codificação automatizada de documentos clínicos prof dr stefan schulz universidade de freiburg...

Codificação automatizada de documentos clínicos

Prof Dr Stefan Schulz Universidade de Freiburg (Alemanha)

Linguagem Natural (Texto)

Introdução Métodos Resultados Conclusão

SEQ DE MULTIPLOS AVCS , HIST DE CRISES

CONVULSIVAS PREVIAS AOS EPISODIOS DESTA NOITE ,

APRESENTANDO PIORA GERAL , DESIDRATACAO LEVE

SEM PIUORA DA FUNACAO RENAL, RX COM

ATELECTASIAS DE BASES - CONSOLIDADCEOS??

PACIENTE SEM FEBRE MEDIDAAQUI -MAX 37,1 TEM

NIVEL SERICO EM ANDAMNETO DE FENITOINA A SER

CHECADO COM FAMILAIR EM EM 24 H RECEBE TTO

ATB COM CEFUROXIMA VO -HMG NORMAL É DM SEM

IMPORTANTE DESCOPENSACAO.


Paciente procedente do Hospital de Alvorada onde estava internado desde 28/05 por broncoespasmo e

disfunção respiratória, recebendo ampi-sulbactam e beta 2 agonista de 2/2h, com boa evolução.

Encaminhado ao HCPA em 01/06 por ter iniciado dia 31/05 com distensão e dor abdominal

importantes, acompanhado de vômitos fecalóides, sendo iniciado metro e genta. Havia recebido

albendazol durante a internação, sem eliminar vermes. Avaliado pela CIPED: provável obstrução

intestinal por ascaris. Na chegada a UTIP feito push soro fisiologico, CHAD (Hb 9 do dia 30/05) e

deixado O2 3l/min. Foi submetido a laparotomia exploradora em 01/06,sem intercorrências com

infestação maciça por ascaris e necrose intestinal, sendo realizada enterectomia -60cm- e ileostomia.

Recebeu CHAD novamente no pós operatório (Hb 7,6), precisou de dopa e vários pushs de soro

fisiológico. Em 03/06 apresentou RG com coloração fecalóide e eliminou ascaris VO. Fez RX sem

evidência de obstrução, tracionada sonda de entérica para gástrica com melhora do RG. Foi extubado,

apresentou estridor que cedeu com NBZ com adrenalina e dexa. Apresentou bradicardia. Suspenso

fentanil, permaneceu bradicárdico, necessitou atropina. Avaliado pela cardiologia sem particularidades.

Após alta da UTI, recebeu óleo mineral e permaneceu eliminando ascaris. Após retirada do óleo

mineral foi iniciado dieta, com boa aceitação,

e albendazol. Recebe alta em bom estado geral, aceitando dieta

VO, SV estáveis, apresentando hiperemia ao

redor da ileostomia. Retorno com CIPED.


Structured Data

… indispensável para documentação e comunicação

Prestação de serviços de saúde

Pesquisa científica

Médico / Paciente

Ensino



e.g. Hospital Universitário

Freiburg (p.a.)

280.000 Sumários de Alta

140.000 Laudos de imagem

55.000 Laudos anatomopatológicos

40.000 Laudos de imagens

70.000 Outros textos

600.000 documentos em texto livre por ano.



Dadosestruturados


…indispensável para abstracção:

Codificação de doenças e procedimentos

Indexação bibliográfica

Gestão hospitalar

Apoio a decisão

Epidemiologia

Dadosestruturados


…requer sistemas terminológicos

CID MeSH /DeCS UMLS LOINC SNOMED CT etc., etc.


Dadosestruturados

Dadosestruturados



Levantamento de dados

- +

+ -


Dadosestruturados

QualidadeCusto


Levantamento de dados estruturados Volume – Qualidade - Motivação

Qualidade

Volume

motivação alta

motivação média

motivação baixa

Padrão Ouro


Dadosestruturados



Dadosestruturados


Método: Text Mining


Investigação

• Dados

• Corpus de documentos clínicos (laudos, sumários)

• Sistema terminológico que cobre o espaço conceitual

do domínio

• Usando métodos de “mineração de texto” para

representar o conteúdo dos documentos

• Qual é a qualidade do mapeamento em

comparação com codificação manual?


