Amb participació de l’Institut d’Anàlisi Econòmica del CSIC, a Barcelona, el treball parteix de la teoria de jocs per millorar les assignacions de donants i pacients. Ha estat guardonat aquest any com a millor contribució aplicada en Investigació Operativa dels Premis SEIO-FBBVA 2024. Aquesta investigació és aplicable a altres àmbits d’intercanvi, com els bancs de temps o els programes de beques Erasmus.
Una investigació de Flip Klijn, investigador del CSIC a l’Institut d’Anàlisi Econòmica (IAE), Péter Biró, de la Universitat Corvinus de Budapest, i Xenia Klimentova i Ana Viana, totes dues de l’Institut d’Enginyeria, Tecnologia i Ciència de Sistemes i Computadors (INESC TEC, Porto), ha utilitzat la teoria de jocs per proposar un algoritme que proporciona de forma ràpida assignacions beneficioses en trasplantament renal creuat.
Els autors demostren matemàticament i mitjançant simulacions que l’algoritme és més equitatiu que els habituals. Més concretament, l’algoritme proposat genera assignacions que “respecten la millora aportada pels participants”, tal com explica s’explica amb més detall a la revista R+D CSIC.
El treball, que va aparèixer a la revista Mathematics of Operations Research, ha estat guardonat aquest any amb el premi a la Millor contribució aplicada en Investigació Operativa dels Premis SEIO-FBBVA 2024.
Els programes de trasplantament renal creuat són un mercat d’intercanvi, tot i que no hi ha benefici econòmic i la participació és altruista. Segons dades del 2019, Espanya, el Regne Unit i els Països Baixos són els països d’Europa amb programes més consolidats.
Aquests programes augmenten la possibilitat de trobar un donant compatible amb creuar parelles de donants i receptors. També poden organitzar cicles d’intercanvi que involucren tres o més parelles. Per exemple, en un cicle de tres parelles, el donant de la parella A pot donar al receptor de la parella B, el donant de B al receptor de la parella C, i el donant de C al receptor de la parella A. A més, hi ha la possibilitat de generar cadenes d’intercanvi.
Cada cert temps, aquests programes fan un procés de ‘matching’, per trobar la millor combinació de cicles d’intercanvi. L’objectiu és identificar i combinar els intercanvis (com cadenes tancades) de manera que el nombre total de trasplantaments realitzats sigui maximitzat.
La investigació guardonada buscava, a partir de solucions clàssiques de la teoria de jocs, un mecanisme que respecti la millora, o allò que es podria definir com l’esforç realitzat pel participant. D’aquesta manera, s’incentiva que més persones participin al programa de trasplantament creuat. Sobretot, es busca no “castigar” els participants que han fet un esforç per millorar els intercanvis.
“El nostre objectiu era buscar un mecanisme que es pugui aplicar sistemàticament i que garanteixi un màxim nombre de trasplantaments creuats garantint l´estabilitat i les propietats de millora respectada”, apunta Flip Klijn, investigador de l´IAE-CSIC. La metodologia ha estat posada a prova en simulacions basant-se en dades recreades a partir dels programes d’intercanvi renal.
L’estudi demostra que quan els programes d’intercanvi renal són prou grans, es poden tenir en compte les compatibilitats i garantir en gran mesura la propietat de millora respectada, sense una reducció significativa en el nombre de trasplantaments.
L’algoritme no només es podria aplicar als programes de trasplantament renal creuat (en la seva implementació es requeriria la participació d’altres especialistes, especialment del sector clínic i sanitari), sinó que també es podria aplicar a altres àmbits d’intercanvi, com els bancs de temps o els programes de beques Erasmus.
Article de referència:
Shapley–Scarf Housing Markets: Respecting Improvement, Integer Programming, and Kidney Exchange. Péter Biró, Flip Klijn, Xenia Klimentova, Ana Viana. Mathematics of Operations Research, Volume 49, Issue 3, August 2024 (published online: 12 Oct 2023) https://doi.org/10.1287/moor.2022.0092
Esquema d’exemples de combinacions en trasplantament renal creuat. D’esquerra a dreta: creuament de parelles, cicles i cadenes d’intercanvi.