Automatyczne indeksowanie

Transkrypt

1 Automatyczne indeksowanie i wyszukiwanie informacji klinicznej Bartosz Kukawka, Szymon Wilk Seminarium ISWD, 9 listopada 2010

2 Plan EBM evidence-based medicine Definicja Źródła i repozytoria Słowniki i inne narzędzia Wykorzystanie EBM w praktyce Wielkopolskie Centrum Telemedycyny Opis projektu Wykorzystanie EBM w ramach projektu Zaproponowane rozwiązanie Projekt i implementacja Eksperymenty Podsumowanie

3 Wspomaganie decyzji w medycynie Potrzeba zaawansowanych narzędzi wspomagających podejmowanie decyzji Zróżnicowane postępowanie w podobnych przypadkach Rosnąca liczba możliwych sposobów postępowania Włączenie pacjentów do procesu decyzyjnego Rozwiązanie Medical decision making(mdm) Evidence-basedmedicine(EBM) medycyna oparta na dowodach/faktach Polski Instytut EBM:

4 MDM Podejście bazujące na analizie decyzji (decision analysis, DA) Wnioskowane statystyczne Wnioskowanie bayesowskie Teoria użyteczności Dłuższy staż niż EBM, ale bardziej ograniczone wykorzystanie praktyczne EBM hasbecome a major curricular movement within academic medicinewhile MDM has remained the interest of a relativelysmall scholarly community. Its core technique, decision analysis (DA), is used primarily by health policy analysts. ElsteinAS. On the origins and development of evidence-based medicine and medical decision making. Inflamm Res 2004;53 Suppl 2:S184-9.

5 EBM Rozumne, celowe, proste zastosowanie najnowszych i najbardziej rzetelnych danych naukowych w podejmowaniu decyzji dotyczących opieki zdrowotnej nad indywidualnym pacjentem. ACQ (answerable clinical question) PICO P The patient s problem I The clinical intervention contemplated C Compare the contemplated intervention with at least one relevant alternative O The clinical outcome of interest. The standard used to compare the interventions. CIRT (clinicalinformationretrievaltechnology) technologia wspierająca EBM SackettDL, Rosenberg WM, Gray JA, Haynes RB, Richardson WS. Evidence based medicine: what it is and what it isn't. BMJ 1996;312(7023):71-2.

6 TheCochraneLibrary Uznane źródło dowodów dla EBM/CIRT Tworzona przez TheCochraneCollaborationi zarządzana przez WileyInc. Dostęp na zasadach komercyjnych darmowy dostęp w Polsce wstrzymany (małe zainteresowanie) Obejmuje 8 baz, m.in. Cochrane Database of Systematic Reviews Cochrane Central Register of Controlled Trials Health Technology Assessment Database

7 TheCochraneLibrary

8 Przegląd systematyczny Opracowanie podsumowują wyniki wielu badań (publikacji) na wybrany i dobrze zdefiniowany temat Weryfikowane przez zespół recenzentów Publikacja ISI impactfactor~ 5.65 Stała struktura opracowania Cześć tekstowa z prezentacją problemu i podsumowaniem wyników Analiza dostępnych danych

9 Przegląd systematyczny

10 MEDLINE/PubMed MEDLINE Biomedyczna baza bibliograficzna (cytowania i streszczenia) utrzymywana przez U.S. NLM Tematyka wykraczająca poza medycynę i ochronę zdrowia (np. biofizyka, chemia) Indeksowana przy użyciu terminów MeSH 18 mln cytowań (od 1945), 5400 czasopism, 39 języków PubMed Wyszukiwarka dla MEDLINE Uzupełniająca baza danych Odnośniki do pełnych tekstów (części) prac Cytowania prac zgłoszonych do PubMed Central Cytowania oczekujące na indeksowanie w MEDLINE Cytowania spoza zakresu tematycznego MEDLINE (np. astrofizyka) Ponad 20 mln cytowań

