Key info


Date:
16 November 2020

Authors:
Ruth McCabe, Mara D. Kont, Nora Schmit, Charles Whittaker, Alessandra Løchen, Marc Baguelin, Edward Knock, Lilith Whittles, John Lees, Patrick G. T. Walker, Azra C. Ghani, Neil M. Ferguson, Peter J. White, Christl A. Donnelly, Katharina Hauck, Oliver Watson1

1Correspondence:
o.watson15@imperial.ac.uk


 

Download the full PDF for Report 36 See all reports

WHO Collaborating Centre for Infectious Disease Modelling, MRC Centre for Global Infectious Disease Analysis, Abdul Latif Jameel Institute for Disease and Emergency Analytics (J-IDEA), Department of Statistics, University of Oxford

Summary

The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic has placed enormous strain on healthcare systems, particularly intensive care units (ICUs), with COVID-19 patient care being a key concern of healthcare system planning for winter 2020/21. Ensuring that all patients who require intensive care, irrespective of COVID-19 status, can access it during this time is essential.

This study uses an integrated model of hospital capacity planning and epidemiological projections of COVID-19 patients to estimate the spare capacity of key ICU resources under different epidemic scenarios in France, Germany and Italy across the winter period of 2020/21.  In particular, we examine the effect of implementing suppression strategies of varying effectiveness, triggered by different numbers of COVID-19 patients in ICU. The use of a ‘dual-demand’ (COVID-19 and non-COVID-19) patient model and the consideration of multiple ICU resources that determine capacity (beds, doctors, nurses and ventilators) and the interdependencies between them, provides a detailed insight into potential capacity constraints this winter.

Without sufficient mitigation, we estimate that COVID-19 ICU patient numbers will exceed those seen in the first peak, resulting in substantial capacity deficits, with beds being consistently found to be the most constrained resource across countries. Lockdowns triggered based on ICU capacity could lead to large improvements in spare capacity during the winter season, with pressure being most effectively alleviated when lockdown is triggered early and implemented at a higher level of suppression. In many cases, maximum deficits are reduced to lower levels which can then be managed by expanding supply-side hospital capacity, to ensure that all patients can receive treatment. The success of such interventions also depends on baseline ICU bed numbers and average non-COVID-19 patient occupancy. We find that lockdowns of longer duration reduce the total number of days in deficit, but triggering lockdown earlier when COVID-19 ICU occupancy is lower is more effective in minimising deficits. Our results highlight the dependencies between different metrics, suggesting that absolute benefits of different strategies must be weighed against the feasibility and drawbacks of different amounts of time spent in lockdown.

Translations

中文 - Mandarin

2020年11月16日–伦敦帝国理工学院

报告摘要36:在三个西欧国家不同的COVID-19大流行的流行病学情景下,对ICU容量进行建模

2019年新型冠状病毒(COVID-19)大流行给医疗保健系统,特别是重症监护病房(ICU)造成了巨大压力,其中COVID-19患者护理成为2020/21年冬季医疗保健系统规划的关键问题。确保所有需要重症监护的患者,无论其是否患有COVID-19,都可以在这段时间内使用重症监护病房至关重要。

这项研究使用医院容量规划和COVID-19患者流行病学预测的相结合的模型来估算2020/21冬季,法国,德国和意大利在不同流行情况下主要ICU资源的剩余容量。特别是,我们研究了根据ICU中由不同数量的COVID-19患者所采取的不同有效性的抑制策略的效果。使用“双重需求”(COVID-19和非COVID-19)患者模型,并考虑决定病床容量的多个ICU资源(病床量,医生,护士和呼吸机的数量)及其之间的相互依赖性,从而提供了今年冬天潜在容量限制的详细信息。

