Presentación del proyecto Final de Máster en Ingenieraía Biomédica: Interoperabilidad semántica basada en estándares: CDA y OWL

1. 1
Interoperabilidad semántica basada en
estándares: Sistema personal de
monitorización y seguimiento de
pacientes con depresión mayor a
domicilio
Juan Carlos Castro
Director: Raimundo Lozano
20 Septiembre 2013
Proyecto Final de Estudios
Máster Ingeniería Biomédica

2. 2
 Antecedentes y Objetivos
 Conceptos sobre ontologías y el estándar HL7-CDA
 Metodología e Implementación
 Instanciación de un formulario PHQ9
 Conclusiones y Pasos Futuros

3. 3
 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

4. 4
Antecedentes y Objetivos
4

5. 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.

6. 6
 Antecedentes (2):
 Help4Mood: proyecto del 7th FP para el
desarrollo de una plataforma TIC de
soporte a la depresión.

7. 7
 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. 8

9. 9
 Objetivo principal

10. 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

20. 20
CDA Header CDA Body
Ext.
Ref.
CDA Entries
Clinical
Document
Participations
Non-XML
or
Structured
Body
Nested Sections
with Narrative
Clinical Statements
Custodian
Record
Target Encounter
Related
Documents
Linked
Artifacts
Medication
Observation
Procedure

21. 21

22. 22
<ClinicalDocument>
...
<StructuredBody>
<Section>
<text>...</text>
<Observation>
...
</Observation>
<Observation>
<reference>
<ExternalObservation>
...
</ExternalObservation>
</reference>
</Observation>
</Section>
<Section>
<Section>...</Section>
</Section>
</StructuredBody>
</ClinicalDocument>
D
O
C
U
M
E
N
T
S
E
C
T
I
O
N
S
B
O
D
Y
Header
E
N
T
R
I
E
S
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.

24. 24
Metodología e
Implementación
24

25. 25
 Diseño y arquitectura de las ontologías:

26. 26
 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.

27. 27
 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. 29
 Pasos en el desarrollo (2):
4. Definir las clases y su jerarquía
5. Definir las propiedades de las clases

30. 30

31. 31
 Pasos en el desarrollo (3):
6. Definir las características de las propiedades (tipo,
cardinalidad, valores por defecto, obligatoriedad)

32. 32

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 Pasos en el desarrollo (y 4):
7. Crear instancias

34. 34

35. 35
 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. 37

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Instanciación de un formulario
PHQ9
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D
O
C
U
M
E
N
T
S
E
C
T
I
O
N
B
O
D
Y
Header
E
N
T
R
I
E
S

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42. 42
Generación de un formulario
web utilizando OntoCRF
42

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44. 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)

50. 50
Gracias por su atención