Estudo

• Fonte:

– sumários de alta do departmento

de cardiologia do Hospital de

Clínicas de Porto Alegre, Brasil

• Destino

• SNOMED Clinical Terms, 01/2009

• Linguagens: Inglês, Espanhol


SNOMED CT

Standardized Nomenclature of Medicine – Clinical

Terms:

• Sistema de codificação para todo o conteúdo do prontuário

eletrônico

• Padrão terminológico global

• Manutenção / desenvolvimento: IHTSDO (International Health

Terminology Standards Development Organisation):

Membros: US, UK, AU, NZ, CA, DK, SE, NL, LV, ES


SNOMED CT como vocabulário controlado

Termos médicos (inclusive sinônimos

e traduções) são conectados com

conceitos (portadores de significado)

311 000conceitos

~750 000 termos em Inglês,

~400 000 em Espanhol


SNOMED CT como sistema formal

taxonomias:especialização

(is-a)



Restrições: lógica de descriçãoC1 – Rel – C2 significa:x: instanceOf(x, C1) y: instanceOf(C2) Rel(x,y)ouC1 ⊑ Rel.C2

Relações (Attributos): Associated morphologyFinding site

(50 tipos)



definierte vs. primitive Konzepte

conceitos definidos conceitos primitivos ⊑


Social context (10)CommunityFamilyGroup

(…)Special concept

Namespace conceptNavigational conceptNon-current concept

Specimen (45)Biopsy sampleBody substance sampleCardiovascular sample(…)

Staging and scales (6)Assessment scalesEndometriosis

classificationof American Fertility

Society(…)

Substance (11)Allergen classBiological substanceBody substance (…)

Body structure (10)Acquired body structureAnatomical organizational pattern(…)

Clinical finding (22)Administrative statusesAdverse incident outcome categories

(…)Environment or geographical location

EnvironmentGeogr. and/or political region of the

worldEvent (19)

AbuseAccidental eventBioterrorism related event (…)

Linkage conceptAttributeLink assertion

Observable entityAge AND/OR growth periodBody product observable (…)

Clin. history / examination observable (21)Device observableDrug therapy observableFeature of Entity (…)

Organism (11)AnimalChromistaInfectious agent (…)

Pharmaceutical / biologic product (58)

Alcohol productsAlopecia preparationAlternative medicines

(…)Physical force (21)

AltitudeElectricity

(…)Physical object (8)

DeviceDomestic, office and

garden artefactFastening

(…)Procedure (23)

Administrative procedureCommunity health

procedure(…)

Qualifier value (52)ActionAdditional dosage

instructions(…)

Record artifactRecord organizerRecord type

Situation with explicit context (17)A/N risk factorsCritical incident factors

(…)

SNOMED CT Top


SNOMED CT : Hierarquias taxonômicas


Relatório de alta: amostra

# HAS # DM # Miocardiopatia dilatada chagásica (FE 35%) # Ca de prostata -

orquiectomia (2004) # Cardiopatia isquêmica - IAM em 2005, com colocação de

stent em DA e lesão severa inoperável em CD Pct vem a emergência em 20/03

com quadro de dor torácica típica, sem elevação enzimática, com diagnóstico

de angina instável e fibrilação atrial não identificada em avaliações prévias.

Adicionalmente, apresentava descompensação do diabetes com sindrome

hiperosmlar não cetótica. Recebe tratamento clínico para otimização do quadro

e é submetido a novo cateterismo em 28/03, que demonstra CD ocluída no

terço proximal, DA com stent rpoximal com lesão de 40% no seu interior e Mg

de Cx com lesão de 60-65%. Recebe alta em bom estado geral, sem dor

torácica, anticoagulado, com plano de retorno ambulatorial para equipe de

cardiopatia isquêmica e para o ambulatório de anticoagulação.

acrónimos

abreviações

erros depontuação

erros de digitação

estilo telegráfico


PLN (processamento de linguagem natural)

identificarsentenças

verificarortografia

expansãoacrônimos

identificaçãode nomes

etiquetadortipo de palavra

extraçãofrases nominais

deteção de contexto

abstraçãomorfo-semântica

SCT - EN

SCT - SP

criaçãosubconjunto


MID-representaçãoSNOMED CT

MID-representação

candidatos a termo


Desafios lingüísticos da linguagem médica:

• Derivação, neologismos:

nefrótico, antiinflamatórios, parkinsoniana, aidéticos

• Composição:

musculoesqueletico, esplenomegalia,

transfosforribosidasa, polyradiculoneuropathy

• Sinonímia: hepático = do figado, renal = do rim,

cephal... = cabeça

• Ambigüidade:

head = cabeça ou chefe


Ferramentas PLN

• Detector de sentenças, etiquetador : openNLP, treinado com

textos que foram manualmente anotados

• Expansor de acrónimos: casamento de padrões (expressões

regulares) contra base de acrónimos, disambiguação por

contexto locat (coocorrencia de token em janela de 3

tokens)

• Detector de frases nominais: identificação de seqüências

típicas de etiquetas POS na SNOMED CT espanhola

“aportuguesada”

