Workflow: Uma solução efetiva para o Gerenciamento Hospitalar Levi Ferreira, Rafael Andrade, Aldo von Wangenheim The Cyclops Project Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) Florianópolis - SC - Brasil Resumo Processos hospitalares, por sua complexidade e risco, requerem decisões rápidas e precisas. Estas decisões podem ter caráter médico ou administrativo, indo desde a escolha do melhor horário e ou profissional para um determinado exame até a decisão de que tratamento ou medicação indicar para uma determinada doença. Este artigo apresenta a proposta de uma solução para o gerenciamento das rotinas hospitalares utilizando a tecnologia de workflow combinada a técnicas de planejamento e configuração advindos da inteligência artificial. Neste contexto, analisam-se as dificuldades encontradas para o eficiente gerenciamento de hospitais e clínicas; as possíveis tecnologias utilizadas para a solução; e uma aplicação desenvolvida e testada experimentalmente para este fim. Palavras-chave: Workflow, Gerenciamento, Processos, Metas/Operadores. Abstract Hospital processes, for their complexity and risk, require fast and accurate decisions. These decisions can be of medical or administrative kind, from the choice of the best time and or professional for a specific procedure until the decision of which treatment or medication to assign for a certain disease. This paper shows a proposal for the hospital routines management using the workflow technology combined with planning and configuration techniques from artificial intelligence field. It analyzes the difficulty found in the hospital and clinical efficient management, possible technologies to be used for the solution and one application developed and tried for this purpose. Key-words: Workflow, Management, Process, Goal/Operators. Introdução Neste início de milênio, a sociedade mundial vem enfrentando novos desafios em um mundo que evolui rapidamente, no qual a informação tem se convertido em um fator essencial a ser elaborado e intercambiado de diferentes maneiras. Assim como em outras atividades profissionais, o intercâmbio eficiente da informação entre profissionais de saúde pode economizar tempo e dinheiro, além de proporcionar uma maior efetividade clínica, melhorar a continuidade e a qualidade da assistência em todas as especialidades. Processos clinico-hospitalares, por sua complexidade e risco, requerem decisões rápidas e precisas. Estas decisões podem ter caráter médico ou administrativo, indo desde a escolha do melhor horário e ou profissional para um determinado exame até a decisão de que tratamento ou medicação indicar para uma determinada doença. O ponto comum é que toda e qualquer decisão será baseada num conjunto de dados e informações. As soluções de gerenciamento por workflow existentes no mercado e ou propostas são fundamentadas em roteamento de documentos ou notificações por e-mail (ex: Lotus Notes[4]) e tratam o processo em alto nível. Os fluxos de processo prevêem os setores a serem comunicados de cada atividade sem se preocupar em alocar eficientemente os profissionais e recursos destes setores. Neste contexto, recursos essenciais não são gerenciados de forma a maximizar o seu uso, oferecendo assim um suporte deficiente à rotina hospitalar. Com a utilização de modelos de processo, gerenciados por uma engine 1 de workflow, toda a carga organizacional pode ser automatizada facilitando o trabalho dos profissionais envolvidos e ou o treinamento de novos profissionais [1]. Uma vez o processo modelado e validado, a engine pode através de metas/operadores [2] [3], alocar o melhor recurso e profissional pra cada tarefa no melhor horário disponível. Processos de realocação, se necessários, podem ser realizados automaticamente. Treinamentos de novos 1 Em programação de computadores, engine é um jargão para um programa que executa as funções centrais ou essenciais para outros programas. No contexto de workflow, a engine é o centro de todo o processamento, sendo responsável por todo o processo de interpretação de modelos, instanciação e inferência.
