美国红十字会:基于分析的方法改进了采血操作

在美国，每天需要36,000多人献血，占每年输血近2,100万次．由于慢性病流行率高和人口老龄化，对输血的需求很大。血液需求和可输血血液产品的可用性之间的界限一直非常紧张血液短缺的警告已经得到了媒体的广泛报道．美国红十字会和佐治亚理工学院竞争2017年弗朗兹·埃德尔曼奖。

由于血液制品的有限供应和易腐性，有效的采血管理对于高质量的医疗服务至关重要。采集后，全血可以被加工成不同的血液成分，包括红细胞、血小板、血浆和冷沉淀。在这些产品中，冷沉淀(或“cryo”)的收集尤其具有挑战性。采集到的全血要被加工成冷冻设备，必须在采集后8小时内被运送到生产设备进行处理。几乎所有其他血液制品都可以在采集后24小时内处理完毕。这种收集和生产之间的时间限制很紧，只能通过额外的快递服务来满足，这使得低温装置的收集比其他产品更昂贵。

低温在凝血和控制出血方面起着关键作用，经常用于治疗大规模创伤和重大疾病，包括转移性癌症、心脏病、肝衰竭和器官移植。从2000年到2010年，作为低温生产原料的新鲜冷冻血浆的使用量增加了10倍，在美国每年的使用量超过240万单位。

在本研究中，我们描述并分析了美国红十字会道格拉斯维尔血液处理中心(乔治亚州)面临的区域性低温采集问题，该中心是红十字会为南方红十字会地区(亚特兰大地区)医院提供血液制品的最大供应商之一。该项目特别关注于确定何时以及从哪个移动采集点采集用于低温生产的血液，以及如何安排快递服务，以达到采集目标，并将总采集成本降至最低。区域性低温采集的问题带来了几个挑战:i)如果采集的血液要被处理成低温单位，它必须在采集后8小时内处理;Ii)由于捐助者未到场、随机走进、生产中随机收益等原因，征集数量不确定;(3)收集时间表需要提前制定，可能需要根据不确定性的实现情况进行动态调整。

为了正式地分析这一问题并优化收集计划，我们首先制定了一个大规模随机动态程序(DP)，它考虑所有的收集地点，并动态地确定一周内低温收集的地点。然而，考虑到问题的规模，相应的DP在计算上是难以解决的。为了解决这一问题，我们对该模型进行了结构分析，证明了几个结构性质，并开发了一个近最优解算法。为了方便实施，我们还开发了一个决策支持工具(DST)，使收集地点的选择系统化，该工具目前已在红十字会南部地区实际使用。

在红十字会南部地区实施DST导致了全血单位数量的增加，满足了8小时采集到低温生产过程的限制(产能扩大)。特别是,在2016年第四季度期间,红十字会是能够处理每月约1000单位的低温(增长20%)略低成本(成本避免)集合,从而减少约40%低温的单位征收费用。

最后，这些发现最近在一次全国红十字会会议上提交给其他红十字会生物医学服务部门的主管，并计划在未来将DST的实施扩展到其他11个红十字会冷冻处理设施。

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