Optimisation de l'organisation en hémodialyse : étude de cas

Lorsque les reins d’un patient ne sont plus en mesure de filtrer efficacement les déchets et les liquides présents dans son sang, celui-ci pourrait se voir prescrire des traitements d’hémodialyse. Les traitements d’hémodialyse sont exigeants. En moyenne, les patients nécessitent 3 rendez-vous par semaine d’une durée de 4 heures. Ainsi, la qualité de l’organisation du centre d’hémodialyse lui procurant les traitements a un impact important sur sa qualité de vie. Lors des rendez-vous d’hémodialyse, les patients sont affectés à une infirmière et à une chaise de traitement. Le rôle de l’infirmière est de brancher le patient à la machine d’hémodialyse, de surveiller la complétion du traitement et de le débrancher. Également, certains patients requièrent d’être affectés à des chaises correspondant à leurs besoins spécifiques, telles que des chaises basses, pour obèses, ou en isolation. L’affectation des infirmières aux patients dépend de leur niveau d’expérience, ainsi que du nombre maximal de patients auxquelles ces dernières peuvent être affectées par quart et par jour. Les problèmes à résoudre dans un centre d’hémodialyse pour en optimiser l’efficacité sont nombreux. Nous pouvons citer, par exemple, l’horaire des infirmières, et plus particulièrement la longueur des quarts de travail affectés, le choix des jours de rendez-vous des patients (c’est-à-dire le triplet de jours lundi/mercredi/vendredi ou mardi/jeudi/samedi), la période de rendez-vous (matin, après-midi ou soir) ou l’affectation quotidienne infirmière-patient-chaise. Dans ce mémoire, bien que nous abordions les problèmes d’horaire et d’assignation à des périodes de rendez-vous, nous avons un intérêt particulier pour le problème d’affectation quotidien. C’est en effet la tâche administrative la plus lourde pour le personnel infirmier. Cela est notamment dû aux fréquentes modifications de la liste quotidienne de patients à affecter en raison de nombreux facteurs : les hospitalisations des patients actuels, les nouveaux patients nécessitant des traitements et les patients en vacances ayant besoin de visiter un centre d’hémodialyse durant leur séjour. Le nombre d’infirmières travaillant durant chaque quart de travail peut également être modifié selon les absences et le volontariat pour compléter du temps supplémentaire. De plus, la variation entre les niveaux d’acuité des patients complexifie la répartition équitable entre les infirmières. Afin de répondre à ces enjeux, tout d’abord, nous proposons d’optimiser les horaires des infirmières et les périodes de rendez-vous des patients, en minimisant l’acuité affectée aux infirmières à chaque période de rendez-vous à l’aide d’un modèle d’optimisation. Ce modèle est utilisé pour évaluer la relation entre la qualité des affectations et les types d’horaires des patients et des infirmières. Un modèle linéaire multi-objectifs est ensuite développé pour optimiser les assignations en hémodialyse. Grâce à la collaboration avec la clinique externe d’hémodialyse du Centre hospitalier de l’université de Montréal (CHUM), ce modèle est réaliste et adapté aux besoins pratiques. Son objectif est de minimiser la charge de travail des infirmières et de respecter les critères de qualité lors de l’affectation des patients aux chaises. La charge de travail d’une infirmière est définie par la distance entre les chaises de traitement qui lui sont affectées et par l’acuité des patients qu’elle traite. Les critères de qualité de l’affectation à une chaise incluent le respect du niveau d’autonomie du patient et la constance dans les affectations aux chaises d’un rendez-vous à l’autre. Ce modèle peut être résolu séquentiellement après le modèle d’optimisation des horaires. Pour assurer l’utilisation à long terme du modèle d’affectation par le centre d’hémodialyse, nous avons développé une interface sur Excel. En un clic, le personnel peut optimiser les affectations en fonction des données fournies, facilitant ainsi une application quotidienne des résultats du modèle. Pour enrichir davantage le modèle, nous avons intégré une procédure pour suggérer des heures d’arrivée aux patients selon leur période de rendez-vous et l’affectation proposée par le modèle. Afin de tester les modèles mathématiques, des instances représentant des semaines réelles au centre d’hémodialyse ont été bâties grâce au données de la clinique d’hémodialyse. Des critères d’acuité chez les patients ont aussi été identifiés afin de pouvoir évaluer leur charge de travail respective. La principale conclusion de cette étude est que le modèle d"affectation développé permet d’obtenir des améliorations significatives en termes de qualité de répartition de l’acuité des patients entre les infirmières. De plus, l’utilisation de l’interface sur Excel permettra de limiter le temps passé par les infirmières à planifier les affectations. Par ailleurs, la qualité des résultats pour les affectations est améliorée lorsque les horaires de travail des infirmières et les périodes de rendez-vous des patients sont bâtis en considérant la charge de travail. Changer quelques patients d’un patron de rendez-vous à un autre peut significativement affecter la charge de travail des infirmières.

