醫(yī)院電子申請(qǐng)單預(yù)約及排程模型優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

【作 者】馮貞貞，鄭西川

1 蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)院，蘇州，215123

2 上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院，上海，200233

隨著醫(yī)院信息化的不斷發(fā)展，醫(yī)療服務(wù)水平得到了提高，病人在醫(yī)院就診過(guò)程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化和改進(jìn)，都會(huì)給病人提供方便。過(guò)去病人檢查整個(gè)過(guò)程需要不斷地排隊(duì)、等待，雜亂無(wú)序，既浪費(fèi)病人的時(shí)間，也影響醫(yī)院的就診環(huán)境。

現(xiàn)在很多醫(yī)院已經(jīng)開始使用電子申請(qǐng)單，改變了檢查流程，減少了信息登記錯(cuò)誤，大大縮短了病人的檢查時(shí)間[1，2]。醫(yī)務(wù)人員也不用再掃描紙質(zhì)申請(qǐng)單及二次錄入信息，優(yōu)化了醫(yī)生工作站、收費(fèi)處、檢查科室的業(yè)務(wù)流程，提高了工作效率。但是現(xiàn)有的電子申請(qǐng)單系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，如病人選擇預(yù)約時(shí)間被動(dòng)，基本是按先到先約的固定順序進(jìn)行，不能給病人最優(yōu)化的預(yù)約時(shí)間。由于實(shí)際檢查與預(yù)約安排存在時(shí)間上的空隙，使一些高昂的檢查設(shè)備出現(xiàn)閑置，達(dá)不到最高利用率。

本文針對(duì)醫(yī)院現(xiàn)有的電子申請(qǐng)單預(yù)約方法存在的問(wèn)題，提出了一種預(yù)約排程系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)交互，優(yōu)化了病人的預(yù)約時(shí)間，提高了醫(yī)院的設(shè)備利用率。

1 電子申請(qǐng)單預(yù)約方法

隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的逐步發(fā)展和完善，許多醫(yī)院已經(jīng)開始應(yīng)用電子申請(qǐng)單來(lái)優(yōu)化病人的檢查流程。申請(qǐng)檢查的醫(yī)生可以在院內(nèi)任意聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上提交申請(qǐng)或?yàn)g覽預(yù)約安排，從而實(shí)現(xiàn)電子申請(qǐng)單填報(bào)、時(shí)間和資源統(tǒng)籌。檢查科室可以根據(jù)已預(yù)約的人數(shù)安排上崗技師，合理調(diào)配醫(yī)療儀器的使用[3]。

電子申請(qǐng)單的基本檢查流程如圖1所示[4]。通常各個(gè)科室都根據(jù)一項(xiàng)檢查所需的時(shí)間把一天的工作時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間段（timeslot），來(lái)安排預(yù)約。比如，進(jìn)行一項(xiàng)MRI檢查所需的時(shí)間為15 min，則就把15 min定為該項(xiàng)檢查的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。預(yù)約完成后，醫(yī)務(wù)人員打印出檢查回執(zhí)單（包含檢查項(xiàng)目、檢查時(shí)間、檢查地點(diǎn)及檢查注意事項(xiàng)等）交給患者，患者便可以在預(yù)約時(shí)間來(lái)醫(yī)院直接進(jìn)行檢查。

圖1 檢查基本流程Fig.1 Basic flow of tests

現(xiàn)在醫(yī)院使用的電子申請(qǐng)單的基本預(yù)約模式有：① 在醫(yī)生工作站預(yù)約，醫(yī)生為患者開出電子申請(qǐng)單，同時(shí)為患者選擇好預(yù)約時(shí)間，病人交費(fèi)后再提交電子申請(qǐng)單，這樣避免了患者多次排隊(duì)等待的時(shí)間；② 在檢查科室預(yù)約，醫(yī)生為患者開出檢查導(dǎo)診單（含患者需要進(jìn)行檢查的項(xiàng)目及相應(yīng)的預(yù)約地點(diǎn)），患者持導(dǎo)診單到交費(fèi)處交費(fèi)，然后到各科室選擇合適的預(yù)約時(shí)間，這樣簡(jiǎn)化了醫(yī)生的工作，可以為更多患者服務(wù)；③ 在預(yù)約中心預(yù)約，醫(yī)生為患者開出檢查導(dǎo)診單，患者持檢查導(dǎo)診單到交費(fèi)處交費(fèi)，然后到預(yù)約中心進(jìn)行集中預(yù)約，這種預(yù)約模式對(duì)于處理取消預(yù)約及更改預(yù)約比較方便。

