Dieser Beitrag erschien ursprünglich im März 2020, als das Coronavirus gerade erst zur weltweiten Pandemie erklärt wurde. Seitdem sind mehrere neue Coronavirus-Stämme aufgetaucht, und obwohl der globale Notstand abgeklungen ist, gibt es in der Gesundheitsbranche immer noch erhebliche Bedenken hinsichtlich zukünftiger Coronavirus-Stämme und anderer Viren wie Mpox und Vogelgrippe. Wie in diesem Beitrag beschrieben, ist die Simulationsmodellierung und -analyse das perfekte Werkzeug für die Vorplanung und die Entwicklung von Reaktions- und Eindämmungsstrategien.
13. März 2020 – In den letzten Wochen hat das Coronavirus weltweit alle Nachrichten beherrscht und es vergeht kein Tag ohne neue Statistiken über seine Ausbreitung und die Entscheidungen, die zu seiner Bekämpfung getroffen wurden. Diese Woche haben neue Fälle in Italien und auf der ganzen Welt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) davon überzeugt, die Situation offiziell als Epidemie zu bezeichnen. Für die Gesundheitsversorgung bedeutet dies, dass die Zahl der Patienten, die medizinische Hilfe suchen, exponentiell ansteigt, was die Kapazitätsplanung der Gesundheitseinrichtungen auf die Probe stellen dürfte.
Der Prozess der Entwicklung hervorragender strategischer Expansionspläne unter Berücksichtigung von Faktoren wie der erhöhten Nachfrage nach Dienstleistungen, den verfügbaren Ressourcen und der Zeitplanung ist die Stärke der Simulation. In Regionen, in denen die Coronavirus-Situation voraussichtlich eskalieren wird, bietet die Simulationstechnologie Gesundheitszentren, Herstellern von Testkits und Epidemiologen ein hervorragendes Instrument für die Kapazitätsplanung und Datenanalyse.
Kapazitätsplanung in Gesundheitszentren mit Simulationssoftware
Ein unerwarteter Anstieg des Patientenzustroms ist für jede Gesundheitseinrichtung eine Herausforderung, aber in diesem Fall liegen die Dinge etwas anders. Wir befinden uns derzeit in einer Epidemie und den nicht betroffenen Regionen wird ab heute geraten, Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen und öffentliche und private Gesundheitseinrichtungen auf einen Zustrom von Patienten vorzubereiten. Diese vorsorgliche Empfehlung bedeutet, dass es jetzt an der Zeit ist, strategische Pläne zu entwickeln und umzusetzen, bevor in den kommenden Monaten Patienten aufgenommen werden.
Simulationssoftware vereinfacht den Planungs- und Implementierungsprozess in vielerlei Hinsicht. Zu diesen Möglichkeiten gehören die Optimierung der Bettenauslastung, die Bestimmung der Wartezeit für verschiedene Situationen und die Simulation der Nachfrage mit der Absicht, auf eine erhöhte Nachfrage zu reagieren. Eine Studie des National Center for Biotechnology Information (NCBI) verdeutlicht, wie die Simulation die Kapazitätsplanung in Gesundheitszentren optimiert.
Für die Untersuchung wurden Daten des Office of Health Policy unter dem Kentucky Cabinet for Health and Family Services und Datensätze über den Patientenzustrom von einigen Gesundheitszentren in Kentucky verwendet, um ein diskretes Ereignissimulationsmodell (DES) zu entwickeln. Die verwendeten Daten erstreckten sich über einen Zeitraum von 5 Jahren über die Gesundheitszentren in Kentucky und umfassten auch das Geschlecht und das Alter der Patienten, um ein hohes Maß an Genauigkeit zu gewährleisten. Mit dem DES-Modell wurden die Patientenströme innerhalb der Einrichtungen, die Wartezeit der Patienten und die Bettenauslastung abgebildet. Dies ermöglichte es, den Umfang der Leistungen, die Patienten in bestimmten Gesundheitseinrichtungen in Kentucky erhalten, abzuschätzen und zu messen. Außerdem wurde die Auswirkung einer Kapazitätserweiterung im Vergleich zu einem steigenden Patientenzustrom gemessen. Das DES-Modell ermittelte, dass eine 5%ige Erhöhung der Unterbringungskapazität eine hohe Servicequalität für die Patienten gewährleistet, wenn der Zustrom um etwa 20 bis 30% zunimmt.
Die Studie nutzte auch OptQuest, einen Optimierungslöser in Simio, um nach optimalen Lösungen für die Verbesserung der Servicequalität unter Berücksichtigung der Kapazitätsgrenzen zu suchen. Das Modell zeigte, dass eine jährliche Erhöhung der Kapazität eines Krankenhauses um 2 % 80 % der Servicequalität einer Einrichtung aufrechterhalten kann, wenn der Patientenzustrom zunimmt.
