Semantic Web & Medicine Φλουρή Καλλιρρόη Μουστάκας Ιωάννης Χατζόπουλος Κώστας.

Παρουσίαση με θέμα: "Semantic Web & Medicine Φλουρή Καλλιρρόη Μουστάκας Ιωάννης Χατζόπουλος Κώστας."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Semantic Web & Medicine Φλουρή Καλλιρρόη Μουστάκας Ιωάννης Χατζόπουλος Κώστας

2 Εισαγωγή (1/4) Η ανάπτυξη των πληροφοριακών και τηλεπικοινωνιακών συστημάτων έφεραν στο προσκήνιο όρους όπως: ιατρική πληροφορική ηλεκτρονικός φάκελος υγείας τηλεϊατρική ιατρικές βάσεις δεδομένων θησαυροί ιατρικών ορολογιών

3 Εισαγωγή (2/4) Στον χώρο της ιατρικής τα τελευταία χρόνια έχει γίνει σημαντική ερευνητική προσπάθεια με στόχο: συγχώνευση και συγκέντρωση της ιατρικής πληροφορίας σε μεγάλες διασυνδεδεμένες βάσεις δεδομένων ομογεννοποίηση της ιατρικής ορολογίας σε θησαυρούς αποθήκευση ιατρικών δεδομένων των ασθενών, με την μορφή του ατομικού, ηλεκτρονικού και κατανεμημένου φακέλου υγείας απομακρυσμένη παρακολούθηση της πορείας της υγείας των ασθενών μέσω του διαδικτύου ανάκτηση ιατρικών εικόνων με βάση το περιεχόμενό τους

4 Εισαγωγή (3/4) Στις περισσότερες από τις σύγχρονες ιατρικές εφαρμογές ο ρόλος που διαδραματίζει η αποτελεσματική εύκολη και γρήγορη διακίνηση και ανάκτηση πληροφορίας, είναι πολύ βασικός. Για τον λόγο αυτό η πληροφορία θα πρέπει να είναι οργανωμένη και ιεραρχημένη με τρόπο που να καθιστά εύκολη την κατανόησή της από τον άνθρωπο και γρήγορη την επεξεργασία της από τον υπολογιστή. Σημασιολογικός ιστός

5 Εισαγωγή (4/4) Προβλήματα του WWW Σημασιολογικός Ιστός Οι αναζητήσεις στο WWW εξετάζουν μόνο το 20% των σχετικών ιστοσελίδων και επιστρέφουν μεγάλη ποσότητα άσχετης πληροφορίας Διπλασιάζεται σε μέγεθος κάθε 6 μήνες Η πληροφορίες στο www δεν μπορούν εύκολα να επεξεργαστούν από software agents Η πληροφορία στο διαδίκτυο είναι καθορισμένη και συνδεδεμένη έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους υπολογιστές για την αυτοματοποίηση, την ενσωμάτωση και την επαναχρησιμοποίηση δεδομένων σε πολλές εφαρμογές

6 Σημασιολογικός ιστός και ιατρική National Library of Medicine (NLM) MeSH: οντολογία ιατρικών όρων MEDLINE: βιβλιογραφική βάση δεδομένων PubMed: μηχανή αναζήτησης UMLS: Unified Medical Language System The Visible Human Project MELISA: MEdical Literature Search Agent Οπτικοποίηση ιατρικών πληροφοριών με χρήση σημασιολογικών μεταδεδομένων Οντολογία ιατρικών σφαλμάτων Οντολογία ασθενούς στον ιατρικό φάκελο Άλλες προσπάθειες

7 Η National Library of Medicine (NLM) είναι η μεγαλύτερη παγκοσμίως ιατρική βιβλιοθήκη και εδρεύει στο National Institutes of Health στην Bethesda του Maryland. http://www.nlm.nih.gov

