Zugl.: Hildesheim, Univ., Diss., 2009

Universiẗat, Diss., 2004--Innsbruck.

The collection at hand is concerned with learning curve effects in hospitals as highly specialized expert organizations and comprises four papers, each focusing on a different aspect of the topic. Three papers are concerned with surgeons, and one is concerned with the staff of the emergency room in a conservative treatment. The preface compactly addresses the steadily increasing health care costs and economic pressure, the hospital landscape in Germany as well as its development. Furthermore, the DRG lump-sum compensation and the characteristics of the health sector, which is strongly regulated by the state and in which ethical aspects must be omnipresent, are outlined. Besides, the benefit of knowing about learning curve effects in order to cut costs and to keep quality stable or even improve it, is addressed. The first paper of the collection investigates the learning effects in a hospital which has specialized on endoprosthetics (total hip and knee replacement). Doing so, the specialized as well as the non-specialized interventions are studied. Costs are not investigated directly, but cost indicators. The indicator of costs in the short term are operating room times. The one of medium- to long-term costs is quality. It is operationalized by complications in the post-anesthesia care unit. The study estimates regression models (OLS and logit). The results indicate that the specialization comes along with advantages due to learning effects in terms of shorter operating room times and lower complication rates in endoprosthetic interventions. For the non-specialized interventions, the results are the same. There are no possibly negative effects of specialization on non-specialized surgeries, but advantageous spillover effects. Altogether, the specialization can be regarded as reasonable, as it cuts costs of all surgeries in the short, medium, and long term. The authors are Carsten Bauer, Nele Möbs, Oliver Unger, Andrea Szczesny, and Christian Ernst. In the second paper surgeons’ learning curves effects in a teamwork vs. an individual work setting are in the focus of interest. Thus, the study combines learning curve effects with teamwork in health care, an issue increasingly discussed in recent literature. The investigated interventions are tonsillectomies (surgical excision of the palatine tonsils), a standard intervention. The indicator of costs in the short and medium to long term are again operating room times and complications as a proxy for quality respectively. Complications are secondary bleedings, which usually occur a few days after surgery. The study estimates regression models (OLS and logit). The results show that operating room times decrease with increasing surgeon’s experience. Surgeons who also operate in teams learn faster than the ones always operating on their own. Thus, operating room times are shorter for surgeons who also take part in team interventions. As a special feature, the data set contains the costs per case. This enables assuring that the assumed cost indicators are valid. The findings recommend team surgeries especially for resident physicians. The authors are Carsten Bauer, Oliver Unger, and Martin Holderried. The third paper is dedicated to stapes surgery, a therapy for conductive hearing loss caused by otosclerosis (overflow bone growth). It is conceptually simple, but technically difficult. Therefore, it is regarded as the optimum to study learning curve effects in surgery. The paper seeks a comprehensive investigation. Thus, operating room times are employed as short-term cost indicator and quality as the medium to long term one. To measure quality, the postoperative difference between air and bone conduction threshold as well as a combination of this difference and the absence of complications. This paper also estimates different regression models (OLS and logit). Besides investigating the effects on department level, the study also considers the individual level, this means operating room times and quality are investigated for individual surgeons. This improves the comparison of learning curves, as the surgeons worked under widely identical conditions. It becomes apparent that the operating room times initially decrease with increasing experience. The marginal effect of additional experience gets smaller