Managing daily surgery schedules in a teaching hospital: a mixed-integer optimization approach

Background: This study examined the daily surgical scheduling problem in a teaching hospital. This problem relates to the use of multiple operating rooms and different types of surgeons in a typical surgical day with deterministic operation durations (preincision, incision, and postincision times). Teaching hospitals play a key role in the health-care system; however, existing models assume that the duration of surgery is independent of the surgeon's skills. This problem has not been properly addressed in other studies. We analyze the case of a Spanish public hospital, in which continuous pressures and budgeting reductions entail the more efficient use of resources. Methods: To obtain an optimal solution for this problem, we developed a mixed-integer programming model and user-friendly interface that facilitate the scheduling of planned operations for the following surgical day. We also implemented a simulation model to assist the evaluation of different dispatching policies for surgeries and surgeons. The typical aspects we took into account were the type of surgeon, potential overtime, idling time of surgeons, and the use of operating rooms. Results: It is necessary to consider the expertise of a given surgeon when formulating a schedule: such skill can decrease the probability of delays that could affect subsequent surgeries or cause cancellation of the final surgery. We obtained optimal solutions for a set of given instances, which we obtained through surgical information related to acceptable times collected from a Spanish public hospital. Conclusions: We developed a computer-aided framework with a user-friendly interface for use by a surgical manager that presents a 3-D simulation of the problem. Additionally, we obtained an efficient formulation for this complex problem. However, the spread of this kind of operation research in Spanish public health hospitals will take a long time since there is a lack of knowledge of the beneficial techniques and possibilities that operational research can offer for the health-care system

A Robust Site Selection Model under uncertainty for Special Hospital Wards in Hong Kong

This paper process two robust models for site selection problems for one of the major Hospitals in Hong Kong. Three parameters, namely, level of uncertainty, infeasibility tolerance as well as the level of reliability, are incorporated. Then, 2 kinds of uncertainty; that is, the symmetric and bounded uncertainties have been investigated. Therefore, the issue of scheduling under uncertainty has been considered wherein unknown problem factors could be illustrated via a given probability distribution function. In this regard, Lin, Janak, and Floudas (2004) introduced one of the newly developed strong optimisation protocols. Hence, computers as well as the chemical engineering [1069-1085] has been developed for considering uncertainty illustrated through a given probability distribution. Finally, our accurate optimisation protocol has been on the basis of a min-max framework and in a case of application to the (MILP) problems it produced a precise solution that has immunity to uncertain data