8 Η NLM παρέχει Πληροφορίες υγείας MEDLINE/PubMed, MEDLINEplus, NLM Gateway Υπηρεσίες βιβλιοθήκης Κατάλογοι, Βάσεις Δεδομένων, MeSH, Ιστορικές πληροφορίες, Δημοσιεύσεις Ερευνητικά προγράμματα Computational Molecular Biology, UMLS, Medical Informatics, Visible Human Project

9 Η MEDLINE είναι η πρώτη και πιο γνωστή βιβλιογραφική βάση ιατρικών δεδομένων. Παρέχει πληροφόρηση σε θέματα ιατρικής, νοσηλευτικής, οδοντιατρικής, κτηνιατρικής και για το σύστημα περίθαλψης και υγείας. Περιέχει βιβλιογραφικές εγγραφές και περιλήψεις από περίπου 3.900 τρέχοντα βιοϊατρικά περιοδικά που εκδίδονται στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής και σε 70 άλλες χώρες. Χρησιμοποιεί την ιατρική οντολογία MeSH

10 Είναι μια συλλογή μεταδεδομένων βιοιατρικής πληροφορίας έγγραφα περιγραφικά και σημασιολογικά μεταδεδομένα PMID: Pubmed IdentifierPT: Publication Type UID: Unique IdentifierDA: Date of Acceptance TI: TItleDP: Date of Publication AU: AuthorAB: ABstract LA: LAnguageSO: Source of Publication MH: MeSH term related (σημασιολογικά μεταδεδομένα)

11 Η πρόσβαση στη MEDLINE γίνεται μέσω της μηχανής αναζήτησης PubMed. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi

12 Το σύστημα αναζήτησης PubMed αναπτύχθηκε από το National Center for Biotechnology Information (NCBI) σε συνεργασία με εκδότες βιοϊατρικής βιβλιογραφίας. Είναι ένα εργαλείο αναζήτησης βιβλιογραφικών παραπομπών και επιπλέον χρησιμοποιείται ως σύνδεσμος για τίτλους περιοδικών των εκδοτών που συμμετέχουν. Οι εκδότες προμηθεύουν στην NLM βιβλιογραφικές εγγραφές, η οποία μετά τις προσθέτει στο σύστημα αναζήτησης PubMed.

13

14 To PubMed επιτρέπει διαφορετικούς τύπους αναζήτησης για ένα Keyword χρησιμοποιώντας περιορισμούς που ονομάζονται Search modifiers MAJR: Mesh term as major topic MH:NOEXP: Mesh term without searching the descendants MH: Like previous expanding the search through descendants TI: The term in the Title TW: The same, plus looking the term in the Abstract PT: This term as Publication Type

15 Το MeSH (Medical Subject Headings) είναι ο θησαυρός ορολογιών που έχει αναπτύξει η NLM. Οι ορολογίες του MeSH είναι αποθηκευμένες σε αλφαβητική σειρά αλλά και σε προκαθορισμένη ιεραρχική δομή. Στο πιο γενικό επίπεδο της ιεραρχικής δομής υπάρχουν έννοιες όπως «Ανατομία» ή «Ψυχικές Διαταραχές», ενώ σε ειδικότερα επίπεδα υπάρχουν έννοιες όπως «Αστράγαλος», «Βιταμίνη C». Υπάρχουν 21.973 όροι στo MeSH.

16 Ο θησαυρός MeSH χρησιμοποιείται από την NLM για indexing άρθρων. Τα άρθρα αυτά προέρχονται από τα 4.600 κορυφαία βιοιατρικά περιοδικά και χρησιμοποιούνται στη βάση MEDLINE. Επιπλέον το MeSH χρησιμοποιείται σε πολλές βάσεις της NLM που περιέχουν καταλόγους βιβλίων και αρχείων.

17 Ο ίδιος όρος εμφανίζεται σε πολλαπλά κλαδιά του ιεραρχικού πολυδένδρου

18 Κάθε όρος περιγράφεται από τις παρακάτω ιδιότητες Name: Name of the term Definition: Medical Definition Related Terms: Other related terms Subheadings: Allowed Subheadings to modify and complement the meaning of this term Position on the polytree: Fathers and sons on all locations of the term

19 Unified Medical Language System: Διευκολύνει την ανάκτηση πλήρους πληροφορίας η οποία προέρχεται από κατανεμημένες πηγές όπως βιοιατρική βιβλιογραφία, ιατρικούς φακέλους υγείας, βάσεις γνώσης και καταλόγους για ιατρικούς οργανισμούς.

