大流行期间基本医疗保健服务受影响分析 | 蒙特卡罗模拟

文摘   2024-09-06 06:00   瑞典  

"处理[应急准备]事件的关键在于承认我们的预测能力是有限的,并牢记这一点,使用定量方法来研究多种可能性。Palisade 的 @RISK 和 RISKOptimizer 就是为了轻松实现这一目标而设计的,其生成的结果可帮助组织针对各种情况进行规划。

纽约市健康与心理卫生局(NYC DOHMH)是世界上历史最悠久、规模最大的公共卫生机构之一,年度预算达 16 亿美元,拥有 6000 多名员工。

2008 年 10 月,其卫生应急准备计划与大纽约地区医院协会(GNYHA)合作,获得了疾病控制与预防中心(CDC)的资助,以制定新的战略,在发生严重流感大流行时减轻影响。其中一个关键目标是了解基本医疗保健服务及其提供将受到何种影响

跨学科解决方案公司利用其 Panálysis 模型执行了这个为期一年的公共卫生项目的定量分析工作,该模型可预测大流行期间的医疗保健需求,包括关键产品需求和人员需求。该流行病学模型集成了 Palisade 的风险和决策分析软件 @RISK 和 RISKOptimizer,以考虑不确定性。

@RISK 用于评估护理能力

我们从纽约市的 64 家医院中提取了大量数据,在没有数据的情况下,我们利用专家意见和同行评审文献来确定模型中基于 @RISK 部分的输入范围。在此基础上,跨学科解决方案公司使用蒙特卡罗模拟法随机选择输入变量的值,生成了多种 "假设 "情景,从而使每种情景的结果都能显示出一系列可能的结果。下面的示例显示了通过 @RISK 进行的蒙特卡罗模拟在确定大流行病期间护士人员需求方面的实用性。

护士是流感大流行期间最重要的工作资源之一,他们的可用性会对医院在紧急情况下提供服务产生重大影响。然而,在流感大流行期间,护士的可用性存在很大的不确定性。为了模拟和确定大流行期间护理所有医院病人可能需要的护士能力,跨学科解决方案考虑了许多变量。这些变量包括在合作医院工作的护士总人数,其中包括参与直接病人护理的护士、担任主管和行政职务的护士,以及全职注册护士和执业护士。

此外,还考虑了医院的床位数、护士一周可值班的次数以及一周可值班的总次数,这取决于大流行前的占用率。此外,还考虑了护士因家人患病或希望避免自己感染病毒而缺勤的情况。

因此,跨学科解决方案公司使用 @RISK 研究了潜在短缺水平的差异以及旨在缓解这种短缺的干预措施的效果。其中一项干预措施是美国医疗质量与研究机构(AHRQ)建议的护士与病人的修正护理标准比例(非重症监护室病人为 16:1,重症监护室病人为 5:1)。(非重症监护病房病人的比例为 16:1,重症监护病房病人的比例为 5:1)。

在确定了医院各部门的实际护患比后,跨学科解决方案公司研究了在护理人员短缺的紧急情况下使用美国卫生与质量协会建议的修改后护理标准护患比的效果。通过生成数以万计的结果表明,中间情况可能会对应急准备工作产生很大的误导。虽然所有模拟干预措施的平均结果(即平均值)消除了短缺现象,但模拟结果表明,在大流行病高峰周的样本医院中,即使采取了干预措施,也会出现以下情况:

  • 出现短缺的可能性为 26.5%
  • 46 名或以上护士短缺的可能性为 10%
  • 出现 67 名或以上护士短缺的几率为 5%
  • 102 名以上护士短缺的概率为 1%
  • 最多可能短缺 149 名护士

RISKOptimizer 用于为纽约市医院创建关键资源能力方案

对严重流行病的规划是推测性的,尤其是因为几乎没有可用于预测的回顾性数据。因此,跨学科解决方案公司没有局限于历史统计分析的局限性,而是利用 Palisade 的 Microsoft Excel® 模拟优化插件 RISKOptimizer 来了解大流行病对关键资源的影响有多严重。

