la informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

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Emilio Luque Computer Architecture & Operating Systems Department University Autonoma of Barcelona (UAB)

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Conferencia UAB llevada a cabo en el marco del Acto de inauguración del curso académico 2012-2013 celebrado el 25 de septiembre de 2012

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Page 1: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Emilio Luque Computer Architecture & Operating Systems Department

University Autonoma of Barcelona (UAB)

Page 2: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Emergency Departments (ED)

are complex and

quite dynamic systems.

ED’s are overcrowded and work

with limited budget.

Patients must be

addressed with the best

quality.

Page 3: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Simulation:What if? Optimization:

The best solution for?

Page 4: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Supported by the MICINN Spain, under contract TIN2007-64974 and

the MINECO (MICINN) Spain, under contract TIN2011-24384

Emilio Luque

CAOS – HPC4EAS

Manel Taboada GIMBERNAT

Eduardo Cabrera

CAOS – HPC4EAS

Francisco Epelde

PARC TAULÍ

Ma. Luisa Iglesias

PARC TAULÍ

Page 5: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Optimization

Simulation

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Page 8: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias
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Page 12: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Variables Values Observability

Symptoms (patients) Healthy, Cardiac/respiratory arrest, severe/moderate

trauma, headache, vomiting, diarrhea E/I

Communication skills Low, Medium, High E

Level of experience (doctors)

Resident (1 to 5); Junior (5-10); Senior (10 - 15) and Consultant (over 15 years)

E/I

Level of experience

(triage nurses)

Low, Medium, High E/I

Level of experience (emergency nurses)

Low, Medium, High E/I

Level of experience (admissions)

Low, Medium, High E/I

Current state

/ Output Input

Next state /

Output

…. …. ….

Sx / Ox Ia (p1) Sy / Oy

Sx / Ox Ia (p2) Sz / Oz

Sx / Ox Ia (p3) Sx / Ox

…. …. ….

STATE Variables Values Observability

Name/identifier <id> Unique per agent I

Personal details

Gender, Medical history (cardiology, pulmonology,

neurological,…); Allergies (yes-no);

Treatments that received (classified into therapeutic groups:

bronchodilators, vasodilators, etc.);

Origin (national or immigrant)

I

Location Entrance, Admissions, Waiting Room, Triage, Treatment

Zone. E

Action

Idle, Requesting information from <id>, Giving information

to <id>, Searching, Moving to <location> , Waiting for

ambulance.

E

Physical condition Healthy; Hemodynamic-Constant; Barthel Index (degree of

dependence). E/I/N

Page 13: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

1) Active Agents

Patients

Companions of patients

Admission personnel

Sanitarian technicians

Nurses (Triage, Emergency)

Doctors (Emergency,

Specialists)

2) Passive Agents

Information system

Loudspeaker system

Pneumatic pipes

Tests services

1 to 1(One-to-One) 1 to n (Multicast) 1 to Zone: individuals in Zone

(Area- Restricted Broadcast)

Page 14: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

The Environment

The model should include the spatial topographical design from the ED

Arrival/dismissal

by own means

Arrival/dismissal

by ambulance

Page 15: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Agents interactions

ED functionality

Agents

Page 16: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

A

N

D

Arrival/dismissal

by own means

Arrival/dismissalb

y ambulance

Page 17: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

What if?

ED Simulator

Patients:

How many arrive to the service

How many leave the service

Times of staying in each area

Patients arrival:

Could arrive every 3 min. , but with different probabilities:

20% (4 pat/hr), 40% (9 pat/hr),

60% (13 pat/hr) , 80% (17 pat/hr)

Staff Number Junior Senior

Admission 1-2 2 min. 1 min. 15 sec.

Triage Nurse 1-3 8 min. 5 min.

Doctor 1-4 20 min. 15 min.

Configuration of the ED Staff

Input

Output

Page 18: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias
Page 19: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Given any objective (index) function f :

minimize Maximize

• Find the best/optimum solution from all the possible solutions.

AxA

Ax

xf

Af

oset;constraint

tosubject

min/max

:

xfxf o xfxf o

Axo

Page 20: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Is it always the "best solution" (the optimum) the most interesting for us?

Page 21: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias
Page 22: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Methodology

Parameter configuration:

A

N

D

Simulator: 2nd version

A, N, D = > 3D + P => 4D

~ 400 patients daily

Page 23: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Discrete

Methodology: Computational complexity

• Search space

– # Dimensions = Patients,

staff (D, N, A, …), T, B, …

– Each dimension=> range of possible values

– # Points = # simulations (indexes)(time)

COMBINATORIAL!

A

N

D

Multidimensional

A

N

D

P

A

N

D

P

T A

N

D

P

B

T

Page 24: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

ABM

SIMULATOR PARAMETERS

I

N

D

E

X +

constraints

DSS

Page 25: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

14 D, 9 N, 9 A = 1,134 cases

Patient

Arrival

20% (4 pat/hr)

40% (9 pat/hr)

60% (13 pat/hr)

80% (17 pat/hr) 25,000 ticks => 1 day

1,134 cases * 4 = 4,536 cases

Staff Time (ticks)

Senior Junior

Doctors 260 350

Nurses 90 130

Admission personnel 20 35

Quantity

1 - 4

1 - 3

1 - 3

Cost (€)

Senior Junior

1000 500

500 350

200 150

Quality Index:

Minimize patient “Length of Stay” (LoS) Constraint: Cost <= 3500 €

4,536 total cases => 2,408 cases under limit

Page 26: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

Cost constraint <= 3500 € Average patient “LoS”

4 p/hr 9 p/hr

13 p/hr 17 p/hr

Optimum

Time

(ticks)

€ #

Staff

D N A

428 3,200 5 2 S 2 S 1 S

428 2,900 5 2 S 1 S 2 S

428 2,850 5 2 S 1 S 1 S, 1 J

Patient

Arrival

20% (4 pat/hr)

40% (9 pat/hr)

60% (13 pat/hr)

80% (17 pat/hr)

Page 27: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

4 p/hr 9 p/hr

13 p/hr 17 p/hr

Optimum

Time

(ticks)

€ # Staff D N A

3,266 3,350 7 1 S, 3 J 2 J 1 J

Cost constraint <= 3500 € Average patient “LoS”

Page 28: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

4 p/hr 9 p/hr

13 p/hr 17 p/hr

Cost constraint <= 3500 € Average patient “LoS”

Page 29: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias

4 p/hr 9 p/hr

13 p/hr 17 p/hr

Cost constraint <= 3500 € Average patient “LoS”

Optimal

vs

Suboptimal

Page 30: La informática en el ámbito de la salud una ayuda en la gestión del servicio de urgencias