Optimization Model for the Efficient Assignment of Physicians of the General Medicine Service

este estudio busca diseñar un modelo de simulación para el cálculo óptimo de la nómina requerida para la atención eficiente del servicio de medicina general en un centro médico. Materiales y métodos: se utilizó una metodología que consiste en 4 etapas: selección de la metodología cuantitativa, configuración del modelo matemático asociado, ejecución y evaluación de resultados. Resultados del modelo: se identificaron las variables significativas que inciden en el modelo de optimización. Además, se estimó el costo óptimo asociado con los recursos humanos para satisfacer la demanda. Finalmente, por medio del modelo matemático binario, se obtienen 2 escenarios viables para el caso estudio. Conclusiones: la configuración de variables significativas permite una reducción del costo óptimo de 21.147 USD que cubren las horas 152 horas de demanda día para el servicio de medicina general. Adicionalmente, se proponen dos posibles escenarios al ampliar el horario de atención.Requerimientos de sistema: Adobe Acrobat ReaderThis study aims to design a simulation model for the optimal estimation of the payroll required for the efficient care of the general medical service in a healthcare center. Materials and methods: A methodology, composed by four steps, was used: selection of the quantitative methodology, configuration of the mathematical model, execution, and results evaluation. Results of the model: The significant variables that affect the payroll cost were identified. Furthermore, the optimal cost of human resources distribution that satisfy the demand was estimated. Finally, through the binary mathematical model, two viable scenarios are obtained for the case study. Conclusions: Configuration of significant variables allows a reduction of the optimal cost of 21,147 USD that cover 152 hours of day demand for the general medicine service. Additionally, two possible scenarios for extending the hours of attention are proposed.Magister en ingeniería de procesos y sistemas industriale

Computational planning tools in ophthalmology: Intrastromal corneal ring surgery

This thesis addresses the problem of the simulation of intrastromal corneal ring segment surgery for the reduction of myopia and astigmatism, as well as the stabilisation of keratoconus (KC). This disease causes high myopia, irregular astigmatism and reduction of the patient's visual acuity to the point of blindness. Therefore there are several techniques to try to stabilise it and, thus, prevent its progression. For mild keratoconus, it is enough to use special spectacles or lenses to try to correct it, but in more advanced cases it would be necessary to use refractive surgery to try to stop the progression of the disease. The most common ones to avoid the cornea transplant (PK) are the cross-linking and the additive surgery of intrastromal rings. The current planning tools are empirical, based on the nomograms of the ring manufactures, and rely on the experience of the surgeon. Unfortunately, deterministic tools able to estimate the postsurgical visual results of this treatment do not exist. Therefore, the aim of the current thesis is to establish a realistic numerical framework to simulate intrastromal ring surgeries and estimate the mechanical and optical postsurgical outcomes. There are different types of rings depending on their angle and cross-section. There are two large groups of rings: segments which have an angle of less than 360º and those that cover the entire circumference. In the first group we find rings of triangular section such as the Keraring (Mediaphacos, BeloHorizonte, Brazil) and the Ferrara (AJL Ophthalmic Ltd, Spain) and rings of hexagonal section like the Intacs (Additional Technology Inc.). In the second group we can find the MyoRing (Dioptex, GmbH.) whose cross-section is the combination of a parabola and a circumference and the Intacs SK whose section is oval. Due to the complexity of the simulation, since multiple variables are involved, such as the type of rings, the model of the corneal material, the contact conditions between them, etc., two methodologies arised which simulated the insertion of the rings. Both are based on generating a hole in the corneal stroma, introducing the ring and closing the hole with the ring inside, establishing contact until the simulation is completed. In the first of the methodologies the hole was generated by introducing a pressure, while the second was used to an auxiliary tool, such as balloon angioplasty to introduce endovascular stents, which is displaced generating enough hole to insert the rings. As with all numerical simulations, they were not exempt of limitations, although with the first of the methodologies only circular cross--section rings were simulated and in some configurations, there was pressure inside the hole, so it was decided to focus on the second. Nevertheless, interesting conclusions were obtained: the greatest correction was obtained by placing the rings with the largest section near the apex, and whether the ring is located near the epithelium, the stresses generated in the stroma can cause the ring to extrude. With the second methodology based on a displacement control, it was possible to simulate most of the cross-sections and very interesting studies were carried out that gave conclusive results. The most important were: i) the most influential parameter is the depth of insertion; ii) considering the physiological depth of the surgery, the greater optical change is provided by the diameter of the ring, and the fine adjusted is reached with the size of the implant cross--section, i.e the diameter of the implant and the size of the cross--section are the key on regulating the refractive correction; iii) the friction between ring and stroma is important to consider it because a prediction of 2 or 3 diopters could be lost; iv) whether the KC progression is stress-driven, only MyoRing can stop its progression; v) when the covered arc of the segments is more than 320º, axisymmetric model could be used instead of tridimensional model, saving computational time; vi) the anisotropy of the model does not play an important role because the rings are much stiffer than corneal tissue; vii) the implants cannot consider such as second limbus since they act as a dynamic pivot that moves along the circadian cycles of intraocular pressure (IOP); viii) preliminary nomograms is built which allow the estimation of the optical outputs according to the size and typology of the ring and optical zone of implantation.Additionally, a characterisation of ring material was carried out by means two complementary methods: uncertainty analysis and iFEM optimisation, concluding that the manufacturing process of the rings could be the cause of the alteration of the material between the raw PMMA and the ring already prepared for its insertion.<br /