funcionários podem ser feitos, através dos modelos, de maneira rápida e fácil. Para entendimento de aplicações de controle do fluxo de atividades, imagina-se o seguinte cenário: em uma clínica de diagnóstico médico por imagem, por exemplo, a marcação de um simples exame de ultra-som envolve uma série de decisões. A recepcionista precisa escolher um médico capaz de realizar o exame, escolher um aparelho de ultra-som compatível com o tipo de exame e encontrar um horário na agenda que melhor se adapte ao paciente, ao médico e ao aparelho. Após o agendamento outros profissionais devem ser envolvidos. Alguns para a preparação do aparelho e do paciente, em um momento anterior ao exame, e outros para a realização do diagnóstico e tratamento da informação, após o exame. Em uma clínica pequena, com um conjunto de profissionais bem treinados, é possível, com alguma dificuldade, gerenciar este processo utilizando agendas, anotações e comunicação verbal. Porém, ainda assim existem graves problemas em virtude da falta de um dos profissionais experientes ou da necessidade de se treinar novos funcionários. Analisando o ambiente hospitalar com seus problemas de documentação e gerenciamento do processo identifica-se os seguintes requisitos a serem atendidos: Modelagem abrangente do processo a ser gerenciado, contemplando não apenas a sequência de atividades e os documentos envolvidos, mas também as características de profissionais e recursos a serem alocados, tempos, prioridades e dependências temporais; Instanciação dos processos com base nos modelos com a conseqüente alocação das necessidades (profissionais recursos e materiais); Gerenciamento dos profissionais e recursos disponíveis e possíveis contingências; Possibilidade de realocação e replanejamento automático ou manual conforme a necessidade do ambiente; Possibilidade de otimização dos processos com base na alteração dos modelos garantindo assim a evolução constante; Acesso local e remoto aos dados dos processos garantindo agilidade e mobilidade. O principal objetivo deste trabalho de pesquisa é oferecer uma solução eficiente e abrangente para o gerenciamento hospitalar através da combinação de técnicas computacionais para planejamento (Workflow [5]), configuração (Metas/Operadores [2] [3] [6] [7]) e comunicação web através de protocolos próprios (Wf-XML [8]). Metodologia Visando atender ao objetivo proposto, foi desenvolvida uma pesquisa teórico-experimental resultando em um modelo, unificando a tecnologia de workflow com técnicas da inteligência artificial clássica. Esta solução permite elicitar, representar e documentar toda a informação pertinente aos processos hospitalares de cada ambiente, com base na experiência de seus especialistas, utilizando modelos de workflow. Permite ainda abstrair as necessidades do processo controlando a alocação de profissionais e recursos através de uma máquina de inferência baseada no modelo de Metas/Operadores [2] [3]. É possível gerenciar, através desta máquina, adaptações de processo, contingências e necessidades de replanejamento. A solução provê ainda interfaces web através de páginas HTML geradas por um servidor PHP - que, combinadas com comunicação por TCP/IP utilizando XML [8] tratam e mostram os dados gerenciados de forma rápida, clara e concisa. Com isto tem-se uma solução efetiva com uma máquina de inferência robusta, capaz de alocar automaticamente todas as necessidades dos processos instanciados, e uma interface leve e accessível, possível de ser utilizada inclusive por dispositivos móveis, em qualquer ponto do hospital. Esta solução foi desenvolvida em três módulos, cada qual com a sua função específica: 1. Workflow Designer: permite representar graficamente todos os dados da sequências de atividades de um processo; 2. Workflow Engine: realiza o controle de todo o processo, envolvendo a interpretação dos modelos, alocação das necessidades, gerenciamento do processo e disponibilização dos dados [9]; 3. Workflow Client: prove acesso aos dados gerenciados para clientes fixos ou móveis. Através da Workflow designer são criados os modelos gráficos dos processos. Estes são traduzidos em modelos XML e carregados na Workflow Engine. A engine de processamento disponibiliza aos clientes de workflow a lista de pacientes e modelos de processo cadastrados. Recebe as requisições de processos vindas dos clientes e instancia 2 os mesmos com base nos modelos procedendo à alocação de profissionais e recursos [9]. Todos os dados de processo ficam 2 Instanciar um processo, no contexto de workflow, significa, basicamente, criar uma cópia do modelo e atribuir valores específicos para cada variável (profissional, recurso, horário, etc). Ex: onde é requerido um Cardiologista, é definido o Dr Marcio; onde é requerido um Tomógrafo, é definido o Tomógrafo 01.