上述的預(yù)約模式都是遵照先到先約的方法，也就是按照到達(dá)時(shí)間的先后順序來(lái)安排病人的檢查時(shí)間。但是，實(shí)際情況是復(fù)雜多樣的，患者通常要進(jìn)行不止一項(xiàng)檢查，而且病人的情況也有輕重緩急之分，又由于病人本身和技師操作問(wèn)題等也存在一些不確定因素，出現(xiàn)實(shí)際時(shí)間與排程時(shí)間的偏差，致使醫(yī)療設(shè)備得不到充分利用。因此按照時(shí)間進(jìn)行預(yù)約的方法過(guò)于死板，本文提出的預(yù)約排程系統(tǒng)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，能更靈活地進(jìn)行預(yù)約時(shí)間的安排。

2 預(yù)約排程及優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 檢查過(guò)程的模型

我們把整個(gè)檢查過(guò)程抽象為幾個(gè)實(shí)體之間的活動(dòng)，這里包括醫(yī)生、患者、檢查設(shè)備三個(gè)實(shí)體。醫(yī)生為患者開出的電子申請(qǐng)單中的每一項(xiàng)檢查稱為一個(gè)任務(wù)（activity），若一個(gè)患者要進(jìn)行兩項(xiàng)檢查則要完成這兩個(gè)任務(wù)的預(yù)約，不同的任務(wù)需要由不同的檢查設(shè)備執(zhí)行，我們將檢查設(shè)備稱為資源（resource）。通常病人檢查的最終結(jié)束時(shí)間是由最后一項(xiàng)檢查的時(shí)間決定的。在本文中做如下假設(shè)：① 同一種設(shè)備上所進(jìn)行的檢查的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相同，不同設(shè)備間的檢查的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間不同；②每種檢查所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間在實(shí)際情況中足夠長(zhǎng)，也就是很少有延遲現(xiàn)象，或基本沒(méi)有延遲；③ 對(duì)于多項(xiàng)檢查的患者，每?jī)身?xiàng)檢查之間的時(shí)間間隔要大于后一項(xiàng)檢查所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

2.2 預(yù)約排程系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)包括預(yù)排程模塊、在線監(jiān)控調(diào)整模塊和可行性檢查模塊，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

預(yù)排程模塊系統(tǒng)采用多代理的方法[5]，即為每一個(gè)設(shè)備資源創(chuàng)建一個(gè)Resource Agent，為每一個(gè)患者創(chuàng)建一個(gè)Patient Agent，通過(guò)Patient Agent之間的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化排程。每一個(gè)Agent 都知道它自己的約束條件和相應(yīng)的規(guī)則，對(duì)自己的行為和內(nèi)部狀態(tài)有一定的控制權(quán)。Resource Agent包含該設(shè)備檢查的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、工作時(shí)間及預(yù)約情況等信息。Patient Agent包含患者的基本信息、檢查項(xiàng)目，相應(yīng)的檢查時(shí)間以及優(yōu)先級(jí)等信息。Resource Agent確保同一時(shí)間一臺(tái)設(shè)備只能進(jìn)行一項(xiàng)檢查任務(wù)；Patient Agent確保同一個(gè)患者在同一時(shí)間不能有任務(wù)的重疊。Patient Agent之間可以根據(jù)預(yù)定義的執(zhí)行計(jì)劃實(shí)現(xiàn)交互，交互規(guī)則是排程后每個(gè)患者的最終完成檢查的時(shí)間不得晚于排程前。具體的實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)

