• • Agentensicht auf das Krankenhaus • Virtuelles Krankenhaus

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Frank Puppe 1

Virtuelles Krankenhaus

• Ziel: Simulation der Abläufe in einem Krankenhaus und Erprobung von Optimierungsvorschlägen

–

Notwendige Abstraktionen

–

Repräsentation der Abläufe

–

Durchführung von Simulationen

–

Optimierungsapekte

Agentensicht auf das Krankenhaus

• Akteure:

–

Patienten mit Krankheit: Behandlung + Pflege

–

Ärzte: Behandlung (Diagnostik + Therapie)

–

Pflegepersonal: Pflege (Basis- und Behandlungspflege)

–

Logistik-Agenten (z.B. Küche, Wäscherei, IT-Abteilung, …)

• Abteilungen

–

Stationen (mit stationären Patienten)

• normale Stationen

• OP

• Intensiv

• Ambulanz

–

Funktionsabteilungen

• für Patientenuntersuchungen

• für med. Dienste ohne Patientenanwesenheit (z.B. Labor, Apotheke)

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Frank Puppe 3

Basismodell

• Patientenaufnahme

• Einweisung auf Station

–

Diagnose

• erfordert Untersuchungen, teilweise in Funktionsabteilungen

–

Therapie

• med. Prozeduren: Operationen, Bestrahlung, Endoskopie usw.

• erfordert teilweise auch spezielle Diagnose

–

Pflege

• Basispflege

• Behandlungspflege

• ^Entlassung

Kritische Aspekte

• Ziel: optimale Behandlung mit minimalem Aufwand

–

bei gegebener Krankheit abhängig von Liegedauer & Prozeduren

• diagnostische Prozeduren

–

zum Finden der Krankheit (variabel)

–

zur Absicherung der Krankheit (fest)

–

zum Ausschluss von weiteren Krankheiten (fest)

• therapeutische Prozeduren

–

zur Erstbehandlung (fest)

–

zu Folgebehandlungen, falls Erstbehandlung nicht anspricht (var.)

–

zur Bekämpfung von Komplikationen (var.)

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Frank Puppe 5

Standardisierung der Diagnose+Therapie

jeweils für Krankheiten und Leitsymptome:

• Leitlinien (allgemeine evidenzbasierte Empfehlungen zur derzeit besten Vorgehensweise)

• Behandlungspfade (Konkrete Vorgehensweisen in einem Krankenhaus, sollten Leitlinien berücksichtigen und an lokale Verhältnisse anpassen)

–

Zwei Hauptaspekte:

• Was wird gemacht? (Prozeduren)

• Was folgt daraus? (Interpretation der Daten beeinflusst die weitere Auswahl von Prozeduren)

–

Abstraktion:

• Konzentration auf Prozeduren (Abfolge, Scheduling, Zeitdauer) durch Abstraktion der Interpretationen mittels gewichteten Zufallsentscheidungen

• Konzentration auf Interpretationen (Prozeduren jederzeit durchführbar; →Entscheidungsunterstützung)

Konzentration auf Prozeduren

•

Ziele:

– Modellierung der Auslastung von Abteilungen abhängig von ihren Ressourcen

– Auswirkungen der Auslastung auf Kosten z.B. auf Überstunden

– Wartezeiten für Patienten

– Auswirkungen der Wartezeiten auf Kosten (z.B. Liegedauer)

•

Modellierung:

– Für jede Krankheit existiert Behandlungspfad, der Durchlauf durch Abteilungen des Krankenhaus repräsentiert

– Approximation medizinischer Entscheidungen durch gewichtete Zufallsfunktion

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Frank Puppe 7

Strahlentherapie

Prozeduren in der Strahlentherapie

Umsetzung in Simulationsmodell

Entscheidungen Relationen

Prozeduren

Eingabe von Behandlungspfaden

Repräsentation in XML

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Frank Puppe 9

Prozeduren und Ihre Attribute

• Berücksichtigte Attribute

–

Bezeichnung

–

Benötigte Ressourcen

• Funktionseinheit

• Anwesenheit des Patienten

–

Dauer und Varianz der Prozeduren

–

Dauer und Varianz bis Ergebnisse bekannt

• Mögliche zukünftige Erweiterungen

–

Kosten

–

Preconditions (z.B. Nüchternheit vor Endoskopie)

–

…

Entscheidungstypen

•

Geschlossene Entscheidungen

– Sind a priori bekannt

– Bsp.: Prozedurauswahl basierend auf Geschlecht oder Alter

– Prozeduren sofort planbar

•

Offene Entscheidungen

– Sind abhängig vom Ergebnis aus einer vorangegangenen Aktion

– Beispiel: Prozedureauswahl basierend Labordaten

– Prozeduren können erst nach Verfügbarkeit der Ergebnisse geplant werden

– Modellierung mit gewichteten Zufallsentscheidungen

– Aber: in Praxis oft vorsorgliche Einplanung mit evtl. Rücknahme

•

Alternativen

– Verzweigung aus nichtmed. Gründen wie Ressourcenverfügbarkeit, z.B. Angiographie und Doppler-Sonographie