Estudio sistemático de la estabilidad biomecánica de lentes intraoculares C-loop: Enfoque a un diseño óptimo de los hápticos

El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es estudiar la influencia de los parámetros que definen la geometría de las lentes intraoculares C-loop que afectan a la estabilidad mecánica en el saco capsular. Dando lugar a un diseño óptimo de lentes C-loop que minimiza el desplazamiento axial, la inclinación y la rotación.Se estudiaron un total de 144 variaciones geométricas de una lente intraocular C-loop no angulada. El conjunto de variaciones adecuado se determinó mediante un análisis factorial mixto, que permitió analizar el impacto de los diferentes diseños sobre la estabilidad mecánica de la lente (fuerza de compresión, desplazamiento axial, inclinación y rotación). Los parámetros de diseño estudiados fueron: la longitud, anchura, espesor y ángulo de apertura del háptico, la unión háptico-óptica y el inicio de la curvatura háptica. El impacto de los diferentes parámetros se evaluó mediante gráficos de Pareto y análisis estadísticos.La fuerza de compresión (o reacción) se ve afectada por la anchura del háptico, la unión háptico-óptica y la interacción entre ambas. El desplazamiento axial se ve afectado principalmente por la anchura y el grosor del háptico, así como por el tamaño de la unión háptico-óptica. La inclinación se ve afectada por el espesor háptico y la interacción entre la curvatura háptica y la unión háptico-óptica. La rotación se ve afectada por el inicio de la curvatura háptica, la unión háptico-óptica y la anchura del háptico. La principal conclusión de este TFM es que la unión háptico-óptica es uno de los parámetros más influyentes que afectan en las cuatro respuestas estudiadas de las lentes C-Loop. Cuanto más pequeña sea la unión háptico-óptica, mejor será la estabilidad biomecánica.<br /

Coupled Biomechanical Response of the Cornea Assessed by Non-Contact Tonometry. A Simulation Study

The mechanical response of the cornea subjected to a non-contact air-jet tonometry diagnostic test represents an interplay between its geometry, the corneal material behavior and the loading. The objective is to study this interplay to better understand and interpret the results obtained with a non-contact tonometry test. A patient-specific finite element model of a healthy eye, accounting for the load free configuration, was used. The corneal tissue was modeled as an anisotropic hyperelastic material with two preferential directions. Three different sets of parameters within the human experimental range obtained from inflation tests were considered. The influence of the IOP was studied by considering four pressure levels (10–28 mmHg) whereas the influence of corneal thickness was studied by inducing a uniform variation (300–600 microns). A Computer Fluid Dynamics (CFD) air-jet simulation determined pressure loading exerted on the anterior corneal surface. The maximum apex displacement showed a linear variation with IOP for all materials examined. On the contrary, the maximum apex displacement followed a cubic relation with corneal thickness. In addition, a significant sensitivity of the apical displacement to the corneal stiffness was also obtained. Explanation to this behavior was found in the fact that the cornea experiences bending when subjected to an air-puff loading, causing the anterior surface to work in compression whereas the posterior surface works in tension. Hence, collagen fibers located at the anterior surface do not contribute to load bearing. Non-contact tonometry devices give useful information that could be misleading since the corneal deformation is the result of the interaction between the mechanical properties, IOP, and geometry. Therefore, a non-contact tonometry test is not sufficient to evaluate their individual contribution and a complete in-vivo characterization would require more than one test to independently determine the membrane and bending corneal behavior.The research leading these results has received funding from the European Union’s Seven Framework Program managed by REA Research Executive agency http://ec.europa.eu/research/rea (FP7/2007-2013) under Grant Agreement n° FP7-SME-2013 606634 and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (DPI2011-27939-C02-01)