圖2 預(yù)約排程系統(tǒng)Fig.2 Planning and scheduling system

2.1 部分的算法

可行性檢查模塊確保對(duì)預(yù)排程模塊的排程結(jié)果滿足以下約束條件：① 同一時(shí)間一臺(tái)設(shè)備只能進(jìn)行一項(xiàng)檢查任務(wù)；② 同一個(gè)患者在同一時(shí)間不能有任務(wù)的重疊；③ 進(jìn)行多項(xiàng)檢查的患者每?jī)身?xiàng)檢查之間的時(shí)間間隔要大于后一項(xiàng)檢查所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。如果不同時(shí)滿足這三條約束條件，則返回預(yù)排程模塊重新排程。

在線監(jiān)控調(diào)整模塊是對(duì)于預(yù)排程中已經(jīng)優(yōu)化了的排程結(jié)果的實(shí)際操作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，若實(shí)際檢查與預(yù)約計(jì)劃中有時(shí)差，則采取一定的方法進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。具體實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)3.2節(jié)。

3 模型算法實(shí)現(xiàn)

3.1 預(yù)排程模塊的算法實(shí)現(xiàn)

當(dāng)醫(yī)生為患者開出電子申請(qǐng)單后（已經(jīng)按照先到先約的原則初步選擇好預(yù)約時(shí)間），將該信息傳到預(yù)排程模塊，并動(dòng)態(tài)生成一個(gè)Patient Agen，通過(guò)相互交換預(yù)約時(shí)間來(lái)優(yōu)化排程結(jié)果?！皀ot worse”是指交換原則：即交換后每一個(gè)患者的各項(xiàng)檢查時(shí)間不得沖突；各個(gè)檢查設(shè)備同一時(shí)間不能有任務(wù)沖突；交換后每個(gè)患者的最終完成時(shí)間不晚于交換前。在滿足交換原則的前提下，被交換的agent才會(huì)同意交換。預(yù)排成模塊的算法[5]如下：

圖3 預(yù)排程模塊實(shí)現(xiàn)結(jié)果Fig.3 The result of rescheduling module

其執(zhí)行結(jié)果如圖3所示。我們模擬有9個(gè)病人進(jìn)行預(yù)約，已經(jīng)預(yù)約到第二天，其開始的預(yù)約時(shí)間是按時(shí)間先后安排的?；颊?、3、5、7、8需要進(jìn)行兩項(xiàng)檢查，患者2、4、6、9只需進(jìn)行一項(xiàng)檢查。但是患者9想在明天的9:00之前完成檢查，可是該項(xiàng)檢查已經(jīng)預(yù)約到了9:30以后，如果按照先到先約的方式則無(wú)法滿足患者的要求。經(jīng)過(guò)排程后，可以滿足患者的要求，同時(shí)不影響其他患者的結(jié)束時(shí)間[6]。從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)預(yù)排程后患者4的檢查時(shí)間提前了12 min，患者6提前了24 min，患者9提前了36 min，其他患者的最終完成時(shí)間也不受影響。在人數(shù)很多，檢查項(xiàng)目很多的情況下，通過(guò)此排程可以取得更可觀的效果，為更多的患者帶來(lái)方便。

3.2 監(jiān)控調(diào)整模塊的算法實(shí)現(xiàn)

由于實(shí)際檢查中患者情況的不同和操作技師的原因，檢查時(shí)間不總是與我們假定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間完全吻合，因此總會(huì)存在時(shí)間差距，這樣檢查設(shè)備就有可能出現(xiàn)閑置時(shí)間，導(dǎo)致設(shè)備不能充分利用。通過(guò)在線監(jiān)控調(diào)整模塊[7]可以處理這一問(wèn)題，但是我們假設(shè)實(shí)際檢查時(shí)間長(zhǎng)于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的情況幾乎不存在，也就是在我們假設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。

通過(guò)在線監(jiān)控調(diào)整模塊，時(shí)刻監(jiān)控著預(yù)排程中各項(xiàng)檢查的實(shí)際操作時(shí)間與排程時(shí)間的時(shí)間差△T。當(dāng)△T大于等于該項(xiàng)檢查的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，則通知醫(yī)生工作站可以臨時(shí)插入一項(xiàng)檢查，但是醫(yī)生需要對(duì)該插入的檢查單進(jìn)行標(biāo)記，此標(biāo)記的檢查單不再經(jīng)過(guò)預(yù)約排程系統(tǒng)，患者交費(fèi)后立即進(jìn)行檢查。這樣就不會(huì)影響在線監(jiān)控調(diào)整模塊的的繼續(xù)監(jiān)控和調(diào)整。其算法如下：