20 Αρχιτεκτονική: Αρχιτεκτονική: Τρεις πηγές γνώσης The Metathesaurus : Περιέχει σημασιολογική πληροφορία για βιοιατρικές έννοιες, ονόματα και συσχετίσεις μεταξύ τους. The Semantic Network : Αποτελεί ένα δίκτυο γενικών κατηγοριών και σημασιολογικών τύπων για όλους τους όρους του Metathesaurus. The Specialist Lexicon : Περιέχει συντακτική πληροφορία για βιοιατρικούς όρους.

21 Entity Physical Object Conceptual Entity Organism Anatomical Structure Substance Manufactured Object Idea or ConceptFinding Organism attributeIntellectual Product Language Occupation or Discipline OrganizationGroup Group - attribute

22 Event Activity Behavior Phenomenon or Process Daily or Recreational ActivityOccupational Activity Machine Activity Human-caused phenomenon or process Natural phenomenon or processInjury or Poisoning

23 Entity Physical Object Substance Chemical Chemical Viewed Structurally Organic Chemical Lipid Steroid UI STY Definition T110 Steroid One of a group of polycyclic, 17-carbon- atom, fused-ring compounds occurring both in natural and synthetic forms. Included here are naturally occurring and synthetic steroids, bufanolides, cardanolides, homosteroids, norsteroids, and secosteroids. Examples Bufanolides, Ketosteroids, Norandrostanes, Prednisone

24

25 Με την ανάπτυξη σύγχρονων μεθόδων τρισδιάστατης οπτικοποίησης είναι δυνατή η 3D αναπαράσταση των ανατομικών δομών του ανθρωπίνου σώματος. Οποιοδήποτε υποσύνολο από τα 3D αντικείμενα μπορεί να αναπαρασταθεί είτε μόνο του είτε ως μέλος μιας μεγαλύτερης ομάδας. Δημιουργείται η ανάγκη για ένα εργαλείο που να διευκολύνει την πρόσβαση στα 3D αντικείμενα.

26 Δημιουργήθηκε ένα σύστημα πλοήγησης σε 3D εικόνες ανατομίας. Αυτές συσχετίζονται με έννοιες ανατομίας τις οποίες συνδέει μια σημασιολογική οντολογία.

27

28 η λεκάνη και όλες οι υπόλοιπες κατηγορίες οστών είναι IsA της γενικότερης κλάσης BONES τα οστά COCCYX, OS COXAE, SACRUM είναι IsA της κλάσης BONES [PELVIS] Ανάλογα με το μέρος του σώματος που απεικονίζει η 3D εικόνα, παρουσιάζεται το αντίστοιχο τμήμα της οντολογίας

29 Medical Literature Search Agent (1/3) (MELISA) Πράκτορας ανάκτησης ιατρικών πληροφοριών βασισμένος στην ιατρική οντολογία Input Interface Filter & Combination Query Generation Query Evaluation Output Interface

30 Medical Literature Search Agent (2/3) (MELISA) Χρησιμοποιεί την ιατρική οντολογία της MeSH MEDIUM EVIDENCE QUALITY PROGNOSIS POLICY MAKING NURSING MEDICAL CLASS EVIDENCE INTEGRATION EVIDENCE QUALITY ANALYSIS CLINICAL CATEGORIES GOOD EVIDENCE QUALITY COST ANALYSIS DECISSION TREES POOR EVIDENCE QUALITY DIAGNOSIS THERAPY RISK FACTORS ADVERSE EFFECTS REVIEW EVIDENCE BASED MEDICINE GUIDLINES

