Three empirical essays in health economics ; Drei empirische Essays in Gesundheitsökonomik
Modern health care systems are characterized by pronounced prevention and cost-optimized treatments. This dissertation offers novel empirical evidence on how useful such measures can be. The first chapter analyzes how radiation, a main pollutant in health care, can negatively affect cognitive health. The second chapter focuses on the effect of Low Emission Zones on public heath, as air quality is the major external source of health problems. Both chapters point out potentials for preventive measures. Finally, chapter three studies how changes in treatment prices affect the reallocation of hospital resources. In the following, I briefly summarize each chapter and discuss implications for health care systems as well as other policy areas. Based on the National Educational Panel Study that is linked to data on radiation, chapter one shows that radiation can have negative long-term effects on cognitive skills, even at subclinical doses. Exploiting arguably exogenous variation in soil contamination in Germany due to the Chernobyl disaster in 1986, the findings show that people exposed to higher radiation perform significantly worse in cognitive tests 25 years later. Identification is ensured by abnormal rainfall within a critical period of ten days. The results show that the effect is stronger among older cohorts than younger cohorts, which is consistent with radiation accelerating cognitive decline as people get older. On average, a one-standarddeviation increase in the initial level of CS137 (around 30 chest x-rays) is associated with a decrease in the cognitive skills by 4.1 percent of a standard deviation (around 0.05 school years). Chapter one shows that sub-clinical levels of radiation can have negative consequences even after early childhood. This is of particular importance because most of the literature focuses on exposure very early in life, often during pregnancy. However, population exposed after birth is over 100 times larger. These results point to substantial external human capital costs of radiation which can be reduced by choices of medical procedures. There is a large potential for reductions because about one-third of all CT scans are assumed to be not medically justified (Brenner and Hall, 2007). If people receive unnecessary CT scans because of economic incentives, this chapter points to additional external costs of health care policies. Furthermore, the results can inform the cost-benefit trade-off for medically indicated procedures. Chapter two provides evidence about the effectiveness of Low Emission Zones. Low Emission Zones are typically justified by improvements in population health. However, there is little evidence about the potential health benefits from policy interventions aiming at improving air quality in inner-cities. The chapter ask how the coverage of Low Emission Zones air pollution and hospitalization, by exploiting variation in the roll out of Low Emission Zones in Germany. It combines information on the geographic coverage of Low Emission Zones with rich panel data on the universe of German hospitals over the period from 2006 to 2016 with precise information on hospital locations and the annual frequency of detailed diagnoses. In order to establish that our estimates of Low Emission Zones' health impacts can indeed be attributed to improvements in local air quality, we use data from Germany's official air pollution monitoring system and assign monitor locations to Low Emission Zones and test whether measures of air pollution are affected by the coverage of a Low Emission Zone. Results in chapter two confirm former results showing that the introduction of Low Emission Zones improved air quality significantly by reducing NO2 and PM10 concentrations. Furthermore, the chapter shows that hospitals which catchment areas are covered by a Low Emission Zone, diagnose significantly less air pollution related diseases, in particular by reducing the incidents of chronic diseases of the circulatory and the respiratory system. The effect is stronger before 2012, which is consistent with a general improvement in the vehicle fleet's emission standards. Depending on the disease, a one-standard-deviation increase in the coverage of a hospitals catchment area covered by a Low Emission Zone reduces the yearly number of diagnoses up to 5 percent. These findings have strong implications for policy makers. In 2015, overall costs for health care in Germany were around 340 billion euros, of which 46 billion euros for diseases of the circulatory system, making it the most expensive type of disease caused by 2.9 million cases (Statistisches Bundesamt, 2017b). Hence, reductions in the incidence of diseases of the circulatory system may directly reduce society's health care costs. Whereas chapter one and two study