Multi-state models applied to Covid-19 hospitalized patients. A retrospective study on the first wave in Spain

The coronavirus disease 2019 pandemic has affected the world radically since 2020. During the first wave of Covid-19 pandemic in Europe (from February 2020 to April 2020), Spain was one of the countries with the highest incidence of cases. Because of this, the condition was particularly critical in the hospitals, which were over saturated and close to collapse. In this work, we analyze the data coming from 17 Spanish hospitals, present in the HM Hospitales dataset with two different purposes. The first one is to study patients’ course of the disease in the hospital, taking into account the stay in general ward as well as in the intensive care unit. The results allow to make predictions on the sojourn times in the different hospital states that could have allowed for an improvement in the management of hospital capacity. The second objective is to assess the possible protective or worsening role of relevant covariates on the patients’ final outcome. In order to achieve these aims, we make use of non-parametric and semi-parametric multi-state models, which are a statistical methodologies designed for studying multiple time-to-event data.

Dall’inizio del 2020 la pandemia da coronavirus ha affetto in modo drastico il mondo. Durante la prima ondata di Covid-19 in Europa da Febbraio 2020 a Aprile 2020), la Spagna è stata una delle nazioni con la più alta incidenza di casi. Le condizioni erano particolarmente critiche negli ospedali, che essendo sovrasaturi erano sull’orlo del collasso. In questo lavoro analizziamo i dati relativi a 17 ospedali spagnoli, contenuti nel dataset HM Hospitales, con due obiettivi principali. Il primo è lo studio del decorso dell’infezione da coronavirus all’interno degli ospedali, prendendo in cosidarazione sia la permanenza dei pazienti nel reparto di medicina generale che quello in unità intensiva. I risultati ottenuti permettono di fare previsioni circa i tempi di soggiorno nei diversi reparti ospedalieri, che potrebbero o avrebbero potuto contribuire a migliorare la gestione della capacità ospedaliera. Il secondo obiettivo è la valutazione del possible ruolo favorevole o avverso di importanti covariate relative ai pazienti ospedalizzati, sull’esito finale della degenza ospedaliera. Per raggiungere gli obiettivi proposti, facciamo uso di modelli multi-stato non-parametrici e semi-parametrici, che sono metodologie statistiche progettate per lo studio di dati contenenti più eventi temporali.