图 1:利用修改后的护理标准和所有可用的干预措施,按全职同等资历人员衡量护士超额和短缺情况
由于历史数据有限,跨学科解决方案公司与纽约市卫生部和纽约市大流行病紧急医疗服务委员会的专家团队密切协作,编制了 11 个疾病概况变量。这些变量包括:寻求医疗帮助的受感染人口比例;实际需要住院治疗的人口比例;非重症监护室患者的平均住院时间;重症监护室死亡率(假设没有床位和呼吸机短缺)。由于缺乏历史数据点,输入数据采用了现实但刻意宽泛的范围。
Interdisciplinary Solutions 没有使用 RISKOptimizer 来确定任何一家医院的最低或最高短缺水平,而是将上述变量输入模型,以确定用于定义疾病特征的最低和最高范围。在此基础上,我们创建了不同的合理情景,以确定纽约市各家医院在每种情况下对重症监护室和非重症监护室病床、呼吸机和急诊科容量的资源需求。为确保准确性,跨学科解决方案公司进行了大量模拟(有时多达 50 万次),以确定最小或最大点来界定范围。因此,这些技术使纽约市卫生部能够采用科学合理的方法来完成这项任务,否则这项任务将严重依赖于猜测。
"从本质上讲,应急准备情况是推测性的,因此无法预测。同时,它们又具有极高的风险,因为人们的生命处于危险之中。处理此类事件的关键是承认我们的预测能力是有限的,并牢记这一点,使用定量方法来研究多种可能性,"跨学科解决方案公司负责人马克-阿布拉莫维奇解释说。"Palisade 的 @RISK 和 RISKOptimizer 就是为了轻松实现这一目标而设计的,其生成的结果使企业能够针对各种情况制定计划。
图 2 是根据 RISKOptimizer 的结果绘制的,显示了 11 个疾病概况变量的最大和最小值,这些变量与重症监护病房和非重症监护病房床位、呼吸机和急诊室就诊的最低或最高短缺水平相关,其严重程度与 1918 年发生的大流行相似。“笑脸”部分显示了结果在可能的数值范围内的五分位数。

图 2:RISKOPtimizer 得出的产生最低和最高短缺水平的疾病谱特征值
结论
目前,疾病预防控制中心正在对研究结果进行审查。在此项目的基础上,现在有可能将这项研究扩展到应急准备中的其他变量,如药品、护士以外的工作人员和可能导致设备无法正常运行的辅助用品(如呼吸机的氧气)。此外,还可以分析疾病在地理、空间和时间上传播的影响。

其他信息

使用的分布 严重的大流行病是一种低概率、高影响的事件。在处理这类事件时,使用正态分布等分布模式可能会产生误导(并可能带来危险)。这是因为正态分布等经典分布模式的前提是,如果有无限多的历史数据点,或者至少有很多很多的数据点,那么就可以拟合出一条最符合历史数据模式的分布曲线。然而,从历史上看,大流行病大约每 70 到 100 年才出现一次,因此数据收集并不健全。因此,跨学科解决方案公司利用专家意见来确定一些初始范围,因为该咨询公司只有 1918 年的大流行事件可供参考。对于 RISKOptimizer,由于没有历史分布模式,因此采用了三角形分布。在使用 @RISK 时,咨询公司使用了拉丁高立方方法,并在其估计范围内随机添加了初始种子。

其他背景资料:

1.流感大流行是一种全球性疾病的爆发,当出现一种新的流感病毒株时,人们对其几乎没有免疫力,也没有疫苗。近代史上最严重的流感大流行是 1918 年的禽流感,造成美国约 1.08 亿人口中的 66 万人死亡。一般来说,严重的流感大流行大约每 100 年发生一次,因此医疗保健系统必须做好准备,以应对医疗服务需求的激增。
2.在纽约市卫生部的研究中,跨学科解决方案公司收集了纽约市 64 家医院的数据,并与三家伙伴医院合作进行了深入分析。1918 年被认为是这项研究的基准,以衡量未来大流行病对纽约市医疗服务的影响,但鉴于当时 H1N1 的威胁,工作中纳入了从这一经历中吸取的实际经验教训。
3.巧合的是,在研究期间,H1N1 流感变种(现在被认为是温和的)袭击了全球和纽约市,而纽约市在很多方面都被认为是美国大流行病的中心。
4.跨学科解决方案公司的 Panálysis 模型最初是与匹兹堡大学医学中心的生物安全中心合作开发的,该中心无偿提供了专业知识,以更好地推进其公共卫生和国防导向的使命。从那时起,该模型不断进步,包括集成了 Palisade 公司的风险和决策分析软件 @RISK 和 RISKOptimizer。
本文参考内容来源:
https://lumivero.com/resources/case-studies/new-york-city-department-of-health/

正如本文所说,严重的大流行病是一种低概率、高影响的事件。在处理这类事件时,使用正态分布等分布模式可能会产生误导(并可能带来危险)。应急准备情况是推测性的,因此无法预测。同时,它们又具有极高的风险,因为人们的生命处于危险之中。处理此类事件的关键是承认我们的预测能力是有限的,并牢记这一点,使用定量方法来研究多种可能性。

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详细介绍

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1.首先我们将从问题导向来和大家界定这个问题;

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