Operations research in intensive care unit management: a literature review

Abstract

The intensive care unit (ICU) is a crucial and expensive resource largely affected by uncertainty and variability. Insufficient ICU capacity causes many negative effects not only in the ICU itself, but also in other connected departments along the patient care path. Operations research/management science (OR/MS) plays an important role in identifying ways to manage ICU capacities efficiently and in ensuring desired levels of service quality. As a consequence, numerous papers on the topic exist. The goal of this paper is to provide the first structured literature review on how OR/MS may support ICU management. We start our review by illustrating the important role the ICU plays in the hospital patient flow. Then we focus on the ICU management problem (single department management problem) and classify the literature from multiple angles, including decision horizons, problem settings, and modeling and solution techniques. Based on the classification logic, research gaps and opportunities are highlighted, e.g., combining bed capacity planning and personnel scheduling, modeling uncertainty with non-homogenous distribution functions, and exploring more efficient solution approaches.

How simulation modelling can help reduce the impact of COVID-19

“…Model outputs could provide estimates of the number of resources required and their utilisation levels, including ICU beds, ventilators, and personal protective equipment (PPE), the number of patients expected to die waiting for care, and the number of patients that can be treated. DES has been widely used to model ICU in hospitals (e.g., Bai et al, 2018) to consider primarily issues regarding ICU capacity problems (Griffiths et al, 2010;Litvack et al, 2008;Ridge et al, 1998;Zhu et al, 2012). SD has also been used to model acute patient flows, in workshops with healthcare stakeholders, to improve patients' experience within the system (Lane & Husemann, 2008).…”

Bettenkapazitätsanalyse für eine internistische Intensivstation

“…Retrospektive Analyse und Projektion des Intensivbettenbedarfs bei über 65-Jährigen mit ausgewählten kardiovaskulären Erkrankungen Hintergrund Die Intensivstation (ITS) gehört aufgrund des Einsatzes von lebenserhaltenden sowie -rettenden Maßnahmen für die Behandlung von schwerkranken Patienten zu den kostenintensivsten Bereichen im Krankenhauswesen und bedarf daher einer effizienten Steuerung [1,8]. Vor dem Hintergrund des demographischen Wandels mit einem Anstieg der älteren Bevölkerung wird in den kommenden Jahren ein Zuwachs des intensivmedizinischen Bettenbedarfs erwartet [12].…”

“…Somit ist eine Analyse des intensivmedizinischen Bedarfs der Patientengruppe über 65 Jahren mit kardiovaskulären Erkrankungen notwendig, um die Ressourcen auf der ITS langfristig effektiv einsetzen zu können. Weiterhin könnte sich eine unpräzise Planung und Bereitstellung von Kapazitäten einerseits lebensgefährdend auf die jeweils betroffenen Patienten auswirken und andererseits vermeidbare und hohe Kosten verursachen [1]. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit einer effizienten Bettenkapazitätsplanung, u. a. angepasst an den demographischen Alterungsprozess, auf der ITS [11,14].…”

“…Ebenso blieb der Wert des Bettenbedarfs für die Gruppe ohne Berücksichtigung von I50.14 -wie in den beiden Jahren davor -mit (aufgerundet) 4 Betten konstant. Prognostizierte Bettenbedarfsanalyse für Patienten über 65 Jahre mit ausgewählten ICD-10-Codes [1,10]. Dies wiederum könnte zu negativen Folgen in Bezug auf die Patientensicherheit beitragen [1].…”

Evaluating intensive care unit admission and discharge policies using a discrete event simulation model

“…Research is being conducted to improve the overall healthcare delivery system, its planning and management, and the operations of the hospital units, including the ICU. 5 There is also growing support for the implementation of evidence-based medical care. In particular, Bates et al 6 and Haynes 7 explain the concept and need for evidencebased medicine, and the tools that are required for successful implementation of evidence-based practices.…”