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Interoperabilidad semántica basada en estándares: Sistema personal de

monitorización y seguimiento de pacientes con depresión mayor a

domicilio

Juan Carlos CastroDirector: Raimundo Lozano

20 Septiembre 2013

Proyecto Final de EstudiosMáster Ingeniería Biomédica

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Antecedentes y Objetivos

Conceptos sobre ontologías y el estándar HL7-CDA

Metodología e Implementación

Instanciación de un formulario PHQ9

Conclusiones y Pasos Futuros

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Glosario:

OWL: Ontology Web Language

HL7: Health Level 7

CDA: Clinical Document Architecture

RIM: Reference Information Model

R-MIM: Refined Message Information Model

PHQ9: Personal Health Questionnaire

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Antecedentes y Objetivos

4

5

Antecedentes (1):

OntoCRF: arquitectura y metodología

basada en ontologías para la

construcción dinámica en tiempo

real de sistemas de recogida de

datos y su representación gráfica

mediante formularios web

específicos.

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Antecedentes (2):

Help4Mood: proyecto del 7th FP para

el desarrollo de una plataforma TIC

de soporte a la depresión.

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Antecedentes (y 3)

Formulario PHQ9: Patient Health

Questionnaire para el diagnóstico de

la depresión.

Instrumento diagnóstico validado

para el uso en atención primaria.

Utilizado en el proyecto Help4Mood

previa validación de los espec.

clínicos

8

9

Objetivo principal

10

Objetivo principal:

Uso de OWL para representar el

modelo de referencia R-MIM de CDA

para la instanciación de documentos

mediante la implantación de un caso

de uso en el ámbito del proyecto

Help4Mood y el cuestionario PHQ9,

permitiendo el intercambio de

documentos CDA

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Objetivos secundarios:

Falta de una definición clara en el estándar

CDA para crear plantillas de documentos:

proponemos una nueva aproximación.

Utilización de estándares de información

clínica (HL7, CDA, ISO 21090)

Integración con el proyecto OntoCRF para la

generación de formularios

Desarrollo de una Guía de Implementación

para documentos CDA

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Conceptos sobre ontologías y el estándar

HL7-CDA

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Ontologías (1):

Una ontología es la

Conceptualización explícita de un

dominio (Gruber, 1993).

Elementos principales: clases,

propiedades e instancias.

Uso extendido en el campo de la

Inteligencia Artificial.

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Ontologías (2):

Motivaciones para su desarrollo:

1. Compartición de información entre

personas/agentes

2. Reutilización del conocimiento

3. Son formalizaciones explícitas de un dominio de

conocimiento

4. Separación del conocimiento del dominio del

operacional (p.ej. algoritmos)

5. Permiten el análisis del conocimiento del dominio

mediante métodos formales (razonadores

semánticos)

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Ontologías (y 3):

Pasos para el desarrollo:

1. Dominio de la ontología (Preguntas de

competencia)

2. Posibilidad de reutilización de otras ontologías

3. Enumerar términos importantes (clases,

propiedades)

4. Definir las clases y su jerarquía

5. Definir las propiedades de las clases

6. Definir las características de las propiedades (tipo,

cardinalidad, valores por defecto, obligatoriedad)

7. Crear instancias

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HL7, RIM y CDA (1):

HL7 (Health Level 7):

Conjunto de estándares para especificar

comunicación de información clínica

Origen en EEUU pero alcance internacional

Principales estándares: mensajería v2.x y

v3, RIM, CDA y EHR System Functional

Model

Estándares ANSI

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HL7, RIM y CDA (2):

RIM (Reference Information Model):

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HL7, RIM y CDA (3):

CDA (Clinical Document Architecture): Estándard de marcaje basado en XML para definir la

estructura y la semántica de un documento clínico

Deriva su modelo de información R-MIM de una

especialización del modelo RIM

Objetivos: persistencia, administración y custodia,

potencial para autenticación, información adicional para

procesamiento

Elementos principales de un documento conforme con

CDA: Encabezado (Header) y Cuerpo (Body)

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HL7, RIM y CDA (4):• HL7 v3 StandardRIM R-MIM HMD Schema XML

Narrative blocks human

Entries machine

Un documento CDA R2 consiste en una mezla de « narrative blocks » y « entries » estructuradas.

