CN113066568B - 一种基于gvns-op算法的petct检查调度方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于GVNS‑OP算法的PETCT检查调度方法，所述基于GVNS‑OP算法的PETCT检查调度方法包括如下步骤：设定算法参数；通过启发式规则生成初始解；对解进行震荡操作，得到邻域解；对邻域解执行邻域搜索操作，改进；判断是否满足步骤5终止条件，若满足则执行步骤6，否则返回步骤4；更新算法参数；判断是否满足终止条件，若满足则终止算法，否则返回步骤3。本申请设计合理，可以合理的进行PETCT检查患者调度，在几十秒内给出一个近似最优的安排方案，每名患者在那天检查，通知到达时间，预计注射时间，合理估算每日所需显影剂剂量，有效降低显影剂采购量，降低医院成本。

Description

一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法
技术领域
本申请涉及一种PETCT检查调度方法，具体是一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法。
背景技术
PETCT将PET与CT完美融为一体，由PET提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而CT提供病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方位的断层图像，在癌症早期筛查、鉴别肿瘤有无复发、定位肿瘤原发和转移病灶等方面有广泛应用，具有灵敏、准确、特异及定位精确等特点。
近些年来，做PETCT检查的患者增长迅速，然而对于患者的调度方案依旧是人工安排或者先到先服务，患者的安排方案将会影响每天的显影剂采购量，显影剂十分昂贵且无法储存，目前元启发式算法被广泛应用于调度问题，但已有的算法并不是对于所有调度问题都可以取得良好的效果。因此，针对上述问题提出一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法。
发明内容
一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法，所述基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法包括如下步骤：
步骤1：输入显像剂放射性元素半衰期T、检查所有患者计划时间D，待检查患者身高h、体重w、检查模式，一段体长的设置长度l，设备扫描一段体长的时间s，问诊时间a，计算每位患者所需显像剂计量d＝0.13*w，初始化算法参数，最大连续迭代次数tmax，shake(x，k)操作中的算子个数K，邻域搜索操作中算子个数I，令k＝1，t＝1。
步骤2：根据患者的预计扫描时间，将PETCT扫描时间小于问诊时间a的患者划分为集合A，大于等于问诊时间a的患者划分为集合B，将集合B中的患者依次分到计划时间D中的每一天，之后按相同方式将集合A中的患者依次分到计划时间D中的每一天，这样得到一个初始解X，即得到一个患者的安排方案。
步骤3：对当前解X进行shake(x，k)操作，根据k值选取对应的算子进行shake(x，k)操作，得到邻域解Xi，令i＝1，最优性算子如下：
(1)令day＝0；
(2)令day＝day+1，判断day＞D是否成立，若成立，则输出当前的解，终止算子操作；否则执行步骤3；
(3)对于第day天的计划方案，任何两个属于集合B中的患者按照
Figure GDA0003782694290000021
非递增排序；
(4)对于第day天的计划方案，任何两个属于集合A中的等待时间与PETCT时间之和不大于问诊时间a的患者，按照患者所需显像剂计量d非递增排序，返回步骤2。
步骤4：对邻域解Xi进行邻域搜索操作，根据i＝1值选取对应的算子进行邻域搜索操作，得到解Xii，若Xii优于Xi，则将Xi的解更新为Xii的解，令i＝1；若Xii不优于Xi，令i＝i+1。
步骤5：判断i＞I是否成立，若成立，则令i＝1，执行步骤6，否则返回步骤4。
步骤6：判断Xi和X的优劣，若Xi优于X，则将X的解更新为X的解，令k＝1，t＝1，返回步骤3；若Xi不优于X，则令k＝k+1，t＝t+1。
步骤7：判断t≥tmax是否成立，若成立，算法终止，否则，判断k＞K是否成立，若成立，则令k＝1，执行步骤4，否则值不变；执行步骤3。
