COMPARTIR ARTICLE
27% Més cirurgies per setmana
La qüestió pendent més important de la computació quàntica és quins problemes del món real són prou complexos perquè la quàntica superi els enfocaments clàssics, i si les organitzacions tenen preparades les dades, la infraestructura i el coneixement institucional quan arribi el maquinari.
L'Hospital del Mar de Barcelona està construint ara aquesta base. Com a part de Q-CARE, un projecte finançat pel CDTI, una entitat empresarial pública d'Espanya que promou la innovació i el desenvolupament tecnològic de les empreses nacionals, l'Hospital del Mar ha passat l'últim any treballant amb Qilimanjaro per aplicar la computació quàntica a un dels problemes més complexos des del punt de vista operatiu de l'atenció sanitària: la programació quirúrgica. Els resultats del projecte pilot amb dades simulades ja mostren el que és possible: un 271 TP3T més de cirurgies per setmana, sense noves sales, personal ni inversió.
Dins del projecte Q-CARE, la nostra col·laboració amb Qilimanjaro ens ha permès explorar tècniques d'optimització avançades alineades amb la computació quàntica i els enfocaments inspirats en la quàntica, aplicades a la planificació de quiròfans sota restriccions clíniques i operatives reals.
Rafa Luque
Infermera Coordinadora del Procés Quirúrgic i Esterilització, Hospital del Mar
Fundat l'any 1905, l'Hospital del Mar és un centre de terciarisme de 471 llits a Barcelona i una de les institucions de recerca biomèdica líder d'Espanya. Tracta patologies de mitjana i alta complexitat en múltiples especialitats quirúrgiques, amb un fort enfocament en la pràctica clínica integrada amb la recerca.
1. La planificació quirúrgica és un problema de classe quàntica
Programar un bloc quirúrgic sembla manejable des de fora. Hi ha un nombre fix de quiròfans, una llista de pacients i un nombre determinat d'hores al dia. A la pràctica, cada decisió interactua amb totes les altres d'unes maneres que superen allò que qualsevol procés manual pot controlar.
Cada cirurgia té un temps de procediment previst, un temps de neteja entre casos i un temps de recuperació a la unitat post-anestèsia. Aquesta unitat de recuperació, amb 15 llits a l'Hospital del Mar, es comparteix entre els 11 quiròfans. Si es programen massa casos de recuperació llarga al matí, la unitat de recuperació s'omple cap al migdia. Els pacients s'acumulen. Les sales queden aturades. La tarda es perd.
L'hospital ja disposava de procediments operatius molt ben establerts i d'un sòlid procés de planificació manual, que donaven suport a l'alt grau de robustesa requerit en les operacions clíniques reals. Com a gran hospital general, l'Hospital del Mar també gestiona una àmplia gamma d'especialitats quirúrgiques, cadascuna amb diferents requeriments clínics, de personal i de recursos. El principal avantatge del model d'optimització va ser la seva capacitat d'ampliar l'espai de decisió avaluant un conjunt més ampli de cirurgies candidates, més enllà de les situades al capdamunt de la llista d'espera, tenint en compte alhora totes les restriccions rellevants. Això va fer possible optimitzar la planificació quirúrgica sobre un conjunt d'opcions més ampli i divers sense comprometre la robustesa operativa.
2. Pas u: Demostrar-ho de manera clàssica
Abans de poder aplicar l'optimització quàntica a un problema a gran escala, calen tres coses:
- Una formulació matemàtica precisa del problema
- Dades per validar-ho
- Demostració que l'enfocament funciona
La fase clàssica d'aquest projecte ofereix tots tres.
Treballant amb les dades de procediment de l'Hospital del Mar en 24 tipus de cirurgia, incloent-hi la durada de la operació, el temps de recuperació i les garanties de la llista d'espera clínica, l'equip va construir un model d'optimització estocàstica que programa una setmana completa simultàniament, utilitzant estimacions de les durades variables de les cirurgies i dels temps de recuperació. El model coordina l'assignació de pacients, l'assignació de quiròfans i les hores d'inici mantenint alhora la unitat de recuperació dins de la capacitat.
