Codificação automatizada de documentos clínicos Prof Dr Stefan

Codificação automatizada de documentos clínicos Prof Dr Stefan Schulz Universidade de Freiburg (Alemanha)

Introdução Linguagem Natural (Texto) Métodos Resultados Conclusão

Introdução Métodos Resultados Conclusão

Introdução Métodos Resultados Conclusão

Introdução Métodos Resultados Conclusão

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.

Introdução Métodos Resultados Conclusão 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 2/2 h, 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 O 2 3 l/min. Foi submetido a laparotomia exploradora em 01/06, sem intercorrências com infestação maciça por ascaris e necrose intestinal, sendo realizada enterectomia -60 cm- 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.

Introdução Linguagem Natural (Texto) Métodos Resultados Conclusão … indispensável para documentação e Structured comunicação Data Prestação de serviços de saúde Pesquisa científica Médico / Paciente Ensino

Introdução Métodos Resultados Conclusão e. g. Hospital Universitário Freiburg (p. a. ) Linguagem Natural (Texto) 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.

Introdução Métodos Resultados Conclusão Dados estruturados

Introdução Métodos Resultados Conclusão …indispensável para abstracção: § Codificação de doenças e procedimentos § Indexação bibliográfica § Gestão hospitalar § Apoio a decisão § Epidemiologia Dados estruturados

Introdução Métodos Resultados Conclusão …requer sistemas terminológicos § § § CID Me. SH /De. CS UMLS LOINC SNOMED CT etc. , etc. Dados estruturados

Introdução Linguagem Natural (Texto) Métodos Resultados Conclusão Dados estruturados

Introdução Métodos Resultados Conclusão Levantamento de dados Dados estruturados Linguagem Natural (Texto) + - Qualidade Custo +

Introdução Métodos Resultados Conclusão Levantamento de dados estruturados Volume – Qualidade - Motivação Padrão Ouro Qualidade motivação alta motivação média motivação baixa Volume

Introdução Linguagem Natural (Texto) Métodos Resultados Conclusão Dados estruturados

Introdução Métodos Resultados Conclusão Método: Text Mining Linguagem Natural (Texto) Dados estruturados

Introdução Métodos Resultados Conclusão 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?

Introdução Métodos Resultados 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 Conclusão

Introdução Métodos Resultados Conclusão 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

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT como vocabulário controlado 311 000 conceitos ~750 000 termos em Inglês, ~400 000 em Espanhol Termos médicos (inclusive sinônimos e traduções) são conectados com conceitos (portadores de significado)

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT como sistema formal taxonomias: especialização (is-a)

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT como sistema formal Relações (Attributos): Restrições: lógica de descrição C 1 – Rel – C 2 significa: x: instance. Of(x, C 1) y: instance. Of(C 2) Rel(x, y) ou C 1 ⊑ Rel. C 2 Associated morphology Finding site (50 tipos)

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT como sistema formal definierte vs. primitive conceitos definidos Konzepte conceitos primitivos ⊑

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT Top Body structure (10) Acquired body structure Anatomical organizational pattern (…) Clinical finding (22) Administrative statuses Adverse incident outcome categories (…) Environment or geographical location Environment Geogr. and/or political region of the world Event (19) Abuse Accidental event Bioterrorism related event (…) Linkage concept Attribute Link assertion Observable entity Age AND/OR growth period Body product observable (…) Clin. history / examination observable (21) Device observable Drug therapy observable Feature of Entity (…) Organism (11) Animal Chromista Infectious agent (…) Pharmaceutical / biologic product (58) Alcohol products Alopecia preparation Alternative medicines (…) Physical force (21) Altitude Electricity (…) Physical object (8) Device Domestic, office and garden artefact Fastening (…) Procedure (23) Administrative procedure Community health procedure (…) Qualifier value (52) Action Additional dosage instructions (…) Record artifact Record organizer Record type Situation with explicit context (17) A/N risk factors Critical incident factors (…) Social context (10) Community Family Group (…) Special concept Namespace concept Navigational concept Non-current concept Specimen (45) Biopsy sample Body substance sample Cardiovascular sample (…) Staging and scales (6) Assessment scales Endometriosis classification of American Fertility Society (…) Substance (11) Allergen class Biological substance Body substance (…)

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT : Hierarquias taxonômicas

Introdução Métodos Resultados Conclusão SNOMED CT : Hierarquias taxonômicas

Introdução Métodos Resultados Conclusão Relatório de alta: amostra acrónimos abreviações # 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 estilo telegráfico 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 erros de digitação pontuação 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.

