Motivación

Desde el 3 de Marzo de 2020 Chile se ha visto gravemente afectado por la pandemia de SARS-CoV-2 que rápidamente llevó al país a un estado de alerta y precaución, forzando al gobierno a tomar una serie de medidas extraordinarias para proteger la salud de la población. Estas medidas, a pesar de que resguardan la salud de todos nosotros, han tenido una serie de repercusiones tanto en la economía del país como en la de sus habitantes. La reciente campaña de vacunación instaurada por el gobierno significó un incremento en el presupuesto de la Nación del año 2020 de un 8,9% en relación al año anterior. Además, se han destinado 200 millones de dólares a El Fondo para Vacunas COVID, que tiene por objetivo financiar la compra de éstas a medida que se desarrollan y comercializan 1.
Según los diversos ensayos clínicos de las vacunas que se están administrando en Chile, la eficacia estimada en la prevención del COVID-19 varía desde un 50,7% a un 95% dependiendo de la vacuna 2.
Por otro lado, desde el inicio de la pandemia las Unidades de Cuidados Intensivos se han llenado de pacientes con COVID-19 y esto ha generado un colapso del sistema de salud público a nivel nacional. No solo faltan recursos económicos y materiales en las UCI, sino que también recursos humanos. Entre el 10% y 15% de las personas que llegan con neumonía a raíz del virus ingresan a la UCI y el 90% requiere de intubación y ventilación mecánica, siendo muchos los pacientes que no logran recuperarse cuando se encuentran en estas condiciones tan críticas 3.
A partir de estos datos es apropiado afirmar que la vacunación de la población es un paso clave dentro de la lucha contra el virus. El gobierno chileno, al igual que otros gobiernos y entidades internacionales, ha comunicado en reiteradas ocasiones la importancia de que todas las personas de la población objetivo se vacunen para poder disminuir de forma sostenida la tasa de contagios y reducir la mortalidad.

Problemática

En consonancia con el contexto nacional actual y teniendo en cuenta la importancia de la vacunación como uno de los métodos más efectivos para combatir esta pandemia, nos interesa investigar dentro de la población objetivo chilena que ya tiene la posibilidad de vacunarse según el calendario Minsal, ¿Cómo afecta la vacunación de los distintos rangos etarios en la ocupación de las camas de la Unidad de Cuidados Intensivos con pacientes con COVID-19? y ¿a qué rangos etarios debería apuntar una campaña de incentivo a la vacunación? ¿En qué región y comunas?

Fuentes de datos

Para llevar a cabo nuestra investigación y responder las preguntas planteadas anteriormente, utilizaremos dos bases de datos que forman parte del Repositorio de datos COVID-19 y corresponden a:
Data Product 81 - Campaña de vacunación informada por el Departamento de Estadísticas e Información Sanitaria (DEIS) por comuna y edad.De esta base de datos podremos extraer información sobre la cantidad de personas vacunadas con la segunda dosis según su edad en cada comuna de Chile.
Data Product-81
Data Product 9 - Pacientes COVID-19 en UCI por grupo de edad. A partir de esta base de datos podremos obtener información respecto a la situación diaria de la ocupación de las camas UCI con pacientes contagiados.
Data Product-9
Data Product 76 - Avance en campaña de vacunación COVID-19. Los datos que entrega esta base son similares a los de Data Product 81, sin embargo, en esta base se nos presentan los vacunados tanto con primera como segunda dosis por edad y fecha, haciendo posible vincular esta información con la de la base Data product 9 para relacionar la vacunación y la ocupación de camas UCI.
Data Product-76

Estadística descriptiva de las variables de interés

Para trabajar con nuestras bases de datos comenzaremos por cargar los paquetes necesarios y las bases de datos del Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimieto e Innovación. 
# Cargamos las bases de datos

Base_COVID <- fread("https://raw.githubusercontent.com/MinCiencia/Datos-COVID19/master/output/producto81/vacunacion_comuna_edad_2daDosis.csv")
Base_UCI <- fread("https://raw.githubusercontent.com/MinCiencia/Datos-COVID19/master/output/producto9/HospitalizadosUCIEtario_T.csv")
A continuación, limpiaremos las bases de datos eliminando las observaciones nulas (NA) y quitando las variables que no son de nuestro interés.
En el caso de la base de datos sobre vacunación con segunda dosis (Data Product 81), reorganizaremos las variables de edad en rangos etarios para una mejor visualización de los datos. Además, crearemos una nueva base que contenga únicamente las variables que son de relevancia para nuestro análisis, dejando fuera el código de la comuna y las edades separadas (trabajaremos con los rangos etarios). A continuación, crearemos una variable que muestre el número total de personas vacunadas por comuna. 
# Quitamos las observaciones NA
Base_COVID <- na.omit(Base_COVID)
Base_UCI <- na.omit(Base_UCI)

