Onderzoekers van de Kingston University London hebben een wiskundig model gebruikt dat bekend staat als speltheorie om te onderzoeken hoe de uitdaging om voldoende niveaus van essentiële persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) voor gezondheidswerkers te beveiligen tijdens de piek van de COVID-19-pandemie had kunnen worden verzacht.

De noodzaak om eerstelijnspersoneel en sleutelfiguren te beschermen tegen het coronavirus zorgde begin 2020 voor een buitengewone vraag naar persoonlijke beschermingsmiddelen over de hele wereld, resulterend in hoge prijzen omdat landen met elkaar concurreerden om enorme bestellingen van chirurgische maskers binnen te halen, stofbril, gezichtsbeschermers, jassen en handschoenen. In november, een rapport van de National Audit Office onthulde dat de Britse regering tussen februari en juli 2020 bijna £ 12,5 miljard heeft uitgegeven aan 32 miljard stuks persoonlijke beschermingsmiddelen, vergeleken met de aankoop van 1,3 miljard items die in dezelfde periode van slechts £ 28,9 miljoen zijn gekocht jaar eerder.

In een nieuwe studie gepubliceerd in open access wetenschappelijk tijdschrift PLOS EEN , onderzoekers van Kingston University en Hamad Bin Khalifa University in Qatar gebruikten speltheorie - de wiskundige studie van hoe individuen of groepen met elkaar omgaan en beslissingen nemen - om de kostenbesparende impact te modelleren die eerdere voorraden en grotere opslagcapaciteit hadden kunnen hebben, en hoe het model kan worden toegepast om beslissingen te nemen over toekomstige pandemievoorbereidingen.

Het team, onder leiding van Dr. Luluwah Al-Fagih van Kingston University in samenwerking met collega-faculteit Wetenschappen, Engineering en Computing collega professor Jean-Christophe Nebel, gebruikte een 'gecentraliseerde/gedecentraliseerde' speltheorie-aanpak die oorspronkelijk was ontwikkeld door de voormalige Kingston University Ph.D. student dr. Matthias Pilz, een co-auteur op het papier. Hun doel was om te zien of het kan worden toegepast om gezondheidsdiensten te helpen de levering van persoonlijke beschermingsmiddelen tijdens de piekperiode van een pandemie effectief te beheren, werken samen met Ph.D. student Khaled Abedrabboh van Hamad Bin Khalifa University.

"Speltheorie wordt op een groot aantal gebieden gebruikt, van energie tot economie en cyberbeveiliging, maar dit werk toont echt het potentieel aan voor gebruik bij het beheer van medische benodigdheden, "Dr. Al-Fagih, die momenteel is gevestigd aan het College of Science and Engineering aan de Hamad Bin Khalifa University, zei. "We weten dat er tijdens de eerste golf van COVID-19 in het VK een echt tekort aan PBM was, wat leidde tot enorme problemen in de toeleveringsketen en wilden zien of deze aanpak niet alleen een oplossing zou kunnen bieden voor het aanpakken van tekorten, maar ook voor een beter beheer van voorraad op een kosteneffectieve manier."

Het team heeft een model opgezet waarin een centraal portaal de kosten van persoonlijke beschermingsmiddelen vaststelt op basis van de marktprijs en uitgevoerde bestellingen die zijn ingediend door de National Health Service (NHS) Trusts van het Verenigd Koninkrijk op regionale basis, die gemotiveerd waren om hun opslagschema's en -mogelijkheden te optimaliseren om de kosten te minimaliseren. Het verbruik van persoonlijke beschermingsmiddelen tijdens de eerste golf van de pandemie werd geschat met behulp van openbaar beschikbare NHS-gegevens over bezette ziekenhuisbedden in de zeven NHS-regio's in Engeland.

In de studie, de onderzoekers simuleerden verschillende scenario's op basis van vijf verschillende startdatums voor wanneer het aanleggen van voorraden tussen januari en maart had kunnen beginnen. Deze omvatten toen het eerste Britse COVID-19-geval werd bevestigd, toen de Europese Unie een regeling voor bulkaankopen aan het VK voorstelde en toen COVID-19 tot een wereldwijde pandemie werd uitgeroepen, met verschillende verhogingen van de opslagcapaciteit tot 20 keer hoger dan het geschatte basisniveau.

De resultaten toonden aan dat een combinatie van vroege voorraden en een grote toename van de opslagcapaciteit zou hebben geleid tot aanzienlijke kostenbesparingen, met het model dat een besparing van 38 procent opleverde, was op 7 februari begonnen met het aanleggen van voorraden - de datum waarop de Wereldgezondheidsorganisatie waarschuwde voor PBM-tekorten - en was de opslagcapaciteit vertienvoudigd. Echter, als de opslagcapaciteit bij regionale NHS-trusts niet werd vergroot, vroege voorraden hadden slechts een verwaarloosbare impact op de kosten. Over elk van de gesimuleerde datums voor het beginnen van voorraden, 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."