Simulación personalizada de la cirugía de inserción de anillos intraestromales (ICRS). Validación con datos clínicos

El queratocono es una enfermedad ectásica no inflamatoria que provoca la disrrupción de las fibras de colágeno. Una de las técnicas utilizadas para detener la progresión de la enfermedad es la cirguía de inserción de los anillos intraestromales. El objetivo principal es simular dicha intervención quirúrjica utilizando el método de los elementos finitos y comparar los resultados con los obtenidos en la clínica. Se parte de los datos del paciente suministrados por el topógrafo. Esa nube de puntos se transforma en el modelo tridimensional de elementos finitos. Se aplica la metodología descrita en Flecha-Lescún et. al para la simulación numérica de la cirugía, la cual distingue los pasos siguientes: configuración inicial del modelo, cirugía, inflado, inserción de ICRS y cierre. Los resultados obtenidos se transforman en resultados ópticos mediante la aplicación del algoritmo de trazado de rayos. Al introducir los segmentos ICRS, el ápex corneal se desplaza hacia la cámara interna del ojo y se alcanza un estado de relajación en la superficie anterior corneal. Las caracteríticas ópticas corresponidentes a la post-cirugía muestran una reducción de las dioptrías en el centro de la córnea y se estabiliza el queratocono. Además se validan los resultados con los resultados ópticos de la post-cirugía del paciente. La metodología desarrollada puede ser utilizada como ayuda adicional por los cirujanos y para optimizar cuál es la configuración de ICRS (tipo, zona optica de implantación y sección) que maximice la estabilización y minimice las aberraciones.&nbsp

Simulación 3D de implantes de anillos intraestromales para la estabilización del queratocono

Simulación de la operación quirúrgica de implantación de anillos intraestromales (ICRS) para la estabilización del queratocono (enfermadad ecátisa no inflamatoria que provoca la disrupción de las fibras). Las diferentes simulaciones analizadas se realizan sobre un modelo promedio de elementos finitos de córnea, limbo y esclera, siendo estos elementos esféricos. Tanto la córnea como el limbo son considerados materiales hiperélasticos anisótropos; sin embargo la esclera se considera isótropa hiperelástica.Los diferentes experimentos de la inserción de los anillos circulares combinan las siguientes variables: profundidad de implantación (80%, 65% y 50% de espesor corneal), diámetro corneal (5 mm, 6 mm y 7 mm) y diámetro de la sección (0.2 mm, 0.3 mm y 0.5 mm). Los resultados obtenidos se analizan mediante un algoritmo propio de trazado de rayos para obtener diferentes variables ópticas (potencia esférica y cilíndrica de la cornea anterior y posterior así como del frente de onda). Finalmente, mediante un análisis "full factorial" a tres niveles (bajo, medio y alto) de las tres variables determinantes en la inserción de los ISCRS. Se puede conluir, tras el análisis óptico que secciones de diámetro mayor deben implantarse en zonas más alejadas. La variable que más influye en la simulación es el diámetro de la zona de implantación. Además, los anillos actúan como elemento de contención, absorbiendo la mayoría de las tensiones radiales. Esto sugiere que podrían ayudar a estabilizar la progresión del KTC al relajar las tensiones en el tejido.

