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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 40 |
Langue | English |
Poids de l'ouvrage | 1 Mo |
Extrait
N° d’ordre : 2010 EMSE 0572
THÈSE
PRESENTEE PAR
Na GENG
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR DE L’ÉCOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE SAINT-ÉTIENNE
SPECIALITE : GENIE INDUSTRIEL
Combinatorial optimization and Markov decision process for
planning MRI examinations
soutenue à Shanghai, Chine, le 29 Avril 2010
Membres du jury
Président Alexandre DOLGUI Professeur, École des Mines de Saint-Étienne
Rapporteur: Maria DI MASCOLO Chargée de recherche CNRS-HDR, Grenoble
Rapporteur: Liming LIU Professeur, Hong Kong Polytechnic University
Examinateur: Alexandre DOLGUI Professeur, École des Mines de Saint-Étienne Xiaobo ZHAO Professeur,Tsinghua University, Beijing
Directeur: Xiaolan XIE Professeur, École des Mines de Saint-Étienne
Co-directeur : Zhibin JIANG Professeur, Shanghai Jiao Tong University
tel-00566257, version 1 - 15 Feb 2011tel-00566257, version 1 - 15 Feb 2011Spécialités doctorales : Responsables :
SCIENCES ET GENIE DES MATERIAUX J. DRIVER Directeur de recherche – Centre SMS
MECANIQUE ET INGENIERIE A. VAUTRIN Professeur – Centre SMS
GENIE DES PROCEDES G. THOMAS Professeur – Centre SPIN
SCIENCES DE LA TERRE B. GUY Maître de recherche – Centre SPIN
SCIENCES ET GENIE DE L’ENVIRONNEMENT J. BOURGOIS Professeur – Centre SITE
MATHEMATIQUES APPLIQUEES E. TOUBOUL Ingénieure G2I
INFORMATIQUE O. BOISSIER Professeur – Centre G2I
IMAGE, VISION, SIGNAL JC. PINOLI Pre CIS
GENIE INDUSTRIEL P. BURLAT Professeur – Centre G2I
MICROELECTRONIQUE Ph. COLLOT Pre CMP
Enseignants-chercheurs et chercheurs autorisés à diriger des thèses de doctorat (titulaires d’un doctorat d’État ou d’une HDR)
AVRIL Stéphane MA Mécanique & Ingénierie CIS
BATTON-HUBERT Mireille MA Sciences & Génie de l'Environnement SITE
BENABEN Patrick PR 2 Sciences & Génie des Matériaux CMP
BERNACHE-ASSOLANT Didier PR 0 Génie des Procédés CIS
BIGOT Jean-Pierre MR Génie des Procédés SPIN
BILAL Essaïd DR Sciences de la Terre
BOISSIER Olivier PR 2 Informatique G2I
BOUCHER Xavier MA Génie Industriel G2I
BOUDAREL Marie-Reine MA iel DF
BOURGOIS Jacques PR 0 Sciences & Génie de l'Environnement SITE
BRODHAG Christian DR &de l'Envirent
BURLAT Patrick PR 2 Génie industriel G2I
COLLOT Philippe PR 1 Microélectronique CMP
COURNIL Michel PR 0 Génie des Procédés DF
DAUZERE-PERES Stéphane PR 1 Génie industriel CMP
DARRIEULAT Michel IGM Sciences & Génie des Matériaux SMS
DECHOMETS Roland PR 1 Sciences & Génie de l'Environnement SITE
DESRAYAUD Christophe MA Mécanique & Ingénierie SMS
DELAFOSSE David PR 1 des Matériaux SMS
DOLGUI Alexandre PR 1 Génie Industriel G2I
DRAPIER Sylvain PR 2 nierie SMS
DRIVER Julian DR Sciences & Génie des Matériaux SMS
FEILLET Dominique PR 2 Génie Industriel CMP
FOREST Bernard PR 1 des Matériaux CIS
FORMISYN Pascal PR 1 Sciences & Génie de l'Environnement SITE
FORTUNIER Roland PR 1 Sciences & Génie des Matériaux SMS
FRACZKIEWICZ Anna DR atériaux SMS
GARCIA Daniel CR Génie des Procédés SPIN
GIRARDOT Jean-Jacques MR Informatique G2I
GOEURIOT Dominique MR Sciences & Génie des Matériaux SMS
GRAILLOT Didier DR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
GROSSEAU Philippe MR Génie des Procédés SPIN
GRUY Frédéric MR Génie des Procédés SPIN
GUILHOT Bernard DR CIS
GUY MR Sciences de la Terre SPIN
GUYONNET René DR Génie des Procédés
HERRI Jean-Michel PR 2 SPIN
INAL Karim MR Microélectronique CMP
KLÖCKER Helmut MR Sciences & Génie des Matériaux SMS
LAFOREST Valérie CR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
LERICHE Rodolphe CR Mécanique et Ingénierie SMS
LI Jean-Michel EC (CCI MP) Microélectronique CMP
LONDICHE Henry MR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
MOLIMARD Jérôme MA Mécanique et Ingénierie SMS
MONTHEILLET Frank DR 1 CNRS Sciences & Génie des Matériaux SMS
PERIER-CAMBY Laurent PR1 Génie des Procédés SPIN
PIJOLAT Christophe PR 1 T Michèle PR 1 océdés SPIN
PINOLI Jean-Charles PR 0 Image, Vision, Signal CIS
STOLARZ Jacques CR Sciences & Génie des Matériaux SMS
SZAFNICKI Konrad CR Sciences & Génie de l'Environnement DF
THOMAS Gérard PR 0 Génie des Procédés SPIN
