In the aftermath of a mass casualty incident (MCI), demands for emergency medical services (EMS) often overwhelm emergency response capacity. To maximize lifesaving capacity, the effective use of emergency medical resources is important. This thesis addresses the resource allocation problems faced during the emergency response to an MCI, and develops methodologies for solving these problems through the application of optimization approaches.
We begin by studying how best to assign treatment and evacuation priorities to victims in an MCI. We model the primary prioritization problem as an ambulance routing problem, with the goal of providing the greatest amount of good to the maximum number of patients. The problem is then solved by applying a column generation approach. Next we study ambulance relocations during MCIs. During the emergency response to an MCI, an EMS system may dispatch multiple numbers of ambulances to the scene, potentially leading to significant capacity loss for future EMS demands. To minimize this loss, we developed an ambulance relocation model. The model provides a template for relocating those ambulances which have not been dispatched to the MCI and are thus available to meet future EMS demands. Through such a relocation model we can thus improve coverage with the reduced number of ambulances. Lastly, we developed an algorithm to determine how many ambulances to send to a given MCI. The algorithm was designed to make the calculations necessary for making dispatch decisions while maximizing the quality of EMS operations for victims in an MCI and future demands. Note that the solutions to the problem of patient prioritization and ambulance relocations during an MCI are critical factors for the quality of EMS during the MCI. Therefore the algorithm developed for ambulance dispatching has been constructed by integrating both of the algorithms utilized in dealing with the first two ambulance allocation problems.
다수의 환자가 동시에 발생하는 다중손상사고의 경우 한정된 수의 응급의료 이송 자원을 통한 환자 처지 및 이송이 불가피하며 신속한 환자 처지 및 이송을 위해 효율적인 자원 운용 계획의 수립이 필수적이다. 본 논문에서는 다중손상사고 발생 시, 응급의료체계의 자원 운용 의사결정 문제를 파악하고 공학적 접근 방법을 기반으로 의료자원 운용 계획을 도출하여 응급의료체계의 사고 대응능력을 향상시키고자 한다.
다중손상사고 발생 시, 응급의료체계는 사고 대응 수준을 우선하여 결정한다. 가용한 모든 의료자원을 투입함으로써 피해자의 신속한 처치와 이송을 도울 수 있지만 지역 내 구급 역량 공백이 불가피하며 이로 인한 일반 응급환자에 대한 서비스 수준 저하가 우려된다. 따라서 의료자원 투입 수준의 결정은 다중손상사고 현장에서의 응급의료 대응능력과 지역 내 발생 가능한 응급환자에 대한 의료서비스 수준을 고려하여 신중하게 결정되어야 한다. 본 논문에서는 응급의료체계의 다중손상사고 현장에서의 대응역량과 지역 내 응급의료서비스 수준을 평가 및 개선 할 수 있는 알고리즘을 개발하고 이에 기반하여 다중손상사고 시 응급의료체계의 자원 투입 수준을 결정한다.
다중손상사고 현장에서는 피해환자의 우선 순위 결정을 통한 의료자원 할당이 진행된다. 응급의료체계는 제한된 수의 의료자원의 효율적인 활용을 위해 피해 환자의 중증도를 고려하여 선별작업을 진행하며 해당 결과를 기반으로 환자의 처치 및 이송에 대한 우선순위를 결정한다. 위급한 환자를 우선하여 처치하고 이송하는 방식이 보편적이나 최근 들어 이러한 방식이 의료자원이 부족한 상황에 적절하지 않다는 주장이 제기되고 있다. 본 논문은 일정계획의 관점에서 다중손상사고 시, 보다 많은 환자를 살리기 위한 환자 처치 및 이송 우선순위를 도출하고자 하며 열생성 기법을 활용하여 빠른 시간 내 최적의 환자 우선순위를 도출하는 알고리즘을 개발하였다.
한편, 다중손상사고 발생 시, 지역 내 발생 할 수 있는 응급환자에 대한 응급의료서비스를 적절한 수준으로 유지하기 위해 사고 현장으로 투입된 많은 수의 의료자원으로 인한 구급역량 공백을 최소화하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 지역 내 남아있는 유휴 구급차를 재배치하여 응급의료서비스의 수준을 개선시키고자 하며 이를 위해 추계적 계획법 기반 구급차 재배치 알고리즘을 개발하였다. 해당 알고리즘은 지역 내 응급환자의 발생에 대한 불확실성과 응급환자 발생 시 어떤 구급차를 출동 시킬지 결정하는 구급차 할당 정책을 고려하여 구급차 재배치 방안을 도출하도록 설계되었다.
이렇듯, 본 논문은 다중손상사고 시 응급의료체계 전반의 의료자원 할당 및 운용에 대한 의사결정 문제를 다루며 최적화, 일정계획 등 여러 공학적 접근 방법을 통해 문제를 해결하고자 한다. 이와 더불어 개발 알고리즘의 적용 가능성에 대한 논의도 함께 진행하여 응급의료체계의 다중손상사고 대응 능력 향상에 기여하고자 한다.