# Creamos variables de rangos etarios
Base_COVID$`<=39` = rowSums (Base_COVID[,6:33])
Base_COVID$`40-49` = rowSums (Base_COVID[,34:43])
Base_COVID$`50-59` = rowSums (Base_COVID[,44:53])
Base_COVID$`60-69` = rowSums (Base_COVID[,54:63])
Base_COVID$`>=70` = rowSums (Base_COVID[,64:74])

# Creamos una nueva base simplificada, solo con las variables de interés
Base_vacunacion <- Base_COVID[,.(Region,`Codigo region`, Comuna, Poblacion, `<=39`,`40-49`, `50-59`,`60-69`,`>=70`)]

# Agregamos una variable del total de vacunados
Base_vacunacion$Total_vacunados = rowSums (Base_vacunacion[,5:9])

1. Análisis gráfico pacientes con COVID-19 en UCI por edad

Para comenzar, realizaremos un gráfico de barra para visualizar el número de personas con COVID-19 que han ocupado camas UCI durante la pandemia, según rango etario.

A partir del gráfico podemos concluir que las personas más jóvenes han sido las que han presentados menos cuadros críticos a raíz del coronavirus, siendo quienes menos han ocupado camas críticas en el país, habiendo ocupado hasta la fecha 88.238 camas. Por otra parte, los adultos mayores de 70 años no han sido el grupo etario que más camas UCI ha ocupado debido al virus, sino que las personas entre 60 y 69 años son quienes más han terminado hospitalizados en camas UCI debido a contagios por COVID-19, habiendo ocupado 204.247 puestos en las Unidades de Cuidados Intensivos. Esto podría deberse a razones de salud y otros factores, o al simple hecho de que existe un mayor número de personas dentro de este rango etario en el país. Este análisis preliminar nos permite identificar los rangos etarios que tienen más hospitalizaciones UCI por COVID-19.

2. Análisis gráfico ocupación camas UCI por pacientes con COVID-19

A continuación se presenta un gráfico para visualizar la ocupación de camas UCI por pacientes con COVID-19 a lo largo de la pandemia.

A partir del análisis gráfico es correcto notar que la ocupación de las camas UCI con pacientes con COVID-19 ha fluctuado a lo largo de la pandemia, teniendo su punto de menor ocupación al inicio de la pandemia, con una mínima de 173 pacientes diarios, y su punto de mayor ocupación durante abril de este año, con una máxima de 3.342 pacientes en la UCI a causa del virus. Si bien, el panorama no pareciera mostrar una disminución sostenida de los pacientes de UCI con COVID-19 desde el inicio de la campaña de vacunación nacional, cabe destacar que a finales de junio de 2021 se logró alcanzar el 80% de la población objetivo vacunada contra COVID-19 con primera dosis 4 y, tal como muestra el gráfico, pareciera que nos encontramos en una etapa de disminución de la ocupación de las camas UCI, lo cual podría relacionarse al efecto de la vacunación de la población.Esto nos entrega una idea del escenario que se vive dentro de la red de salud pública a lo largo del país y es un buen indicador de qué tan efectivas está siendo la campaña de vacunación en la disminución de la severidad y mortalidad del virus.

3. Análisis del avance de la vacunación por región

Otro aspecto importante para entender el contexto actual es poder visualizar el avance de la vacunación a nivel país. Esto nos permite identificar las zonas en las cuales existe mayor porcentaje de vacunados con la segunda dosis.
El mapa nos enseña que la vacunación con segunda dosis ha alcanzado un porcentaje superior al 46% de la población en todas las regiones del país. Esto es un buen indicador de que la campaña de vacunación ha surgido efecto. Dentro de la información más relevante entregada por el mapa, cabe notar que Antofagasta es la región con menor porcentaje de población vacunada con segunda dosis, con tan solo un 47,7%, mientras que Magallanes y la Antártica Chilena es la región con mayor porcentaje de vacunados, llegando al 64% de su población con dos dosis.

4. Análisis del avance de la vacunación por comuna en la región Metropolitana

En diversos análisis respecto a la situación sanitaria nacional y las cifras de la pandemia se estudia la región Metropolitana de forma separada ya que es una región altamente poblada y que es referente nacional en cuanto a la tecnología médica disponible, la calidad de los profesionales del área de la salud, entre otros ámbitos. Es por esta razón que consideramos pertinente analizar el avance de la vacunación en dicha región de manera aislada, presentando un mapa que muestre el porcentaje de población vacunada en cada comuna de la región.
Al analizar el avance de la vacunación en la capital chilena podemos notar que la mayoría de sus comunas se encuentran con más del 45% de su población vacunada con segunda dosis. La comuna con mayor porcentaje de vacunados es San Pedro, con un 80%, mientras que la comuna con menor porcentaje de vacunación es La Pintana, con un 37%. Otro aspecto a destacar es que la vacunación en la mayoría de las comunas está por sobre el 45% de la población, generando buenos pronósticos futuros.