其實(shí)現(xiàn)結(jié)果如圖4所示。通過(guò)在線監(jiān)控并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將有關(guān)結(jié)果及時(shí)反映給醫(yī)生工作站或電子申請(qǐng)單預(yù)約處，提高了檢查資源的利用率。

4 總結(jié)

本文描述的預(yù)約排程系統(tǒng)先通過(guò)預(yù)排程模塊的多代理技術(shù)進(jìn)行排程優(yōu)化，然后通過(guò)可行性檢查模塊對(duì)排程結(jié)果進(jìn)行檢查，如不符合約束條件則重新排程。最后在執(zhí)行過(guò)程中，通過(guò)在線監(jiān)控調(diào)整模塊進(jìn)行在線調(diào)整，并及時(shí)將可插入信息反饋給醫(yī)生工作站來(lái)提高設(shè)備利用率。

此預(yù)約排程系統(tǒng)所具有的特點(diǎn)是：① 能靈活地進(jìn)行預(yù)約時(shí)間的排程，不是死板的按照時(shí)間先后順序進(jìn)行預(yù)約，但是也遵循公平的原則，沒(méi)有因?yàn)閮?yōu)化排程使一些患者的檢查時(shí)間提前而另一些患者檢查時(shí)間推遲，為患者節(jié)省了時(shí)間，優(yōu)化了醫(yī)院的就醫(yī)環(huán)境；② 具有雙重效益，既能為患者帶來(lái)方便，也能提高醫(yī)院的設(shè)備利用率。由于本系統(tǒng)的以上特點(diǎn)，因此它比較適合于就醫(yī)者較多和醫(yī)療設(shè)備相對(duì)比較緊張，以及需要提前進(jìn)行檢查預(yù)約的醫(yī)院。

預(yù)約排程系統(tǒng)可以在一定程度上對(duì)醫(yī)院檢查流程進(jìn)行優(yōu)化，但是也存在一些限制：首先我們假設(shè)的是沒(méi)有延遲的情況出現(xiàn)；其次該系統(tǒng)對(duì)于多個(gè)檢查項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差距較大時(shí)，只能對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間較短的檢查項(xiàng)進(jìn)行排程優(yōu)化，而較長(zhǎng)的檢查項(xiàng)基本不會(huì)變化（見(jiàn)圖3），因此還有待進(jìn)一步的研究改進(jìn)。本文提出的預(yù)約排程系統(tǒng)優(yōu)化了醫(yī)院整個(gè)檢查流程，同時(shí)也為醫(yī)院檢驗(yàn)科室或手術(shù)預(yù)約安排等提供參考。

圖4 監(jiān)控調(diào)整模塊的實(shí)現(xiàn)結(jié)果Fig.4 The result of monitoring and regulation module

[1] 邱進(jìn)永, 葉永斌, 陳兆軍. 電子申請(qǐng)單在醫(yī)院信息化中的新探索[J]. 中醫(yī)藥管理雜志, 2009, 17(6): 567-568.

[2] 楊曉宇, 王建國(guó). PACS/RIS與HIS集成中電子申請(qǐng)單的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備, 2008, 23(9): 27-28.

[3] 趙艷, 朱立峰. 電子申請(qǐng)單的應(yīng)用模式和實(shí)現(xiàn)[J]. 中國(guó)衛(wèi)生信息管理, 2009, 3: 46-47.

[4] 李達(dá). 電子申請(qǐng)單在PACS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的討論[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)院管理雜志, 2009, 7(4):36-38

[5] Vermeulen I, Bohte S, Somefun K,et al.Improving patient activity schedules by multi-agent pareto appointment exchanging[J]. IEEE Computer Society, 2006, 55: 9-9.

[6] C.Marinagi C, D.Spyropoulos C,Papatheodorou C, et al.Continual planning and scheduling for managing patient tests in hospital laboratories[J]. Artificial Intelligence in Medicine, 2000,20(2): 139-154.

[7] Ishii N, Muraki M.A Process-variability-based online scheduling system in multiproduct batch process[J]. Computer chem. Engng,1996, 20(2): 217-234.