A predictive tool for determining patient-specific mechanical properties of human corneal tissue

A computational predictive tool for assessing patient-specific corneal tissue properties is developed. This predictive tool considers as input variables the corneal central thickness (CCT), the intraocular pressure (IOP), and the maximum deformation amplitude of the corneal apex (U) when subjected to a non-contact tonometry test. The proposed methodology consists of two main steps. First, an extensive dataset is generated using Monte Carlo (MC) simulations based on finite element models with patient-specific geometric features that simulate the non-contact tonometry test. The cornea is assumed to be an anisotropic tissue to reproduce the experimentally observed mechanical behavior. A clinical database of 130 patients (53 healthy, 63 keratoconic and 14 post-LASIK surgery) is used to generate a dataset of more than 9000 cases by permuting the material properties. The second step consists of constructing predictive models for the material parameters of the constitutive model as a function of the input variables. Four different approximations are explored: quadratic response surface (QRS) approximation, multiple layer perceptron (MLP), support vector regressor (SVR), and K-nn search. The models are validated against data from five real patients. The material properties obtained with the predicted models lead to a simulated corneal displacement that is within 10% error of the measured value in the worst case scenario of a patient with very advanced keratoconus disease. These results demonstrate the potential and soundness of the proposed methodology.The research leading to these results has received funding from the European Union’s Seven Framework Program managed by REA Research Executive agency http://ec.europa.eu/research/rea (FP7/2007–2013) under Grant Agreement FP7-SME-2013 606634, the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the Grant Agreement DPI2014-54981R, the Government of Aragón (predoctoral contract of the author), the Ibercaja-CAI mobility program (mobility funding for research stay of the author) and the Swiss Federal Department of Economic Affairs, Education and Research (Federal Commission for Scholarships for Foreign Students)

La Tomografía Computarizada Multidetector (TCMD) en el programa de implantación percutánea de válvula aórtica (TAVI) en Aragón

La estenosis aórtica (EA) es la valvulopatía más frecuente en los países desarrollados. La primera causa de EA es la EA degenerativa calcificada que afecta a pacientes de edad avanzada. El diagnóstico se realiza mediante ecocardiografía transtorácica (ETT) y cuando aparecen los síntomas (insuficiencia cardiaca, síncope o ángor) está indicado el recambio valvular quirúrgico que es el tratamiento de elección. Ningún tratamiento médico, ni siquiera la valvuloplastia, evita ni retrasa la cirugía. El recambio valvular aórtico percutáneo consiste en la implantación de una válvula biológica montada en un stent metálico sin retirar la válvula nativa. El primer procedimiento lo realizó Alain Cribier en el año 2002 y la inclusión de esta técnica en las guías de práctica clínica se produjo gracias al ensayo multicéntrico randomizado PARTNER (Placement of Aortic Transcatheter Valves), que demostró que el implante valvular percutáneo es una alternativa a la cirugía y que obtiene mejores resultados que el tratamiento médico conservador en términos de mortalidad y de evolución sintomática en pacientes con alto riesgo quirúrgico. También se puede realizar el implante transcatéter de válvula aórtica (TAVI) en pacientes con alguna morbilidad que incrementa el riesgo del recambio valvular quirúrgico como aorta “en porcelana”, fragilidad, disfunción hepática y secuelas de cirugía o radiación en la pared torácica. Los pacientes candidatos a TAVI deben completar un protocolo de evaluación muy exhaustivo para valorar si es factible porque no todos los pacientes rechazados para cirugía son idóneos para TAVI, se analizan parámetros anatómicos, funcionales y cognitivos. Dentro de este protocolo, la tomografía computarizada multidetector (TCMD) desempeña un papel fundamental en la valoración anatómica de los candidatos. Además en los pacientes finalmente seleccionados, la TCMD permite guiar el procedimiento ya que ayuda a seleccionar el dispositivo y la vía de implante. Los principales objetivos de este trabajo son evaluar las aportaciones de la TCMD en los pacientes con EA severa rechazados para la cirugía de recambio valvular y los resultados de la TAVI en la Comunidad Autónoma de Aragón. Otros objetivos han sido establecer factores predictores de complicaciones de la TAVI y correlacionar los hallazgos de la TCMD con los de otras técnicas de imagen, como ecocardiografía y arteriografía. Para ello, se ha realizado un estudio prospectivo entre enero de 2011 y diciembre de 2014, en el que se ha incluido a 66 pacientes con EA degenerativa calcificada severa o con degeneración de bioprótesis aórtica evaluados mediante TCMD dentro del protocolo preTAVI en el Hospital Universitario Miguel Servet (HUMS) de Zaragoza. En los 43 pacientes aceptados y sometidos a TAVI en el Hospital Clínico San Carlos de Madrid y en el HUMS se realizó además seguimiento a 30 días. Los resultados obtenidos en nuestro estudio establecen que la mitad de los pacientes rechazados para TAVI lo han sido por los hallazgos de la TCMD, y que la TCMD aporta numerosas ventajas frente a otras técnicas de imagen como la ecocardiografía en aspectos como medición precisa del anillo valvular aórtico, estimación de la proyección de implante con una desviación mínima, selección de la vía de acceso para el implante, detección de patología extravascular significativa, valoración de la localización y la extensión de la calcificación en raíz aórtica, aorta y ejes arteriales iliofemorales y análisis del riesgo de isquemia coronaria de la TAVI. Se ha conseguido el éxito del implante en todos los pacientes. La mortalidad cardiovascular y la tasa de complicaciones según definiciones VARC-2 (Valve Academic Research Consortium) durante el procedimiento y a 30 días de seguimiento han sido similares a las publicadas en la literatura. El procedimiento ha mejorado la clase funcional de la New York Heart Association, la hemodinámica valvular de los pacientes, la fracción de eyección del ventrículo izquierdo (FEVI) en los pacientes con FEVI deprimida antes del procedimiento y la presión de la arteria pulmonar (PAP) en los pacientes con PAP elevada antes del procedimiento. Se han definido predictores de complicaciones. La postdilatación y la profundidad a la que queda la prótesis valvular aórtica respecto a los senos de Valsalva en la aortografía postprocedimiento son predictores de implante de marcapasos definitivo tras el procedimiento, y el índice de cobertura calculado a partir de los diámetros obtenidos mediante TCMD es predictor de regurgitación paravalvular. El tipo de acceso femoral es predictor de complicación vascular y el sangrado postprocedimiento, de insuficiencia renal aguda postTAVI. Además el género femenino y el tipo de acceso son predictores dependientes de sangrado postprocedimiento. Los resultados obtenidos en nuestro estudio apoyarían la decisión de realizar TCMD en todos los candidatos a TAVI y que la TAVI es segura cuando se realiza una selección meticulosa de los pacientes