então disponíveis e podem ser acessados pelos clientes. O processo de instanciação e alocação é realizado através de técnicas de planejamento e configuração utilizando metas para abstrair os conceitos e operadores para atender as necessidades. Desta forma, com base nos modelos de workflow, é feita a aplicação do planejamento, através da redução de metas, produzindo a alocação das necessidades (materiais, recursos e profissionais) conforme demonstrado na Figura 1. Figura 1 Redução de Metas No primeiro passo, o modelo de processo como um todo é assumido como uma simples meta que deve ser reduzida por um operador apropriado. Este procedimento transforma a meta em um conjunto de novas metas que podem ser outros workflows, conjuntos de atividades ou apenas uma atividade que, por sua vez têm operadores específicos. Este processo será recursivamente repetido até a alocação completa de atores, recursos e materiais para cada atividade. Esta metodologia é a grande inovação deste trabalho: A aplicação de uma técnica tradicional de Inteligência Artificial para a viabilização da aplicação dos conceitos de workflow no gerenciamento do processo hospitalar. Esta técnica acrescenta a característica de reatividade ao processamento dos modelos permitindo refletir as alterações e correções do processo. A carga de processamento fica concentrada no servidor de workflows (workflow engine) e o sistema pode ser acessado por qualquer tipo de equipamento computacional que possua acesso à rede, até mesmo computadores de mão (palmtops). O requisito básico, para os clientes, é uma conexão, por Internet ou Intranet, e um navegador web comum. Resultados Para o teste da solução escolheu-se o setor de radiologia de uma clínica de diagnóstico por imagem, objetivando os processos de ultrasonografia. Utilizando o Workflow Designer e com o apoio dos médicos e técnicos responsáveis pelo setor, foram desenvolvidos modelos de todos os processos agregando dados de atores, recursos e materiais necessários para a execução de cada tarefa. A Figura 2 mostra um modelo sendo desenvolvido utilizando o Workflow Designer. Figura 2 Modelagem de processo utilizando Workflow Designer
Para cada ícone gráfico a ferramenta disponibiliza uma interface para entrada de dados permitindo a definição completa dos dados de atividades, profissionais e recursos. Os modelos desenvolvidos foram traduzidos em dados padronizados (modelos XML) e submetidos à Workflow Engine para o gerenciamento. Simulou-se, então, a entrada de dados com uma carga de processos a serem gerenciados. Através do Workflow Client, foi solicitada a alocação de processos para pacientes fictícios, observando-se o comportamento de alocação e gerenciamento. Cada procedimento foi planejado pela engine com os melhores profissionais e recursos que poderiam preencher os requisitos especificados e no melhor horário para o paciente. A eficácia da solução foi verificada apenas quanto à concordância e atendimento aos requisitos propostos. Os resultados subjetivos, observados pela equipe médica, de apoio, foram a praticidade e a agilidade oferecida no agendamento dos exames. Com a utilização da máquina de inferência para este processo diminuiu-se a carga de conhecimentos do processo necessária à recepcionista para uma simples alocação de procedimento. Discussão e Conclusões Os testes permitiram verificar a efetividade da solução quanto ao agendamento rápido e eficiente dos processos. Demonstraram ainda a praticidade da conseqüente alocação de recursos e profissionais e distribuição das informações aos envolvidos. A maior vantagem desta solução sobre as soluções de gerenciamento hospitalar comerciais está na utilização da tecnologia de