TRIA Assia (Alès) CMP
VALDIVIESO François MA Sciences & Génie des Matériaux SMS
VAUTRIN Alain PR 0 Mécanique & Ingénierie SMS
VIRICELLE Jean-Paul MR Génie des procédés SPIN
WOLSKI Krzysztof MR des Matériaux SMS
XIE Xiaolan PR 1 Génie industriel CIS
Glossaire : Centres :
PR 0 Professeur classe exceptionnelle SMS Sciences des Matériaux et des Structures
èrePR 1 Pr 1 catégorie SPIN Processus Industriels et Naturels
èmePR 2 Professeur 2 catégorie SITE Sciences Information et Technologies pour l’Environnement
MA(MDC) Maître assistant G2I
Génie Industriel et InformatiqueDR (DR1) Directeur de recherche CMP
Ing. Ingénieur CIS Centre de Microélectronique de Provence
MR(DR2) Maître de recherche Centre Ingénierie et Santé
CR Chargé de recherche
EC Enseignant-chercheur
IGM Ingénieur général des mines
Dernière mise à jour le : 12 janvier 2010
tel-00566257, version 1 - 15 Feb 2011tel-00566257, version 1 - 15 Feb 2011I
Abstract
This research is motivated by our collaborations with a large French university teaching
hospital in order to reduce the Length of Stay (LoS) of stroke patients treated in the
neurovascular department. Quick diagnosis is critical for stroke patients but relies on
expensive and heavily used imaging facilities such as MRI (Magnetic Resonance Imaging)
scanners. Therefore, it is very important for the neurovascular department to reduce the
patient LoS by reducing their waiting time of imaging examinations.
From the neurovascular department perspective, this thesis proposes a new MRI
examinations reservation process in order to reduce patient waiting times without degrading
the utilization of MRI. The service provider, i.e., the imaging department, reserves each
week a certain number of appropriately distributed contracted time slots (CTS) for the
neurovascular department to ensure quick MRI examination of stroke patients. In addition to
CTS, it is still possible for stroke patients to get MRI time slots through regular reservation
(RTS).
This thesis first proposes a stochastic programming model to simultaneously determine the
contract decision, i.e., the number of CTS and its distribution, and the patient assignment
policy to assign patients to either CTS or RTS. To solve this problem, structure properties of
the optimal patient assignment policy for a given contract are proved by an average cost
Markov decision process (MDP) approach. The contract is determined by a Monte Carlo
approximation approach and then improved by local search. Computational experiments
show that the proposed algorithms can efficiently solve the model. The new reservation
process greatly reduces the average waiting time of stroke patients. At the same time, some
CTS cannot be used for the lack of patients.
To reduce the unused CTS, we further explore the possibility of the advance cancellation of
CTS. Structure properties of optimal control policies for one-day and two-day advance
cancellation are established separately via an average-cost MDP approach with appropriate
modeling and advanced convexity concepts used in control of queueing systems.
Computational experiments show that appropriate advance cancellations of CTS greatly
reduce the unused CTS with nearly the same waiting times.
tel-00566257, version 1 - 15 Feb 2011II
Acknowledgments
I would like to express my gratitude to Professor Xiaolan XIE and Professor Zhibin JIANG,
my directors, for their joint guidance, support and patience. This work would not have been
possible without their direction and financial support.
I also would like to thank the faculties and colleagues in Ecole des Mine de Saint Etienne,
France and Shanghai Jiao Tong University, China. They give me a lot of helps during my
stay.
Finally, I am very grateful to my family for their support and encouragement throughout my
long study. In particular, Dr. Yuying SHAO, my husband, gives me a lot of support and help.
tel-00566257, version 1 - 15 Feb 2011III
Content
Abstract ................................................................................................................................... I
Acknowledgments..................................................................................................................II
Planning