Simuloinnin käyttö terveydenhuollossa

Simuloinnin käytöstä terveydenhuollon kehityshankkeissa ja sen toiminnan kuvaamisessa ei ole olemassa laajaa kirja-aineistoa. Sen sijaan artikkeleja on julkaistu lukuisia, ja tieteellisten julkaisujen laatimisessa on kunnostauduttu varsinkin vuosittaisen Yhdysvalloissa järjestettävän Winter Simulation Conferencen puitteissa. Viimeisen kymmenen vuoden aikana konferenssissa on käsitelty lukuisia terveydenhuollon simulointisovelluksia, ja tutkimuksista on julkaistu laaja kokoelma artikkeleita, jotka ovat julkisesti saatavilla osoitteessa http://www.winsim.org. Tässä kappaleessa perehdytään muutamiin artikkeleihin, jotka koskevat simulointia terveydenhuollossa tai terveydenhuollon kehitysprojekteja, joissa on käytetty simulointia. Lisää kirjallisuutta löytyy mm. perehtymällä Junin, Jacobsonin ja Swisherin (1999) kirjallisuuskatsaukseen.

2.5.1 Simuloinnin soveltuvuus terveydenhuoltoon

Proctor (1996) käsittelee artikkelissaan tapahtumapohjaisen simuloinnin käyttöä sairaalaympäristössä, ja tuo esiin simuloinnin kyvyn testata järjestelmiä poikkeuksilla ja kuormituksilla, joilla todellisen järjestelmän testaaminen olisi vaikeaa tai vaarallista. Proctor toi jo kymmenen vuotta sitten esille mielipiteen, jonka mukaan tapahtumapohjainen simulointi on tehokas työkalu uusien terveydenhuollon toimintamallien etsimisessä.

Lowery (1996) ilmoitti samana vuonna näkemyksensä, jonka mukaan

"Nykyinen terveydenhoitoympäristö on kypsä simuloinnin käytölle”. Simulointi mahdollistaa Proctorin mukaan yksittäisten muutosten laajaan järjestelmään aiheuttamien vaikutusten tarkkailemisen ja arvioimisen. Sairaalajärjestelmät ovat kriittisiä ympäristöjä, joissa ei potilaiden kustannuksella voi kokeilla uusia toimintatapoja, ja jossa yksittäisten henkilöresurssien merkitys kasvaa.

Sairaalan johtajien vastuu on suuri, ja siksi Proctorin mukaan useat uudet ideat voivat jäädä käytännössä kokeilematta, ja vanhat perinteiset menetelmät saavat toimia jatkossakin.

Proctor (1996) ja Lowery (1998) vertaavat simulointia myös staattisiin analyyseihin mainitsemalla, että niiden kyky kertoa yhtäkkisten muutosten, kapasiteettitarpeiden ja muiden tapahtumien vaikutuksesta ja niistä toipumisesta on olematon. Tällaiset tilanteet tarvitsevat dynaamisia analyyseja. Lowery (1996) luettelee useita terveydenhuollon malleja, joiden käytössä tulisi kustannus-, tehokkuus- ja yksinkertaisuussyistä pidättäytyä simuloinnista ja käyttää perinteisiä analyyttisiä malleja. Esimerkkeinä hän mainitsee vuosittaisen henkilöstömäärän määrittämisen osastolle, jolloin voidaan pitäytyä keskiarvotyöajoissa ja -resurssitarpeissa, eikä hajonnalla ole suurta merkitystä. Lyhyemmän aikavälin suunnittelulle, resurssien hienokuormitukselle, simulointi on taas oikea työkalu, koska viikkotasolla henkilöstön työtuntien vaihtelu aiheuttaa jo merkittäviä vaihteluja.

Lowe ry n toteamus terveydenhuollon ympäristön kypsyydestä viittaa hänen näkemykseensä muutoksiin, joita artikkelin kirjoittamisen aikaan oli havaittavissa. Lowery listaa terveydenhuollon ongelmakohtia, jotka ovat hänen mukaansa esteitä simuloinnin implementoinnille terveydenhuollossa.