31 Medical Literature Search Agent (3/3) (MELISA)

32 Οπτικοποίηση ιατρικών πληροφοριών χρήση της ιεραρχίας του πολυδένδρου της Μesh χρήση των σημασιολογικών μεταδεδομένων της Mesh Εμφάνιση του πλήθους των σχετικών με κάθε όρο άρθρων Θα μπορούσε να οπτικοποιηθεί με χρήση 3D δένδρο; SIMS 247 Project, Berkley

33 Οπτικοποίηση ιατρικών πληροφοριών

34

35 Οντολογία ιατρικών σφαλμάτων (1/2) Ιατρικά σφάλματα: συχνά επιβλαβή μπορούν να αποφευχθούν Συνήθως οφείλονται σε: έλλειψη πληροφορίας προβλήματα στην επικοινωνία Δημιουργείται η ανάγκη μιας οντολογίας που να συσχετίζει τα ιατρικά λάθη, την έλλειψη πληροφορίας και την επικοινωνία

36 Οντολογία ιατρικών σφαλμάτων (2/2)

37 Οντολογία ασθενούς στον EHR (1/2) Μοντελοποίηση της εγγραφής στον EHR από μία ιατρική επίσκεψη

38 Οντολογία ασθενούς στον EHR (2/2) (DAML+OIL)

39 Άλλες σημαντικές προσπάθειες Domain Specific Markup Languages Βιοϊατρικές οντολογίες (GO,MGED) ΟΝ9 για την ομογενοποίηση ιατρικών όρων HYGEIA NET

40 ΟΝ9 ( ομογενοποίηση ιατρικών όρων) Xρήση της μεθοδολογίας ONIONS (Οntologic Integration on Naïve Sources) για την ανάλυση και ομογενοποίηση οντολογιών συγκεκριμένου πεδίου Δεδομένα απο 5 (ετερογενή) συστήματα ιατρικής ορολογίας UMLS-SN (MeSH, ICD9-CM, SNOMED II…) ICD 10 GMN SNOMED III CORE (GALEN project)

41 Integrated Health Telematics Network of Crete HYGEIA net (1/3)

42 HYGEIA net (2/3)

43 HYGEIA net (3/3) Κατηγορίες παρεχόμενων υπηρεσιών δεδομένα ασθενών διαθεσιμότητα και κατανομή πόρων συνεργασία στήριξη αποφάσεων εκπαίδευση υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας

44 Domain Specific Markup Languages LanguageFull NameDeveloperDescription BSML Bioinformatic Sequence Markup Language open-standard protocol for the encoding and display of graphic genomic displays of DNA, RNA, and protein sequence information. LabBook BIOML BIOpolymer Markup Language ProteoMetrics XML language that is used to describe experimental information about proteins, genes, and other biopolymers PSDML Protein Sequence Database Markup Language National Biomedical Research Foundation open-standard markup language used to store protein information in the Protein Information Resource (PIR) database. MSAML Multiple Sequence Alignment Markup Language Paul Gordon was developed to make manipulation and extraction of multiple sequence alignment information easier by logically defining the parts of an alignment for use in an XML-based application. MGEDML Microarray Gene Expression Database Markup Language MGED Group/OMG The Microarray Gene Expression Database (MGED) group is a grass-root movement to promote the adoption of standards in microarray experiments and data. More specific goals are to facilitate the establishment of gene expression databases, comparability of microarray data from different sources, interoperability of different functional genomics databases and data analysis software. Subsumes GeneXML, GEML and MAML.

45 Βιοϊατρικές Οντολογίες (RDF/RDFS/DAML+OIL) LanguageFull NameDeveloperDescription GO Gene Ontology The objective of GO is to provide controlled vocabularies for the description of the molecular function, biological process and cellular component of gene products. These terms are to be used as attributes of gene products by collaborating databases, facilitating uniform queries across them. The controlled vocabularies of terms are structured to allow both attribution and querying to be at different levels of granularity. Gene Ontology Consortium MGED Ontology Microarray Gene Expression Database Ontology MGED Group The MGED project is charged with developing an ontology for describing samples used in microarray experiments.

46 Τέλος