El programa optimitzat va arribar a 331 cirurgies per setmana, en comparació amb les 267 del procés actual. La unitat de recuperació es va mantenir dins de la capacitat en tot moment. Una anàlisi de sensibilitat va confirmar que el coll d'ampolla real no era el nombre de quiròfans o d'equips de neteja, sinó la coordinació de l'ús dels llits de recuperació, una cosa invisible amb la planificació manual però abordable directament mitjançant l'optimització.
Aquesta millora del 27% ja és significativa per a qualsevol hospital. Més important encara per a la roadmap quàntica, demostra que el problema està ben definit, que les dades són útils i que els guanys potencials són reals. El model també funciona com un entorn de simulació per a la planificació estratègica: l'Hospital del Mar el pot utilitzar per quantificar l'impacte previst de les decisions sobre els recursos, com ara si afegir sales d'operacions es traduiria en un augment significatiu dels procediments setmanals.
Els resultats preliminars, obtinguts en escenaris simulats utilitzant les dades disponibles, indiquen millores potencials de gairebé 30% en la capacitat de planificació en comparació amb els enfocaments tradicionals, i ens proporcionen una base quantitativa molt més rica per analitzar i desenvolupar la nostra metodologia de gestió de recursos, tot i que encara dins d'un entorn exploratori.
Rafa Luque
Infermera Coordinadora del Procés Quirúrgic i Esterilització, Hospital del Mar
3. Començar abans que el quàntic sigui estrictament necessari
El model clàssic funciona bé a l'escala actual del problema de planificació de l'Hospital del Mar. La justificació de les solucions quàntiques rau en com creix el problema: a mesura que la complexitat de les restriccions augmenta a causa d'una població de pacients més gran, quiròfans addicionals o requisits clínics més estrictes, l'optimització clàssica arriba a límits de temps que la fan impràctica per a la planificació en temps real.
Els processadors quàntics estan fets exactament per a aquesta classe de problemes d'escalat. És per això que la bretxa de preparació en el desplegament quàntic és tant institucional com tècnica. Les organitzacions que han dedicat temps a formalitzar els problemes adequats, estructurar les dades i validar els resultats es trobaran en una posició fonamentalment diferent de les que comencen des de zero quan arribi el maquinari quàntic viable.
L'Hospital del Mar disposa ara d'un marc d'optimització operatiu, d'un model validat del seu bloc quirúrgic i d'una comprensió clara d'on es troben les restriccions. Quan el maquinari quàntic arribi a l'escala i la fiabilitat necessàries per a instàncies d'aquesta complexitat, el cas d'ús estarà a punt.
Projectes com aquest són essencials per entendre on les tecnologies quàntiques poden crear valor real en tasques d'optimització. Com que l'escala i el moment d'aquest impacte encara són incerts, creiem que és crucial començar aviat i col·laborar estretament amb experts en la matèria. Això ens permet desenvolupar algorismes robustos que puguin proporcionar beneficis pràctics avui dia, alhora que incorporen progressivament mètodes accelerats per ordinador quàntic a mesura que el maquinari madura.
Jordi Riu
Cartera d'Algorismes PO, Qilimanjaro Quantum Tech
4. El full de ruta
Ambdós socis estan explorant ara com portar el model d'optimització a les operacions clíniques del dia a dia, adaptant-lo perquè funcioni dins dels fluxos de treball de planificació reals utilitzant dades de pacients en temps real. L'aplicació de solucionadors quàntics, per abordar instàncies de problemes que superen els límits pràctics dels enfocaments clàssics, es farà progressivament més viable a mesura que el maquinari quàntic continuï madurant.
El projecte Q-CARE està subvencionat pel Centre per al Desenvolupament Tecnològic i la Innovació (CDTI) a través del programa de Missions de Ciència i Innovació, dins del Programa de Transferència i Col·laboració del Pla Estatal d'Investigació Científica, Tècnica i d'Innovació 2024-2027, en el marc del Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència, i compta amb el suport del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats. S'inscriu en la Missió 6: Salut Digital, i promou la recerca i el desenvolupament de noves eines digitals que milloren l'eficiència dels sistemes sanitaris, optimitzen els processos d'atenció i acceleren el descobriment de nous medicaments.