HeaderHeader

BodyBody

text

Observation

Substance administration

Body site

Procedure

Patient encounter

« Organizer »

Multimedia observation

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CDA Header CDA BodyExt. Ref.CDA Entries

Clinical Document

Participations

Non-XMLor

StructuredBody

Nested Sectionswith Narrative

Clinical Statements

Custodian

RecordTarget Encounter

RelatedDocuments

LinkedArtifacts

Medication

Observation

Procedure

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22

<ClinicalDocument> ... <StructuredBody> <Section> <text>...</text> <Observation> ... </Observation> <Observation> <reference> <ExternalObservation> ... </ExternalObservation> </reference> </Observation> </Section> <Section> <Section>...</Section> </Section> </StructuredBody></ClinicalDocument>

DOCUMENT

SECTIONS

BODY

Header

ENTRIES

Narrative Block

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HL7, RIM y CDA (y 5):

Guía de implementación de CDA: Especifica

Secciones textuales obligatorias y opcionales

Códigos terminológicos, esquemas de

identificación

Otras restricciones particulares al país:

formatos de teléfonos, direcciones, códigos de

identificación de pacientes.

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Metodología e Implementación

24

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Diseño y arquitectura de las ontologías:

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Modelado en OWL:

Ontología ISO 21090: ontología reutilizada que

modela los tipos de datos

Ontología CDA: contiene el modelo conceptual

R-MIM invariante con las clases y propiedades

del dominio. Guía de implementación

asociada.

Ontología CDA_PHQ9: modela el formulario

PHQ9 y permite la creación de una instancia. A

partir de este modelo se genera el formulario

web para recogida de datos en OntroCRF.

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Pasos en el desarrollo (1):1. Dominio de la ontología:

• Modelo de información R-MIM de CDA y formulario

PHQ9

2. Posibilidad de reutilización de otras ontologías:

• Las ontologías basadas en CDA consultadas no

modelaban partes importantes como el cuerpo

estructurado de documentos CDA

3. Enumerar términos importantes (clases, propiedades)

• Clases principales del RIM de HL7: Act, Role, Entity,

Participation. Clases principales de R-MIM de CDA:

ClinicalDocument, StructuredBody.

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29

Pasos en el desarrollo (2):

4. Definir las clases y su jerarquía

5. Definir las propiedades de las clases

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31

Pasos en el desarrollo (3):

6. Definir las características de las propiedades (tipo,

cardinalidad, valores por defecto, obligatoriedad)

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33

Pasos en el desarrollo (y 4):

7. Crear instancias

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Decisiones tomadas en la implementación

y diferenciadoras respecto a otras

implementaciones en la literatura al

respecto:

Creación de metaclases para fijar valores pre-

establecidos para las propiedades de aquellas

clases que así lo requieran.

Modelización del cuerpo estructurado de los

documentos CDA.

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37

38

Instanciación de un formulario PHQ9

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DOCUMENT

SECTION

BODY

Header

ENTRIES

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Generación de un formulario web utilizando

OntoCRF

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4444

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Conclusiones y Pasos Futuros

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Resultados y conclusiones (1)

Outputs:

Ontología CDA: 145 clases, 172

propiedades.

Ontología CDA_PHQ9: 20 clases, 26

propiedades.

Guía de implementación documentos

clínicos para la ontología generada

(Anexo)

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Resultados y conclusiones (2)

Se han conseguido los objetivos

marcados:

Posibilidad de instanciar un documento

y generar un CDA para comunicarlo de

forma estándar.

Se ha creado un sistema que permite la

creación de nuevos tipos de

documentos CDA.

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Resultados y conclusiones (y 3)

Limitaciones: la especificación CDA se queda

en cómo construir una instancia concreta de

documento.

Se ha definido una plantilla y un sistema para

definir nuevas plantillas (nuevos tipos de

documentos). Esto representa un paso más

allá en el trabajo con documentos CDA.

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Puntos abiertos:

Explotación de información mediante

SparQL

Armonización con otros estándares (CEN

13606, 13940, CIMI)

Integración con RIM completo de HL7

Validar la creación de documentos CDA en

base a nuevas plantillas de informes

(informe de urgencias, alta hospitalaria,

etc)

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Gracias por su atención