Kustannustietoisuus ja kustannusten hallitsemisen palkitseminen oli hänen mukaansa lyömässä läpi terveydenhuollossa vuonna 1996. Kustannusten leikkaaminen oli tuolloin äärimmäisen tärkeää, joten vanhat esteet simuloinnin tieltä olivat Loweryn mukaan kaatumassa. Näitä esteitä olivat mm:

1. Terveydenhuollon esimiesten perinteinen luottamus yksinkertaisiin ja deterministisiin päätöksentekotekniikoihin

2. Terveydenhuollon henkilökunnan näkemys simuloinnista epäinhimillisenä ja vieraana menetelmänä.

3. Simuloinnin luonne korkeana teknologiana.

Myöhemmässä artikkelissaan Lowery (1998) toteaa simuloinnin olevan houkuteleva työkalu terveydenhuollossa, koska ”simulointi on äärimmäisen käytännöllinen työkalu epävarmuuden mallintamiseen, joka on merkittävä luonteenpiirre sairauksissa”. Toiseksi houkuttelevuuden syyksi hän mainitsee terveydenhuollolle ominaisen monimutkaisuuden, jossa on useita vuorovaikutteisia osia. Hän muistuttaa kuitenkin terveydenhuollon simulointiprojektien hyötyjen riippuvan kuitenkin myös siitä, että terveydenhuollon ammattilaisten tulee ymmärtää, mihin ongelmiin simulointi voi tarjota ratkaisuja.

David M. Gaba (2004) ennustaa terveydenhuoltoon radikaalia organisaatiouudistusta, jossa simuloinnilla on avainasemassa tekniikkana, joka mahdollistaa muutoksen. Gaba painottaa simuloinnin käyttöä niin laadun, turvallisuuden kuin tehokkuuden parantamisessa. Yksi Gaban tarkoittama menetelmä on käyttää simulointia terveydenhuollossa henkilöstön koulutuksessa erilaisten toimenpidesimulaattorien avulla, kuten lentohenkilökuntaa koulutetaan lentosimulaattoreissa.

Isken ja Rajagopalan (2002) tutkivat tietojen louhimisen (data mining) käyttöä sairaalasimuloinnin lähtödatan laatimisessa. Heidän mukaansa simuloinnin etuna on se, että riittävällä työmäärällä voidaan mallintaa vaikka miten yksityiskohtaisia järjestelmiä, mutta yksityiskohtaisuuden lisääntyessä lähtödatan vaatimukset kasvavat. Artikkelissa kuvatussa projektissa käytettiin simulointimallia, jolla kuvataan sairaalan obstetrisen ja gynekologisen hoidon potilasvirtaa.

Iskenin ja Rajagopalanin mukaan sairaalaosastojen luonteeseen kuuluu, että monet muuttujat kapasiteetin mitoittamisessa ovat satunnaisia, ja siksi hoitovolyymit, hoidon kestot ja hoitomenetelmien resurssivaatimukset on vaikea muuttaa suoraviivaisesti resurssimääriksi ja tilojen mitoitukseksi.

Ilmentymää vahvistaa vielä saapumisten ja poistumisten aikariippuvaisuus.

Resurssien allokointi on kuitenkin äärimmäisen tärkeää, koska henkilöstökustannukset kattavat merkittävän osan kokonaiskustannuksista.

2.5.2 Terveydenhuollon simulointiprojektit

Guo, Wagner ja West (2004) esittelevät artikkelissaan simulointiprojektin, jossa mallinnettiin yhdysvaltalaisen lastensairaalan silmäklinikan toimintaa.

Projekti muistuttaa paljon myöhemmin tässä työssä esiteltävää Hyvinkään terveyskeskuksen mallinnusta, mutta sisältää paikallisia elementtejä, kuten potilaiden jaon hoidon maksajan mukaan (yksityinen tai julkinen vakuutus).

Projektin lähtödata oli Hyvinkään tavoin hyvin saatavilla vain pienin vajavaisuuksin, ja aikataulutukset hoidettiin samalla peruslogiikalla.

Molemmissa projekteissa oli tavoitteena kehittää mahdollisimman tehokas aikataulutusmenetelmä, jolla saadaan minimoitua potilaiden odotusajat ja maksimoitua resurssien käyttöaste. Molemmissa projekteissa pyrittiin lisäksi luomaan geneerisesti käyttökelpoinen simulointimallin alusta, joka on helposti muokattavissa useiden samankaltaisten järjestelmien mallintamiseen.