11 PubMed

12 MeSH Medical Subject Headings Słownik (kartoteka) terminów biomedycznych przeznaczonych do indeksowania publikacji opracowana przez U.S. NLM Pierwsza publikacja w 1954 r. (Subject Heading Authority List) Pierwsze oficjalne wydanie w 1960 r. Corocznie uaktualniany, poprawiany i rozszerzany: terminów w pierwszym wydaniu, w najnowszym) Typy terminów Deskryptor (Main Heading) pojęcie biomedyczne Kwalifikator (Subheading) doprecyzowanie znaczenia deskryptora Rekord uzupełniający (Supplementary Concept Record) lek lub inna substancja chemiczna

13 MeSH

14 MeSH.PL Polska wersja słownika MeSH Opracowywana przez Bibliotekę Główną AM (od 1997 r.) i Bibliotekę Główną Collegium Medicum UJ (od 1999 r.) Obecnie dostępna wersja oparta na MeSHz 2007 r deskryptorów, brak kwalifikatorów

15 MeSH.PL

16 SNOMED CT Systematized Nomenclature of Medicine Clinical Terms Słownik terminów biomedycznych oryginalnie opracowany przez College of Amercian Pathologists(CAP) Obecnie utrzymywany i rozpowszechniany przez International Health Terminology Standards Development Organization (IHTSDO) Aktywnie rozwijany obecna wersja zawiera pojęć Standard wymiany informacji (treści) w systemach klinicznych zaproponowany przez U.S. Healthcare Information Technology Standards Panel Brak wersji polskiej

17 UMLS Metathesaurus Baza danych (meta-słownik) łącząca wiele biomedycznych słowników, kartotek, standardów kodowania itp. Hierarchia pojęć oraz powiązania między pojęciami pochodzącymi z różnych źródeł i w różnych językach Rozwijany przez U.S. NLM jako część UMLS (Unified Medical Language System)

18 UMLS Metathesaurus

19 MetaMap System do analizy tekstów biomedycznych w języku angielskim rozwijany przez U.S. NLM Wykorzystuje techniki przetwarzania języka naturalnego do wykrywania w tekstach terminów z UMLS Metathesaurus Podstawowy element systemu MedicalTextIndexer(MTI) używanego przez NLM do (prawie-)automatycznego indeksowania publikacji medycznych Możliwość wykorzystania we własnych zastosowaniach Aronson AR, Lang FM. An overview of MetaMap: historical perspective and recent advances. J Am Med Inform Assoc 2010;17(3):

20 MetaMap Tylko MeSH Wszystkie dostępne słowniki

21 CIRT w praktyce Samodzielne systemy wspomagające EBM (repozytoria + wyszukiwarki) bezużyteczne w praktyce Konieczność integracji EBM z istniejącymi systemami EPR/EHR i automatyczne wyszukiwanie dokumentów Potencjalnie pozytywny wpływ zintegrowanych rozwiązań na podejmowane decyzje, ale niejednoznaczne wyniki testów Konieczność dalszych badań i testów klinicznych Pluye P, Grad RM, Dunikowski LG, Stephenson R. Impact of clinical informationretrieval technology on physicians: a literature review of quantitative, qualitative and mixed methods studies. Int J Med Inform 2005;74(9): BakkenS, Currie LM, Lee NJ, Roberts WD, Collins SA, CiminoJJ. Integrating evidence into clinical information systems for nursing decision support. IntJ Med Inform 2008;77(6):

22 InfoButtons Odsyłacze z systemów typu EHR/EPR do potencjalnie interesujących informacji w zewnętrznych repozytoriach Definiowane przez ekspertów ( InfoButtonManager) i wykorzystujące mechanizm wyszukiwania poszczególnych repozytoriów Standaryzacja API w ramach konsorcjum HL7 robocza wersja standardu z 2010 r. CiminoJJ. An integrated approach to computer-based decision support at the point of care. Trans Am Clin Climatol Assoc 2007;118:

23 InfoButtons

24 InfoButtons

25 Integracja CIRT z CPOE Rozbudowa systemu CPOE o moduł wspierający EBM (treści dostarczane przez BMJ) Dzieci z zapaleniem oskrzeli hospitalizowane na oddziale niemowlęcym w CHEO, 330 pacjentów w teście Wprowadzenie CIRT obniżyło zużycie antybiotyków (35% 22%) King WJ, Le SauxN, Sampson M, GabouryI, Norris M, MoherD. Effect of point of care information on inpatient management of bronchiolitis. BMC Pediatr 2007;7:4.

