Forskare från Kingston University London har använt en matematisk modell känd som spelteori för att utforska hur utmaningen att säkra tillräckliga nivåer av vital personlig skyddsutrustning (PPE) för vårdpersonal under toppen av covid-19-pandemin kunde ha mildrats.

Behovet av att skydda frontpersonal och nyckelarbetare från coronavirus skapade en extraordinär efterfrågan på personlig skyddsutrustning över hela världen i början av 2020, vilket resulterade i höga priser när länder konkurrerade mot varandra för att få enorma beställningar av kirurgiska masker, glasögon, ansiktsskydd, klänningar och handskar. I november, en rapport från National Audit Office avslöjade att den brittiska regeringen spenderade nästan 12,5 miljarder pund på 32 miljarder PPE mellan februari och juli 2020 – jämfört med köpet av 1,3 miljarder föremål köpta till en kostnad av bara 28,9 miljoner pund under samma period. år tidigare.

I en ny studie publicerad i öppen tillgång vetenskaplig tidskrift PLOS ETT , forskare från Kingston University och Hamad Bin Khalifa University i Qatar använde spelteori – den matematiska studien av hur individer eller grupper interagerar och fattar beslut – för att modellera den kostnadsbesparande effekten tidigare lageruppbyggnad och ökad lagringskapacitet kunde ha haft, samt hur modellen skulle kunna tillämpas för att fatta beslut kring framtida pandemiförberedelser.

Laget, ledd av Kingston Universitys Dr. Luluwah Al-Fagih som arbetar med andra naturvetenskapliga fakulteten, Ingenjörs- och datorkollega professor Jean-Christophe Nebel, använde en "centraliserad/decentraliserad" spelteoretisk metod som ursprungligen utvecklades av tidigare Ph.D. student Dr Matthias Pilz, en medförfattare på tidningen. Deras mål var att se om det kunde tillämpas för att hjälpa hälso- och sjukvården att effektivt hantera tillgången på personlig skyddsutrustning under en pandemi som högst. arbetar tillsammans med Ph.D. student Khaled Abedrabboh från Hamad Bin Khalifa University.

"Spelteori används inom ett brett spektrum av områden - från energi till ekonomi och cybersäkerhet, men detta arbete visar verkligen sin potential för användning i hanteringen av medicinska förnödenheter, "Dr Al-Fagih, som för närvarande är baserad på College of Science and Engineering vid Hamad Bin Khalifa University, sa. "Vi vet att det fanns en verklig brist på personlig skyddsutrustning under den första vågen av covid-19 i Storbritannien som ledde till enorma problem med leveranskedjan och vi ville se om detta tillvägagångssätt kunde ge en lösning inte bara för att ta itu med brister utan också bättre hantering av lager på ett kostnadseffektivt sätt."

Teamet skapade en modell där en central portal fastställer kostnaden för personlig skyddsutrustning baserat på marknadspriset och uppfyllda beställningar som lämnats in av United Kingdom National Health Service (NHS) Trusts på regional basis, som var motiverade att optimera sina lagringsscheman och kapaciteter för att minimera kostnaderna. PPE-förbrukningen under den första vågen av pandemin uppskattades med hjälp av allmänt tillgängliga NHS-data om ockuperade sjukhussängar i de sju NHS England-regionerna.

I studien, forskarna simulerade en mängd olika scenarier baserade på fem olika startdatum för när lageruppbyggnad kunde ha påbörjats mellan januari och mars. Dessa inkluderade när det första brittiska COVID-19-fallet bekräftades, när Europeiska unionen föreslog ett bulkköpsprogram till Storbritannien och när covid-19 förklarades som en global pandemi, med olika ökningar av lagringskapaciteten upp till 20 gånger högre än den beräknade basnivån.

Resultaten visade att en kombination av tidig lagring och en stor ökning av lagringskapaciteten skulle ha resulterat i betydande kostnadsbesparingar, med modellen som gav en besparing på 38 procent hade lageruppbyggnaden börjat den 7 februari – det datum då Världshälsoorganisationen varnade för brist på personlig skyddsutrustning – och hade lagringskapaciteten tiodubblats. Dock, om lagringskapaciteten hos regionala NHS-truster inte ökades, early stockpiling only had a negligible impact on cost. Across each of the simulated dates for beginning stockpiling, 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."