[論文レビュー] Successful implementation of discrete event simulation: the case of an Italian emergency department

Arthur Kramer, Clio Dosi+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2020

Healthcare Operations and Scheduling Optimization参考文献 46被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、イタリアの救急部門（ED）における患者の流れを改善するために、離散イベントシミュレーション（DES）とデザインシンキングプロセスを統合した。歴史的データとスタッフの意見を用いて組織的変更をシミュレートした結果、血液検査の搬送時間を90分から10分に短縮する空気圧チューブシステムの導入に成功し、患者の待機時間が顕著に短縮された。また、18か月以内に上層管理の承認を得ることに成功した。

ABSTRACT

This paper focuses on the study of a practical management problem faced by a healthcare {\it emergency department} (ED) located in the north of Italy. The objective of our study was to propose organisational changes in the selected ED, which admits approximately 7000 patients per month, aiming at improving key performance indicators related to patient satisfaction, such as the waiting time. Our study is based on a design thinking process that adopts a {\it discrete event simulation} (DES) model as the main tool for proposing changes. We used the DES model to propose and evaluate the impact of different improving scenarios. The model is based on historical data, on the observation of the current ED situation, and information obtained from the ED staff. The results obtained by the DES model have been compared with those related to the existing ED setting, and then validated by the ED managers. Based on the results we obtained, one of the tested scenarios was selected by the ED for implementation.

研究の動機と目的

• 年間約80,000人の患者を扱う、高負荷のイタリアの救急部門（ED）における混雑状態と長時間の患者待機時間を是正すること。
• シミュレーション研究と実際の医療現場の実装のギャップを埋めるために、シミュレーションを人間中心のデザインプロセスに統合すること。
• 患者の待機時間や滞在時間といった主要業績評価指標（KPI）の改善に寄与する、実行可能でステークホルダーが承認した組織的変更を同定および評価すること。
• 組織的制約、ステークホルダーの賛同、費用対効果を考慮して、実務的実装を保証すること。
• シミュレーションとデザインシンキングを統合した、再現可能なモデルを提示し、医療システムにおける根拠に基づいた実装可能な改善を促進すること。

提案手法

• 歴史的患者フローのデータ、リアルタイムでの観察、EDスタッフからのフィードバックに基づいて、離散イベントシミュレーション（DES）モデルを開発した。
• ステークホルダー参加と実務的実現可能性を確保するため、共同で組織的変更を共同開発・プロトタイピングするデザインシンキングプロセスを適用した。
• スタッフ再編、新しいトリアージプロトコル、搬送システムのアップグレードを含む10の異なる改善シナリオをシミュレートした。
• 患者待機時間、滞在時間、実装の複雑さに与える影響を、定量的性能指標を用いて評価した。
• 費用対効果比と組織の準備状況（特に空気圧チューブシステムについて）を評価し、優先順位を決定した。
• EDマネージャーによるシミュレーション結果の検証を行い、上層管理の承認と空気圧チューブシステムの資金調達を獲得した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 離散イベントシミュレーションを、現実の救急部門運用を改善するために、デザインシンキングプロセスに効果的に統合する方法は何か？
• RQ2 シミュレーションモデリングによって同定された組織的変更のうち、複雑な医療現場環境で実際に実装されやすいものはどれか？
• RQ3 血液検査の搬送時間を短縮することで、ED全体の患者待機時間と滞在時間にどのような影響が生じるか？
• RQ4 シミュレーションにステークホルダー主導のプロトタイピングを組み合わせることで、シミュレーション単体と比較して実装の可能性がどのように向上するか？
• RQ5 インフラ基盤のソリューション（例：空気圧チューブ vs. スタッフ搬送）の異なる選択肢における費用対効果のトレードオフは何か？

主な発見

• 空気圧チューブシステムにより、血液検査の搬送時間が90分から10分に短縮され、すべてのプロトタイプの中で最も優れた費用対効果比を達成した。
• シナリオG（空気圧チューブシステムを含む）は、高い実現可能性、低い運用への影響、EDマネージャーからの強い支持があることから、実装が選ばれた。
• 上層管理は、18か月のプロジェクト開始後、明確なシミュレーション根拠に基づく性能向上の証明により、空気圧チューブシステムへの投資を承認した。
• シミュレーションモデルは、性能改善の予測を的確にした。その後の実際の実装結果でもその予測が裏付けられた。
• シミュレーションとデザインシンキングの統合により、シミュレーション単体では得られなかった、より実装可能である意思決定がなされた。
• 本プロジェクトは、2年以内に実用的なソリューションを導入するという目標を達成し、上層管理が求める迅速な展開要件を満たした。