[论文解读] 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 3

一句话总结

本研究探讨了非临床因素——外科医生工作量、手术室（OR）工作量以及手术在序列中的位置——对手术过程时长（手术的第三阶段）的影响。基于中国两年的医院数据进行统计建模，研究发现，每位外科医生每多做一台手术，手术时长平均减少约10分钟，但当手术室工作量超过每天四台手术时，手术时长则随额外手术增加而上升。研究揭示了手术类型、位置与外科医生之间的显著交互作用，强调在手术室调度中应纳入这些因素以提升效率。

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.

研究动机与目标

• 探讨非临床因素——外科医生工作量、手术室工作量和手术位置——对手术过程时长的影响。
• 评估调度和分配决策是否影响实际手术时长，挑战‘时长为固定输入’的假设。
• 研究手术类型、序列位置与外科医生表现之间对时长的交互影响。
• 开发一种统计建模框架，以捕捉手术时长数据中复杂且非线性的关系与交互作用。
• 通过纳入工作量和排序效应，为改善手术室规划与调度提供可操作的见解。

提出的方法

• 本研究使用来自中国一家医院近两年的大型真实世界手术记录数据集，聚焦于手术过程阶段（即手术的第三阶段）。
• 采用混合效应线性回归模型，估算外科医生工作量、手术室工作量和手术位置对时长的影响，同时对外科医生和手术类型设置随机效应。
• 引入手术类型与位置之间的交互项，以检测不同外科医生和手术类型下的差异效应。
• 使用回归树识别预测变量之间的非线性模式及潜在的交互结构。
• 通过对数似然值和调整决定系数（adjusted R²）评估模型拟合度，显著性通过p值和标准误判断。
• 分析范围限定于手术过程时长（从麻醉结束到手术结束），不包括术前准备和苏醒时间。

实验结果

研究问题

• RQ1 外科医生一天内完成的手术数量如何影响单个手术过程的时长？
• RQ2 手术室中安排的手术数量与单个手术过程时长之间存在何种关系？
• RQ3 外科医生每日手术序列中手术的位置是否会影响其时长？
• RQ4 手术类型、序列位置与外科医生身份之间的交互作用如何影响手术时长？
• RQ5 除临床因素外，非临床因素如工作量和排序安排在多大程度上影响手术时长？

主要发现

• 外科医生每天每多完成一台手术，手术时长平均减少10分钟。
• 当手术室工作量超过每天四台手术时，每多安排一台手术，手术时长增加约5分钟，表明存在非线性关系。
• 手术时长显著受其在外科医生每日手术序列中位置的影响，时长因顺序不同而变化（例如，早期手术与后期手术）。
• 外科医生表现出不同的表现模式：例如，外科医生B和C对手术位置更为敏感，表明其在工作量适应方面存在差异。
• 手术类型与位置之间存在显著交互作用：例如，手术类型11在从第3位移至第5位时，时长减少1.47分钟；而手术类型10仅减少0.42分钟，且不显著。
• 引入交互项后，模型拟合度提升，调整决定系数（adjusted R²）提高至0.224，对数似然值改善，证实了建模这些复杂关系的重要性。