26 MET3 Integracja z MET3-AE (wspomaganie diagnozowania i leczenia dzieci z astmą) Automatyczne indeksowanie i wyszukiwanie istotnych dokumentów z The Cochrane Library Mapowanie pojęć wykorzystywanych lokalnie do terminów ze standardowych słowników (MeSH/SNOMED CT) Wykorzystanie UMLS Metathesaurus oraz MetaMap Dobre wyniki we wstępnych eksperymentach, w kolejnym etapie ocena działania systemu przez lekarzy O'Sullivan D, Wilk S, Michalowski W, Farion K. Automatic indexing and retrieval of encounterspecific evidence for point-of-care support. J Biomed Inform 2010;43(4):

27 MET3 Identyfikacja standardowych terminów Identyfikacja dodatkowych terminów Prezentacja istotnych dokumentów

28 Wielkopolskie Centrum Telemedycyny(WCT) Wspólny projekt PCSS, UM w Poznaniu i PP Platforma dla zaawansowanych usług telemedycznych Telekonsultacja Teleedukacja Wspomaganie decyzji Raportowanie dla nadzoru specjalistycznego Pilotażowe wdrożenie i praktyczna weryfikacja 26 szpitali (Wielkopolska) i 7 oddziałów klinicznych UM Chirurgia urazowa i urazy wielonarządowe

29 Formularz opisu przypadku Opis pacjenta, diagnoza oraz podjęte leczenie Rozbudowana hierarchia atrybutów klinicznych (drzewo klasyfikacji)

30 Diagram wytycznych postępowania Sformalizowane przedstawienie zalecanego postępowania w przypadku specyficznego urazu (grupy urazów) Reprezentacja w formie algorytmu/schematu blokowego Standaryzacja postępowania, wspomaganie decyzji i edukacja

31 Cele pracy System wyszukiwania i pozyskiwania zasobów medycznych dla aktualnego kontekstu (formularz przypadku, diagram wytycznych) Wykorzystanie ogólnych i specjalistycznych repozytoriów Obsługa zróżnicowanych typów zasobów Artykuły Zdjęcia Algorytmy medyczne Stworzenie uniwersalnego interfejsu do wielu repozytoriów

32 Repozytoria specjalistyczne AO Foundation setki zabiegów chirurgicznych wyjaśnione krok po kroku Medal.org ponad skal, wskaźników i innych algorytmów Trauma.org materiały edukacyjne i Trauma.org materiały edukacyjne i informacyjne dla specjalistów od urazów

33 Przykładowy scenariusz 1. Lekarz kieruje zapytanie o dokumenty dotyczące pewnego obrażenia pacjenta z rejestru przypadków 2. Wybrane obrażenie jest mapowane na powiązany termin (jeden lub wiele) MeSH MeSH ID Polski termin Angielski termin D01924 Wstrząśnienie mózgu Brain concussion

34 Przykładowy scenariusz 3. System wyszukuje dokumentów powiązanych z terminem brain concussion (MeSHID = D01924) we wszystkich repozytoriach 4. System łączy wyniki zapytań i zwraca listę odnośników do odpowiednich stron WWW (repozytoriów) Trauma.org(5) Acute management of traumatic brain Glasgow Comma Score AOFundation.org(0) Medal.org(0) PubMed(5) Concussion care: simple strategies, Neuropathology. A late hit for

35 Automatyczne dopasowywanie terminów MeSH Algorytm automatycznie dopasowuje jeden lub więcej terminów MeSHdo węzła drzewa klasyfikacji Działanie algorytmu: Budowa indeksu wszystkich terminów występujących w słowniku MeSH.PL Dla każdego węzła drzewa klasyfikacji obrażeń tworzone jest zapytanie Zapytanie pozwala odnaleźć pasujące deskryptory MeSH Wybierane są najlepiej dopasowane deskryptory Mechanizmy poprawiające skuteczność: Lematyzacja Pomijanie słów pospolitych Gabryszak P. Wspomaganie decyzji medycznych poprzez rozszerzanie zapytań do bazy przypadków referencyjnych i artykułów naukowych. Praca magisterska. PP 2009.