Estrategia de resolución

Para responder a la interrogante de cómo afecta la edad y la vacunación en la ocupación de las camas UCI con pacientes con COVID-19, comenzaremos por unir dos bases de datos, que entregan información sobre la vacunación por edad y la ocupación de las camas UCI, ambos por fecha. A partir de la nueva base de datos podemos realizar una regresión que prediga la ocupación de las camas según la edad y cantidad de personas vacunadas.

Regresión múltiple: Estimación pacientes UCI con COVID-19

Comenzamos por realizar la regresión y predecir los valores, con el fin de llevar a cabo validación cruzada:

Regresión múltiple

term estimate std_error statistic p_value lower_ci upper_ci
intercept 1857.251 42.963 43.229 0 1772.899 1941.604
Edad>70 283.289 45.359 6.245 0 194.231 372.347
Edad40-50 315.928 45.604 6.928 0 226.390 405.466
Edad50-60 228.365 45.006 5.074 0 140.001 316.729
Edad60-70 259.882 45.200 5.750 0 171.137 348.627
Vacunados 0.001 0.000 29.663 0 0.000 0.001

Validación cruzada: Método K-folds

## Linear Regression 
## 
## 700 samples
##   2 predictor
## 
## No pre-processing
## Resampling: Cross-Validated (5 fold) 
## Summary of sample sizes: 560, 560, 560, 560, 560 
## Resampling results:
## 
##   RMSE      Rsquared   MAE     
##   371.6652  0.5563205  304.7875
## 
## Tuning parameter 'intercept' was held constant at a value of TRUE

Campaña de incentivo a la vacunación COVID-19

Para responder a nuestra segunda pregunta de investigación, referente a dónde y a quiénes debe apuntar un reforzamiento de la campaña de vacunación, es necesario revisar las estadísticas descriptivas previamente planteadas. Gracias al análisis gráfico del avance de la vacunación por región podemos notar que, dentro de Chile, Tarapacá es la región con menor porcentaje de avance en la vacunación de su población con la segunda dosis contra el COVID-19. A partir de esta información podemos establecer inmediatamente que dicha región será donde se debe realizar una campaña de incentivo a la vacunación. A continuación, realizaremos un análisis gráfico a través de un mapa para distinguir la comuna de esta región que requiere especialmente de dicha campaña.
Una vez identificada la comuna con menor avance en la vacunación con segunda dosis - siendo Colchane la comuna con menor avance de la región - realizaremos un análisis gráfico para determinar cuál es el rango etario en el cual menos personas se están vacunando en la zona.

Avance vacunación en la región de Tarapacá

Avance vacunación en la comuna de Colchane (I región)

Resultados y Conclusiones

Tal como muestra la tabla de regresión, la edad de las personas son estimadores estadísticamente significativos pero con errores estándar bastante altos. La regresión nos muestra que si las personas vacunadas tienen menos de 40 años, entonces los pacientes con COVID-19 UCI serán alrededor de 1.847. Po otro lado, pareciera ser que la cantidad de personas vacunadas no tuviera tanta incidencia en la cantidad de camas UCI ocupadas. Creemos que este resultado no implica que la vacunación no explique la ocupación de la UCI, sino que deben faltar otras variables explicativas que complementen el análisis para que su efecto se muestre como significativo. La validación cruzada de la regresión nos enseña que las variables utilizadas en la regresión explican el 57,75% de la ocupación de las camas UCI con pacientes COVID-19.
En el segundo análisis realizado, respecto a la zona y público objetivo de una campaña de vacunación de refuerzo, queda evidenciado que la región de Tarapacá es la con menor porcentaje de población vacunada, en específico la comuna de Colchane. En todo Tarapacá, el rango etario con menos personas vacunadas es el de mayores de 70 años mientras que en la comuna específica de Colchane son las personas de 50-59 años las que menos hay con segunda dosis. A partir de esta información concluimos que la campaña de incentivo a la vacunación debe enfocarse en la región de Tarapacá y debe apuntar a la población adulta y adultos mayores, específicamente desde los 50-55 en adelante.
A pesar de que consideramos correcto el análisis hecho y las conclusiones alcanzadas, cabe destacar que la base de datos no entrega la población por rango etario en la región, por lo que el número de personas vacunadas de cada rango etario no es un indicador tan preciso pues no sabemos a qué porcentaje de la población de esa edad corresponden (quizás el 90% de las personas sobre 70 años están vacunados, solo que son muy pocos dentro de la población). Para mejorar el analisis se requeriría una base de datos que entregue información sobre la población de la región según rango etario, además de las otras variables ya entregadas.