Aproximación Centrada en la Arquitectura y Basada en Ontologías para la Interoperabilidad entre Dominios de los Sistemas de Información para el cuidado de la Diabetes
PhD. Gustavo Andrés Uribe Gómez
PhD. Diego Mauricio López
PhD. Bernd Blobel
University of Regensburg
Introduction
1
El Reto de la Interoperabilidad
2
Trabajos Relacionados
EHR, PHR and DSS
interoperability
(Booker and Trabulsi, 2009; Fahey, 2012; Osborn et al., 2010; Quinn et al., 2011; Schnipper et al., 2012; Wake and Cunningham, 2013; Santana, 2013)
3
Trabajos Relacionados
Semantic Interoperability
(Chungoora et al., 2013; Heywood et al., 2011; Sonsilphong and Arch-int, 2013; Tessier, 2011)
3
Trabajos Relacionados
Ontology-based systems
(Tessier, 2013; Archer et al. 2011; Sonsilphong et al., 2013, Snyder et al. 2013)
3
Trabajos Relacionados
Architecture-centric approach
(Oemig F and Blobel B., 2011; Health Level 7 International, 2013; Blobel B., Goossen W, Brochhausen M., 2012; Lopez DM and Blobel B, 2009)
3
Trabajos Relacionados
No existe una propuesta que incluya todos los siguientes elementso:
- Consideración de la interoperabilidad entre dominios
- Consideración de la arquitectura del sistema
- Adherencia a politicas y guías
- Soporte a la toma de decisiones
- Manejo de conocimiento
- Formalización de conocimiento
- Capacidad de realizar inferencia
- Flexible y adaptable
- A nuevos actores
- A nuevas reglas o nuevo conocimiento
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Metodología
7
Generic Component Model - GCM
(B.Blobel, 2012)
8
Generic Component Model - GCM
(B.Blobel, 2012)
8
Generic Component Model - GCM
(B.Blobel, 2012)
8
Generic Component Model - GCM
(B.Blobel, 2012)
RM - ODP
8
Modelado de Procesos de Negocio
Business Process Modeling Notation (BPMN)
- Notación gráfica
- Permite representar elementos independientes a la computación
- Estandarizado
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Lenguajes Formales para Describir Reglas y Políticas
SPARQL Inference Notation (SPIN)
- Compatible con OWL y RDF
- Estandarizado (Basado en RDF)
- Provee un entorno integrado de desarrollo
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Arquitectura Genérica para un Sistema Adaptativo, Interoperable e Inteligente para el Cuidado de la Diabetes Mellitus Tipo 2
Uribe, G. A., B. Blobel, D. M. López, and S. Schulz. "A generic architecture for an adaptive, interoperable and intelligent type 2 diabetes mellitus care system." Studies in health technology and informatics 211 (2015): 121. Categoria Colciencias A2
12
Modelo Genérico
13
Representación del Dominio Médico
14-1
Representación del Dominio de las Políticas
14-2
Representación del Dominio de los Recursos
14-3
Representación de las Relaciones Entre Dominios
15-1
Representación del Dominio Médico en UML
15-2
Representación del Dominio de Política en UML
15-3
Representación del Dominio de Recursos en UML
Representación Ontológica
16
Descripción de los Procesos
17
Descripción de los Procesos - Nivel de Servicios
18-1
Descripción de Procesos - Nivel de Disciplinas
18-2
Descripción de Procesos - Nivel de Tareas
18-3
Especializando Arquitecturas para Casos de Uso en el Cuidado de la Diabetes Tipo 2 con un Enfoque en el Manejo de Procesos
Uribe, G. A., B. Blobel, D. M. López, and A. A. Ruiz. "Specializing architectures for the type 2 diabetes mellitus care use cases with a focus on process management." Studies in health technology and informatics 211 (2015): 132. Categoría Colciencias A2.
19
Selección del Caso de Uso
Lifestyle intervention
Pharmacological intervention
20
Dominio Médico en el GCM
21-1
Dominio de Políticas en GCM
21-2
Dominio de Recursos en GCM
21-3
Relaciones Entre Dominios
22-1
Dominio Medico en UML
22-2
Dominio de Políticas
22-3
Dominio de Recursos
Disciplinas en el Control Glucémico
23-1
Servicio de Observación Médica
23-2
Proceso de Examinación Médica
23-3
Alerta por Hiperglucemia
CONSTRUCT {
?id btl2:isPartOf ?patientLife .
?id btl2:hasCondition ?id .
?id a dm2co:Hyperglycemia .