如果没有足够的缓解措施,我们估计COVID-19 ICU患者人数将超过第一个高峰期的人数,从而导致严重的容量不足,并且床位一直被认为是各国间最受限制的资源。基于ICU容量触发的封锁可能会使冬季空余容量的大幅度提高,而尽早触发封锁并提高封锁程度,则可以最有效地缓解压力。在许多情况下,通过扩大供应方医院的能力可以使最大紧缺降低到更低的水平,以确保所有患者都能得到治疗。此类干预的成功还取决于ICU床位基数和平均非COVID-19患者占用率。我们发现,持续时间较长的封锁可以减少出现短缺的总天数,但是当COVID-19 ICU占用率较低时,更早触发封锁可以更有效地减少床位短缺。我们的结果强调了不同指标之间的依赖性,这表明必须权衡不同策略下的绝对效益与封锁所所话费的不同时间的可行性和弊端。

日本語 - Japanese

2020年11月16日–インペリアル・カレッジ・ロンドン

レポート36 概要:西ヨーロッパの3か国における新型コロナウイルス感染症(COVID-19)パンデミックの様々な疫学的シナリオでのICU収容能力のモデリング

COVID-19のパンデミックは、医療体制、特に集中治療室(ICU)に大きな負担となっており、COVID-19患者の治療は、2020~2021年冬季の医療体制計画における主な懸念事項です。 COVID-19の状態に関係なく、集中治療を必要とするすべての患者が、この期間中に集中治療にアクセスできるようにすることが非常に重要です。

この研究では、病院の収容能力計画とCOVID-19患者の疫学的予測の統合モデルを使用して、2020~2021年冬季のフランス、ドイツ、イタリアの様々な流行シナリオにおける主なICUリソースの予備能力を推定します。特に、ICU内の異なる数のCOVID-19患者のために実施される、異なる有効性を持つ抑制戦略の効果を調べます。「デュアルデマンド」(COVID-19およびCOVID-19以外)の患者モデルを使用し、対応能力(病床、医師、看護師、人工呼吸器)や、それら各要素の相互依存性を決定する複数のICUリソースを考慮することで、この冬の潜在的な能力不足に関する詳細な洞察が得られます。

十分な緩和策がなければ、 ICUのCOVID-19患者数は最初のピーク時に見られた数を超え、その結果として重大な能力不足となり、特に病床は各国を通じて最も不足するリソースになると推定されます。ICUの収容能力に基づいて実施されるロックダウンは、冬季の予備能力を大幅に改善する可能性があり、またロックダウンが早期に、かつ、より高いレベルの抑制で実施されると、医療逼迫は最も効果的に緩和されると考えられます。多くの場合、多大な能力不足は軽減され、リソースを供給する病院の収容能力を拡大することで対応できるようになり、すべての患者が確実に治療を受けることができるようになります。このような介入の成功は、ICUの最低限の病床数やCOVID-19以外の平均的な患者の収容率にも左右されます。より長い期間のロックダウンを行えば、能力不足となる全日数を短縮できますが、ICUのCOVID-19患者の収容率が低い早期のうちにロックダウンを実施することで、より効果的に能力不足を最小限に抑えられることがわかりました。これらの結果は、異なる指標間の依存関係を浮き彫りにし、様々な戦略の絶対的なメリットと、様々な期間のロックダウンの実現可能性や欠点を比較検討する必要があることを示唆しています。

Español - Spanish

16 de noviembre de 2020 — Imperial College London

Informe resumido 36: Modelo de la capacidad de las UCI en diferentes supuestos epidemiológicos de la pandemia de la COVID-19 en tres países europeos occidentales
La pandemia provocada por la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) ha tenido un enorme impacto en los sistemas sanitarios, sobre todo en las unidades de cuidados intensivos (UCI), lo que ha hecho que el cuidado del paciente con COVID-19 sea una preocupación clave de la planificación de los sistemas sanitarios para el invierno 2020-2021. Es fundamental garantizar que todos los pacientes que necesiten cuidados intensivos puedan acceder a ellos, independientemente de si padecen COVID-19 o no.