优选的，在步骤3中还包括三个基本算子分别为：
(1)swap算子：交换安排在同一天的患者的检查顺序；
(2)2-swap算子：交换安排在不同两天的检查患者；
(3)插入算子：将某一检查患者安排在另一天的某一患者之前。
优选的，在步骤1中，检查模式分为局部检查和全身检查。
优选的，所述检查模式分为局部检查，则在步骤2的扫描段数为1，检查模式若为全身检查，则扫描段数为h/l，取整。
优选的，在步骤2中，所述集合A中患者按照患者所需显像剂计量d非递增排序，所述集合B中患者按照
Figure GDA0003782694290000031
非递增排序。
本发明的有益效果是：首先将一个复杂的多流程问题转化为一个分配及排序问题，根据以往的数据统计，可以近似估计每个流程的时间，将以往模糊的，人工的管理方式转化为清晰的、数字化的管理模式；
可以合理的进行PETCT检查患者调度，在几十秒内给出一个近似最优的安排方案，每名患者在那天检查，通知到达时间，预计注射时间，合理估算每日所需显影剂剂量，有效降低显影剂采购量，降低医院成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请PETCT检查调度方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一：
如图1所示，所述基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法包括如下步骤：
步骤1：输入显像剂放射性元素半衰期T、检查所有患者计划时间D，待检查患者身高h、体重w、检查模式，一段体长的设置长度l，设备扫描一段体长的时间s，问诊时间a，计算每位患者所需显像剂计量d＝0.13*w，初始化算法参数，最大连续迭代次数tmax，shake(x，k)操作中的算子个数K，邻域搜索操作中算子个数I，令k＝1，t＝1。
步骤2：根据患者的预计扫描时间，将PETCT扫描时间小于问诊时间a的患者划分为集合A，大于等于问诊时间a的患者划分为集合B，将集合B中的患者依次分到计划时间D中的每一天，之后按相同方式将集合A中的患者依次分到计划时间D中的每一天，这样得到一个初始解X，即得到一个患者的安排方案。
步骤3：对当前解X进行shake(x，k)操作，根据k值选取对应的算子进行shake(x，k)操作，得到邻域解Xi，令i＝1，最优性算子如下：
(1)令day＝0；
(2)令day＝day+1，判断day＞D是否成立，若成立，则输出当前的解，终止算子操作；否则执行步骤3；
(3)对于第day天的计划方案，任何两个属于集合B中的患者按照
Figure GDA0003782694290000051
非递增排序；
(4)对于第day天的计划方案，任何两个属于集合A中的等待时间与PETCT时间之和不大于问诊时间a的患者，按照患者所需显像剂计量d非递增排序，返回步骤2。
步骤4：对邻域解Xi进行邻域搜索操作，根据i＝1值选取对应的算子进行邻域搜索操作，得到解Xii，若Xii优于Xi，则将Xi的解更新为Xii的解，令i＝1；若Xii不优于Xi，令i＝i+1。
步骤5：判断i＞I是否成立，若成立，则令i＝1，执行步骤6，否则返回步骤4。
步骤6：判断Xi和X的优劣，若Xi优于X，则将X的解更新为X的解，令k＝1，t＝1，返回步骤3；若Xi不优于X，则令k＝k+1，t＝t+1。
步骤7：判断t≥tmax是否成立，若成立，算法终止，否则，判断k＞K是否成立，若成立，则令k＝1，执行步骤4，否则值不变；执行步骤3。
进一步地，在步骤3中还包括三个基本算子分别为：
(1)swap算子：交换安排在同一天的患者的检查顺序；
(2)2-swap算子：交换安排在不同两天的检查患者；
(3)插入算子：将某一检查患者安排在另一天的某一患者之前。
进一步地，在步骤1中，检查模式分为局部检查和全身检查。
进一步地，所述检查模式分为局部检查，则在步骤2的扫描段数为1，检查模式若为全身检查，则扫描段数为h/l，取整。
实施例二：
如图2至图4所示，患者顺序影响显影剂需求量，例子如下：
假设只有2个患者，问诊时间一般在5-8分钟，因为要保证每天的患者可以检查完，所以假设选取最大问诊时间a＝8分钟，显影剂一般为18F-FDG，其半衰期T＝109分钟，患者1需要剂量d1＝10mCi，PETCT时间s1＝15分钟；患者2需要剂量d2＝7mCi，PETCT时间s2＝10分钟，医院上班时间8：00(第一个患者的开始问诊时间，设置为t＝0)，那么显影剂在8:00的剂量为其预计采购量dose。