Introdução Métodos Resultados Conclusão PLN (processamento de linguagem natural) expansão acrônimos verificar ortografia identificar sentenças identificação de nomes etiquetador tipo de palavra SCT - EN SCT - SP extração criação frases nominais subconjunto MIDrepresentação SNOMED CT deteção de contexto abstração morfosemântica MIDrepresentação candidatos a termo abstração morfosemântica

Introdução Métodos Resultados Conclusão 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

Introdução Métodos Resultados Conclusão Ferramentas PLN • Detector de sentenças, etiquetador : open. NLP, 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)

Introdução Métodos Resultados Conclusão Mapeamento de termos médicos Problema: meningoencefalite high blood pressure hipertensão arterial hipertensión arterial Bluthochdruck Entzündung von Gehirn und Hirnhäuten meningocerebral inflammation meningoencefalitis Aborgagem Morpho. Saurus: construir equivalências semánticas a nivel de fragmentos de palavras

Introdução Métodos Resultados Conclusão Átomos semânticos ou „subwords“ • Definição: sequência de caracteres cujo significado não decorre dos significados componentes, exemplo: diafise mas não dia + fise diáfise = haste do osso, fise (gr. physis) = natureza neur + ite, mas neurose, não neur + ose neur… = 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

Introdução Métodos Resultados Conclusão Sistema Morpho. Saurus • 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

Introdução Métodos Resultados Conclusão Modelo do Léxico Lexeme String of characters Type = {stem, invariant, prefix, infix, suffix, initial prefix, terminal suffix} Language = {English, German, Spanish, Portuguese, French, Swedish} (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]

Introdução Métodos Resultados Conclusão Modelo do Léxico Lexeme MIDs identificam grupos de lexemas sinônimos String of characters Type = {stem, invariant, prefix, infix, suffix, initial prefix, terminal suffix} Language = {English, German, Spanish, Portuguese, French, Swedish} 1. . n 1 MID 42= ([muscle, stem, english], [muscul, stem, english], [myo, prefix, english], [muscul, stem, portuguese], [mio, prefix, portuguese], [muskel, stem, german], [muskul, stem, german], [myo, prefix, german])

Introdução Métodos Resultados Conclusão Modelo do Léxico has-sense Lexeme String of characters {stem, invariant, prefix, infix, suffix, initial prefix, terminal suffix} (expansão paradigmática) 1 Type = 1. . n 1 2…n MID 1 2…n associa um MID de sentido não atômico com dois ou mais MID atômicos expands-to (expansão sintagmática) Language = {English, German, Spanish, Portuguese, French, Swedish} associa um MID ambíguo com dois ou mais MID não ambíguos

Introdução Métodos Resultados Conclusão Modelo do Léxico MID 16: ([head, stem, english]) - has-sense MID 12: ([caput, stem, english], [capit, stem, english], [cephal, stem, english], [cefal, stem, portuguese], [cabec, stem, portuguese]) - has-sense MID 34: ( [chief, stem, english], [chef, stem, portuguese]) has-sense associa um MID ambíguo com dois ou mais MID não ambíguos (expansão paradigmática) 1 2…n MID 26: ([myalg, stem, english], [mialg, stem, portuguese]) -expands-to MID 42: ([muscle, stem, english], [muscul, stem, portuguese]) -expands-to MID 88: ([pain, stem, english], [dor, invariant, portuguese], [algia, suffix, portuguese]) 1 2…n associa um MID de sentido não atômico com dois ou mais MID atômicos expands-to (expansão sintagmática)

(MIDs)

Introdução Métodos Resultados Conclusão Sistema Morpho. Saurus : resultados experimentais em cenário CLIR Queries: German, Documents: English (OHSUMED collection) Baseline: English / English Morphosaurus Indexing Automated Query Translation+ Dictionary Lookup Hahn, Schulz et al. , RIAO 2004

Introdução Métodos Resultados Conclusão PLN (processamento de linguagem natural) expansão acrônimos verificar ortografia identificar sentenças identificação de nomes etiquetador tipo de palavra SCT - EN SCT - SP extração criação frases nominais subconjunto Heurística de Mapeamento MIDrepresentação SNOMED CT deteção de contexto abstração morfosemântica MIDrepresentação candidatos a termo abstração morfosemântica

Introdução Métodos Resultados Conclusão Heurística de mapeamento: Exemplo SNOMED CT Concept Description MIDs ENG: Congestive heart failure #abund #cardiac #deficien ENG: Congestive cardiac failure #abund #cardiac #disorder POR: Insuficiência cardíaca #insuff #cardiac SPA: Insuficiencia cardíaca congestiva #insuff #cardiac #abund

Introdução Métodos Resultados Conclusão 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

Introdução Métodos Resultados Padrão ouro (kappa = 0. 89) Conclusão

Introdução Métodos Resultados preliminares Conclusão

Introdução Métodos Resultados Conclusão 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

Introdução Métodos Resultados Conclusão Contextos: Exemplo 1 Ontology aortal aneurysm acute abdomen CT abdomen multiple organ failure vascular prosthesis aneurysmectomy systemic infection hemo dialysis vasoacti ve drug death 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.

Introdução Métodos Resultados Conclusão Contextos: Exemplo 2 Ontology incisional hernia • instance herniorrhaphy operation room • not instantiated • reference to • instance a suspended • reference to a plan liver transplant operation • reference to a plan new plan • NOT referring • not yet to the same executed patient 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.

Introdução Métodos Resultados Conclusão • 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 Gmb. H, Freiburg

Ontology aortal aneurysm acute abdomen CT abdomen multiple organ failure vascular prosthesis aneurysmectomy systemic infection hemo dialysis vasoacti ve drug death 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 incisional hernia • instance herniorrhaphy operation room • not instantiated • reference to • instance a suspended • reference to a plan liver transplant operation • reference to a plan new plan • NOT referring • not yet to the same executed patient 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.