[發(fā)明專利]用于手術病例調度的多目標柔性元啟發(fā)式優(yōu)化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110407106.3
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113345559B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 于輝;李俊青
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G16H40/20
• 分類號: G16H40/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

本公開提供了一種用于手術病例調度的多目標柔性元啟發(fā)式優(yōu)化方法，包括：獲取病人信息、手術資源信息以及病人手術階段；確定手術病例調度的相關約束，以最小化病人手術完成時間以及總的醫(yī)療成本為目標，基于所述約束條件構建問題模型；其中，所述問題模型將手術病例調度問題轉化為柔性車間調度問題，將病人映射為工作，將手術資源映射為機器，將手術階段映射為操作；利用改進的多目標帝國競爭算法對所述問題模型進行優(yōu)化求解，獲得手術病例調度結果。

技術領域

本公開屬于醫(yī)療調度領域，尤其涉及一種用于手術病例調度的多目標柔性元啟發(fā)式優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

手術是大多數醫(yī)院和診所的一項重要活動，據估計，它創(chuàng)造了大約67％的醫(yī)院收入，消耗了醫(yī)院資源成本的約40％。手術病例調度是醫(yī)院管理者面臨的一個具有挑戰(zhàn)性的問題。因此，許多研究人員開始研究手術病例調度問題，以提高資源利用率、吞吐量和病人流。

手術病例調度決定了手術的確切開始時間和手術室資源的分配，VanHoudenhoven等人將裝箱和組合技術應用于手術病例調度，以提高手術效率；Pham和Klinker認為手術病例調度是一個廣義的JSP問題，并提出了一種綜合解決方案來促進醫(yī)院資源的有效利用；Cardoen等人研究了多目標手術病例調度問題的優(yōu)化問題，以便于手術室調度員的決策過程，針對多天、多資源、基于病人優(yōu)先級的手術病例調度問題；Vijayakumar等人提出了一種基于First?Fit遞減的高效啟發(fā)式算法來提高手術室的利用率；Lee和Yah將時間表應用于手術病例，以確定在多個手術室中手術的開始時間；此外，Al?Hasan等人研究了具有消毒活動約束的手術病例調度問題，以最小化運營成本；Behmanesh和Zandieh提出了一種新的雙目標螞蟻系統(tǒng)來解決不確定服務時間下的雙目標手術病例調度問題。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的手術病例調度通常僅考慮最小化總的醫(yī)療成本或僅考慮最小化手術最大完成時間，而并未綜合考慮影響手術病例調度的諸多因素，導致手術病例調度結果無法滿足實際需求；同時，盡管現(xiàn)有方法中存在將手術病例調度問題轉化為車間調度問題進行優(yōu)化求解，但是對于多目標手術病例調度問題并不存在合理的解決方案，比如將手術病例調度考慮為開放車間調度問題，這會加重手術室的負載，會使研究的調度問題更加困難。具體的，不同于單一目標的FJSP，多目標FJSP最近受到了研究者的關注。然而，關于多目標FJSP的文獻大多采用集結的方法，單目標FJSP的缺點是每次運行時只生成一個解決方案，可以向決策者提供的有關每個性能標準的質量的信息很少，導致手術病例調度的優(yōu)化結果容易陷入局部最優(yōu)，無法滿足實際需求。多目標FJSP會使研究的問題更貼近實際應用。研究了的具有多目標手術病例調度問題并將其考慮為柔性車間調度問題，在盡可能滿足實際應用、考慮醫(yī)療資源可用性的同時，促進了醫(yī)療資源的有效使用。

發(fā)明內容

本公開為了解決上述問題，提供了一種用于手術病例調度的多目標柔性元啟發(fā)式優(yōu)化方法及系統(tǒng)，所述方案通過將手術病例調度問題轉化為柔性車間調度問題，并利用改進的多目標帝國競爭算法對所述問題進行優(yōu)化求解，獲得手術病例調度結果。

根據本公開實施例的第一個方面，提供了一種用于手術病例調度的多目標柔性元啟發(fā)式優(yōu)化方法，包括：

獲取病人信息、手術資源信息以及病人手術階段；

確定手術病例調度的相關約束，以最小化病人手術完成時間以及總的醫(yī)療成本為目標，基于所述約束條件構建問題模型；其中，所述問題模型將手術病例調度問題轉化為柔性車間調度問題，將病人映射為工作，將手術資源映射為機器，將手術階段映射為操作；

利用改進的多目標帝國競爭算法對所述問題模型進行優(yōu)化求解，獲得手術病例調度結果。