Distribución de probabilidad en ciencias de la salud 

Hay que tener claro que una distribución de probabilidad indica la cantidad de valores que pueden representarse como parte de un experimento si este se llevase a cabo. Describe la probabilidad de que un evento se llegue a realizar en el futuro, ademas constituye una herramienta fundamental para la prospectiva, puesto que se puede diseñar un escenario de acontecimientos futuros actuales de diversos fenómenos naturales. 

Uno de los mayores atractivos de la medicina es tratar con individuos muy diferentes unos de otros, distintos en la manifestación de las enfermedades, en el desarrollo y tratamiento de las mismas; de ahí parte que el proceso diagnostico sea uno de los temas mas problemáticos en medicina y la capacidad de hacerlo es todo una ciencia. 

Cuando un profesional en el área de la salud utiliza métodos para evaluar los alcances que puede tener por ejemplo una enfermedad o un medicamento, en las distintas poblaciones, se puede llegar a tener mas certeza de cual es el diagnostico adecuado que se le va a realizar a los distintos pacientes. En lo anterior planteado radica la importancia de la distribución de la probabilidad en salud, ya que se define como una función que asigna a cada suceso definido sobre la variable aleatoria, la probabilidad de que dicho suceso ocurra. 

Por ejemplo:

Si se prueba un nuevo medicamento en 3 personas, donde se puede obtener dos posibles resultados: efecto positivo (P) o efecto negativo (N). Los posibles resultados son ningún efecto positivo, un efecto positivo, dos efectos positivos y tres efectos positivos. Si realizamos en experimento se obtiene el siguiente espacio maestral:

n= (ppp, ppn, pnp, pnn, npp, npn, nnp, nnn) = 8

Rango	Frecuencia	Distribución de probabilidad
0	1 (nnn)	1/8 = 0,125
1	3 (pnn, npn, nnp)	3/8= 0,375
2	3 (ppn, pnp, npp)	3/8= 0,375
3	1 (ppp)	1/8= 0,125

Principales propiedades de la esperanza, varianza y distribución estándar

Esperanza  Matemática

         Es el número de veces que se espera que suceda un evento, que tiene una probabilidad (Px) si se repite un número determinado de veces. Se define también como una característica numérica de las variables aleatorias, es entonces un número que representa en este caso el valor promedio que toma dicha variable.

Propiedades

1.     Constantes: La esperanza matemática de una constante es igual a esa misma constante, es decir, si K es una constante, entonces E(k)= k

2.     Linealidad: La esperanza es un operador lineal:

·        E(k.X)= k. E(X)

·        E(X+Y)= E(X) + E(Y)

·        E(k+X)= k + E(X)

·        Si X y Y son independientes: E(X.Y)= E(X) . E(Y)

Ejemplos

·        Si una persona compra un cartón de lotería, en la que puede ganar 5000 BsF o un segundo premio de 3000 BsF con probabilidades de 0,001 y 0,003 ¿Cuál sería el precio justo a pagar por el cartón?

E(X+Y)= 5000. 0,001 + 3000. 0,003

E(X+Y)= 5 + 9        

E(X+Y)= 14     (14 es la esperanza matemática esperada)

·        En un laboratorio clínico se realizan exámenes de diabetes a 3 personas, obteniendo 2 resultados posibles, SI presenta diabetes (S) y NO presenta diabetes (N); se obtiene un rango de (0, 1, 2, 3) y una probabilidad de 1/8, 3/8, 3/8, 1/8 respectivamente, la esperanza matemática es:

E(X)= 0. 1/8 + 1. 3/8 + 2. 3/8 + 3. 1/8

E(X)=3/8 + 6/8 + 3/8

E(X)= 12/8

E(X)= 1,5

Varianza  (suele representarse como σ²)

   Es una medida de dispersión definida como la esperanza del cuadrado de la desviación de dicha variable respecto a su media. Se puede definir como el "casi promedio" de los cuadrados de las desviaciones de los datos con respecto a la media muestral. La varianza de una variable aleatoria discreta se define como: V(X)= E (X – E(X))²

Propiedades:

·        V(k)= 0

·        V(k . X)= K² . V(X)

·        Si X y Y son independientes: V(X + Y)= V(X) + V(Y)

                                             V(X – Y)= V(X) + V(Y)

·        V(K + X)= V(X)

Ejemplos:

·        Se realizo una inspección en 8 hospitales del país para conocer cuántos pacientes con cáncer de estomago se encuentran en consulta y se obtuvieron la siguiente serie de datos: 12, 6, 7, 3, 15, 10, 18, 5. Hallar la varianza.