Este estudio utiliza un modelo integrado de planificación de la capacidad hospitalaria y las proyecciones epidemiológicas de pacientes con COVID-19 para estimar la capacidad disponible de recursos de UCI clave en diferentes supuestos epidémicos en Francia, Alemania e Italia durante el invierno de 2020-2021.  En concreto, analizamos el efecto de la aplicación de estrategias de contención con distintos grados de efectividad, accionadas por diferentes números de pacientes con COVID-19 en la UCI. El uso de un modelo de pacientes de «demanda dual» (pacientes con COVID-19 y sin COVID-19) y la consideración de múltiples recursos de UCI que determinan la capacidad (camas, médicos, enfermeros y respiradores), así como las interdependencias entre ellos, proporcionan información detallada sobre las posibles restricciones de la capacidad este invierno.

Sin la reducción suficiente, estimamos que el número de pacientes con COVID-19 en las UCI superará al de la primera ola, lo que provocará importantes déficits de capacidad, siendo las camas el recurso más limitado entre los países. Los confinamientos basados en la capacidad de las UCI podrían ayudar a mejorar la capacidad disponible durante el invierno, dado que la presión se ve aliviada de forma más eficaz cuando se imponen confinamientos en etapas tempranas y se aplica un alto nivel de restricciones. En muchos casos, los déficits máximos se reducen a niveles más bajos que pueden gestionarse al expandir la capacidad de suministro de los hospitales, para garantizar que todos los pacientes reciban tratamiento. El éxito de estas intervenciones también depende del número de camas de UCI de referencia y de la media de camas ocupadas por pacientes sin COVID-19. Observamos que los confinamientos más largos reducen el número total de días en déficit, pero que imponer confinamientos en etapas más tempranas, cuando la ocupación de las UCI de COVID-19 es menor, es más eficaz a la hora de reducir los déficits. Nuestros resultados destacan las dependencias entre los distintos indicadores, lo que sugiere que el beneficio absoluto de las diversas estrategias debe sopesarse frente a la viabilidad y los inconvenientes que presentan los distintos periodos de tiempo en confinamiento.

Français - French

16 novembre 2020 – Imperial College London

Rapport de synthèse 36 : Modélisation des capacités d'accueil des services de réanimation dans différents scénarios épidémiologiques de la pandémie de COVID-19, dans trois pays d’Europe occidentale
La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) crée une tension énorme sur les systèmes de santé, en particulier les services de réanimation, la prise en charge des patients atteints de la COVID-19 étant une préoccupation majeure de la planification du système de soins de santé durant l’hiver 2020/2021. Il est essentiel de s'assurer que tous les patients qui nécessitent des soins intensifs, qu’ils souffrent de la COVID-19 ou non, puissent y accéder pendant cette période.

Cette étude utilise un modèle intégré de planification des capacités hospitalières et des projections épidémiologiques des patients atteints de la COVID-19 pour estimer la capacité de réserve des ressources clés des services de réanimation dans différents scénarios épidémiques en France, en Allemagne et en Italie pendant la saison hivernale 2020/2021.  Nous examinons en particulier l’effet de la mise en œuvre des stratégies de suppression qui ont une efficacité relative, déclenchée par le nombre de patients souffrant de la COVID-19 dans les services de réanimation. L'utilisation d’un modèle de patients à « double demande » (COVID-19 et non-COVID-19) et la prise en compte des multiples ressources des services de réanimation qui déterminent la capacité d’accueil (lits, médecins, infirmiers/infirmières et respirateurs) et les interdépendances entre eux, donnent un aperçu détaillé des contraintes de capacités cet hiver.

