull In un sistema di tipo pull, è la richiesta dei clienti che determina il rilascio di un servizio, ossia questo non è pianificato in anticipo Nessuno dovrebbe produrre beni o servizi finché il cliente non li richiede [Womack and Jones 1996] Nel contesto del percorso chirurgico, la domanda dovrebbe pilotare il programma operatorio 9

10 Obiettivi della ricerca Progettare un modello di ottimizzazione per la chirurgia elettiva compatibile con un flusso tirato dalla domanda (>>>pull) Valutazione costi/benefici relativamente allimpiego congiunto di due approcci: – Adottare un metodo per la selezione degli interventi dalle liste di attesa basato sulla priorità, sulla loro durata e sulla data di ingresso in lista – Adottare un MSS dinamico che consenta di inseguire la domanda modulando flessibilità e complessità organizzativa 10

11 Drivers Efficienza: ottimizzare lutilizzo delle sale operatorie Qualità del servizio: riduzione dei tempi di attesa e rispetto delle normative regionali Sicurezza: gli interventi a maggiore priorità (classe A) sono favoriti Sostenibilità: non deve richiedere risorse di calcolo costose o complesse 11

12 12 Sullo scheduling delle sale operatorie esiste una vasta letteratura, in cui: i problemi sono affrontati separatamente [Blake et al 2002, Van Houdenhoven et al. 2007, Sier et al. 1997…] i problemi sono affrontati in modo sequenziale [Testi et al. 2007, 2009…] recentemente, lanalisi ha incluso anche aspetti di integrazione col percorso chirurgico [van Berkel 2011, van Oostrum et al 2008, Evers et al 2010…] Letteratura

13 MSS fisso In molti casi, gli ospedali mantengono lMSS costante per un determinato periodo (mesi, un anno) – Permette una previsione più semplice delloccupazione dei posti letto prima e dopo lintervento – Consente di avere schedule ripetitivi per i chirurghi e per il personale ma – LMSS non è collegato allo stato corrente delle liste di attesa – Situazioni contingenti possono riflettersi in uno sbilanciamento tra liste di attesa 13

14 1. Modello per MSS fisso Se lMSS è fissato, solo lassegnamento di operazioni deve essere deciso (SCAP) Alloperazione i della specialistica s è possibile associare un punteggio (score) K is 14 K is = P is (90 R is ) Durata operazione (minuti) Slack time (giorni)

15 15 Durata di una seduta Score Il modello (di ottimizzazione matematica) seleziona gli interventi che massimizzano lo score complessivo nel rispetto dei vincoli di durata delle sedute

16 MSS dinamico Se lMSS varia nel tempo, la capacità del blocco operatorio può adattarsi maggiormente allandamento della domanda Valutare il tradeoff tra flessibilità e complessità organizzativa Deve essere accettato dal personale e i processi devono essere progettati in modo coerente 16

17 MSSP e SCAP I due problemi possono essere affrontati in modo integrato, in un singolo modello di ottimizzazione oppure Prima si determina lMSS, e successivamente le sedute sono popolate con interventi selezionati dalle rispettive liste di attesa (approccio di decomposizione) Adottare uno o laltro approccio dipende dalle risorse computazionali disponibili e dalle politiche gestionali 17

18 2. Modello (totalmente) flessibile Un MSS diverso (con il corrispondente SCA) è calcolato ex novo ogni settimana Un modello di ottimizzazione determina lMSS e congiuntamente seleziona gli interventi che massimizzano lo score complessivo, nel rispetto di un insieme di vincoli che riguardano, oltre alla durata delle sedute, anche limiti sulla tipologia di sedute e sulle caratteristiche delle sale operatorie 18

19 19 Durata di una seduta Min/max no. di sedute per ogni specialistica Min/max no. Di sedute parallele per ogni specialistica Score

20 3. Modello con cambi Una strategia intermedia tra quella fissa e quella totalmente flessibile è quella di permettere un numero limitato di cambi rispetto a un MSS di riferimento Un cambio consiste nel riallocare una seduta da una specialistica a unaltra La distanza tra due MSS è il numero di cambi che consentono di passare dalluno allaltro 20

21 3. Modello con cambi Change policy (b, ): – L MSS rimane invariato per b settimane – Il nuovo MSS ha distanza al più dallMSS di riferimento Si può allora modificare il modello totalmente flessibile vincolando la ricerca a MSS che distano al più dallMSS di riferimento 21

22 3. Modello con cambi Domanda-chiave: Quanta flessibilità è necessaria per avere miglioramenti significativi nella qualità del servizio, mantenendo un accettabile livello di complessità organizzativa? Lidea è di valutare questo tradeoff simulando diversi scenari 22

23 Case study Lanalisi riguarda il blocco operatorio dellOspedale San Giuseppe di Empoli – Non tutte le specialistiche possono essere assegnate a tutte le sale – Per le emergenze deve essere sempre disponibile una sala vuota o una sala rapidamente liberabile (con una operazione breve in corso) – Limiti sul numero di sedute settimanali per ogni specialistica, sui possibili assegnamenti di specialistiche alle sale, sul numero di sedute parallele per ciascuna specialistica etc 23

24 LunMarMerGioVen OR 1 OR 2 OR 3 OR 4 OR 5 OR 6 DAY SURG. CHIRURGIA ORTOPED. GINECOL. DAY SURG. UROLOGIA ORTOPED.. CHIRURGIA OTORINOL. MSS in uso GINECOL. OTORINOL. ORTOPED... DAY SURG. GIN./URO.