the demand-side in health care markets and thus preventive potential, chapter three analyzes the supply-side. By exploiting the same hospital panel data set as in chapter two, chapter three studies the effect of treatment price shocks on the reallocation of hospital resources in Germany. Starting in 2005, the implementation of the German-DRG-System led to general idiosyncratic treatment price shocks for individual hospitals. Thus far there is little evidence of the impact of general price shocks on the reallocation of hospital resources. Additionally, I add to the exiting literature by showing that price shocks can have persistent effects on hospital resources even when these shocks vanish. However, simple OLS regressions would underestimate the true effect, due to endogenous treatment price shocks. I implement a novel instrument variable strategy that exploits the exogenous variation in the number of days of snow in hospital catchment areas. A peculiarity of the reform allowed variation in days of snow to have a persistent impact on treatment prices. I find that treatment price increases lead to increases in input factors such as nursing staff, physicians and the range of treatments offered but to decreases in the treatment volume. This indicates supplier-induced demand. Furthermore, the probability of hospital mergers and privatization decreases. Structural differences in pre-treatment characteristics between hospitals enhance these effects. For instance, private and larger hospitals are more affected. IV estimates reveal that OLS results are biased towards zero in almost all dimensions because structural hospital differences are correlated with the reallocation of hospital resources. These results are important for several reasons. The G-DRG-Reform led to a persistent polarization of hospital resources, as some hospitals were exposed to treatment price increases, while others experienced reductions. If hospitals increase the treatment volume as a response to price reductions by offering unnecessary therapies, it has a negative impact on population wellbeing and public spending. However, results show a decrease in the range of treatments if prices decrease. Hospitals might specialize more, thus attracting more patients. From a policy perspective it is important to evaluate if such changes in the range of treatments jeopardize an adequate nationwide provision of treatments. Furthermore, the results show a decrease in the number of nurses and physicians if prices decrease. This could partly explain the nursing crisis in German hospitals. However, since hospitals specialize more they might be able to realize efficiency gains which justify reductions in input factors without loses in quality. Further research is necessary to provide evidence for the impact of the G-DRG-Reform on health care quality. Another important aspect are changes in the organizational structure. Many public hospitals have been privatized or merged. The findings show that this is at least partly driven by the G-DRG-Reform. This can again lead to a lack in services offered in some regions if merged hospitals specialize more or if hospitals are taken over by ecclesiastical organizations which do not provide all treatments due to moral conviction. Overall, this dissertation reveals large potential for preventive health care measures and helps to explain reallocation processes in the hospital sector if treatment prices change. Furthermore, its findings have potentially relevant implications for other areas of public policy. Chapter one identifies an effect of low dose radiation on cognitive health. As mankind is searching for new energy sources, nuclear power is becoming popular again. However, results of chapter one point to substantial costs of nuclear energy which have not been accounted yet. Chapter two finds strong evidence that air quality improvements by Low Emission Zones translate into health improvements, even at relatively low levels of air pollution. These findings may, for instance, be of relevance to design further policies targeted at air pollution such as diesel bans. As pointed out in chapter three, the implementation of DRG-Systems may have unintended side-effects on the reallocation of hospital resources. This may also apply to other providers in the health care sector such as resident doctors. ; Moderne Gesundheitssysteme zeichnen sich sowohl durch eine ausgeprägte Prävention als auch durch kostenoptimierte Behandlungen aus. Diese Dissertation bietet neue empirische Erkenntnisse darüber, wie nützlich solche Maßnahmen sein können. Das erste Kapitel analysiert, wie Strahlung, ein Hauptschadstoff im Gesundheitswesen, die kognitive Gesundheit negativ beeinflussen kann. Das zweite Kapitel konzentriert sich auf die Auswirkungen von Umweltzonen auf die öffentliche Gesundheit, da die Luftqualität die wichtigste externe Quelle für