Dieser Beitrag erschien ursprünglich im März 2020, als das Coronavirus gerade zu einer weltweiten Pandemie erklärt wurde. Seitdem sind mehrere neue Coronavirus-Stämme aufgetaucht, und auch wenn der weltweite Notstand abgeklungen ist, gibt es in der Gesundheitsbranche immer noch erhebliche Bedenken hinsichtlich künftiger Coronavirus-Stämme und anderer Viren wie Mpox und Vogelgrippe. Wie in diesem Beitrag beschrieben, ist die Simulationsmodellierung und -analyse das perfekte Instrument 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 Fähigkeit der Gesundheitseinrichtungen zur Kapazitätsplanung auf die Probe stellen dürfte.
Der Prozess der Entwicklung hervorragender strategischer Pläne für die Expansion 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 eine Eskalation der Coronavirus-Situation prognostiziert wird, bietet die Simulationstechnologie Gesundheitszentren, Herstellern von Testkits und Epidemiologen ein hervorragendes Instrument zur Kapazitätsplanung und Datenanalyse.
Kapazitätsplanung in Gesundheitszentren mit Simulationssoftware
Unerwartete Steigerungen des Patientenzustroms stellen jede Gesundheitseinrichtung vor Herausforderungen, doch 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 Umsetzungsprozess in vielerlei Hinsicht. Dazu gehören die Optimierung der Bettenauslastung, die Bestimmung der Wartezeit für verschiedene Situationen und die Simulation der Nachfrage, um auf eine erhöhte Nachfrage reagieren zu können. Eine Studie des National Center for Biotechnology Information (NCBI) zeigt, wie die Simulation die Kapazitätsplanung in Gesundheitszentren optimiert.
Für die Untersuchung wurden Daten des Office of Health Policy des Kentucky Cabinet for Health and Family Services sowie Datensätze über den Patientenzustrom von mehreren Gesundheitszentren in Kentucky verwendet, um ein Modell für die diskrete Ereignissimulation (DES) zu entwickeln. Die verwendeten Daten erstreckten sich über einen Zeitraum von 5 Jahren über die Gesundheitszentren in Kentucky und umfassten auch Geschlecht und 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. Auf diese Weise konnte der Umfang der Leistungen, die Patienten in bestimmten Gesundheitseinrichtungen in Kentucky erhalten, geschätzt und gemessen werden. Außerdem wurde die Auswirkung einer Kapazitätserweiterung auf den steigenden Patientenzustrom gemessen. Das DES-Modell ermittelte, dass eine 5 %ige Erhöhung der Unterbringungskapazität eine hohe Dienstleistungsqualität für die Patienten gewährleistet, wenn der Patientenzustrom um etwa 20 bis 30 % steigt.
Die Studie nutzte auch OptQuest, einen Optimierungslöser in Simio, um nach optimalen Lösungen zur Verbesserung der Servicequalität unter Berücksichtigung der Kapazitätsgrenzen zu suchen. Das Modell zeigte, dass eine jährliche Kapazitätserhöhung um 2 % die Qualität der Dienstleistungen einer Einrichtung bei steigendem Patientenzulauf zu 80 % aufrechterhalten kann.
Die Anwendung dieses Modells auf die Situation im Zusammenhang mit dem Coronavirus bedeutet, dass die Simulation dazu genutzt werden kann, in Rekordzeit gemeindenahe Versorgungsstrukturen für die betroffenen 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 ihm zustehende Versorgung erhält. Die Ergebnisse dieser Simulationen dienen dann als strategische Pläne, um die Kapazitäten der Gesundheitszentren in den am stärksten betroffenen Gebieten zu erhöhen.
Logistik- und Lieferkettenplanung in Laboratorien
Wenn man während einer Epidemie von den positiven Aspekten spricht, wird jedem klar, 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 es werden bereits klinische Versuche durchgeführt.
Die Massenproduktion funktionierender Impfstoffe erfordert eine funktionierende Logistik- und Versorgungskette, die sicherstellt, dass die Labors die Materialien erhalten, die sie für ihre Arbeit benötigen. 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 der Lieferketten durch die betroffenen 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 von Fertigungsprozessen unter Berücksichtigung der reduzierten Kapazität einer Anlage den Herstellern, einen guten Prozentsatz ihrer optimalen Arbeitskapazität beizubehalten. Auf diese Weise können sie kontinuierlich die Produkte herstellen, die zur erfolgreichen Ausrottung des neuen Virus benötigt werden.
Simulation der Epidemiologie des Coronavirus und der Kontrolle in den betroffenen Gebieten
Epidemiologische Modelle haben realistische Vorhersagen über die Ausbreitung oder die epidemiologischen Folgen bestehender Krankheiten oder Viren geliefert. Modelle zur Epidemiologie der Malaria sind ein Beispiel dafür, wie Simulationen angewandt wurden, um die Ausbreitung und Kontrollstrategien zur Eindämmung der Krankheit zu bestimmen.
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 Fristen die Zahl der betroffenen Patienten wirksam verringern.
Obwohl das Coronavirus noch in den Kinderschuhen steckt, wird die Simulation der Coronavirus-Epidemiologie in Zukunft dazu beitragen, das Gesundheitspersonal und die Einrichtungen auf die Bekämpfung von Epidemien vorzubereiten. 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.
Schlussfolgerung
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. Neben der Aufklärung der Öffentlichkeit ist die Simulation eines der besten Instrumente, das Regierungsbehörden und Gesundheitsdienstleister bei der Entwicklung einer wirksamen strategischen Planung und Umsetzung einsetzen können.