Hvordan spilteori kunne have reduceret omkostningerne til PPE for frontline sundhedspersonale

Forskere fra Kingston University London har brugt en matematisk model kendt som spilteori til at udforske, hvordan udfordringen med at sikre tilstrækkelige niveauer af vitalt personligt beskyttelsesudstyr (PPE) til sundhedspersonale under toppen af ​​COVID-19-pandemien kunne være blevet mildnet.

Behovet for at beskytte frontlinjepersonale og nøglemedarbejdere mod coronavirus skabte en ekstraordinær efterspørgsel efter PPE over hele kloden i begyndelsen af ​​2020, resulterede i høje priser, da lande konkurrerede mod hinanden om at sikre enorme ordrer af kirurgiske masker, beskyttelsesbriller, ansigtsskærme, kjoler og handsker. I november, en rapport fra National Audit Office afslørede, at den britiske regering brugte næsten 12,5 milliarder pund på 32 milliarder stykker PPE mellem februar og juli 2020 – sammenlignet med købet af 1,3 milliarder genstande købt til en pris af kun 28,9 millioner pund i samme periode. år tidligere.

I en ny undersøgelse offentliggjort i et videnskabeligt tidsskrift med åben adgang PLOS ET , forskere fra Kingston University og Hamad Bin Khalifa University i Qatar brugte spilteori – den matematiske undersøgelse af, hvordan individer eller grupper interagerer og træffer beslutninger – til at modellere den omkostningsbesparende effekt, tidligere oplagring og øget lagerkapacitet kunne have haft, samt hvordan modellen kunne anvendes til at træffe beslutninger omkring fremtidige pandemiske forberedelser.

Holdet, ledet af Kingston Universitys Dr. Luluwah Al-Fagih, der arbejder sammen med andre fakulteter for det naturvidenskabelige fakultet, Ingeniør- og databehandlingskollega professor Jean-Christophe Nebel, brugt en 'centraliseret/decentraliseret' spilteori-tilgang, som oprindeligt blev udviklet af tidligere Kingston University Ph.D. studerende Dr. Matthias Pilz, en medforfatter på papiret. Deres mål var at se, om det kunne anvendes til at hjælpe sundhedstjenester med effektivt at styre forsyningen af ​​PPE i spidsbelastningsperioden for en pandemi, arbejder sammen med ph.d. studerende Khaled Abedrabboh fra Hamad Bin Khalifa University.

"Spilteori bliver brugt på en lang række områder - fra energi til økonomi og cybersikkerhed, men dette arbejde viser virkelig dets potentiale til brug i håndteringen af ​​medicinske forsyninger, "Dr. Al-Fagih, som i øjeblikket er baseret på College of Science and Engineering ved Hamad Bin Khalifa University, sagde. "Vi ved, at der var en reel mangel på PPE under den første bølge af COVID-19 i Det Forenede Kongerige, som førte til enorme forsyningskædeproblemer, og vi ønskede at se, om denne tilgang kunne give en løsning, ikke blot til at imødegå mangel, men også en bedre styring af lager på en omkostningseffektiv måde."

Holdet oprettede en model, hvor en central portal fastsatte omkostningerne ved PPE baseret på markedsprisen og opfyldte ordrer indsendt af United Kingdom National Health Service (NHS) Trusts på regional basis, som var motiverede til at optimere deres lagerplaner og muligheder for at minimere omkostningerne. PPE-forbruget under den første bølge af pandemien blev estimeret ved hjælp af offentligt tilgængelige NHS-data om besatte hospitalssenge på tværs af de syv NHS England-regioner.

I undersøgelsen, forskerne simulerede en række scenarier baseret på fem forskellige startdatoer for, hvornår lageropbygning kunne være påbegyndt mellem januar og marts. Disse inkluderede, da det første britiske COVID-19-tilfælde blev bekræftet, da EU foreslog en bulk-indkøbsordning til Storbritannien, og da COVID-19 blev erklæret for en global pandemi, med forskellige stigninger i lagerkapacitet op til 20 gange højere end det estimerede basisniveau.

Resultaterne viste, at en kombination af tidlig oplagring og en stor stigning i lagerkapacitet ville have resulteret i betydelige omkostningsbesparelser, med modellen, der leverede en besparelse på 38 procent, var lageropbygningen påbegyndt den 7. februar - den dato, hvor Verdenssundhedsorganisationen advarede om PPE-mangel - og var lagerkapaciteten blevet tidoblet. Imidlertid, hvis lagerkapaciteten hos regionale NHS-truster ikke blev øget, tidlig lageropbygning havde kun en ubetydelig indvirkning på omkostningerne. På hver af de simulerede datoer for påbegyndelse af lageropbygning, the team found that increasing PPE storage capacity by a factor of 15 would be required to considerably lower peak demand and effectively minimize the pressure on the NHS.

"We had expected the data to show us how early stockpiling alleviates some of the pressures, but a particularly interesting finding was the importance of the role storage capacity can play in enabling Trusts to manage their demand in a way that really helps reduce the national cost of sourcing protective equipment, " Dr. Al-Fagih said. "It may be that investing in temporary storage facilities when storage space is limited at regional NHS sites could prove cost-effective during the course of a pandemic peak."

As well as exploring how cost-savings could have been made earlier in the pandemic, the team also looked at how the model could be used to plan for the peak of future waves of the pandemic to prevent the same issues arising again.

This included modelling of several scenarios around a second wave peak, ranging from October 2020 to February 2021, which demonstrated how the model could be used to save costs should a third wave once again put pressure on PPE supply, Professor Nebel said.

"Our model offers a way to provide an optimal system of ordering additional supply that could massively reduce costs by managing demand through a cooperative approach, " he said. "While we haven't seen reports of PPE shortages in the UK so far during the second wave, should a third wave result in stocks becoming stretched, we believe this game theory approach could be applied to manage supplies and keep costs down.

"This could potentially result in cost savings of between 25 and 45 percent if a third peak could be delayed and enough storage capacity made available."