[en] Increased life expectancy, and population aging in Spain, along with their corresponding health conditions such as non-communicable diseases (NCDs), have been suggested to contribute to higher demands on the Emergency Department (ED). Spain is one of such countries which an ED is occupied by a very high burden of patients with NCDs. They very often need to access healthcare systems and many of them need to be readmitted even though they are not in an emergency or dangerous situations. Furthermore many NCDs are a consequence of lifestyle choices that can be controllable. Usually, the living conditions of each chronic patient affect health variables and change the quantity of these health variables, so they can change the stability situation of the patients with NCDs to instability and its resultant will be visiting ED. In this study, a new method for the prediction of future performance and demand in the emergency department (ED) in Spain is presented. Prediction and quantification of the behavior of ED are, however, challenging as ED is one of the most complex parts of hospitals. Future years of Spain's ED behavior was predicted by the use of detailed computational approaches integrated with clinical data. First, statistical models were developed to predict how the population and age distribution of patients with non-communicable diseases change in Spain in future years. Then, an agent-based modeling approach was used for simulation of the emergency department to predict impacts of the changes in population and age distribution of patients with NCDs on the performance of ED, reflected in hospital LoS, between years 2019 and 2039. Then in another part of this study, we propose a model that helps to analyze the behavior of chronic disease patients with a focus on heart failure patients based on their lifestyle. We consider how living conditions affect the signs and symptoms of chronic disease and, accordingly, how these signs and symptoms affect chronic disease stability. We use an agent-based model, a state machine, and a fuzzy logic system to develop the model. Specifically, we model the required 'living condition' parameters that can influence the required medical variables. These variables determine the stability class of chronic disease. This thesis also investigates the impacts of Tele-ED on behavior, time, and efficiency of ED and hospital utilization. Then we propose a model for Tele-ED which delivers the medical services online. Simulation and Agent-based modeling are powerful tools that allow us to model and predict the behavior of ED as a complex system for a given set of desired inputs. Each agent based on a set of rules responds to its environment and other agents. This thesis can answer several questions in regards to the demand and performance of ED in the future and provides health care providers with quantitative information on economic impact, affordability, required staff, and physical resources. Prediction of the behavior of patients with NCDs can also be beneficial for health policy to plan for increasing health education in the community, reduce risky behavior, and teaching to make healthy decisions in a lifetime. Prediction of behavior of Spain's ED in future years can help care providers for decision-makers to improve health care management.

[es] Se ha sugerido que el aumento de la vida útil y el envejecimiento de la población en España, junto con sus condiciones de salud correspondientes, como las Enfermedades No Transmisibles (ENT), contribuyen a una mayor demanda en el Servicio de Urgencias Hospitalarias (SUH). España es uno de esos países donde los SUH soportan una carga muy alta de pacientes con ENT. Estos pacientes a menudo necesitan acceder a los sistemas de salud y muchos de ellos deben ser readmitidos, aunque no se encuentren en una situación de emergencia o peligrosa. Además, muchas ENT son consecuencia de elecciones de estilo de vida que pueden ser controlables. Por lo general, las condiciones de vida de cada paciente crónico afectan las variables de salud y modifican los valores de estas variables, por lo que pueden cambiar la situación de estabilidad de los pacientes con ENT, a la de inestabilidad y su consiguiente visita al Servicio de Urgencias. En este estudio, se presenta un nuevo método para la predicción del futuro rendimiento y la demanda en el Servicio de Urgencias Hospitalarias (SUH) en España. Esta predicción y cuantificación del comportamiento del SUH son todo un desafío, ya que el SUH es una de las partes más complejas de los hospitales. El futuro del comportamiento del SUH en España se predice mediante el uso de enfoques computacionales detallados, integrados con datos clínicos. En primer lugar se desarrollaron modelos estadísticos para predecir cómo, la distribución de la población y la edad de los pacientes con enfermedades no transmisibles (ENT), cambiarían en España en los próximos años. A continuación, se usó un enfoque de modelado basado en agentes, para la simulación del Servicio de Urgencias Hospitalarias (SUH), con el objetivo de predecir los impactos que los cambios en la distribución de la población y la edad de los pacientes con ENT, tendrían en el rendimiento del SUH, reflejado en el indicador LoS (Tiempo de estancia del paciente) del SUH, entre los años 2019 y 2039. Otra parte de este estudio, es la propuesta de un modelo que ayuda a analizar el comportamiento de los pacientes con enfermedades crónicas (ENT), con un enfoque específico en pacientes con insuficiencia cardíaca, en función de su estilo de vida. Consideramos cómo las condiciones de vida afectan los signos y síntomas de las enfermedades crónicas y, en consecuencia, cómo acaban afectando la estabilidad de estas enfermedades crónicas. Utilizamos el modelado basado en agentes, máquinas de estados y un sistema de lógica difusa para desarrollar nuestro modelo. Específicamente, modelizamos los parámetros requeridos de "condición de vida" que pueden influir en las variables médicas requeridas. Estas variables determinan la clase de estabilidad de la enfermedad crónica. Esta tesis también investiga los impactos del Tele-SUH en el comportamiento, el tiempo de atención y la eficiencia del SUH y la utilización del hospital. También se propone un modelo para el Tele-SUH, que proporciona servicios médicos de atención "en línea". La simulación y el modelizado basado en agentes son herramientas poderosas que nos permiten modelizar y predecir el comportamiento del SUH, como un sistema complejo, para el conjunto de entradas deseadas. Cada agente, basado en un conjunto de reglas, interacciona con su entorno y con el resto de los agentes. Esta tesis puede responder a varias preguntas con respecto a la demanda y el rendimiento del SUH en el futuro y proporciona a los proveedores de atención médica información cuantitativa sobre el impacto económico, la asequibilidad, el personal requerido y los recursos físicos necesarios.