X= ∑ Xi/ n = 12+6+7+3+15+10+18+5/ 8= 9,5 (se calcula primero la media aritmética)

σ²⁼  12²+6²+7²+3²+15²+10²+18²+5²  - (9,5)²

                       8

σ²= 23,75          

          La desviación promedio en expresiones cuadráticas esperadas es de 23.75

•        Se encuestaron a cuatro comunidades acerca de las personas que se encuentran con dengue y se obtuvieron los siguientes resultados: 5, 2, 6, 3; con una media aritmética de 4. Hallar la varianza

σ²= (5-4)² + (2-4)² + (6-4)² + (3-4) = 1 + 4 + 4 + 1=  10= 2,5

                           4                                 4               4

          La desviación promedio en expresiones cuadráticas esperadas es de 2,5

Desviación estándar 

          Es la raíz cuadrada de la varianza, es decir, la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de las puntuaciones de desviación. La desviación estándar se representa por σ. Para conocer con detalle un conjunto de datos, no basta con conocer las medidas de tendencia central, sino que necesitamos conocer también la desviación que presentan los datos en su distribución respecto de la media aritmética de dicha distribución, con objeto de tener una visión de los mismos más acorde con la realidad al momento de describirlos e interpretarlos para la toma de decisiones.

Propiedades

·        La desviación estándar será siempre un valor positivo o cero, en el caso que las puntuaciones sean iguales.  

·        Si a todos los valores de la variable se les suma un numero, la desviación estándar no varía.

·        Si todos los valores de la variable se multiplican por un numero, la desviación estándar queda multiplicada por dicho numero

·        Si tenemos varias distribuciones con la misma media y conocemos sus respectivas desviaciones estándar se puede calcular la desviación estándar total.

Ejemplos

•       Calcular la desviación estándar de la cantidad de insumos que se encuentran defectuosos en una farmacia; sabiendo que posee una varianza de 0,74

σ=  √ σ²       

σ=√ 0,74 = 0,8602  

      La expresión promedio en expresiones normales es de 0,8602  

Aplicación de la probabilidad en los problemas de salud

La mejor forma de definir la probabilidad es en términos de frecuencias relativas (proporción). La probabilidad siempre es un número que está entre 0 y 1 (o entre 0 y 100 si se expresa en porcentajes). La mejor manera de comprender la aplicación de la probabilidad en salud es con datos estadísticos. 

El cáncer constituye en Venezuela una de las más frecuentes causas de enfermedad o muerte, ocupando la segunda posición en la mortalidad general detrás de las enfermedades del corazón. Hay que destacar que no todas las localizaciones del cáncer ocurren con la misma frecuencia. Algunas son muy comunes y otras bastante raras, presentándose además variaciones entre sexo y edad.

En los hombres en Venezuela el más común es el cáncer de próstata. Según los datos estadísticos publicados en el anuario epidemiológico de 2005 (el más actualizado hasta la fecha) y los datos de morbilidad del registro central de cáncer del programa de oncología del Ministerio de Salud, el cáncer de próstata posee una incidencia de 4.408 casos anuales.

Por ejemplo, si de 10.000 hombres de 55 años de edad, 500 de ellos desarrolla la enfermedad en Venezuela, la probabilidad de dicho cáncer en esta población es:

Probabilidad: número de veces que ocurra el hecho

                  Número de veces que puede ocurrir el hecho

Probabilidad: 500/10.000= 0.05

Expresada en porcentaje es el 5% de la población masculina de 55 años de edad por cada 10.000 habitantes puede adquirir cáncer de próstata.

RELACIÓN ENTRE PROBABILIDAD Y MEDICINA

         La medicina es una ciencia basada en la evidencia porque todo evento o acontecimiento debe ser probado. Para lograr este objetivo hay distintos instrumentos uno de ellos, la estadística en salud.

Hay que tener en cuenta que en salud publica se emplean muchos conceptos estadísticos, al tomar decisiones relativas a diagnósticos clínicos o bien, al predecir probables resultados de un programa de intervención en la población. 