?id a dm2co:MedicalAlert .
?id rdfs:label ?cause_type_en .
?id rdfs:label ?cause_type_es .
?this btl2:represents ?id .
}
WHERE {
?patient btl2:isBearerOf ?blood_glucose .
?patient btl2:hasLife ?patientLife .
?this btl2:represents ?blood_glucose .
?blood_glucose a dm2co:BloodGlucoseConcentration .
?this dm2co:hasValueIn_mg_dL ?value .
FILTER ((?value >= 200.0) && (?value < 300.0)) .
OPTIONAL {
?clonAlert a dm2co:MedicalAlert .
?this btl2:represents ?clonAlert .
} .
FILTER (!bound(?clonAlert)) .
BIND (STRLANG("hyperglycemia medical alert", "en") AS ?cause_type_en) .
BIND (STRLANG("alerta médica por hiperglucemia", "es") AS ?cause_type_es) .
BIND (IRI(fn:concat("http://purl.org/unicauca/dm2co#", STRUUID())) AS ?id) .
}24-1
Política de Seguridad del Paciente
# if physical examination is planned then handwashing is planned before
CONSTRUCT {
?this btl2:hasPart _:b0 .
_:b0 a bpmn:SequenceFlow .
_:b0 btl2:hasComponentPart _:b1 .
_:b1 a bpmn:SequenceFlow_Target .
_:b1 btl2:represents ?physical_examination_plan .
_:b0 btl2:hasComponentPart _:b2 .
_:b2 a bpmn:SequenceFlow_Source .
_:b2 btl2:represents _:b3 .
_:b3 a dm2co:HandwashingPlan .
}
WHERE {
?this btl2:hasPart ?physical_examination_plan .
?physical_examination_plan a dm2co:PhysicalExaminationPlan .
}24-2
Implementación
25
Métodos de Implementación
MDA
- Lógica hard-coded
- Semántica débil
- Transformaciones dependientes a modelos
+ Modelos independientes a la computación
+ Modelado de comportamiento
25-1
Métodos de Implementación
Web Semántica
- Dificultad para modelar el comportamiento
+ Modelos independientes de la computación
+ Capacidades de inferencia
26-2
Métodos de Implementación
Hibrido
+ Capacidades de inferencia
+ Modelos independientes a la computación
+ Modelado de comportamiento
+ Aproximación centrada en la arquitectura
26-3
Proceso de Implementación
27
Vista Empresarial
28
Vista de Información
29
Vista Computacional
- Technical, Structural and Syntactical
- Semantic
- Organizational/Service
(Blobel [changed])
30
Vista Computacional
31
Vista Computacional
32
Vista de Ingeniería
33
Vista de Tecnología
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Escenario de Prueba
35
Capturas
36
Capturas
Evaluación
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Experimento Piloto
-
Controla la ejecución de los procesos de salud acorde las políticas y guías médicas nacionales.
-
Soporta los actores en los procesos de toma de decisiones
-
Mapea la información considerando las cualidades heterogéneas de los actores.
El software provee interoperabilidad en al menos estas maneras:
38
Diseño Experimento Piloto
39
Experimento Piloto - Hipotesis
The efficiency of the system's recommendation, measured through the F-measure, is higher than 0.71 using as gold standard the suggestions provided by an internist.
The threshold of 0.71 corresponds with the F-measure average of the algorithms C4.5 and CART evaluated for the diagnosis of diabetes
D. Senthil Kumar, G. Sathyadevi, and S. Sivanesh, “Decision Support System for Medical Diagnosis Using Data Mining,” International Journal of Computer Science Issues 8, no. 3 (2011): 147–53.
40
Resultados
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Resultados
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Resultados
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Resultados
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Resultados
45
Resultados
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Conclusions
-
Usar el GCM facilita la constrcción de la arquitectura de un sistema
-
El uso de ontologías de nivel superior y de ontologías estandarizadas facilita la armonización entre dominios.
-
La metodología usada facilita la reusabilidad de componentes.
- La metodología permite diseñar sistemas que usan el conocimiento de expertos, para sustituirlos o asistirlos.
50
Trabajo Futuro
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Trabajo Futuro
- Mejorar la evaluación
- Implementar el mapeo de los modelos de información
- Implementar la transformación automática de lenguajes
- Automatizar la composición de planes y el descubrimiento de servicios
- Desarrollar un framework para el método propuesto
52
¡¡Gracias!!
¿¿Preguntas??
Trabajo de Doctorado y Propuesta de Trabajos Futuros
By Gustavo Andrés Uribe Gómez