Die Anwendung dieser Methode auf die Coronavirus-Situation bedeutet, dass Simulationen genutzt werden können, um in Rekordzeit gemeindebasierte Versorgungssysteme für betroffene Patienten zu entwickeln. Simulationsmodelle können auch das Muster der Versorgung berücksichtigen, das verschiedene Patienten benötigen, und die optimale Wartezeit bestimmen, die sicherstellt, dass jeder Patient die Versorgung erhält, die er verdient. Die Ergebnisse dieser Simulationen dienen dann als strategische Pläne, um die Kapazität der Gesundheitszentren in den am stärksten betroffenen Gebieten zu erhöhen.
Logistik und Lieferkettenplanung in Laboratorien
Während einer Epidemie hilft das Sprechen über die positiven Aspekte jedem zu erkennen, dass an Lösungen für das Problem gearbeitet wird. Und hier ist eine. Die USA, Israel und China arbeiten derzeit an Impfstoffen, um die Ausbreitung des Virus und seine Auswirkungen zu bekämpfen. Man geht davon aus, dass funktionierende Impfstoffe innerhalb von 12 bis 18 Monaten zur Verfügung stehen werden, und klinische Studien werden bereits durchgeführt.
Die Massenproduktion von funktionierenden Impfstoffen erfordert eine dynamische Logistik- und Versorgungskette, die sicherstellt, dass die Labors die Materialien erhalten, mit denen sie arbeiten müssen. Eine funktionierende globale Lieferkette ist auch erforderlich, um das Endprodukt zu den Gesundheitseinrichtungen zu bringen, wo es dringend benötigt wird.
Die Simulation bietet eine Lösung für die Planung der Umleitung von Lieferketten durch betroffene Regionen zum Labor. Hersteller von Testkits, Sicherheitsausrüstungen und Impfstoffen können die Vorteile der Simulation nutzen, um die Produktionsaktivitäten in ihren Einrichtungen zu planen. In diesem Fall hilft die Planung der Produktionsprozesse unter Berücksichtigung der reduzierten Kapazität einer Anlage den Herstellern, einen guten Prozentsatz ihrer optimalen Arbeitskapazität zu erhalten. So können sie kontinuierlich die Produkte herstellen, die zur erfolgreichen Ausrottung des neuen Virus benötigt werden.
Simulation der Coronavirus-Epidemiologie und Kontrolle in betroffenen Gebieten
Epidemiologische Modelle haben realistische Vorhersagen über die Ausbreitung oder die epidemiologischen Folgen bestehender Krankheiten oder Viren geliefert. Modelle der Malaria-Epidemiologie sind Beispiele dafür, wie Simulationen eingesetzt wurden, um die Ausbreitung und Bekämpfungsstrategien zu bestimmen, die diese eindämmen können.
Die OpenMalaria-Plattforminitiative ist ein Beispiel dafür. In diesem Szenario wurden individualbasierte stochastische Simulationsmodelle von Patienten und ein DES-Modell entwickelt, um die Ausbreitung von Malaria innerhalb einer Bevölkerung von 10.000 Personen zu untersuchen. Die Studie führte zur Entdeckung eines saisonalen Musters für Malaria. Sie machte auch deutlich, dass Maßnahmen wie das Besprühen von Innenräumen innerhalb bestimmter Zeiträume die Zahl der betroffenen Patienten wirksam reduzieren können.
Obwohl das Coronavirus noch in den Kinderschuhen steckt, wird die Simulation der Coronavirus-Epidemiologie in der Zukunft dazu beitragen, das Gesundheitspersonal und die Einrichtungen darauf vorzubereiten, Epidemien frontal zu bekämpfen. Heute haben die WHO und China Simulationsmodelle entwickelt, die bei der Rückverfolgung von Kontakten und der isolierten Gesundheitsversorgung helfen. Diese Maßnahme hat dazu beigetragen, verdächtige Patienten aufzuspüren und Isolationspuffer zu schaffen, um die Ausbreitung des Virus in China zu verlangsamen oder zu stoppen.
Fazit
Die Auswirkungen des neuartigen Coronavirus sind in allen Lebensbereichen zu spüren, da die Arbeit reduziert und Schulen geschlossen werden. Der beste Weg, die Ausbreitung des Virus zu verlangsamen und eine angemessene Gesundheitsversorgung für infizierte Patienten zu gewährleisten, ist eine strategische Planung. Die Simulation ist neben der Aufklärung der Öffentlichkeit eines der besten Instrumente, das Behörden und Gesundheitsdienstleister bei der Entwicklung einer effektiven strategischen Planung und Umsetzung einsetzen können.