36 Automatyczne dopasowywanie terminów MeSH głowa i szyja obrażenia^2 mózgoczaszki^2 sklepienie^3 czaszki^3 złamanie^4 czaszki^4 złamanie^5 linijne^5 Indeks

37 Projekt systemu AO Foundation WCT/TeleMed Indeks Crawler Indexer Medal.org Wyszukiwarka Trauma.org WCT? Inny kontekst PubMed

38 Crawler Heritrix3.0 Stworzony i rozwijany przez Internet Archive Bogata funkcjonalność: Obsługa wielu typów zawartości Kontrola zakresu Wielowątkowość Odporność na awarie Automatyczne uwierzytelnianie Java, open-source

39 Crawler modyfikacje Obsługa różnych technologii prezentacji danych Trauma.org HTML Medal.org ASP.NET AO Foundation Flash(sitemap) Pomijanie ograniczeń części serwisów Wyrażenia języka XPathdo określania lokalizacji treści na stronach WWW Zwięzłe, czytelne i precyzyjne Łatwe do modyfikacji

40 Crawler modyfikacje <div class="article"> <div class="article-meta > <h1>chest Radiograph of a Patient Shot in the Chest with an Arrow</h1> <h2>dr Mudassir, October 20, 2010</h2> </div> //div[@class= article-meta ]/h1/text() Chest Radiograph of a Patient Shot in the Chest with an Arrow

41 Indexer detekcja terminów MeSH MetaMap 2009 Możliwość przygotowania własnego słownika Wykorzystanie fragmentów gotowych słowników z UMLS Tworzenie od podstaw Różny stopień filtrowania Strict Relaxed Własny słownik terminów MeSH kilkukrotnie szybsze indeksowanie

42 Indexer indeksowanie Apache Lucene Silnik wyszukiwarki pełnotekstowej Indeksowanie i wyszukiwanie z podziałem na pola (tytuł, autor, treść, itp.) Sortowanie wyników wyszukiwania wg adekwatności (model wektorowy) Analizator i zestaw filtrów wykorzystujących MetaMap Przejrzysta i elastyczna implementacja Możliwość zmiany poszczególnych kroków algorytmu

43 Retriever PubMed Entrez Programming Utilities (eutils) Skrypty CGI: term=cancer&reldate=60&datetype=edat&retmax=100&usehistory=y Web Service SOAP C# i Visual Basic Java

44 Retriever indeks Wyszukiwanie w indeksie rozszerzanie zapytań Przeformułowanie zapytania w celu poprawy skuteczności Dopisywanie bardziej szczegółowych deskryptorów MeSH Stosowane również przez wyszukiwarkę PubMed Wounds, Penetrating "Wounds, Penetrating "Decapitation" "Eye Injuries, Penetrating" "Head Injuries, Penetrating" "Wounds, Gunshot" "Wounds, Stab" "Needlestick Injuries"

45 Eksperyment Cel porównanie skuteczności przy wykorzystaniu: Różnych słowników Różnych mechanizmów rozszerzania zapytań Wykorzystane miary: (mean average precision)

46 Eksperyment Inspirowany TREC 9 Filtering Track TextREtrievalConference(TREC) konferencja poświęcona information retrieval FilteringTrackpoświecony budowaniu profili użytkownika skutecznie rozróżniających dokumenty istotne od nieistotnych Kolekcja OHSUMED Zapytania: pojedyncze terminy MeSH z indeksu eksperckiego Dokumenty adekwatne: zawierające dany termin MeSHwśród słów kluczowych przypisanych przez ekspertów RobertsonS., HullD.A. The TREC-9 FilteringTrack FinalReport. NIST SPECIAL PUBLICATION SP, 25 40, 2001