Sans atténuation suffisante, nous estimons que le nombre de patients atteints de la COVID-19 dans les services de réanimation dépassera celui du premier pic, ce qui entraînera des déficits importants en termes de capacités, les lits étant régulièrement considérés comme la ressource soumise aux plus fortes restrictions dans les pays. Les confinements mis en place en raison de la capacité d’accueil insuffisante dans les services de réanimation pourraient donner lieu à d’importantes améliorations des capacités inutilisées pendant la saison hivernale, la pression s'étant surtout relâchée lorsque le confinement a été mis en place de façon précoce et à un niveau de suppression supérieur. Dans de nombreux cas, les déficits maximum ont atteint des niveaux inférieurs qui peuvent être gérés en élargissant la capacité d’offre hospitalière afin de veiller à ce que tous les patients puissent bénéficier d’un traitement. Le succès de ces interventions dépend également du nombre de lits de base dans les services de réanimation et du taux d’occupation des lits par des patients ne souffrant pas de la COVID-19. Nous constatons que les confinements plus longs réduisent le nombre total de jours en déficit, mais il s'avère plus efficace de déclencher un confinement à un stade précoce, lorsque le taux d’occupation des lits de réanimation COVID-19 est plus faible, pour limiter au maximum les déficits. Nos résultats soulignent les dépendances entre les différents paramètres, ce qui suggère que les bénéfices absolus des différentes stratégies doivent être mis en balance par rapport à la faisabilité et aux inconvénients liés au temps passé en confinement.

Italiano - Italian

16 November 2020 – Imperial College London

Report 36 - Modellazione della capacità di terapia intensiva sotto diversi scenari epidemiologici della pandemia COVID-19 in tre paesi dell'Europa occidentale
La pandemia da coronavirus 2019 (COVID-19) ha messo a dura prova i sistemi sanitari, in particolare le unità di terapia intensiva, dove la cura di pazienti COVID-19 è una preoccupazione chiave della pianificazione del sistema sanitario per l'inverno 2020/21. È essenziale garantire che tutti i pazienti che necessitano di terapia intensiva, indipendentemente dal loro stato COVID-19, possano accedervi durante questo periodo.

Questo studio utilizza un modello integrato di pianificazione della capacità ospedaliera e proiezioni epidemiologiche di pazienti COVID-19 per stimare la capacità inutilizzata delle risorse chiave della terapia intensiva in diversi scenari epidemici in Francia, Germania e Italia durante il periodo invernale del 2020/21. In particolare, esaminiamo l'effetto dell'implementazione di strategie di soppressione di varia efficacia, innescate da diversi numeri di pazienti COVID-19 in terapia intensiva. L'uso di un modello di pazienti a 'duplice richiesta' (COVID-19 e non-COVID-19), la valutazione di più risorse in terapia intensiva che ne determinano la capacità (letti, medici, infermieri e ventilatori) e le interdipendenze tra di loro, fornisce una dettagliata comprensione dei potenziali limiti di capacità questo inverno.

Senza una mitigazione sufficiente, stimiamo che il numero di pazienti COVID-19 in terapia intensiva supererà quelli osservati nel primo picco, con conseguenti deficit di capacità sostanziali, con la disponibilità di letti considerata invariabilmente la risorsa più limitata nei paesi. Lockdown innescati in base alla capacità delle terapie intensive potrebbero portare a grandi miglioramenti nella capacità inutilizzata durante la stagione invernale, alleviando la pressione in modo più efficace quando il lockdown viene attivato precocemente e implementato a un livello di soppressione più elevato. In molti casi, i deficit massimi vengono ridotti a livelli più bassi, che possono quindi essere gestiti espandendo la capacità ospedaliera per garantire che tutti i pazienti possano ricevere cure. Il successo di tali interventi dipende anche dal numero base di letti in terapia intensiva e dalla presenza media dei pazienti non COVID-19. Troviamo che i lockdown di durata maggiore riducono il numero totale di giorni in deficit, tuttavia attivare il lockdown prima, quando la presenza di casi COVID-19 in terapia intensiva è inferiore, è più efficace nel ridurre al minimo i deficit. I nostri risultati evidenziano le dipendenze tra le diverse metriche, suggerendo che i vantaggi assoluti delle diverse strategie devono essere valutati rispetto alla praticabilità e agli inconvenienti del trascorrere varie quantità di tempo in lockdown.