workflow. Através dela permite-se a modelagem dos processos e realiza-se o gerenciamento com base nestes modelos. Estes modelos podem ser melhorados, corrigidos ou alterados conforme a evolução do processo e do conhecimento. Os novos modelos são então assumidos pela engine e gerenciados sem a necessidade de alterações no sistema de gerenciamento. A solução proposta tem ainda a vantagem de tornar possível o acesso às informações, para usuários identificados, de qualquer máquina conectada à Internet e/ou Intranet. Com isto adiciona-se mobilidade às informações visto que elas podem ser acessadas por computadores fixos, como os computadores pessoais (PCs), ou por computadores móveis, tais como notebooks e computadores de mão (Personal Digital Assistants PDA) em qualquer ponto do hospital ou fora dele. Figura 3 Workflow Client em PDA O PDA representa uma ótima opção para o acesso e controle dos dados de pacientes no ambiente hospitalar. Ele pode ser utilizado com softwares específicos [10] ou, neste caso, como um cliente de Internet conforme mostrado na Figura 3. Com eles, os procedimentos médicos ao pé do leito podem ser realizados de forma mais rápida e eficiente. Isto significa que, por exemplo, informações de processo podem ser acessadas facilmente durante uma visita do médico ou um atendimento da enfermeira. Com o acesso via web a utilização destes equipamentos é garantida. Como consequência, inclusões ou alterações de dados no prontuário do paciente podem ser feitas em tempo real sem causar atrasos no processo. Referências [1] ABBOTT, Kenneth R. Experiences with Workflow Management: Issues for the Next Generation. Proceedings of the 1994 ACM Conference on Computer Supported Cooperative Work. Chapel Hill, North Carolina, 1994. [2] Günter, A; Flexible Kontrolle in Expertensystemen zur Planung und Konfigurierung in technischen Domänen, DISKI - Dissertation zur Künstlichen Intelligenz, Universität Hamburg, 1991
[3] Günter, A. und Cunis, R. ; PLAKON - Ergebnisse einer Entwicklung, KI Zeitschrift, Heft 1, 7. Jahrgang, Gesellschaft für Informatik - GI, Marz 1993. [4] Reinwald, B. Mohan, C. Structured Workflow Management with Lotus Notes Release 4. In Proc. of the 41 st IEEE Computer Society Intnl. Conference, Santa Clara, CA, Fevereiro 1996. [5] WFMC - Workflow Management Coalition. The Workflow Reference Model 1995. disponível em http://www.wfmc.org/standards/docs/tc003v11. pdf, acessado em 01/2006. [6] Russell, Stuart; Norvig, Peter. Artificial Intelligence - A Modern Approach. 2. ed. [S.l.]. Prentice Hall, 1995. [7] BARRET, A. WELD, D. S. Partial-Order planning: evaluating possible efficiency gains. Artificial Intelligence, 67 : 71-112, 1994. [8] Workflow Management Coalition, Workflow Standard Interoperability Wf-XML Binding, Document Number WFMC-TC-1023, Version 1.0. - Disponível em http://www.wfmc.org, acessado em 01/2006. [9] ANDRADE, R. RIBEIRO, M. WANGENHEIM, A. V. Cyclops Workflow Server: Uma proposta para um modelo de um servidor de fluxo de atividades médico-hospitalar. Workshop de Informática Médica, 2005, Porto Alegre: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUCRS, 2005. [10] Andrade, Rafael, Wangenheim, Aldo von, Bortoluzzi, Mariana K. Wireless and PDA: a novel strategy to access DICOM-compliant medical data on mobile devices. - International Journal of Medical Informatics, v. 71 p.157 163, 2003. Contato Levi Ferreira Laboratório de Telemedicina HU/UFSC Email: levif@telemedicina.ufsc.br Fone: (048) 3331-9166 Rafael Andrade Laboratório de Telemedicina HU/UFSC Email: andrade@telemedicina.ufsc.br Fone: (048) 3331-9166 Aldo Von Wangenheim Depto. de Informática e Estatística da UFSC. Email: awangenh@inf.ufsc.br Fone: (048) 3331-95