Lehaney, Kogetsidis ja Clarke (1996) esittelevät keskeneräisen simulointiprojektin rakennusvaiheen, jossa itse prosessimallinnus ja osa lähtötietojen keruusta on suoritettu. Artikkelissa esitellään yksinkertaisesti, miten sairaalan potilasvirtaa voidaan mallintaa ja simuloida ja mitä päätöksentekopisteitä malliin tulee. Tapahtumapohjaista simulointia tuntemattomalle terveydenhuollon ammattilaiselle artikkeli selventää projektin iteratiivista etenemistä, sekä simulointimallin yksinkertaisuutta detaljitasolla, mutta monimutkaisuuden lisääntymistä systeemin laajetessa ja yksityiskohtien lisääntyessä.

Ferrin, Miller, Wininger ja Neuendorf (2004) tutkivat suuren kaupunkisairaalan leikkaussalitoimintaa. Sairaalan johto halusi perustaa palkkiojärjestelmän, mutta oli epävarma järjestelmän rakenteesta ja sen tuomista hyödyistä. Epävarmuutta lähdettiin poistamalla simulointimallilla, josta oli tarkoituksena saada palkkiojärjestelmää tukevan datan lisäksi muita tietoja toiminnan kehittämiseksi. Leikkauspoliklinikan huoneluku haluttiin optimoida suhteessa potilaiden odotusaikoihin, käyttöasteisiin, kustannuksiin ja huonemäärän vaikutukseen koko järjestelmän toimivuuteen.

Ferrinin ym. mukaan simulointimalli toimi erinomaisena päätöksenteon apuvälineenä päätettäessä palkkiojärjestelmän toiminnasta. Samoin kustannustehokkuuden lisäämiseksi tehtävät toimet oli helppo toteuttaa simulointimallin tuloksista vedettyjen johtopäätösten mukaan. Suurin etu saatiin kirjoittajien mukaan siitä, että asiakkaiden kokemuksia, prosessin suorituskykyä ja henkilöresurssien riippuvuussuhteita opittiin ymmärtämään mallin avulla. Sairaala päätti lisäksi hankkia simulointimallin omaan käyttöönsä, ja käyttää mallia vähintään kahdesti joka vuosineljännes, jotta projektin hyödyt voidaan ylläpitää tai niitä voidaan kehittää toimintaympäristön muuttuessa.

Ganz, Simmons ja Schnelle (2005) tutkivat simuloinnilla vanhustenhoidon henkilöresursoinnin kustannustehokkuutta. Tutkimuksen taustalla oli yhdysvaltalaisen Center for Medicare and Medicaid Servicesin (CMS) Yhdysvaltain kongressille luovuttama raportti, jossa tutkittiin hoitokotien henkilöresurssien määrään riittävyyttä ja todettiin olevan tiettyjä resurssimäärärajoja, joiden alapuolella laatuongelmat johtivat asiakkaiden lisääntyneeseen sairaalahoitoon, johtaen täten resurssimäärien säästöjä suurempiin kokonaiskustannuksiin.

Tämän raportin pohjalta luotiin simulointiprojekti, jossa tutkittiin kustannusten syntyä eri resursoinneilla. Tutkimuksessa liitettiin simulointimalliin kustannustekijät dollarimääräisine yksikkökustannuksineen, ja kustannustehokkuutta mitattiin yhden laatukorjatun elinvuoden hintana (Quality-adjusted life year). Kustannustehokkuuden mittaaminen monimutkaisesta järjestelmästä on otollinen projekti simuloinnille, kunhan järjestelmän kustannusten syntyminen ja yksikkökustannukset ovat riittävän tarkasti tiedossa.

Simulointimallin ajojen ja tilastollisten tutkimusten jälkeen tutkimuksen loppupäätelmä oli, että potilaille, joiden hoitokodissa oleskeluaika on lyhyt, tulisi kustannustehokkuuden nimissä noudattaa CMS:n raportin esittämiä

henkilöstösuosituksia. Lisäksi artikkelissa otettiin kantaa potilaiden todennäköiseen tyytyväisyyden lisääntymiseen resurssien lisääntyessä.