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Improving Operating Room Efficiency: Machine Learning Approach to Predict Case-Time Duration - 24/09/19

Doi : 10.1016/j.jamcollsurg.2019.05.029 
Matthew A. Bartek, MD, MPH a, , Rajeev C. Saxena, MD, MBA b, Stuart Solomon, MD b, Christine T. Fong, MS b, Lakshmana D. Behara, MS c, Ravitheja Venigandla, MS c, Kalyani Velagapudi, PhD c, John D. Lang, MD b, Bala G. Nair, PhD b
a Department of General Surgery, University of Washington, Seattle, WA 
b Department of Anesthesiology and Pain Medicine, University of Washington, Seattle, WA 
c Perimatics LLC, Bellevue, WA 

Correspondence address: Matthew A Bartek, MD, MPH, 3424 Meridian Ave N, Apt 10, Seattle, WA 98103.3424 Meridian Ave N, Apt 10SeattleWA98103

Abstract

Background

Accurate estimation of operative case-time duration is critical for optimizing operating room use. Current estimates are inaccurate and earlier models include data not available at the time of scheduling. Our objective was to develop statistical models in a large retrospective data set to improve estimation of case-time duration relative to current standards.

Study Design

We developed models to predict case-time duration using linear regression and supervised machine learning. For each of these models, we generated an all-inclusive model, service-specific models, and surgeon-specific models. In the latter 2 approaches, individual models were created for each surgical service and surgeon, respectively. Our data set included 46,986 scheduled operations performed at a large academic medical center from January 2014 to December 2017, with 80% used for training and 20% for model testing/validation. Predictions derived from each model were compared with our institutional standard of using average historic procedure times and surgeon estimates. Models were evaluated based on accuracy, overage (case duration > predicted + 10%), underage (case duration < predicted – 10%), and the predictive capability of being within a 10% tolerance threshold.

Results

The machine learning algorithm resulted in the highest predictive capability. The surgeon-specific model was superior to the service-specific model, with higher accuracy, lower percentage of overage and underage, and higher percentage of cases within the 10% threshold. The ability to predict cases within 10% improved from 32% using our institutional standard to 39% with the machine learning surgeon-specific model.

Conclusions

Our study is a notable advancement toward statistical modeling of case-time duration across all surgical departments in a large tertiary medical center. Machine learning approaches can improve case duration estimations, enabling improved operating room scheduling, efficiency, and reduced costs.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations and Acronyms : EMR, ML, OR, XGBoost


Plan


 Drs Bartek and Saxena contributed equally to this work.
 Disclosure Information: Nothing to disclose.
 Disclosures outside the scope of this work: Dr Nair holds equity in and is a paid consultant to Perimatics, LLC.
 Support: Dr Bartek was supported by a training grant from the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases of the National Institutes of Health under Award Number T32DK070555.
 Disclaimer: The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health.


© 2019  Publié par Elsevier Masson SAS.
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Vol 229 - N° 4

P. 346 - octobre 2019 Retour au numéro
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