Hospitalization forecast to inform COVID-19 pandemic planning and resource allocation using mathematical models
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Background The COVID-19 pandemic has put tremendous pressure on hospital resources around the world. Forecasting demand for healthcare services is important generally, but crucial in epidemic contexts, both to facilitate resource planning and to inform situational awareness. There is abundant research on methods for predicting the spread of COVID-19 and even the arrival of COVID-19 patients to hospitals emergency departments. This study builds on that work to propose a hybrid tool, combining a stochastic Markov model and a discrete event simulation model to dynamically predict hospital admissions and total daily occupancy of hospital and ICU beds. Methods The model was developed and validated at San Juan de Alicante University Hospital from 10 July 2020 to 10 January 2022 and externally validated at Hospital Vega Baja. An admissions generator was developed using a stochastic Markov model that feeds a discrete event simulation model in R. Positive microbiological SARS-COV-2 results from the health department’s catchment population were stratified by patient age to calculate the probabilities of hospital admission. Admitted patients follow distinct pathways through the hospital, which are simulated by the discrete event simulation model, allowing administrators to estimate the bed occupancy for the next week. The median absolute difference (MAD) between predicted and actual demand was used as a model performance measure. Results With respect to the San Juan hospital data, the admissions generator yielded a MAD of 6 admissions/week (interquartile range [IQR] 2-11). The MAD between the tool’s predictions and actual bed occupancy was 20 beds/day (IQR 5-43), or 5% of the hospital beds. The MAD between the intensive care unit (ICU)’s predicted and actual occupancy was 4 beds/day (IQR 2-7), or 25% of the beds. When the model was further evaluated with data from Hospital Vega Baja, the admissions generator showed a MAD of 2.42 admissions/week (IQR 1.02-7.41). The MAD between the tools’ predictions and the actual bed occupancy was 18 beds/day (IQR 19.57-38.89), or 5.1% of the hospital beds. For ICU beds, the MAD was 3 beds/day (IQR 1-5), or 21.4% of the ICU beds. Conclusion Predictions of hospital admissions, ward beds, and ICU occupancy for COVID-19 patients were very useful to hospital managers, allowing early planning of hospital resource allocation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».