Gesundheitsprobleme ist. Beide Kapitel zeigen Potenziale für präventive Maßnahmen auf. Schließlich wird in Kapitel drei untersucht, wie sich Änderungen von Behandlungspreisen auf die Reallokation von Krankenhausressourcen auswirken. Im Folgenden fasse ich jedes Kapitel kurz zusammen und diskutiere die Relevanz für Gesundheitssysteme und andere Politikbereiche. Basierend auf dem Nationalen Bildungspanel, welches wir mit Strahlungsdaten verknüpfen, zeigt Kapitel eins, dass Strahlung, auch in geringen Dosen, negative Langzeitwirkungen auf die kognitiven Fähigkeiten haben kann. Dazu nutzen wir die exogene Variation der Bodenkontamination in Deutschland nach der Tschernobyl-Katastrophe von 1986. Die Ergebnisse zeigen, dass Menschen, die einer höheren Strahlung ausgesetzt waren, 25 Jahre später in kognitiven Tests deutlich schlechter abschneiden. Die Identifizierung wird durch anormale Niederschläge innerhalb eines kritischen Zeitraums von zehn Tagen nach dem Reaktorunfall gewährleistet. Die Ergebnisse zeigen, dass der Effekt bei älteren Kohorten stärker ist als bei jüngeren Kohorten, was mit der Theorie übereinstimmt, dass Strahlung den altersbedingten Rückgang der kognitiven Leistungsfähigkeit beschleunigt. Im Durchschnitt ist eine Erhöhung des Anfangsniveaus von CS137 um eine Standardabweichung (ca. 30 Thoraxröntgenaufnahmen) mit einer Abnahme der kognitiven Fähigkeiten um 4,1 Prozent einer Standardabweichung verbunden (ca. 0.05 Schuljahre). Die Ergebnisse in Kapitel eins zeigen, dass geringe Strahlungswerte auch nach der frühen Kindheit negative Folgen haben können. Dies ist von besonderer Bedeutung, da sich der Großteil der Literatur auf die Exposition in sehr frühen Lebensphasen konzentriert, oft während der Schwangerschaft. Die nach der Geburt exponierte Bevölkerung ist jedoch über 100-mal größer. Diese Ergebnisse deuten auf erhebliche externe Humankapitalkosten der Strahlung hin, die zum Beispiel durch die Wahl medizinischer Verfahren reduziert werden können. Es bestehen große Reduktionspotenziale, da beispielsweise etwa ein Drittel aller CT-Scans als medizinisch nicht gerechtfertigt angesehen werden (Brenner and Hall, 2007). Unter der Annahme, dass Menschen aufgrund wirtschaftlicher Anreize unnötige CT-Scans erhalten, weist dieses Kapitel auf zusätzliche externe Kosten von Gesundheitsmaßnahmen für die Gesundheit der Patienten hin. Außerdem erweitern die Ergebnisse die Informationsgrundlage für Risiko-Nutzen-Abwägungen medizinischer Behandlungen. Kapitel zwei liefert Belege für die Wirksamkeit von Umweltzonen. Umweltzonen sind in der Regel durch eine Verbesserung der Gesundheit der Bevölkerung gerechtfertigt. Es gibt jedoch wenig Belege für den gesundheitlichen Nutzen solcher politischen Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität in Innenstädten. In dem Kapitel analysieren wir, wie sich die Ausdehnung der Umweltzonen auf die Luftverschmutzung und die Krankenhausaufenthalte auswirkt. Dazu nutzen wir zeitliche Unterschiede bei der Einführung der Umweltzonen in Deutschland. Hierfür kombinieren wir Informationen über die geografische Abdeckung der Umweltzonen mit umfangreichen Paneldaten von allen deutschen Krankenhäusern im Zeitraum von 2006 bis 2016. Die Krankenhausdaten enthalten präzise Informationen über Krankenhausstandorte und die jährliche Häufigkeit detaillierter Diagnosen. Um sicherzustellen, dass unsere Schätzungen der gesundheitlichen Auswirkungen der Umweltzonen auf eine Verbesserung der lokalen Luftqualität zurückzuführen sind, verwenden wir Daten aus dem offiziellen deutschen Luftmessnetz und ordnen den Umweltzonen Monitorstandorte zu. Hierdurch prüfen wir, ob Messungen der Luftverschmutzung durch die Abdeckung einer Umweltzone beeinflusst werden. Die Ergebnisse in Kapitel zwei bestätigen frühere Ergebnisse, die zeigen, dass die Einführung von Umweltzonen die Luftqualität durch die Reduzierung der NO2- und PM10-Konzentrationen deutlich verbessert. Darüber hinaus zeigt das Kapitel, dass Krankenhäuser, deren Einzugsgebiete in eine Umweltzone fallen, deutlich weniger durch Luftverschmutzung bedingte Krankheiten diagnostizieren, insbesondere durch die Verringerung von chronischen Krankheiten des Kreislaufs und der Atemwege. Der Effekt ist vor 2012 stärker, was sich durch eine allgemeine Verbesserung der Abgasnormen für Fahrzeuge erklären lässt. Wird der Anteil eines Krankenhauseinzugsgebiets mit Umweltzone um eine Standardabweichung erhöht, reduziert sich die jährliche Anzahl der entsprechenden Diagnosen um bis zu 5 Prozent. Diese Ergebnisse sind für politische Entscheidungsträger von Bedeutung. Im Jahr 2015 gab Deutschland 46 Milliarden Euro für Herz-Kreislauf-Erkrankungen aus, die teuerste Krankheitsform mit 2,9 Millionen Fällen. Die Reduktion von Herz-Kreislauf-Erkrankungen würde die Gesundheitskosten der Gesellschaft unmittelbar senken. Während Kapitel eins und zwei die Nachfrageseite in