Modélisation et simulation de la trajectoire des patients en radiothérapie

Modélisation et Simulation de la trajectoire des patients en radiothérapie - De nombreux traitements existent afin de lutter contre le cancer. Parmi les plus répandus, nous notons la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie. Cette dernière est considérée comme une référence étant donné que près de la moitié des patients ont passé par une phase de radiothérapie seule ou combinée durant leur régime de traitement. Le processus complet associé à cette technique implique une organisation complexe du point de vue des ressources et des flux des patients. Les réels enjeux d'une optimisation de ces processus sont multiples. En ce qui concerne les patients, l'enjeu majeur concerne la qualité des soins qui leur sont apportés et la minimisation des délais d'attente. En effet, diminuer ou éliminer les temps d'attente avant l'accès aux traitements signifie une meilleure qualité de service rendu au patient, mais également, une augmentation du nombre des patients pris en charge, et par conséquent, un accroissement de l'efficience de fonctionnement du centre de traitement. Depuis quelques dizaines d'années, les méthodes de recherche opérationnelle et les techniques de l'ingénierie industrielle font leur apparition dans le milieu hospitalier afin d'améliorer la performance de ces systèmes opératoires. En particulier, la radiothérapie présente une problématique intéressante liée à la conjonction de la rareté des ressources et à la complexité de la synchronisation de la trajectoire des soins. La résolution de ces problèmes nécessite une adoption de bonnes pratiques assurant d'une part, l'optimisation de la trajectoire des patients et d'autre part l'utilisation efficace des ressources disponibles. Dans ce contexte, les cliniques se sont retournées vers les outils d'aide à la décision. Parmi ces derniers, notons un outil permettant de modéliser toute la trajectoire des patients et comparer plusieurs politiques de gestion tout en étudiant leur impact sur la performance globale du système. Nous abordons cette question en débutant par une revue de la littérature sur la modélisation, la simulation et la planification en radiothérapie. Bien que cette étude se révèle limitée dans le contexte du processus complet, plusieurs approches ont été élaborées afin de traiter des parties du processus. En outre, elles sont appliquées à un cas spécifique lié à un seul centre de traitement. Dans cette optique, vient l'idée de ce projet ayant comme objectif le développement d'un modèle de simulation générique. Dans la première partie de ce travail, confronté aux limites du cadre de modélisation utilisé jusqu'aujourd'hui, nous avons développé une modélisation originale de la trajectoire des patients permettant une représentation plus fidèle de la réalité au niveau des flux physiques des patients, des ressources, des tâches, etc. En particulier, un langage de modélisation de processus normalisé (BMPN) a été utilisé pour élaborer une cartographie permettant de mieux comprendre le parcours d'un patient et sa trajectoire. Dans la deuxième partie, cette cartographie a été reproduite avec le langage de programmation Java et implémenté dans le modèle de simulation afin de pouvoir évaluer plusieurs nouvelles stratégies de gestion. Le simulateur obtenu nous a permis de modéliser et simuler la trajectoire des patients ainsi que leurs interactions avec les ressources tout en conservant la qualité de représentation de la réalité. En outre, il a permis de constater et d'évaluer l'impact de plusieurs scénarios par rapport aux différents indicateurs de performance. Finalement, la simulation du système radio-oncologique nous a abouti à prévoir des recommandations que nous avons jugé fiable, après la phase de validation, assurant l'amélioration de la qualité des soins apportés aux patients par la diminution des délais de prise en charge et le respect des temps d'attentes prescrits par la grille de classification. Mots-Clés : Modélisation, simulation, radiothérapie, trajectoires, stratégies et modèles de planification, ressources

Abstract

Modeling and simulation of patient trajectory in radiotherapy centers - In the fight against cancer, major path are surgery, chemotherapy and radiotherapy. Radiation therapy is recognized as a reference since more than 50% of the patients received radiation during their treatment regimen. The treatment process associated with this technique involves a complex organization as regards as resources and patient flows. Concerning radiotherapy centers, they need to reduce treatment cost and manage resources utilization while keeping better quality of service. Regarding patients, major concern is quality of the care they receive and improvement of waiting time. In fact, reducing or eliminating waiting time before access to treatment means better quality of service to the patient, but also an increase in the number of treated patients, and consequently in the efficiency of treatment. Since several decades, operational research methods and industrial management techniques have appeared in healthcare. In particular, radiotherapy care trajectories are interesting because of the combination of critical resources and multiples care activity repetition. The resolution of these problems requires the adoption of good practices ensuring on the one hand the optimization of the trajectory of patients and on the other hand the efficient use of available resources. In this context, clinics have turned to decision-making tools. Among these, a tool that can model the entire patient trajectory and compare several management policies while studying their impact on the overall performance. We address this issue by starting with a review of the literature on modeling, simulation and planning in radiotherapy. Although several promising approaches have been developed, literature in this filed is scare. In fact, the majority of study reviewed handle only some phases of the process. In addition, they are applied to a specific case related to a single treatment center. In this perspective that this project was born with the objective of developing a generic simulation model. In the first part, we have developed an original model of the trajectory of patients allowing more accurate representation of reality of the processes. In particular, a standardized process modeling language (BMPN) was used to develop a precise mapping to better understand a patient's trajectory. In the second part, this mapping was reproduced and implemented in Java in order to evaluate several new management strategies. The simulator that we developed allowed us to simulate the trajectory of patients as well as their interactions with resources. In addition, it was possible to observe and evaluate the impact of several scenarios in terms of the objectives of centers, quantified using appropriate indicators such as waiting time. Finally, using the knowledge accumulated during the simulation of different scenarios, we made recommendations ensuring the improvement of quality of care given to patients by reducing delays and maximizing the uses of existing resources. Keywords: Modeling, simulation, radiotherapy, trajectories, planning strategies, resources