until the direction of the effect changes and the operating room times increase with increasing experience, probably caused by the allocation of difficult cases to the most experienced surgeons. Regarding quality, no learning curve effects are observed. The authors are Carsten Bauer, Johannes Taeger, and Kristen Rak. The fourth paper is a systematic literature review on learning effects in the treatment of ischemic strokes. In case of stroke, every minute counts. Therefore, there is the inherent need to reduce the time from symptom onset to treatment. The article is concerned with the reduction of the time from arrival at the hospital to thrombolysis treatment, the so-called “door-to-needle time”. In the literature, there are studies on learning in a broader sense caused by a quality improvement program as well as learning in a narrower sense, in which learning curve effects are evaluated. Besides, studies on the time differences between low-volume and high-volume hospitals are considered, as the differences are probably the result of learning and economies of scale. Virtually all the 165 evaluated articles report improvements regarding the time to treatment. Furthermore, the clinical results substantiate the common association of shorter times from arrival to treatment with improved clinical outcomes. The review additionally discusses the economic implications of the results. The author is Carsten Bauer. The preface brings forward that after the measurement of learning curve effects, further efforts are necessary for using them in order to increase efficiency, as the issue does not admit of easy, standardized solutions. Furthermore, the postface emphasizes the importance of multiperspectivity in research for the patient outcome, the health care system, and society. / Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Lernkurveneffekten in Kliniken als hochspezialisierte Expertenorganisationen und umfasst vier Aufsätze, die sich jeweils mit einem anderen Aspekt des Themas beschäftigen. Der Fokus liegt dabei in den ersten drei Artikeln auf Lernkurveneffekten von Ärzten bei chirurgischen Eingriffen, im vierten Beitrag steht das Team der Notaufnahme als Ganzes im Fokus. Das Vorwort beleuchtet in kompakter Form die stetig steigenden Gesundheitsausgaben, den damit steigenden Kostendruck, die Krankenhauslandschaft in Deutschland sowie ihre Entwicklung. Ferner wird das Vergütungssystem mittels Fallpauschalen wie auch die Besonderheiten des Gesundheitssektors, der stark staatlich reguliert ist und in dem ethische Aspekte omnipräsent sein müssen, umrissen. Nicht zuletzt wird der Nutzen des Wissens um Lernkurveneffekte skizziert, um Kosten zu senken und zudem die Qualität konstant zu halten oder sogar zu verbessern. Der erste Aufsatz des Sammelbandes untersucht die Lerneffekte in einer Klinik, die sich auf endoprothetische Eingriffe (Hüft- und Kniegelenksersatz) spezialisiert hat. Es werden dabei zwei große Bereiche untersucht, der spezialisierte sowie der nicht-spezialisierte Bereich. Es werden keine Kosten direkt untersucht, sondern Kostenindikatoren verwendet. Der Indikator für die Kosten in der kurzen Frist sind die OP-Zeiten. Der Indikator für die mittlere bis lange Frist ist die Qualität. Sie wird über Komplikationen im Aufwachraum operationalisiert. Die Untersuchung selbst erfolgt mit Regressionsmodellen (KQ und Logit). Die Ergebnisse zeigen, dass die Spezialisierung Vorteile durch Lerneffekte in Form von kürzeren OP-Zeiten und geringeren Komplikationsraten bei den endoprothetischen Eingriffen mit sich bringt. Für die nicht-spezialisierten OPs ergeben sich dieselben Resultate. Auch hier sinken die OP-Zeiten sowie die Komplikationen. Es kommt demnach nicht zu möglicherweise negativen Auswirkungen der Spezialisierung auf den nicht-spezialisierten Bereich, sondern es liegen vorteilhafte Spillover-Effekte vor. Insgesamt ist die Spezialisierung damit als sinnvoll zu betrachten, da sie die kurz-, mittel- und langfristigen Kosten für alle Operationen senkt. Die Autoren sind Carsten Bauer, Nele Möbs, Oliver Unger, Andrea Szczesny und Christian Ernst. Im zweiten Artikel stehen die Unterschiede zwischen den Lernkurveneffekten von Ärzten, die teilweise im Team operieren und denen, die stets alleine operieren, im Vordergrund. Die Untersuchung verbindet somit Lernkurveneffekte mit Teamüberlegungen, welche in den letzten Jahren zunehmend diskutiert werden. Bei den betrachteten Eingriffen handelt es sich um Tonsillektomien (Entfernung der Gaumenmandeln), einen Standardeingriff. Die Indikatoren für die Kosten in der kurzen bzw. mittleren bis langen Frist sind auch hier die OP-Zeiten der Operationen bzw. Komplikationen als Maß für die Qualität. Die Komplikationen sind in diesem Fall Nachblutungen, die meist wenige Tage nach der Operation auftreten. Die Untersuchung selbst erfolgt mit Regressionsmodellen (KQ und Logit). Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass die OP-Zeiten mit zunehmender Erfahrung der Ärzte sinken. Ärzte, die auch im Team arbeiten, lernen dabei schneller als Ärzte, die stets alleine operieren. So sind die OP-Zeiten der Ärzte, die auch im Team arbeiten, geringer als die der anderen. Als Besonderheit stehen im verwendeten Datensatz die Fallkosten zur Verfügung, womit die Kostenindikatoren validiert werden können. Aus den Ergebnissen ergibt sich die Empfehlung, dass Assistenzärzte an Team-Operationen teilnehmen sollten. Die Autoren sind Carsten Bauer, Oliver Unger und Martin Holderried. Der dritte Aufsatz widmet sich der Stapesplastik, mithilfe derer Schallleitungsschwerhörigkeit auf-grund von Otosklerose (überschießende Knochenbildung) behandelt werden soll. Die Eingriffe werden als ideale Untersuchungsmöglichkeit von Lernkurveneffekten in der Chirurgie angesehen, da sie konzeptionell einfach, jedoch technisch schwierig sind. Es wird eine möglichst umfassende Betrachtung angestrebt, indem die OP-Zeiten als kurzfristiger und die Qualität als mittel- bis langfristiger Kostenindikator herangezogen werden. Um Qualität zu operationalisieren, wird die postoperative Differenz zwischen Luft- und Knochenleitungsschwelle sowie die Kombination aus dieser Differenz mit der Abwesenheit von Komplikationen verwendet. Auch hier werden verschiedene Regressionsmodelle (KQ und Logit) geschätzt. In diesem Artikel wird neben der Klinikebene auch die Individualebene betrachtet, d.h. OP-Zeiten und Qualität für einzelne Ärzte untersucht, was den Vergleich individueller Lernkurven verbessert, da die Ärzte alle unter weitgehend identischen Bedingungen gearbeitet haben. Es zeigt sich, dass die OP-Zeiten mit zunehmender Erfahrung zunächst sinken. Der marginale Effekt von weiterer Erfahrung wird dabei mit zunehmender Erfahrung geringer bis sich die Richtung des Effektes ändert und die OP-Zeiten mit weiter zunehmender Erfahrung – vermutlich aufgrund der Allokation der schwierigeren Fälle auf die erfahrensten Ärzte – wieder steigen. Bezüglich Qualität sind keine Lernkurveneffekte feststellbar. Die Autoren sind Carsten Bauer, Johannes Taeger und Kristen Rak. Der vierte Beitrag ist ein systematischer Literaturüberblick zu Lerneffekten bei der Behandlung von ischämischen Schlaganfällen. Bei einem Schlaganfall zählt jede Minute, weswegen die inhärente Notwendigkeit besteht, die Dauer vom Auftreten der Symptome bis zur Behandlung zu verkürzen. Der Artikel befasst sich mit der Verkürzung der Dauer vom Eintreffen der Patienten im Krankenhaus bis zur Behandlung mittels Thrombolyse, der sogenannten „Door-to-Needle Time“. In der Literatur gibt es hierzu Untersuchungen von Lernen im weiteren Sinne durch ein Qualitätsverbesserungsprogramm und Lernen im engeren Sinne, bei dem Lernkurveneffekte evaluiert werden. Daneben werden Studien ausgewertet, die sich mit den unterschiedlichen Zeiten zwischen Krankenhäusern mit niedrigen und hohen Fallzahlen befassen, da diese Unterschiede wahrscheinlich das Ergebnis von Lernen und Skaleneffekten sind. Nahezu alle der 165 ausgewerteten Artikel berichten von Verbesserungen bezüglich der Dauer bis zur Behandlung. Zudem unterstreichen die klinischen Ergebnisse die gängige Auffassung, dass eine kürzere Zeit vom Eintreffen im Krankenhaus bis zur Behandlung mit einem besseren Ergebnis einhergeht. Der Literaturüberblick diskutiert zudem die ökonomischen Implikationen der Ergebnisse. Der Autor ist Carsten Bauer. Im Nachwort kommt u.a. zur Sprache, dass für die Nutzung der Lernkurveneffekte zur Effizienzsteigerung nach der Messung der Lerneffekte weitere Anstrengungen unternommen werden müssen, da die Thematik keine einfachen, standardisierten Lösungen zulässt. Zudem wird die Bedeutung der Mehrperspektivität in der Forschung für das Behandlungsergebnis des Patienten, das Gesundheitssystem und die Gesellschaft hervorgehoben.