Gesundheitsmärkten und damit das Präventionspotenzial untersuchen, analysiert Kapitel drei die Angebotsseite. Unter Verwendung desselben Krankenhauspaneldatensatzes wie in Kapitel zwei untersuche ich die Auswirkungen von veränderten Behandlungspreisen auf Krankenhausressourcen in Deutschland. Ab 2005 wurden die Behandlungspreise für Patienten durch das G-DRG- System umgewandelt, was bis 2010 zu allgemeinen idiosynkratischen Preisschocks für einzelne Krankenhäuser führte. Die vorhandene Literatur bildet den Effekt von allgemeinen Preisschocks auf Krankenhausressourcen jedoch nur unzureichend ab. Außerdem erweitere ich die vorhandene Literatur indem ich zeige, dass Preisänderungen auch dann langfristige Auswirkungen auf Krankenhausressourcen haben können, wenn die Preisschocks verschwinden. Einfache OLS-Regressionen würden den wahren Effekt aufgrund von endogenen Preisschocks unterschätzen. Unter Zuhilfenahme von hochauflösenden Satellitendaten nutze ich eine Instrumentenvariablenstrategie, welche exogene Schwankungen der Wetterbedingungen im Einzugsbereich von Krankenhäusern nutzt. Eine Besonderheit der Reform führt dazu, dass Abweichungen der Wetterbedingungen zum Zeitpunkt der Reformeinführung einen nachhaltigen Einfluss auf die Behandlungspreise hatten. Die Ergebnisse zeigen, dass Preiserhöhungen im Laufe der Zeit zu einem Anstieg des Pflegepersonals, von Ärzten und der Vielfalt der angebotenen Behandlungen führen, aber zu einem Rückgang des Behandlungsvolumens. Bei privaten und größeren Krankenhäusern sind die Auswirkungen stärker. Darüber hinaus sinkt die Wahrscheinlichkeit von Krankenhausfusionen und Privatisierungen. IV-Ergebnisse zeigen gegen Null verzerrte OLS-Schätzungen in fast allen Dimensionen, da strukturelle Krankenhausunterschiede mit der Reallokation von Ressourcen korreliert sind. Diese Ergebnisse sind aus mehreren Gründen wichtig. Die G-DRG-Reform führte zu einer anhaltenden Polarisation von Krankenhausressourcen, da Krankenhäuser sowohl Preisanstiege als auch Preissenkungen erfuhren. Wenn Krankenhäuser das Behandlungsvolumen durch unnötige Therapien erhöhen, hat das negative Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit der Bevölkerung und die öffentlichen Ausgaben. Andererseits zeigen die Ergebnisse einen Rückgang der Bandbreite der angebotenen Behandlungen bei sinkenden Preisen. Krankenhäuser könnten sich stärker spezialisieren und so mehr Patienten anziehen. Aus politischer Sicht ist es wichtig zu beurteilen, ob solche Veränderungen in der Vielfalt der angebotenen Behandlungen eine angemessene flächendeckende Versorgung gefährden. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse einen Rückgang der Zahl der Krankenschwestern und Ärzte, wenn die Preise sinken. Dies könnte die Pflegekrise, welche die Bundesregierung in Deutschland beschreibt, teilweise erklären. Da sich die Krankenhäuser jedoch stärker spezialisieren, können sie möglicherweise Effizienzsteigerungen erzielen, die eine Verringerung der Inputfaktoren rechtfertigen, ohne an Qualität zu verlieren. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Auswirkungen auf die Qualität der Gesundheitsversorgung nachzuweisen. Ein weiterer wichtiger Aspekt sind Veränderungen in der Organisationsstruktur. Viele öffentliche Krankenhäuser werden privatisiert oder mit anderen Krankenhäusern fusioniert. Meine Ergebnisse zeigen, dass dies zumindest teilweise auf die G-DRG-Reform zurückzuführen ist. Dies kann zu einem Mangel an angebotenen Behandlungen in einigen Regionen führen, wenn sich fusionierte Krankenhäuser spezialisieren oder wenn Krankenhäuser von kirchlichen Organisationen übernommen werden, die aus moralischen Gründen nicht alle Behandlungen anbieten. Insgesamt unterstreicht diese Dissertation das große Potenzial von Gesundheitsvorsorgemaßnahmen und hilft, Reallokationsprozesse im Krankenhaussektor zu erklären. Darüber hinaus haben die Ergebnisse potenziell relevante Auswirkungen auf andere Bereiche der Politik. Kapitel Eins identifiziert einen Einfluss von geringer Radioaktivität auf die kognitive Gesundheit. Auf der Suche nach neuen Energiequellen wird die Kernenergie wieder populär. Die Ergebnisse von Kapitel Eins deuten jedoch auf erhebliche Kosten von Kernenergie hin, die in der aktuellen Debatte noch nicht berücksichtigt wurden. Kapitel Zwei findet starke Hinweise darauf, dass die Verbesserung der Luftqualität durch Umweltzonen, selbst bei relativ geringer Luftverschmutzung, zu einer Verbesserung der Gesundheit führt. Diese Ergebnisse können für die Einführung weiterer Maßnahmen zur Bekämpfung der Luftverschmutzung von Bedeutung sein, wie beispielsweise Fahrverbote für Dieselfahrzeuge. Wie in Kapitel Drei dargelegt, kann die Einführung von DRG-Systemen unbeabsichtigte Effekte bei der Reallokation von Krankenhausressourcen haben. Dies kann auch für andere Anbieter im Gesundheitswesen wie niedergelassene Ärzte gelten.
