Descripción del proyecto

En 1847, el médico húngaro Ignaz Semmelweis hizo un gran descubrimiento: lavarse las manos. Las manos contaminadas eran la mayor causa de fiebre de parto y forzando el lavado de manos en su hospital salvó la vida de cientas de personas.

En este proyecto reanalizaremos la data médica que Semmelweils recogió.

Conociendo al Dr. Ignaz Semmelweis

Este es el Dr. Ignaz Semmelweis, un médico húngaro nacido en 1818 y trabajó en el Vienna General Hospital. Semmelweis tenía una preocupación: la fiebre de parto, una enfermedad mortal afectando a las mujeres que acababan de dar a luz. A principios de 1840, en el Vienna General Hospital, el 10% de las mujeres que dieron luz murieron a causa de esta enfermedad. Semmelweis sabía la causa de esta enfermedad: las manos contaminadas de los doctores que hacían labores de parto, y estos doctores hacían caso omiso a las advertencias de Semmelweis.

En este proyecto reanalizaremos la data que hizo que Semmelweis descubriera la importancia de lavarse las manos. Empecemos observando la data que hizo que Semmelweis sintiera que había algo mal con los procedimientos en el hospital.

# Cargamos el paquete tidyverse
library(tidyverse)

# Importamos la data
yearly <- read_csv("yearly_deaths_by_clinic.csv")

# Observamos la data
yearly
## # A tibble: 12 x 4
##     year births deaths clinic  
##    <int>  <int>  <int> <chr>   
##  1  1841   3036    237 clinic 1
##  2  1842   3287    518 clinic 1
##  3  1843   3060    274 clinic 1
##  4  1844   3157    260 clinic 1
##  5  1845   3492    241 clinic 1
##  6  1846   4010    459 clinic 1
##  7  1841   2442     86 clinic 2
##  8  1842   2659    202 clinic 2
##  9  1843   2739    164 clinic 2
## 10  1844   2956     68 clinic 2
## 11  1845   3241     66 clinic 2
## 12  1846   3754    105 clinic 2

El número alarmante de muertes

La tabla anterior muestra el número de mujeres dando a luz en dos clínicas en el Vienna General Hospital del año 1841 al año 1846. Notarán que dar a luz era muy peligroso, un alarmante número de mujeres murieron a causa de dar a luz, la mayoría de estos casos por fiebre de parto.

Veremos esto más claro si observamos la proporción de muertes con respecto a las mujeres dando a luz.

# Agregamos una nueva columna a la data original, "proportion_deaths"
yearly <- yearly  %>% 
  mutate(proportion_deaths = deaths/births)

# Observamos nuestra data
yearly
## # A tibble: 12 x 5
##     year births deaths clinic   proportion_deaths
##    <int>  <int>  <int> <chr>                <dbl>
##  1  1841   3036    237 clinic 1            0.0781
##  2  1842   3287    518 clinic 1            0.158 
##  3  1843   3060    274 clinic 1            0.0895
##  4  1844   3157    260 clinic 1            0.0824
##  5  1845   3492    241 clinic 1            0.0690
##  6  1846   4010    459 clinic 1            0.114 
##  7  1841   2442     86 clinic 2            0.0352
##  8  1842   2659    202 clinic 2            0.0760
##  9  1843   2739    164 clinic 2            0.0599
## 10  1844   2956     68 clinic 2            0.0230
## 11  1845   3241     66 clinic 2            0.0204
## 12  1846   3754    105 clinic 2            0.0280

Muertes en las clínicas

Grafiquemos la proporción de muertes en las clínicas 1 y 2 y observaremos un curioso patrón

# Arreglamos el tamaño del gráfico para observarlo mejor
options(repr.plot.width = 7, repr.plot.height = 4)

# Gráfica de la proporción anual en ambas clínicas
ggplot(yearly, aes(x = year, y = proportion_deaths, col = clinic)) + 
  geom_line()

El lavado de manos empieza

¿Por qué la proporción de muertes es constantemente mayor en la Clínica 1? Semmelweis observó el mismo patrón y empezó a indagar. La única diferencia entre ambas clínicas era que muchos estudiantes de medicina trabajaban en la Clínica 1 y la mayoría de estudiantes de obstetricia trabajaban en la Clínica 2. Mientras que los obstetras sólo atendían a las mujeres dando a luz, los estudiantes médicos también pasaban tiempo en las salas de autopsia examinando los cadáveres.

Semmelweis empezó a sospechar que algo en los cadáveres, propagado a las manos de los médicos estudiantes, causaba la fiebre de parto. Así que en un desesperado intento para detener las altas tasas de mortalidad, decretó que todos se debían lavar las manos, esto fue una controversia, ya que nadie en Vienna sabía de las bacterias en esos tiempos.

Importemos la data mensual de la Clínica 1 para ver si lavarse las manos tuvo algún efecto.