• Maior desafio: mapear frases nominais entre Português

(documentos) e Espanhol / Inglês (SNOMED)


Mapeamento de termos médicos

Problema:

highbloodpressure

hipertensãoarterial

meningoencefalite

Bluthochdruck

Entzündung

von Hirnhäuten

Gehirn

und

meningocerebral inflammation hipertensiónarterialmeningoencefaliti

s


Aborgagem MorphoSaurus: construir equivalências semánticas a nivel de fragmentos de palavras

Átomos semânticos ou „subwords“

• Definição: sequência de caracteres cujo significado

não decorre dos significados dos componentes,

exemplo: diafise mas não dia + fisediáfise = haste do osso, fise (gr. physis) = natureza

neur + ite, mas neurose, não neur + oseneur… = nervo, -ite = inflamação, -ose = doença:

Uma neurite é uma inflamação de nervo(s), mas neurose não é uma

doença de nervo(s)

• Subwords podem ser morfemas assim como

combinações de morfemas, inclusive palavras

inteiras


Sistema MorphoSaurus

• Sistema de indexação morfo-semântica

• Traduz texto para interlíngua

• Domínio: Linguagem Clínica

• Idiomas: Inglês, Alemão, Português, Espanhol, Sueco, Francês

• Componentes:

Léxico de subwords

Tesauro

Parser morfossintático

Indexador


Modelo do Léxico

String of characters

Type = {stem, invariant, prefix, infix, suffix, initial prefix, terminal suffix}

Language = {English, German, Spanish, Portuguese, French, Swedish}

Lexeme(e.g. „anticoncepcionais“)

[anti, prefix, portuguese][concepc, stem, portuguese][ionais, terminal suffix, portuguese]

(e.g. „partnership“)

[partner, stem, english][ship, suffix, english]

(e.g. „ship“)

[ship, invariant, english]


Modelo do Léxico



Language = {English, German, Spanish, Portuguese, French,Swedish}

Lexeme

MID1..n 1

MID42= ([muscle, stem, english], [muscul, stem, english], [myo, prefix, english], [muscul, stem, portuguese], [mio, prefix, portuguese], [muskel, stem, german], [muskul, stem, german],

[myo, prefix, german])

MIDs identificam grupos de lexemas sinônimos


Modelo do Léxico



Language = {English, German, Spanish, Portuguese, French,Swedish}

Lexeme

MID1..n 1

1

12…n

2…n

has-sense

expands-to

associa um MID ambíguo com dois ou mais MID nãoambíguos

(expansão paradigmática)

associa um MID de sentido não atômico com dois ou mais MID atômicos

(expansão sintagmática)


Modelo do Léxico

MID

1

12…n

2…n

has-sense

expands-to

associa um MID ambíguo com dois ou mais MID nãoambíguos

(expansão paradigmática)

associa um MID de sentido não atômico com dois ou mais MID atômicos

(expansão sintagmática)

MID16: ([head, stem, english])- has-sense MID12:

([caput, stem, english], [capit, stem, english], [cephal, stem, english], [cefal, stem, portuguese], [cabec, stem, portuguese])

- has-sense MID34: ( [chief, stem, english], [chef, stem, portuguese])

MID26: ([myalg, stem, english], [mialg, stem, portuguese])

-expands-to MID42: ([muscle, stem, english],

[muscul, stem, english], [muscul, stem, portuguese])

-expands-to MID88: ([pain, stem, english],

[dor, invariant, portuguese], [algia, suffix, portuguese])


(MIDs)

Hahn, Schulz et al., RIAO 2004

Queries: German, Documents: English(OHSUMED collection)

Baseline: English / English

Morphosaurus Indexing

Automated Query Translation+Dictionary Lookup

Sistema MorphoSaurus : resultados experimentais em cenário CLIR


PLN (processamento de linguagem natural)

identificarsentenças

verificarortografia

expansãoacrônimos

identificaçãode nomes

etiquetadortipo de palavra

extraçãofrases nominais

deteção de contexto


SCT - EN

SCT - SP

criaçãosubconjunto


MID-representaçãoSNOMED CT

MID-representação

candidatos a termo


Heurística deMapeamento

Heurística de mapeamento: Exemplo

SNOMED CTConcept Description

MIDs

ENG: Congestive heart failure #abund #cardiac #deficien

ENG: Congestive cardiac failure #abund #cardiac #disorder

POR: Insuficiência cardíaca #insuff #cardiac

SPA: Insuficiencia cardíaca #insuff #cardiac

SPA: Insuficiencia cardíaca congestiva #insuff #cardiac #abund


Heurística de mapeamento

• Para cada “candidato a termo” no documento

• decida se existem um termo SNOMED correspondentes

• caso sim, seleccione o melhor termo SNOMED

• Critérios de preferência:

• Sequências “típicas” de etiquetas POS, ex:

“Infarto agudo do miocárdio”

substantivo – adjetivo – DE – substantivo

• coincidência de MIDs

• threshold: 60%

• Em caso de falha: verifique se “candidato a termo”

corresponde para dois conceitos da SNOMED , usando

relacionamentos da SNOMED para preselecção


Padrão ouro (kappa = 0.89)


Resultados preliminares

Number of tokens (MIDs) Correct Mappings2 66%3 71%4 80%5 89%6 79%7 80%8 75%9 45%10 25%


Próximo passo: identificar contextos

• Problema: nem toda ocorrência de um termo em um

documento refere a uma instância concreta de um conceito

terminológico ou ontológico

• Contextos alternativos:

• planos

• hipóteses

• negação

• Ignorar contextos: dados não confiáveis


acute abdomen

CTabdomen

aortal aneurysm

aneurysm-ectomy

vascular prosthesis

deathsystemicinfection

multiple organ failure

vasoactive drug

hemodialysis

Paciente interna por quadro de abdome agudo. TC de abdome mostrou aneurisma de aorta com evidencia de extravasamento de contraste. Levado a cirurgia de urgência, sendo realizada aneurismectomia com colocação de prótese. No pós-operatório evoluiu com síndrome da resposta inflamatória sistêmica, com disfunção de múltiplos órgãos e instabilidade hemodinâmica. Apesar do manejo com drogas vasoativas, reposição hídrica e hemodiálise veno-venosa crônica, o paciente apresentou piora progressiva, evoluindo para óbito.

Ontology

Contextos: Exemplo 1


incisionalhernia herniorrhaphy

operation room

liver transplant

operation

• instance • not instantiated• reference to a

plan

operation

• reference to a suspendedplan

• instance • referenceto a plan

• NOT referringto the samepatient

• reference to a new plan

• not yet executed

PACIENTE COM HÉRNIA INCISIONAL INTERNOU PARA REALIZAÇÃO DE HERNIOPLASTIA PORÉM A CIRURGIA FOI SUSPENSA DEVIDO A NECESSIDADE DE SALA COM URGÊNCIA PARA TRANSPLANTE HEPÁTICO. RECEBE ALTA COM ORIENTAÇÕES E CIRURGIA REMARCADA.

Ontology

Contextos: Exemplo 2


ConclusãoConclusão

• Trabalho ainda não concluído– primeiros resultados mostram que o mapeamento para

SNOMED funciona através de idiomas

• Trabalho futuro– completar o “pipeline”

– Avaliar impacto de cada elemento do pipeline

– Identificar contextos

– Uso da estrutura ontológica da SNOMED

– Publicação em preparação (IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine)


Acknowledgements

• German Research Foundation (DFG)

• International Bureau of the

German Ministry of Research (BMBF-IB)

• Brazilian National Research Council (CNPq)

• Paraná Catholic University (PUCPR), Curitiba

• Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA)

• Averbis GmbH, Freiburg

acute abdomen

CTabdomen

aortal aneurysm

aneurysm-ectomy

vascular prosthesis

deathsystemicinfection

multiple organ failure

vasoactive drug

hemodialysis

Paciente interna por quadro de abdome agudo. TC de abdome mostrou aneurisma de aorta com evidencia de extravasamento de contraste. Levado a cirurgia de urgência, sendo realizada aneurismectomia com colocação de prótese. No pós-operatório evoluiu com síndrome da resposta inflamatória sistêmica, com disfunção de múltiplos órgãos e instabilidade hemodinâmica. Apesar do manejo com drogas vasoativas, reposição hídrica e hemodiálise veno-venosa crônica, o paciente apresentou piora progressiva, evoluindo para óbito.

Ontology

incisionalhernia herniorrhaphy

operation room

liver transplant

operation

• instance • not instantiated• reference to a

plan

operation

• reference to a suspendedplan

• instance • referenceto a plan

• NOT referringto the samepatient

• reference to a new plan

• not yet executed

PACIENTE COM HÉRNIA INCISIONAL INTERNOU PARA REALIZAÇÃO DE HERNIOPLASTIA PORÉM A CIRURGIA FOI SUSPENSA DEVIDO A NECESSIDADE DE SALA COM URGÊNCIA PARA TRANSPLANTE HEPÁTICO. RECEBE ALTA COM ORIENTAÇÕES E CIRURGIA REMARCADA.

Ontology