Abstract

When a patient’s kidneys can no longer effectively filter waste and fluids from their blood, they may require hemodialysis treatments. These treatments are demanding, typically involv-ing three appointments per week, each lasting four hours on average. Therefore, the quality of organization at the hemodialysis center providing these treatments can significantly impacts the patient’s quality of life. During hemodialysis appointments, patients are assigned to a nurse and a specific treatment chair. The nurse’s responsibilities include connecting the patient to the hemodialysis machine, monitoring the treatment’s progress, and disconnecting the patient afterward. Patients must be assigned a chair that meets their specific needs, such as a low chair, a chair for obese patients, or an isolation chair. Nurse assignments depend on their experience level and the maximum number of patients they can attend to per shift and per day. Optimizing the efficiency of a hemodialysis center involves addressing several challenges. Key issues include scheduling nurses, particularly the length of their shifts, selecting patient ap-pointment days (Monday/Wednesday/Friday or Tuesday/Thursday/Saturday), determining appointment periods (morning, afternoon, or evening), and the daily nurse-to-patient-to-chair assignments. In this study, we primarily focus on the daily assignment problem, but we also address nurse and patient scheduling.This daily assignment is the most administratively burdensome task for nursing staff, mainly due to frequent changes in the patient list caused by various factors: current patient hospitalizations, new patients requiring treatment, and vacationing patients needing temporary hemodialysis treatments. Additionally, the number of nurses per shift can fluctuate based on absences and voluntary overtime. The varying acuity levels of patients further complicates equitable assignment among nurses. To address these challenges, we first propose optimizing nurse schedules and patient appoint-ment periods by minimizing the acuity assigned to nurses during each appointment period using an optimization model. This model is employed to evaluate the relationship between the quality of assignments and the types of schedules for patients and nurses. A multi-objective linear model is then developed to optimize dialysis assignments. Through collaboration with the outpatient dialysis clinic at CHUM, this model is realistic and tailored to practical needs. Its objective is to minimize nurse workload while meeting quality criteria for assigning patients to chairs. A nurse’s workload is defined by the distance between the treatment chairs assigned to her and the acuity of the patients she treats. The quality criteria for chair assignments include respecting the patient’s level of autonomy and maintaining consistency in chair assignments from one appointment to the next. This model can be solved sequentially after the schedule optimization model. To ensure long-term use of the assignment model at the hemodialysis center, we have devel-oped an Excel interface. This interface allows staff to begin optimizing assignments with a single click based on provided data, facilitating daily application of model results. We’ve also integrated a procedure to suggest patient arrival times based on their appointment period and the assignment proposed by the model. To validate the mathematical models, instances representing actual weeks at the hemodialysis center were constructed and patient acuity criteria were identified to assess their respective workload. The primary outcome of this study is that the developed model significantly improves assignment quality. Utilizing the Excel interface to generate assignments will also help decrease the time nurses spend on planning. Moreover, we observe that even minor changes in patient appointment patterns or nurse schedule types can have a significant impact on nurse workload.