[論文レビュー] Clinical and Non-clinical Effects on Surgery Duration: Statistical Modeling and Analysis

Jin Wang, Ph. D.+10 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2018

Healthcare Operations and Scheduling Optimization参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、非臨床的要因—手術医の負荷、手術室（OR）の負荷、および手術の連続的順序—が手術手順の所要時間（手術の第3段階）に与える影響を調査する。中国の病院で2年間分のデータを統計的モデリングで分析した結果、1人の手術医が1日あたりに追加で行う手術1件あたり、手術所要時間が約10分短縮されるが、1日4件を超えるとORの負荷が増加するにつれて所要時間が約5分延長される。研究では、手術種別、順序、手術医の間で顕著な相互作用が明らかになり、手術室スケジューリングの効率化のため、これらの要因を組み込む必要があることが示された。

ABSTRACT

Surgery duration is usually used as an input to the operation room (OR) allocation and surgery scheduling problems. A good estimation of surgery duration benefits the operation planning in ORs. In contrast, we would like to investigate whether the allocation decisions in turn influence surgery duration. Using almost two years of data from a large hospital in China, we find evidence in support of our conjecture. Surgery duration decreases with the number of surgeries a surgeon performs in a day. Numerically, surgery duration will decrease by 10 minutes on average if a surgeon performs one more surgery. Furthermore, we find a non-linear relationship between surgery duration and the number of surgeries allocated to an OR. Also, a surgery's duration is affected by its position in a sequence of surgeries performed by one surgeon. In addition, surgeons exhibit different patterns on the effects of surgery type and position. Since the findings are obtained from a particular data set, We do not claim the generalizability. Instead, the analysis in this paper provides insights into surgery duration study in ORs.

研究の動機と目的

• 非臨床的要因（手術医の負荷、ORの負荷、手術の順序）が手術手順の所要時間に与える影響を検討すること。
• スケジューリングおよび割り当ての意思決定が、実際の手術所要時間に影響を与えるかどうかを評価し、所要時間が固定入力であるという仮定に疑問を呈すること。
• 手術種別、順序、および手術医のパフォーマンスの間の相互作用が、所要時間に与える影響を調査すること。
• 手術所要時間データに内在する複雑な非線形関係および相互作用を捉える統計的モデリングフレームワークを構築すること。
• 負荷および順序効果を組み込むことで、手術室計画およびスケジューリングの改善に役立つ実用的洞察を提供すること。

提案手法

• 本研究は、中国の病院で得られた2年間分の手術記録の大型かつ現実的なデータセットを用い、手術の第3段階（手術手順段階）に焦点を当てる。
• 混合効果線形回帰モデルを用いて、手術医の負荷、ORの負荷、および手術の順序が所要時間に与える影響を推定し、手術医および手術種別にランダム効果を含める。
• 手術種別と順序の間の相互作用項を含め、手術医および手術種別ごとの差異化された影響を検出する。
• 非線形パターンおよび予測子間の潜在的な相互作用構造を特定するために、回帰木を用いる。
• モデルの適合度は、対数尤度および調整済み決定係数（R²）を用いて評価され、有意性はp値および標準誤差によって評価される。
• 分析は、準備時間および覚醒時間の除外を含め、麻酔終了から手術手順終了までの手術手順所要時間に限定される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1日あたりの手術医の手術件数の増加が、個々の手術手順の所要時間に与える影響は何か？
• RQ2 手術室にスケジュールされた手術件数と、個々の手術手順の所要時間の関係は何か？
• RQ3 手術医が1日に行う手術の連続的順序における位置が、手術所要時間に与える影響は何か？
• RQ4 手術種別、順序、および手術医のアイデンティティの間の相互作用が、手術所要時間に与える影響は何か？
• RQ5 手術負荷および順序効果といった非臨床的要因が、臨床的要因を超えて手術所要時間に与える影響の程度はどの程度か？

主な発見

• 1日あたりの手術医の追加手術1件あたり、手術所要時間は平均して10分短縮される。
• ORの負荷が1日4件を超えると、追加で1件増えるごとに手術所要時間が約5分延長され、非線形関係が示唆される。
• 手術所要時間は、手術医の1日中の手術順序に顕著に影響を受ける。手術の順序（例：初期手術 vs. 後続手術）に応じて所要時間が変動する。
• 手術医は異なるパフォーマンスパターンを示す。特に、手術医BおよびCは手術順序に著しく感受性を示しており、負荷への適応の仕方にばらつきがあることが示された。
• 手術種別と順序の間には顕著な相互作用が存在する。例えば、手術種別11では、順序が3から5に移動することで所要時間が1.47分短縮されるが、手術種別10では有意でない0.42分の短縮にとどまる。
• 相互作用項の導入によりモデルの適合度が向上し、調整済みR²が0.224に上昇し、対数尤度も改善された。これにより、これらの複雑な関係をモデル化することが重要であることが確認された。