         Se sabe que la probabilidad surgió por la necesidad de ser humano, de conocer con certeza los eventos que ocurrirán en el futuro o por lo menos un acercamiento a estos eventos. Esto se logra aplicando un método de experimentación aleatoria, conociendo todos los resultados posibles.

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 En medicina como en otras áreas de la salud, la probabilidad tiene suma importancia para determinar la incidencia o prevalencia que puede llegar a tener cualquier patología. La probabilidad también puede ser utilizada para conocer los efectos que puede tener algún tipo de medicamentos en distintas personas.

La estadística como ciencia le aporta a la medicina exactitud en el diagnostico y tratamiento (elaboración de ensayos clínicos) a través de la probabilidad. Por ejemplo, no todos los pacientes con una glucemia son diabéticos, o una paciente cuya mamografía es normal no quiere decir con toda seguridad que no tenga cáncer de mama.

Una Mirada a la Bioestadistica

Una gran cantidad de ciencias como la matemática y la estadística se agrupan para formar la Bioestadistica, que es imprescindible en las áreas de la salud. Se utiliza en el ámbito medico para obtener información confiable y oportuna sobre tratamientos e intervenciones, sobre lo que se espera y lo que se obtiene; también contribuye en la realización de investigaciones medicas y científicas evitando cometer errores en la planificación y ejecución, por lo que se debe tener asesorías de las personas especializadas en ese campo. Siempre es importante al momento de la ejecución de cualquier investigación contar con el apoyo de personas que dominen muy bien la bioestadística, con el fin de obtener los resultados deseados sin cometer errores, lo cual nos ahorraría tiempo, dinero y esfuerzo. La estadística le da mayor validez y confiabilidad a la ciencia, y ayuda a crecer en muchos ámbitos a una nación.

En otro aspecto, encontramos una ciencia sumamente importante que estudia las poblaciones humanas y sus características generales, realizando énfasis en la fecundidad, mortalidad y migración, esta ciencia es conocida como demografía. Se han utilizado métodos matemáticos y estadísticos para conocer las variaciones que ocurren a lo largo de la historia. Para estudiar estos fenómenos existen dos conceptos fundamentales: probabilidad y riesgo, teniendo claro que las informaciones obtenidas son lo más cercano a las realidades pudiendo existir márgenes de errores. La demografía y la estadística están íntimamente relacionadas ya que se utilizan métodos estadísticos para obtener informaciones demográficas, el demógrafo y el estadístico al momento de realizar algún trabajo de investigación deberían intercambiar conocimiento para obtener un mejor resultado. En la demografía se han venido incluyendo distintos elementos estadísticos, e influye directamente es los estudios relacionados con el medio ambiente. Ambas ciencias se relacionan a otras disciplinas como las ciencias sociales para analizar de forma integrada la información demográfica con otros fenómenos biológicos y sociales, y han permitido responder inquietudes y generar nuevas interrogantes, lo que conlleva a tener a los ciudadanos mejor informados.

Gracias a los aportes de distintos médicos y científicos destacando al Dr. Alvan Feistein, se le pudo dar una variabilidad a los tratamientos y diagnósticos en el área de la salud dando como resultado distintas ramas de la medicina encargadas de la medición y la relación entre lo que se cree que tiene un paciente y la cantidad de evidencias que se tiene para demostrarlo. En la actualidad se ha avanzado en el área de la prevención de enfermedades, de tal forma que muchas personas no llegan a desarrollar sistemas, ya que el médico está destinado a utilizar mejores métodos de probabilidad para obtener mejores diagnostico. Los nuevos médicos en formación manejan de manera más amplia el estudio de la estadística, llevando a la formulación de nuevas hipótesis e investigaciones. La estadística contribuye al estudio de la variabilidad biológica en las personas y las enfermedades, por lo que se utiliza la bioestadística para entender los procedimientos que se han de seguir para la prevención y los tratamientos en las distintas regiones.

Para la realización de nuevas investigaciones cada vez más audaces en el área de la salud es necesaria la integración de especialistas en varias disciplinas incluyendo al estadístico, y se necesita contar con un lenguaje común para una mayor comprensión. Muchas veces existe entre la población un mal concepto de lo que es la estadística, lo que lleva a cometer errores en la comprensión de hipótesis, investigaciones y resultados. Hay que tener en cuenta los sesgos en las investigaciones, para poder obtener resultados de investigaciones confiables.