25 Change policies D(b, ): lMSS rimane lo stesso per un blocco di b settimane, alla fine delle quali sono consentiti al più cambi dallultimo MSS S(b, ): lMSS rimane lo stesso per un blocco di b settimane, alla fine delle quali lMSS può essere sostituito da uno nuovo, avente distanza al più da un MSS di riferimento 25

26 Change policies considerate FissoMSS fisso D(13,)un nuovo MSS ogni tre mesi D(4,2) due cambi alla fine di un blocco di quattro settimane D(1,1) un cambio a settimana dal MSS precedente D(1, )un nuovo MSS ogni settimana S(1,1)un cambio a settimana rispetto a un MSS dato (lMSS attualmente in uso nellospedale) 26

27 Esperimenti Abbiamo osservato il comportamento del sistema in 10 simulazioni annuali Tasso di arrivo uguale a quello reale per ogni specialistica Tutte le simulazioni partono dalle liste di attesa reali Per ogni settimana si risolvono il modello fisso, quello flessibile e quello con cambi, a seconda della change policy adottata 27

28 Performance settimanale media – scenario base 28 # op.# op. in rit. % t.s. vuoti tardiness media Fisso ,51%12 D(13, ) ,99%9 D(4,2) ,10%8 D(1,1) ,05%7 D(1, ) ,04%7 S(1,1) ,13%10

29 Performance settimanale media – scenario stressato 29 # op.# op. in rit. % t.s. vuoti % t.s. vuoti* lateness media max lateness tardiness media Fisso ,26%3,77%26719 D(13, ) ,75%0,59%24915 D(4,2) ,04%0,00%14514 D(1,1) ,03%0,00%14013 D(1, ) ,03%0,00% S(1,1) ,09%2,01%05616

30 Performance settimanale media – scenario large-scale (12 sale) 30 # op.# op. in rit. % t.s. vuoti tardiness media Fisso ,46%10 D(13, ) ,50%9 D(4,2) ,04%8 D(1,1) ,06%8 D(1, ) ,07%7 S(1,1) ,89%11

31 Liste finali vs. liste iniziali (base) 31 # op.# op. in rit. tardiness media Tempo attesa Iniziale Fisso D(13, ) D(4,2) D(1,1) D(1, ) S(1,1)

32 Liste finali vs. liste iniziali (per classe di priorità) 32 ABC # op.Lat.T.Att.# op.Lat.T.Att.# op.Lat.T.Att. Iniziale Fisso D(13, ) D(4,2) D(1,1) D(1, ) S(1,1)

33 Liste finali vs. liste iniziali 33 General surgery Urology Gynecology General surgery Urology Gynecology Day surgery Ear-nose-throat Orthopedics Day surgery Ear-nose-throat Orthopedics Day surgery Ear-nose-throat Orthopedics MSS flessibile MSS fisso D(4,2) D(1,1)

34 Interazione tra specialistiche Mantenendo lMSS costante, otorinolaringoiatria ha sostanzialmente svuotato la propria lista, ma a scapito delle altre specialistiche 34 Day surgery Ear-nose-throat Orthopedics Stable policy MSS fisso

35 35 # operazioni in ritardo

36 Ritardo medio

37 37 # operazioni in lista di attesa finali

38 Conclusioni Risolvere SCAP ogni settimana (perfino con MSS fisso) porta sensibili benefici, tuttavia… …qualsiasi change policy porta ulteriori miglioramenti in termini di tutti gli indici Una change policy dinamica risulta migliore di una statica, e non vi sono enormi differenze tra diverse change policies dinamiche Introdurre anche un piccolo livello di flessibilità produce miglioramenti significativi nel tasso di utilizzo delle sale, nel bilanciamento delle liste e nella riduzione dei tempi di attesa Cambiare poco e spesso è meglio che cambiare molto ma di rado 38

39 Ricerca in corso e futura Raffinamento dei modelli di allocazione, a includere aspetti stocastici come: Pattern di domanda variabili nel tempo Durate probabilistiche delle operazioni Integrazione con il percorso chirurgico: Bed management Pre-ospedalizzazione Sperimentazione sul campo 39


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