Prioritization of patients' access to health care services

L'accès aux services de santé et les longs délais d'attente sont l’un des principaux problèmes dans la plupart des pays du monde, dont le Canada et les États-Unis. Les organismes de soins de santé ne peuvent pas augmenter leurs ressources limitées, ni traiter tous les patients simultanément. C'est pourquoi une attention particulière doit être portée à la priorisation d'accès des patients aux services, afin d’optimiser l’utilisation de ces ressources limitées et d’assurer la sécurité des patients. En fait, la priorisation des patients est une pratique essentielle, mais oubliée dans les systèmes de soins de santé à l'échelle internationale. Les principales problématiques que l’on retrouve dans la priorisation des patients sont: la prise en considération de plusieurs critères conflictuels, les données incomplètes et imprécises, les risques associés qui peuvent menacer la vie des patients durant leur mise sur les listes d'attente, les incertitudes présentes dans les décisions des cliniciens et patients, impliquant l'opinion des groupes de décideurs, et le comportement dynamique du système. La priorisation inappropriée des patients en attente de traitement a une incidence directe sur l’inefficacité des prestations de soins de santé, la qualité des soins, et surtout sur la sécurité des patients et leur satisfaction. Inspirés par ces faits, dans cette thèse, nous proposons de nouveaux cadres hybrides pour prioriser les patients en abordant un certain nombre de principales lacunes aux méthodes proposées et utilisées dans la littérature et dans la pratique. Plus précisément, nous considérons tout d'abord la prise de décision collective incluant les multiples critères de priorité, le degré d'importance de chacun de ces critères et de leurs interdépendances dans la procédure d'établissement des priorités pour la priorisation des patients. Puis, nous travaillons sur l'implication des risques associés et des incertitudes présentes dans la procédure de priorisation, dans le but d'améliorer la sécurité des patients. Enfin, nous présentons un cadre global en se concentrant sur tous les aspects mentionnés précédemment, ainsi que l'implication des patients dans la priorisation, et la considération des aspects dynamiques du système dans la priorisation. À travers l'application du cadre global proposé dans le service de chirurgie orthopédique à l'hôpital universitaire de Shohada, et dans un programme clinique de communication augmentative et alternative appelé PACEC à l'Institut de réadaptation en déficience physique de Québec (IRDPQ), nous montrons l'efficacité de nos approches en les comparant avec celles actuellement utilisées. Les résultats prouvent que ce cadre peut être adopté facilement et efficacement dans différents organismes de santé. Notamment, les cliniciens qui ont participé à l'étude ont conclu que le cadre produit une priorisation précise et fiable qui est plus efficace que la méthode de priorisation actuellement utilisée. En résumé, les résultats de cette thèse pourraient être bénéfiques pour les professionnels de la santé afin de les aider à: i) évaluer la priorité des patients plus facilement et précisément, ii) déterminer les politiques et les lignes directrices pour la priorisation et planification des patients, iii) gérer les listes d'attente plus adéquatement, vi) diminuer le temps nécessaire pour la priorisation des patients, v) accroître l'équité et la justice entre les patients, vi) diminuer les risques associés à l’attente sur les listes pour les patients, vii) envisager l'opinion de groupe de décideurs dans la procédure de priorisation pour éviter les biais possibles dans la prise de décision, viii) impliquer les patients et leurs familles dans la procédure de priorisation, ix) gérer les incertitudes présentes dans la procédure de prise de décision, et finalement x) améliorer la qualité des soins.Access to health care services and long waiting times are one of the main issues in most of the countries including Canada and the United States. Health care organizations cannot increase their limited resources nor treat all patients simultaneously. Then, patients’ access to these services should be prioritized in a way that best uses the scarce resources, and to ensure patients’ safety. In fact, patients’ prioritization is an essential but forgotten practice in health care systems internationally. Some challenging aspects in patients’ prioritization problem are: considering multiple conflicting criteria, incomplete and imprecise data, associated risks that threaten patients on waiting lists, uncertainties in clinicians’ decisions, involving a group of decision makers’ opinions, and health system’s dynamic behavior. Inappropriate prioritization of patients waiting for treatment, affects directly on inefficiencies in health care delivery, quality of care, and most importantly on patients’ safety and their satisfaction. Inspired by these facts, in this thesis, we propose novel hybrid frameworks to prioritize patients by addressing a number of main shortcomings of current prioritization methods in the literature and in practice. Specifically, we first consider group decision-making, multiple prioritization criteria, these criteria’s importance weights and their interdependencies in the patients’ prioritization procedure. Then, we work on involving associated risks that threaten patients on waiting lists and handling existing uncertainties in the prioritization procedure with the aim of improving patients’ safety. Finally, we introduce a comprehensive framework focusing on all previously mentioned aspects plus involving patients in the prioritization, and considering dynamic aspects of the system in the patients’ prioritization. Through the application of the proposed comprehensive framework in the orthopedic surgery ward at Shohada University Hospital, and in an augmentative and alternative communication (AAC) clinical program called PACEC at the Institute for Disability Rehabilitation in Physics of Québec (IRDPQ), we show the effectiveness of our approaches comparing the currently used ones. The implementation results prove that this framework could be adopted easily and effectively in different health care organizations. Notably, clinicians that participated in the study concluded that the framework produces a precise and reliable prioritization that is more effective than the currently in use prioritization methods. In brief, the results of this thesis could be beneficial for health care professionals to: i) evaluate patients’ priority more accurately and easily, ii) determine policies and guidelines for patients’ prioritization and scheduling, iii) manage waiting lists properly, vi) decrease the time required for patients’ prioritization, v) increase equity and justice among patients, vi) diminish risks that could threaten patients during waiting time, vii) consider all of the decision makers’ opinions in the prioritization procedure to prevent possible biases in the decision-making procedure, viii) involve patients and their families in the prioritization procedure, ix) handle available uncertainties in the decision-making procedure, and x) increase quality of care