# Importamos la data mensual
monthly <- read_csv("monthly_deaths.csv")

# Insertamos una nueva columna, "proportion_deaths"
monthly <- monthly  %>% 
  mutate(proportion_deaths = deaths/births)

# Primeras observaciones de la variable creada
head(monthly)
## # A tibble: 6 x 4
##   date       births deaths proportion_deaths
##   <date>      <int>  <int>             <dbl>
## 1 1841-01-01    254     37           0.146  
## 2 1841-02-01    239     18           0.0753 
## 3 1841-03-01    277     12           0.0433 
## 4 1841-04-01    255      4           0.0157 
## 5 1841-05-01    255      2           0.00784
## 6 1841-06-01    200     10           0.05

El efecto de lavarse las manos

Ahora podemos ver la proporción de muertes a lo largo del tiempo.

# Plot monthly proportion of deaths
ggplot(monthly, aes(date, proportion_deaths)) +
geom_line() +
labs(x = "Fecha", y = "Proporción de Muertes")

Se observa un decrecimiento en la proporción a mediados de 1847.

El efecto de lavarse las manos resaltado

Empezando desde el verano de 1847, la proporción de muertes se redujo drásticamente, y sí, en este período de tiempo fue cuando Semmelweis decretó como obligatorio el lavarse las manos.

El efecto de lavarse las manos es más claro si lo resaltamos en el gráfico.

# Desde 01/06/1847 el lavado de manos fue obligatorio
handwashing_start = as.Date('1847-06-01')

# Agregamos una columna de "TRUE", FALSE llamada "handwashing_started" para observar si había o no empezado el decreto obligatorio de lavarse las manos
monthly <- monthly %>%
mutate(handwashing_started = ifelse(date >= handwashing_start, T, F))

# Graficamos la proporción de muertes antes y después del decreto
ggplot(monthly, aes(date, proportion_deaths, col = handwashing_started)) +
geom_line() +
labs(x = "Fecha", y = "Proporcion de Muertes")

¿Más lavado de manos, menos muertes?

De nuevo, el gráfico nos muestra que lavarse las manos causó un gran efecto (positivo) en la proporción de muertes en mujeres debido al parto. Pero, ¿en cuánto se redujo en promedio la proporción de muertes mensual?

# Calculamos el promedio de la proporción antes y despues del lavado de manos

monthly_summary <- monthly %>%
group_by(handwashing_started) %>%
summarise(mean(proportion_deaths))
# Veamos el resumen
monthly_summary
## # A tibble: 2 x 2
##   handwashing_started `mean(proportion_deaths)`
##   <lgl>                                   <dbl>
## 1 FALSE                                  0.105 
## 2 TRUE                                   0.0211

Un análisis estadístico de la data de Semmelweis

¡Redujo la proporción de muertes en 8 puntos porcentuales! De en promedio 10% antes de lavarse las manos a tan sólo 2% cuando se obligó a lavarse las manos (que aún es un número alto considerando los estándares modernos). Para percibir la incertidumbre de cuánto el lavado de manos reduce la mortalidad, podríamos observar un intervalo de confianza utilizando un t-test.

# Calculando un 95% de intervalo de confianza utilizando un t-test
test_result <- t.test( proportion_deaths ~ handwashing_started, data = monthly)
test_result
## 
##  Welch Two Sample t-test
## 
## data:  proportion_deaths by handwashing_started
## t = 9.6101, df = 92.435, p-value = 1.445e-15
## alternative hypothesis: true difference in means is not equal to 0
## 95 percent confidence interval:
##  0.06660662 0.10130659
## sample estimates:
## mean in group FALSE  mean in group TRUE 
##          0.10504998          0.02109338

El destino del Dr. Semmelweis

Que los doctores no se lavaran las manos incrementó la proporción de muertes entre 6.7 y 10 puntos porcentuales, de acuerdo a un intervalo de confianza del 95%. En resumen, pareciera que Semmelweis tuvo evidencia sólida de que lavarse las manos era un procedimiento simple pero muy efectivo que podía salvar muchas vidas.

La tragedia es que, a pesar de las evidencias, la teoría de Semmelweis -que la fiebre de parto era causada por una “sustancia” (lo que hoy conocemos como bacteria) adquirida de las salas de autopsia- fue ridiculizada por científicos contemporáneos. La comunidad médica rechazó su descubrimiento y en 1849 fue obligado a retirarse del Vienna General Hospital.

Una razón para esta decisión fue que la estadística y los argumentos estadísticos eran poco comúnes en la ciencia médica en los años 1800. Semmelweis sólo publicó su data con largas tablas de data “cruda”, pero no mostró ningún gráfico o intervalos de confianza. Si hubiese tenido acceso al análisis que acabamos de hacer, hubiese sido más exitoso.