Foraging behavior is a particularly fascinating topic within the studies of social insects. Decisions made by individuals have effects not only on the individual level, but on the colony level as well. Social information available through foraging in a group modulates individual preferences and shapes the foraging pattern of a colony. Identifying parameters influencing foraging behavior in leaf-cutting ants is especially intriguing because they do not harvest for themselves, but for their symbiotic fungus which in turn influences their plant preferences after the incorporation of the substrate. To learn about the substrates’ unsuitability for the fungus, ants need to be able to identify the incorporated substrate and associate it with detrimental effects on the fungus. Odor is an important plant characteristic known to be used as recognition key outside the nest in the context of foraging. Chapter 1 shows that foragers are able to recall information about the unsuitability of a substrate through odor alone and consequently reject the substrate, which leads to the conclusion that inside the nest, odor might be enough to indentify incorporated substrate. Identification of plant species is a key factor in the foraging success of leaf-cutting ants as they harvest a multitude of different plant species in a diverse environment and host plant availability and suitability changes throughout the year. Fixed plant preferences of individuals through innate tendencies are therefore only one factor influencing foraging decisions. On the individual as well as the colony level, foraging patterns are flexible and a result of an intricate interplay between the different members involved in the harvesting process: foragers, gardeners and the symbiotic fungus. In chapter 2 I identified several conditions necessary for naïve foragers to learn about the unsuitability of substrate inside the nest. In order to exchange of information about the unsuitability of a substrate, the plant in question must be present in the fungus garden. Foragers can learn without own foraging experience and even without experiencing the effects of the substrate on the fungus, solely through the presence of experienced gardeners. The presence of experienced foragers alone on the other hand is not enough to lower the acceptance of substrate by naïve foragers in the presence of naïve gardeners, even if experienced foragers make up the majority of the workforce inside the nest. Experienced foragers are also able to reverse their previous negative experience and start accepting the substrate again. The individual behavior of foragers and gardeners with different experiential backgrounds in the presence of suitable or unsuitable substrate inside the fungus chamber was investigated in chapter 3 to shed some light on possible mechanisms involved in the flow of information about substrate suitability from the fungus to the ants. Gardeners as well as foragers are involved in the leaf processing and treatment of the applied leaf patches on the fungus. If the plant material is unsuitable, significantly more ants treat the plant patches, but foragers are less active overall. Contacts between workers initiated by either gardeners or foragers occur significantly more frequent and last longer if the substrate is unsuitable. Even though experienced gardeners increase naïve foragers’ contact rates and duration with other workers in the presence of suitable plant patches, naïve foragers show no differences in the handling of the plant patches. This suggests that foragers gain information about plant suitability not only indirectly through the gardening workers, but might also be able to directly evaluate the effects of the substrate on the fungus themselves. Outside the nest, foragers influence each other the trail (chapter 4). Foraging in a group and the presence of social information is a decisive factor in the substrate choice of the individual and leads to a distinct and consentaneous colony response when encountering unfamiliar or unsuitable substrates. As leaf-cutting ants harvest different plant species simultaneously on several trails, foragers gain individual experiences concerning potential host plants. Preferences might vary among individuals of the same colony to the degree that foragers on the same trail perceive a certain substrate as either suitable or unsuitable. If the majority of