Health care systems in many countries are experiencing a growing demand while their resources remain limited. The discrepancy between demand and capacity creates many problems – long waiting times for treatment, overcrowding in hospital wards, high workload, etc. More efficient delivery of health care services can be achieved by better planning of its resources so that the mismatch between demand and capacity is minimized. Planning health care resources, including hospital resources, is difficult due to system complexity and variability in both resource availability and demand. Discrete-event simulation and other operational research methods can be used for solving planning problems in health care, and have been gaining increased attention from researchers during recent decades. Despite the growing number of academic publications, simulation appears to be less used in health care than in other application areas and only a small proportion of simulation studies is actually implemented. The aim of this thesis is to contribute to increased use of discrete-event simulation in hospital resource planning. The separate studies regarding intensive care unit capacity planning, operating room allocation strategies and the management of emergency patient flow in a radiology department highlight both the possibilities and the requirements for practical application of discrete-event simulation in hospital resource planning. The studies are described in five papers. In the first paper, the relationship between intensive care unit (ICU) occupancy and patient outcomes was investigated and the results showed that risk adjusted mortality was higher in the group of patients who were treated during high levels of occupancy. This indicates that appropriate planning of ICU resources is necessary to avoid adverse effects on patient outcomes. In the second paper, analysis of a relatively simple care chain consisting of two hospital departments – emergency and radiology – revealed a process that was not very well defined and measured. Investigation into data availability uncovered disparate information systems storing incompatible and fragmented data. It suggests that the current degree of process orientation and the current IT infrastructure does not enable efficient use of quantitative process analysis and management tools such as simulation. In the third paper, the value and possibilities of using simulation modelling in hospital resource planning were examined through the development and use of a simulation model for improved operating room time allocation and patient flow in a hospital operating department. The model was initially used for studying overcrowding in a post-anaesthesia care unit. Advanced planning logic implemented in the model enabled evaluation of several different scenarios aiming to improve the utilization of operating room resources. The results showed that it is possible to achieve slightly better and more even resource utilization, as well as provide greater flexibility in scheduling operations. In the fourth paper, a generic ICU model was developed and validated using data from four different hospital ICUs. The model was adapted and calibrated stepwise in order to identify important parameters and their values to obtain a match between model predictions and actual data. The study showed that in presence of high quality data and well defined process logic it is possible to develop a generic ICU simulation model that could provide accurate decision support for planning critical care resources. In the fifth paper, a number of factors that can contribute to successful implementation of simulation results in health care were identified. The timing of the simulation study must be right to support a critical decision, the benefit from implementation should clearly outweigh the cost of making the necessary changes and the model should be thoroughly validated to increase the credibility of the results. Staff involvement in simulation modelling activities, availability of good quality data, as well as proper incentives to improve the system contribute to implementation as well. These findings can help in establishing the conditions for successful implementation in future applications of simulation modelling in health care. / Hälso- och sjukvårdssystemen i många länder möter en växande efterfrågan samtidigt som resurserna är begränsade. När efterfrågan överstiger kapaciteten skapas många problem, bland annat långa väntetider för behandling, överbeläggningar i sjukhusavdelningar och hög arbetsbelastning för personalen. En effektivare sjukvård kan uppnås genom bättre planering av resurserna, så att obalansen mellan efterfrågan och kapacitet minimeras. Planering av hälso- och sjukvårdsresurser, inklusive sjukhusresurser, är svårt på grund av systemkomplexitet och variation i både resurstillgänglighet och efterfrågan. Simulering och andra operationsanalytiska metoder som används för att lösa planeringsproblem inom tillverkning, logistik och andra områden, kan med fördel användas också inom sjukvården och har fått ökad uppmärksamhet av forskare under de senaste årtiondena. Trots det växande antalet akademiska publikationer verkar simulering användas betydligt mindre inom sjukvården än i andra tillämpningsområden och endast en liten del av resultaten omsätts i praktiken. Syftet med denna avhandling är att bidra till ökad användning av simulering vid planering av sjukhusresurser. De separata studierna i avhandlingen behandlar kapacitetsdimensionering av intensivvård, allokering av operationssalsresurser samt hantering av akutpatientflödet på en röntgenavdelning, och lyfter därigenom fram både möjligheterna och kraven för praktisk tillämpning av diskret händelsesstyrd simulering för planering av sjukhusresurser. Intensivvårdsavdelningar anses vara bland de dyraste resurserna på ett sjukhus. Det är därför ekonomiskt önskvärt att ha en hög utnyttjandegrad av en sådan resurs. Samtidigt är det viktigt att alltid ha utrymme för kritiskt sjuka patienter. I en studie där förhållandet mellan beläggningen på intensivvårdsavdelningar och patientutfall undersöktes visade resultaten att riskjusterad dödlighet var högre för patienter som behandlades när beläggningen på avdelningen var hög, vilket understryker att bra planering av intensivvårdsresurser är mycket viktigt. Hög grad av processorientering och tillgång till data som möjliggör undersökning av patientflödet över gränserna av sjukhusets organisatoriska och funktionella enheter är exempel på förutsättningar för användning av simulering för hela vårdkedjor. En analys av en relativt enkel vårdkedja bestående av två sjukhusavdelningar avslöjade dock en process som inte var särskilt väldefinierad, och där olika informationssystem lagrade inkompatibla och fragmenterade data. Avsaknaden av processorientering och den befintliga IT-infrastrukturen är hinder för effektiv användning av kvantitativa processanalysverktyg som simulering. Värdet av att utnyttja simulering och modellering för planering av sjukhusresurser användes vidare för att hitta en bättre och jämnare fördelning av operationssalsresurser. Modellen användes för att undersöka ett antal scenarier och resultatet visade att det är möjligt att uppnå ett jämnare utnyttjande av operationssalar och en större flexibilitet vid schemaläggning av operationer. Generiska simuleringsmodeller, som med hjälp av ett antal parameterinställningar kan omvandlas till en ny modell av en given sjukhusenhet, skulle sannolikt öka användningen av simulering. Dock kan det vara svårt att visa hur dessa modeller avbildar varje specifik enhet på ett tillräckligt trovärdigt sätt. En generisk modell för kapacitetsdimensionering av intensivvårdsavdelningar har utvecklats och validerats med hjälp av data från fyra olika sjukhus. Studien visade att när data är av hög kvalitet och processlogiken är väldefinierad är det möjligt att utveckla en sådan generisk simuleringsmodell som kan ge beslutsstöd vid planering av intensivvårdsresurser. Flera litteraturundersökningar har visat att endast en liten del av publicerade simuleringsstudier inom sjukvården har implementerats. Genom att studera ett flerårigt simuleringsprojekt identifierades ett antal faktorer som kan bidra till att simuleringsresultat faktiskt används för att förändra verksamheten. Tidpunkten för simuleringsstudien måste vara välanpassad för att stödja ett kritiskt beslut, fördelar med förändringen bör tydligt överväga kostnaden för att genomföra den och modellen bör grundligt valideras för att öka resultatens trovärdighet. Personalens engagemang i modelleringsaktiviteter, tillgång till data av god kvalitet samt lämpliga incitament för att förbättra systemet bidrar också till genomförandet. Resultaten kan hjälpa till att skapa förutsättningar för framgångsrik framtida användning av simulering vid planering av sjukhusresurser.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-139732 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Steins, Krisjanis |
| Publisher | Linköpings universitet, Kommunikations- och transportsystem, Linköpings universitet, Tekniska fakulteten, Linköping |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations, 0345-7524 ; 1866 |
Page generated in 0.0033 seconds