Patient scheduling is a difficult task involving stochastic factors such as the unknown arrival times of patients. Similarly, the scheduling of radiotherapy for cancer treatments needs to handle patients with different urgency levels when allocating resources. High priority patients may arrive at any time, and there must be resources available to accommodate them. A common solution is to reserve a flat percentage of treatment capacity for emergency patients. However, this solution can result in overdue treatments for urgent patients, a failure to fully exploit treatment capacity, and delayed treatments for low-priority patients. This problem is especially severe in large and crowded hospitals. In this paper, we propose a prediction-based approach for online dynamic radiotherapy scheduling that dynamically adapts the present scheduling decision based on each incoming patient and the current allocation of resources. Our approach is based on a regression model trained to recognize the links between patients' arrival patterns, and their ideal waiting time in optimal offline solutions where all future arrivals are known in advance. When our prediction-based approach is compared to flat-reservation policies, it does a better job of preventing overdue treatments for emergency patients, while also maintaining comparable waiting times for the other patients. We also demonstrate how our proposed approach supports explainability and interpretability in scheduling decisions using SHAP values.


翻译:病人的日程安排是一项艰巨的任务,涉及诸如病人抵达时间不详等随机因素。同样,癌症治疗的放射治疗时间安排在分配资源时需要处理具有不同紧迫程度的病人。高度优先病人随时可能到达,必须具备容纳他们的资源。一个共同的解决办法是为紧急病人保留一个固定比例的治疗能力。然而,这一解决办法可能导致紧急病人的治疗逾期,未能充分利用治疗能力,低优先病人的治疗延迟。在大型和拥挤的医院中,这个问题特别严重。在本文件中,我们提议了一种基于预测的在线动态放射治疗时间安排办法,以动态方式调整目前基于每个新来病人的日程安排决定和目前的资源分配。我们的方法基于一种回归模式,经过培训,认识到病人抵达模式之间的联系,以及他们理想的离线最佳等待时间,因为所有未来到达者都事先知道。当我们以预测为基础的方法与固定保存政策相比,它可以更好地防止紧急病人的逾期治疗,同时保持其他病人的可比较的等待时间。我们还演示了我们提出的办法如何使用SHAP的可理解性解释性。

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