47 Kolekcja OHSUMED Podzbiór bazy MEDLINE Wszystkie publikacje z 270 czasopism w latach Łącznie ok pozycji, każda pozycja zawiera: Tytuł Abstrakt Terminy MeSH przypisane przez ekspertów 106 zapytań w języku naturalnym z przypisanymi zbiorami adekwatnych dokumentów Problemy z subiektywnymi ocenami istotności dokumentów

48 Kolekcja OHSUMED.U S Am J Emerg Med 8703; 4(6):501-3.M Adult; Aircraft/*; Altitude/*; Blood Gas Monitoring, Transcutaneous/*MT; Conjunctiva/*ME; Female; Human; Male; Monitoring, Physiologic/*MT; Regression Analysis; Transportation of Patients/*MT..T Transconjunctival oxygen monitoring as a predictor of hypoxemia during helicopter transport..p JOURNAL ARTICLE. JOURNAL ARTICLE..W As the use of helicopters for air transport of critically ill patients increases, the availability of monitoring devices for physiological parameters during flight becomes important. It has long been known that arterial PO2 (PaO2) decreases during unsupplemented, non-pressurized flight. In this study, the authors examined the use of the transconjunctival oxygen (cjo2) monitor for assessing the adequacy of arterial oxygenation during helicopter flight in four healthy volunteers. Arterial PaO2 as measured by conventional blood gas analysis was compared with cjo2 at ground level, 5,000 feet, and 10,000 feet altitude. Mean PaO2 dropped significantly from 93.5 to 81.5 to 58.5 mm Hg, respectively (P less than 0.001, analysis of variance with repeated measures). Mean cjo2 also decreased significantly from 63.8 to 52.0 to 34.8 mm Hg, respectively (P less than 0.001, analysis of variance with repeated measures). Within individual subjects, cjo2 was an accurate predictor of PaO2 (P less than 0.001, multiple regression analysis). The relationship between cjo2 and PaO2 was linear with a regression coefficient of The authors conclude that the transconjunctival O2 monitor may be useful for monitoring the adequacy of arterial oxygenation during helicopter flight in hemodynamically stable patients. The results of study also support the use of supplemental oxygen in all patients subjected to helicopter transport..a Shufflebarger C; Jehle D; Cottington E; Martin M.

49 Wyniki eksperymentu simple qe 0.25 qe 0.5 qe 1.0 qe 1/(d+1) qe 1/2^d qe 1/n full strict 0,4057 0,4326 0,4316 0,4268 0,4331 0,4352 0,4351 mesh relaxed 0,3743 0,4007 0,3998 0,3954 0,4008 0,4021 0,4025 mesh strict 0,3736 0,3989 0,3981 0,3937 0,3990 0,4006 0,4010 simple qe 0.25 qe 0.5 qe 1.0 qe 1/(d+1) qe 1/2^d qe 1/n full strict 0,3942 0,3971 0,3970 0,3969 0,3971 0,3973 0,3974 mesh relaxed 0,3756 0,3836 0,3835 0,3834 0,3836 0,3836 0,3838 mesh strict 0,3749 0,3824 0,3822 0,3822 0,3823 0,3824 0,3825

50 TeleMed Gromadzenie informacji o przypadkach pacjentów w ramach chirurgii urazowej Wyszukiwanie podobnych przypadków Wyszukiwanie artykułów w PubMed Aplikacja internetowa, Java, GWT Walczak D. System wspomagania decyzji medycznych w oparciu o bazę przypadków referencyjnych. Praca magisterska. PP 2008.

51 Demonstracja

52 Plany na przyszłość Integracja z portalem WCT Testy praktyczne i ocena przez użytkowników Bardziej złożone formy zapytań (wybór kilku obrażeń) Bardziej zaawansowane procedury budowy zapytań, uzależnione od źródła/repozytorium Własny indeks dla publikacji z PubMed(ograniczenia dostępnej wyszukiwarki)