foragers on the trail perceives one of the currently harvested substrates as unsuitable, naïve foragers lower their acceptance within 4 hours. In the absence of a cue in the fungus, naïve foragers harvesting by themselves still eventually (within 6 hours) reject the substrate as they encounter experienced gardeners during visits to the nest within foraging bouts. As foraging trails can be up to 100 m long and foragers spend a considerable amount of time away from the nest, learning indirectly from experienced foragers on the trail accelerates the distribution of information about substrate suitability. The level of rejection of a formerly unsuitable substrate after eight hours of foraging by naïve foragers correlates with the average percentage of unladen experienced foragers active on the trail. This suggests that unladen experienced foragers might actively contact laden naïve workers transmitting information about the unsuitability of the load they carry. Results from experiments were I observed individual laden foragers on their way back to the nest backed up this assumption as individuals were antennated and received bites into the leaf disk they carried. Individuals were contacted significantly more often by nestmates that perceived the carried leaf disk as unsuitable due to previous experience than by nestmates without this experience (chapter 6). Leaf-cutting ants constantly evaluate, learn and re-evaluate the suitability of harvested substrate and adjust their foraging activity accordingly. The importance of the different sources of information within the colony and their effect on the foraging pattern of the colony depend on the presence or absence of each of them as e.g. experienced foragers have a bigger influence on the plant preferences of naïve foragers in the absence of a cue in the fungus garden. / Besonders faszinierend ist das Furagierverhalten sozialer Insekten. Entscheidungen von Individuen haben nicht nur direkte Auswirkungen auf individueller Ebene, sondern auch auf Kolonieebene. Soziale Informationen modulieren individuelle Präferenzen beim Furagieren in der Gruppe und beeinflussen dadurch das Aktivitätsmuster der Kolonie. Die Identifizierung der Faktoren, die das Furagierverhalten beeinflussen, ist bei Blattschneiderameisen komplex, da sie nicht für sich, sondern für ihren symbiotischen Pilz furagieren. Dieser wiederum beeinflusst die Pflanzenwahl der Ameisen nach der Einarbeitung des Pflanzenmaterials in den Pilz. Um zu lernen, dass das eingebaute Substrat für den Pilz ungeeignet ist, müssen die Ameisen in der Lage sein, das bereits eingebaute Substrat zu identifizieren und mit den negativen Effekten auf den Pilz zu assoziieren. Duft ist ein bedeutendes Pflanzencharakteristikum, das außerhalb des Nestes als Identifizierungsmerkmal im Furagierkontext verwendet wird. In Kapitel 1 zeige ich, das Pflanzendüfte alleine ausreichen um Furageuren die Information aus dem Pilzgarten über die des Substrates ins Gedächtnis zu rufen. Furageure lehnen auf Grund des Duftes allein das Substrat bereits ab. Dies lässt den Rückschluss zu, dass Duft möglicherweise als Identifizierungsmerkmal des in den Pilz eingebauten Substrats ausreichend ist. Die Identifizierung von Pflanzenarten ist ein wesentlicher Faktor des Furagiererfolgs bei Blattschneiderameisen, da diese eine Vielzahl unterschiedlicher Pflanzenarten ernten, deren Verfügbarkeit und Eignung sich im Jahresverlauf ändert. Angeborene individuelle Präferenzen sind daher nur einer von mehreren Faktoren, die die Furagierentscheidungen beeinflussen. Sowohl auf individueller als auch auf Kolonieebene sind die beobachteten Muster in der Furagieraktivität flexibel und das Ergebnis eines komplexen Wechselspiels aller Beteiligten im Furagierprozess: die Furageure, die Gärtnerinnen und der symbiotische Pilz. In Kapitel 2 habe ich mehrere Bedingungen identifiziert, die notwendig sind, damit naive Furageure im Nest lernen können, das ein Substrat für den Pilz ungeeignet ist. Um Informationen über die Pflanzenqualität austauschen zu können, ist die Anwesenheit des Substrats im Nest erforderlich. Furageure können allein durch die Anwesenheit erfahrener Gärtnerinnen lernen, ohne eigene Furagiererfahrung und ohne die negativen Effekte des Substrats auf den Pilz erfahren zu haben. Andererseits ist die Anwesenheit erfahrener Furageure allein nicht genug, um die Akzeptanz des Substrats durch naive Furageure