方案1：患者1在患者2之前。
预计采购量：
Figure GDA0003782694290000061
方案2：患者1在患者2之前
预计采购量：
Figure GDA0003782694290000062
上述PETCT检查调度方法，首先将一个复杂的多流程问题转化为一个分配及排序问题，根据以往的数据统计，可以近似估计每个流程的时间，将以往模糊的，人工的管理方式转化为清晰的、数字化的管理模式；
可以合理的进行PETCT检查患者调度，在几十秒内给出一个近似最优的安排方案，每名患者在那天检查，通知到达时间，预计注射时间，合理估算每日所需显影剂剂量，有效降低显影剂采购量，降低医院成本。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法，其特征在于：所述基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法包括如下步骤：
步骤1：输入显像剂放射性元素半衰期T、检查所有患者计划时间D，待检查患者身高h、体重w、检查模式，一段体长的设置长度l，设备扫描一段体长的时间s，问诊时间a，计算每位患者所需显像剂计量d＝0.13*w，初始化算法参数，最大连续迭代次数tmax，shake(x，k)操作中的算子个数K，邻域搜索操作中算子个数I，令k＝1，t＝1；
步骤2：根据患者的预计扫描时间，将PETCT扫描时间小于问诊时间a的患者划分为集合A，大于等于问诊时间a的患者划分为集合B，将集合B中的患者依次分到计划时间D中的每一天，之后按相同方式将集合A中的患者依次分到计划时间D中的每一天，这样得到一个初始解X，即得到一个患者的安排方案；
步骤3：对当前解X进行shake(x，k)操作，根据k值选取对应的算子进行shake(x，k)操作，得到邻域解Xi，令i＝1，最优性算子如下：
(1)令day＝0；
(2)令day＝day+1，判断day＞D是否成立，若成立，则输出当前的解，终止算子操作；否则执行步骤3；
(3)对于第day天的计划方案，任何两个属于集合B中的患者按照
Figure FDA0003782694280000011
非递增排序；
(4)对于第day天的计划方案，任何两个属于集合A中的等待时间与PETCT时间之和不大于问诊时间a的患者，按照患者所需显像剂计量d非递增排序，返回步骤2。
步骤4：对邻域解Xi进行邻域搜索操作，根据i＝1值选取对应的算子进行邻域搜索操作，得到解Xii，若Xii优于Xi，则将Xi的解更新为Xii的解，令i＝1；若Xii不优于Xi，令i＝i+1；
步骤5：判断i＞I是否成立，若成立，则令i＝1，执行步骤6，否则返回步骤4；
步骤6：判断Xi和X的优劣，若Xi优于X，则将X的解更新为X的解，令k＝1，t＝1，返回步骤3；若Xi不优于X，则令k＝k+1，t＝t+1；
步骤7：判断t≥tmax是否成立，若成立，算法终止，否则，判断k＞K是否成立，若成立，则令k＝1，执行步骤4，否则值不变；执行步骤3。
2.根据权利要求1所述的一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法，其特征在于：在步骤3中还包括三个基本算子分别为：
(1)swap算子：交换安排在同一天的患者的检查顺序；
(2)2-swap算子：交换安排在不同两天的检查患者；
(3)插入算子：将某一检查患者安排在另一天的某一患者之前。
3.根据权利要求1所述的一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法，其特征在于：在步骤1中，检查模式分为局部检查和全身检查。
4.根据权利要求3所述的一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法，其特征在于：所述检查模式分为局部检查，则在步骤2的扫描段数为1，检查模式若为全身检查，则扫描段数为h/l，取整。
5.根据权利要求1所述的一种基于GVNS-OP算法的PETCT检查调度方法，其特征在于：在步骤2中，所述集合A中患者按照患者所需显像剂计量d非递增排序，所述集合B中患者按照
Figure FDA0003782694280000021
非递增排序。
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