En conclusión la estadística es necesaria en cualquier disciplina incluyendo las ciencias de la salud, para tener un mayor análisis de las probabilidades.  

  

Bioestadistica: Recordando su pasado, conociendo su presente.

Desde el hombre primitivo, pasando por grandes civilizaciones, hasta la actualidad la población se vio en la necesidad de desarrollar un método que le permitiese recoger e interpretar datos para poder progresar y tener mejor calidad de vida. Se podría afirmar que la estadística nació en la isla de Cerdeña (3500 a.c.) habitada por la civilización Nuruga donde se a encontrado evidencia de monumentos prehistóricos que servia para llevar cuenta del ganado y la caza. No obstante, las antiguas civilizaciones como los Egipcios, Babilónicos y la China antigua utilizaron datos numéricos tanto para para conocer la  cantidad de habitantes, su producción, riquezas y la venta o trueque de productos.

 En algunos libros de la Biblia se hace referencia a datos estadísticos usados en Israel. Imperios como el Griego y el Romano  realizaban  periódicamente censos para determinar la cantidad de habitantes con fines tributarios mayoritariamente. Ya en la edad media se utilizaban mediciones para conocer la cantidad de propiedades tanto la iglesia como los reinos. Al rededor del siglo XV grandes personajes desarrollaron métodos científicos, y no fue hasta el siglo XIX cuando la estadística adquirió el significado de recoger y clasificar datos. 

Con respecto a la bioestadistica, no fue hasta que el medico francés Pierre Charles Alexandre Louis (siglo XIX) utilizo métodos matemáticos para cuantificar variables en sus pacientes en un estudio sobre la tuberculosis.    

      

Por tales motivo, hoy podemos definir a la estadística como una ciencia que nos permite recopilar e interpretar datos  para tomar decisiones y permitir el desarrollo de métodos científicos. Esta se puede dividir en descriptiva e inferencial, la descriptiva nos explica los datos de la muestra (parte de la población), los cuales pueden ser resumidos numérica o gráficamente y la inferencial, permite sacar conclusiones generales para toda una población a través del estudio de la muestra. 

De allí partimos a otras definiciones como escalas de mediciones y variables estadísticas, las cuales nos llevan a conocer que una escala es la sucesión ordenada de cosas distintas pero de la misma especie que puede tener una medida, lo que nos conduce al termino escala de medición, que dentro de ella tenemos escala nominal, escala ordinal, escala de intervalo y escala de razón, las cuales intervienen en la bioestadistica. 

La escala nominal consiste en designar y nombrar las observaciones, teniendo en cuenta que no es posible ordenar sus categorías  por otra parte, la escala ordinal puede clasificarse en un orden porque las observaciones difieren en sus categorías. A su vez la escala de intervalo es cuantitativa porque se distingue orden entre las categorías y se considera unidad de medida, en esta escala  hay que tener en cuenta el cero arbitrario donde no indica ausencia porque la característica esta presente y vale 0. Por su parte, la escala de razón es cuantitativa pero posee un cero absoluto, es decir, el valor de cero representa ausencia de la característica.

 Íntimamente relacionados con las escalas se encuentran las variables, que es una propiedad que puede cambiar y se puede medir.  Las variables se dividen a su vez en cualitativas y cuantitativas, donde las cualitativas clasifican el conjunto de elementos de la población o muestra en categorías y puede ser variables cualitativas nominal y ordinal. De tal manera las cuantitativas miden de forma numérica las observaciones de la población o muestra y pueden ser variables cuantitativas discretas y continuas. Ademas en una investigación, se toman en cuenta variables independientes que es el punto donde se enfoca la investigación, variables dependientes que depende de otra y variable interviniente que se puede incluir en el estudio.

Todos estos conocimientos en estadística nos llevan a poder realizar investigaciones medicas o en cualquier área, teniendo en cuenta una planificación que va desde horas de trabajo, personal, ingresos económicos y otros. Cualquier planificación para un estudio debe comenzar con el planteamiento del problema determinando su naturaleza y los objetivos inmediatos y finales, es decir, cual es el fin de la investigación y como se va a hacer. Ademas se debe buscar informaciones confiables sobre la investigador a realizar, con la finalidad de adquirir conocimientos previos. Luego se debe plantear una hipótesis, que es una explicación previa que debe ser verificada, posiblemente con un trabajo científico o con la realización de encuestas y por ultimo se debe concluir con los resultados de la hipótesis.