zu verringern, wenn die Gärtnerinnen naiv sind, selbst wenn die erfahrenen Furageure die Mehrzeit der Tiere im Nest stellen. Erfahrene Furageure sind auch in der Lage, ihre früheren negativen Erfahrungen zu revidieren und das Substrat wieder zu akzeptieren. Das Individualverhalten von Furageuren und Gärtnerinnen mit unterschiedlichem Erfahrungshintergrund in der Anwesenheit von geeignetem oder ungeeignetem Pflanzenmaterial im Pilz wurde in Kapitel 3 untersucht. Hierbei sollten mögliche Mechanismen des Informationsflusses vom Pilz zu den Ameisen aufgedeckt werden. Sowohl Gärtnerinnen als auch Furageure sind in die Bearbeitung des Blattmaterials involviert. Ist das Blattmaterial ungeeignet, wird es von signifikant mehr Ameisen bearbeitet, aber die allgemeine Aktivität der Furageure ist geringer als bei der Bearbeitung von geeignetem Substrat. Ist das Pflanzenmaterial ungeeignet, finden signifikant mehr und längere Kontakte zwischen den Ameisen statt. Die Anwesenheit erfahrener Gärtnerinnen hat keinen Einfluss auf die Bearbeitungszeit oder Frequenz des geeigneten Blattmaterials durch naive Furageure, sie haben aber einen Einfluss auf die von naiven Furageuren induzierten Kontakte. Diese sind in Anwesenheit von erfahrenen Gärtnerinnen häufiger und länger. Dies lässt vermuten, das Furageure sowohl direkt über den Zustand des Pilzes, als auch indirekt durch Kontakte mit erfahrenen Gärtnerinnen lernen, das ein Substrat für den Pilz ungeeignet ist. Außerhalb des Nestes beeinflussen sich Furageure gegenseitig auf den Erntestraßen (Kapitel 4). Das Furagieren in der Gruppe und die dadurch zur Verfügung stehende soziale Informationen sind ein entscheidender Faktor in der Pflanzenwahl von Individuen und führt zu einer klaren und deutlichen Kolonieantwort bei unbekannten oder ungeeigneten Pflanzenarten. Da Blattschneiderameisen mehrere Pflanzenarten gleichzeitig auf unterschiedlichen Erntestraßen eintragen, unterscheiden sich Furageure in ihren individuellen Erfahrungen. Individuelle Präferenzen innerhalb einer Kolonie können sich so stark voneinander unterscheiden, dass eine Pflanze von unterschiedlichen Furageuren auf derselben Erntestraße sowohl als geeignet als auch als ungeeignet bewertet werden kann. Wenn die Mehrheit der auf der Erntestraße aktiven Furageure negative Erfahrungen mit dem Substrat hat und es als ungeeignet bewertet, dann verringert sich die Akzeptanz dieses Substrates durch naive Furageure ebenfalls signifikant innerhalb von 4 Stunden. Wenn die negativen Effekte im Pilzgarten nicht mehr zu detektieren sind lehnen naive Furageure in Abwesenheit von erfahren Furageuren das Substrat nach ungefähr 6 Stunden ab, da sie bei ihren Nestbesuchen auf erfahrene Gärtnerinnen stoßen. Da Erntestraßen bis zu 100 m lang sein können und Furageure daher lange unterwegs sind, beschleunigt das indirekte Lernen durch erfahrene Furageure auf der Erntestraße die Verbreitung der Information über die Substratqualität innerhalb der Kolonie. Das Maß der Ablehnung des ursprünglich ungeeigneten Substrats durch naive Furageure nach 8 Stunden furagieren korreliert mit dem durchschnittlichen Prozentsatz an unbeladenen, erfahrenen Furageuren auf der Erntestraße. Dies lässt vermuten, dass unbeladene, erfahrene Furageure beladene naive Furageure aktiv kontaktieren und dadurch Informationen über das ungeeignete Substrat übermitteln. Ergebnisse von Individualbeobachtungen unterstützen diese Vermutung. In Kapitel 6 zeige ich, dass beladene Rekruten auf dem Weg zurück zum Nest signifikant häufiger von anderen Furageuren kontaktiert werden, wenn diese negative Erfahrungen mit der vom Rekruten getragenen Pflanzenart haben als wenn die Pflanzenart als geeignet bewertet wird. Blattschneiderameisen bewerten, lernen und bewerten wieder die Qualität geernteten Substrats und passen ihr Furagierverhalten entsprechend an. Die verschiedenen Informationsquellen über die Pflanzenqualität innerhalb der Kolonie haben eine unterschiedliche Gewichtung abhängig von der An- oder Abwesenheit von einer von Ihnen. Zum Beispiel haben erfahrene Furageure in der Abwesenheit von negativen Effekten im Pilzgarten einen deutlich größeren Einfluss auf die Präferenzen naiver Furageure.

Zugl.: Zürich, Univ., Diss., 2009

Zugl.: Köln, Univ., Diss., 2005

Zugl.: Diplomarbeit, Sommer, A., 2006

Zugl.: München, Univ., Diss., 2006

Zugl.: Tübingen, Univ., Habil.-Schr., 2009

Marburg, Univ., Diss., 2005.