Differences in corneo-scleral topographic profile between healthy and keratoconus corneas

Purpose: To evaluate the differences in corneo-scleral topographic profile between healthy and keratoconus eyes, and their potential diagnostic ability for keratoconus detection. Methods: Prospective comparative study including 21 keratoconic eyes (11 patients) and 88 healthy eyes (88 patients). In all cases, a complete eye exam was performed including an evaluation of the corneo-scleral profile. The diagnostic ability of corneo-scleral topographic parameters to detect keratoconus was evaluated using the receiver operating characteristic (ROC) curve. Results: A significant lower inferior tangent angle at limbus (ITA) was found in the keratoconic group compared to the control group (p = 0.024). Regarding sagittal heights, significant differences between groups were found in temporal sagittal height (TSH) for 11 mm (p = 0.040), 12 mm (p = 0.041) and 13 mm corneal chords (p = 0.040), difference between temporal and nasal sagittal heights (T-NSH) for 12 mm (p = 0.025) and 13 mm (p = 0.034), and maximum sagittal height (MaxSH) for 12 mm (p = 0.043), with higher values in keratoconus. In bilateral cases, these differences were not found when comparing with the least severe keratoconus eye. Statistical significance for the ROC curve was only found for ITA (p = 0.025), 12-mm (p = 0.048) and 13-mm TSH (p = 0.042), and 13-mm T-NSH (p = 0.037), with cutoff values associated to limited values of sensitivity and specificity. Conclusions: The corneo-scleral profile in keratoconus presents higher levels of asymmetry compared to healthy eyes, especially in eyes with moderate and advanced stages of the disease. The diagnostic accuracy of corneo-scleral topographic data alone for keratoconus detection is limited and must be used in conjunction with other clinical parameters

COVID-19 outbreaks in a transmission control scenario: challenges posed by social and leisure activities, and for workers in vulnerable conditions, Spain, early summer 2020

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 community-wide transmission declined in Spain by early May 2020, being replaced by outbreaks and sporadic cases. From mid-June to 2 August, excluding single household outbreaks, 673 outbreaks were notified nationally, 551 active (>6,200 cases) at the time. More than half of these outbreaks and cases coincided with: (i) social (family/friends’ gatherings or leisure venues) and (ii) occupational (mainly involving workers in vulnerable conditions) settings. Control measures were accordingly applied