Arabic - العربية

16 نوفمبر 2020 - إمبريال كوليدج لندن

تقرير موجز 36: نمذجة قدرة وحدة العناية المركزة في ظل السيناريوهات الوبائية المختلفة لجائحة كوفيد-19 (COVID-19) في ثلاثة بلدان في أوروبا الغربية
ألقت جائحة فيروس كوفيد-19 (COVID-19) بضغوط هائلة على أنظمة الرعاية الصحية، لاسيما وحدات العناية المركزة (ICUs)، حيث أصبحت رعاية مرضى كوفيد-19 (COVID-19) واحدة من الشواغل الأساسية في تخطيط نظم الرعاية الصحية لفصل الشتاء 2020/21، ذلك أنه من الضروري التأكد من أن جميع المرضى الذين يحتاجون إلى رعاية مركزة، بغض النظر عن حالات كوفيد-19 (COVID-19)، يمكنهم الوصول إلى مرافق الرعاية المركزة خلال ذلك الوقت.

تستخدم هذه الدراسة نموذجًا متكاملًا لتخطيط سعة المستشفيات والتوقعات الوبائية لمرضى كوفيد-19 (COVID-19) وصولًا إلى تقدير السعة الاحتياطية لمرافق العناية المركزة الرئيسية في ظل سيناريوهات وبائية مختلفة في فرنسا وألمانيا وإيطاليا خلال شتاء 2020/21. على وجه الخصوص، قمنا بدراسة تأثير تنفيذ استراتيجيات متفاوتة الفعالية لمكافحة المرض، وذلك في ضوء أعداد مختلفة من مرضى كوفيد-19 (COVID-19) في وحدة العناية المركزة. تكمن أهمية استخدام نموذج المريض ``ثنائي الطلب'' (سواء في حالات كوفيد-19 وغير كوفيد-19)، والنظر في موارد وحدة العناية المركزة المتعددة التي تحدد السعة (الأسرة والأطباء والممرضات وأجهزة التنفس الصناعي) والترابط فيما بينها، في أنهما يعطيان نظرة ثاقبة للمشكلات المحتملة التي قد تواجهها مرافق الرعاية الصحية هذا الشتاء من حيث السعة.

وقد خلصنا في ضوء نتائجنا إلى أن أعداد مرضى كوفيد-19 (COVID-19) المحتمل استقبالهم في وحدات العناية المركزة ستتجاوز تلك التي شهدتها الموجة الأولى، مما سيؤدي إلى عجز كبير في قدرة هذه المرافق على استيعاب المرضى القادمين إليها، وسيكون عدد الأسرة باستمرار هو العنصر الأكثر نقصًا في جميع البلدان. وفي هذا الصدد، يمكن أن تؤدي عمليات الإغلاق، التي يتم تخطيطها استنادًا إلى سعة وحدات العناية المركزة، إلى إحداث تحسينات كبيرة في السعة الاحتياطية خلال فصل الشتاء، ومن المتوقع أن تخف حدة هذا الضغط بشكل أكثر فعالية إذا ما تم تطبيق الإغلاق مبكرًا وبمستوى أكبر من التدابير الوقائية. في كثير من الحالات، يمكن تقليل العجز الكلي إلى مستويات أقل يمكن التعامل معها بعد ذلك من خلال توسيع سعة المستشفى في جانب العرض، لضمان حصول جميع المرضى على العلاج. يعتمد نجاح مثل هذه التدخلات أيضًا على أرقام أسرة العناية المركزة الأساسية ومتوسط ​​إشغال المرضى غير المصابين بـ كوفيد-19 (COVID-19). كما وجدنا أن عمليات الإغلاق ذات المدة الأطول تقلل من إجمالي عدد أيام العجز، لكن بدء الإغلاق في وقت مبكر عندما يكون معدل إشغال وحدات العناية المركزة لـ كوفيد-19 (COVID-19) أقل سيكون أكثر فعالية في تقليل العجز. تسلط نتائجنا الضوء على أوجه الترابط بين المقاييس المختلفة، بمعنى أنه يجب الموازنة بين الفوائد المطلقة للاستراتيجيات المختلفة ومدى جدوى وعيوب الكميات المختلفة من الوقت الذي يستغرقه الإغلاق.