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Frank Puppe 11

Relationen zwischen Prozeduren

• Relationen zwischen Prozeduren

–

Reihenfolgeconstraints (Einfach, mit Zeitconstraints)

–

Einflußconstraints (Inhibits, Facilitates)

• Relationen zwischen Entscheidungen und Prozeduren

–

Wahrscheinlichkeitsrelation (Entscheidung zu Prozedur)

–

Alternativenrelation (Entscheidung zu Prozedur)

–

Abhängigkeitsrelationen (Prozedur zu Entscheidung)

Repräsentation der Prozeduren

Alternativ: Eingabe in Excel

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Frank Puppe 13

Bsp. Behandlungspfad "typische Herzbeschwerden"

Herzkatheter mit PTCA alternativ

Herzkatheter

Diff. Herzbeschw.

% 80 90

???

Stressecho

Notfall-KHK

% 80 90

???

Echokardiographie Blutabnahme

Blutabnahme, Echokardiographie partial order

EKG

Nitroversuch Status

Anamnese

Zusatzinfo Funktion

Prozedur

Bsp. für Prozedurbeschreibung

Erg.-Dauer Dauer

Pat.

Auswert.

Abteilung Prozedur

20 40 ja

Echolabor Stressecho

10 30 ja

Echolabor Echokardiographie

5 ja

Station EKG

180 360 nein

Zentrallabor Labor

5 10 ja

Labor Station

Blutabnahme

10 30 ja

Station Nitroversuch

5 10 ja

Station Status

10 20 ja

Station Anamese

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Frank Puppe 15

Durchführung der Simulation

•

Patientengenerator liefert eine bestimmte Anzahl von Patienten pro Tag mit bestimmten Krankheiten, die Behandlungspfaden entsprechen

•

Pro Patient wird der Behandlungspfad abgearbeitet, d.h. die jeweils nächste Prozedur ausgewählt.

– Der Patient reiht sich in eine Warteschlange bei der jeweiligen Abteilung ein bis er dran kommt und wiederholt das für alle Prozeduren bis zum nächsten Entscheidungsknoten

– oder der Patient vereinbart mit der Abteilung einen Termin und geht erst dann zur Abteilung

•

Entscheidungsknoten werden erst abgearbeitet, wenn die Ergebnisse alle vorherigen Untersuchungen vorliegen, dann wir die Fortsetzung im

Behandlungspfad entsprechend Wahrscheinlichkeit zufällig gewählt.

•

Wenn der Patient einen Notfallzweig im Behandlungspfad betritt, werden seine Prozeduren vorgezogen, die übrigen verzögern sich entsprechend.

•

Gemessen wird die Wartezeit und Liegedauer der Patienten. Die simulierte wird mit der geplanten Liegedauer verglichen.

•

Weitere Messungen: Kosten der Prozeduren; Auslastungen der Abteilungen

Verfeinerungen

• Häufig haben Patienten mehrere Krankheiten gleichzeitig:

dann müssen die jeweiligen Behandlungspfade kombiniert werden.

• Berücksichtigung der Transportdauer vom Patienten zur Abteilung und zurück

–

evtl. auch Ressourcen und Personal

• Modellierung des Aufwandes für die Entscheidungsknoten

• Modellierung der Pflege

–

Behandlungspflege (zusätzlich im Behandlungspfad)

–

Grundpflege (erfordert Pflegekategorien für Patienten)

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Frank Puppe 17

Optimierungsaspekte (1)

•

Terminvergabe: Effizienzsteigerung bei Behandlungsplänen mit partieller Ordnung möglich

– Konflikt zwischen Auslastung der Abteilungen & Wartezeiten der Patienten

– Vergleich einfacher und guter Schedulingverfahren

•

Kriterium der Terminvergabe: Bevorzugung solcher Patienten, deren Liegedauer sich bei raschen Terminen verkürzen würde.

•

Kommunikation wegen Terminverschiebungen: Falls sich Termin deutlich verzögert, Benachrichtigung des Patienten und ggf. Absprache eines neuen Termins.

•

Anlass für Terminverschiebungen: Schwankungen der Dauer von Prozeduren, Ausfall von Agenten und Geräten, Notfälle, gezielte Terminverlegungen, Absage von Patienten,

•

Vorsorgliche Terminvereinbarungen: Vereinbarung von Terminen für wahrscheinliche Prozeduren nach einem Entscheidungsknoten.

•

Nachbildung verschiedener Auslastungen & Notfallsituationen

Optimierungsaspekte (2)

• Änderung der Kapazitäten von Abteilungen

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Verschiebung von Kapazitäten

–

Erhöhung bzw. Verringerung von Kapazitäten

–