Руководство по языку спецификаций PROforma: достижения и перспективы.

Авторы статьи: Bury, J., Fox, J., Sutton, D.

Автор перевода: Кустов М.Н.

Advanced Computation Laboratory, Imperial Cancer Research Fund, London, UK.

Аннотация: Руководства по медицине составлены с целью оказания помощи врачам в принятии решений, которые разработаны по наилучшим медицинским знаниям. Для достижения этой цели, они должны быть распространены в такой форме, которая делает их использование легким для врачей и доступны для критики экспертами в этой области. Кроме того, язык, на котором они описаны, должен облегчить их передачу между организациями и их адаптацию к местным условиям. Эта статья описывает PROforma, язык представления знаний, который пытается удовлетворить этим пожеланиям. PROforma это формальный язык представления знаний, предназначенный для сбора, содержания и структурирования клинических рекомендаций в форме, которая может быть интерпретирована с помощью компьютера. Язык воплощает в себе многие современные темы в схемах интерпретации руководства машиной, сохраняя при этом некоторые особенности. Эта статья описывает основные особенности языка PROforma в контексте последних тенденций и разработок в области представления руководств в электронных форматах. Мы описываем наш опыт в применении PROforma к целому ряду процессов принятия клинических решений и рабочих проблемах, а также обсуждаются преимущества и недостатки текущей спецификации языка. Наконец, мы обрисовываем планы относительно дальнейшего развития PROforma.

Ключевые слова:

Системы поддержки принятия решений, Медицинские руководства, Инженерия знаний, PROforma.

1 Введение

Эта статья описывает основные особенности языка PROforma в контексте последних тенденций и разработок в области представления электронных форматов руководств. Структура работы выглядит следующим образом: Раздел 2 описывает проблемы, с которыми сталкивайся медицинские  руководств, в разделе 3 объясняются парадигмы, которые возникли для написания таких руководств. Раздел 4 описывает теоретические основы проформы.

2 Руководство и рабочий процесс

Взрыв интереса к разработке и публикации клинических руководств, как с использованием традиционных средств массовой информации и в Интернет, является показателем растущей важности клинических рекомендаций в области медицины. Кон и др. [1] описывают последние оценки от Института медицины США что причиной более, чем 98 000 случаев смерти в год стала клиническая ошибка, что предполагает реальную необходимость в таких руководствах. Подавляющее большинство руководств по клинической практике, публикуются в виде текста, и обычно включают в себя критерии, описывающие их применимость к определенным группам пациентов, рекомендуемые процессы оказания помощи, надлежащего использования материалов и процедур и т. д., а также предоставляют вспомогательных информацию, такую как сопутствующие симптомы. Клинические руководства, как правило, касаются двух основных вопросов, которые непосредственно влияют на качество и эффективность обслуживания пациентов: качество клинических решений, а также правильность и своевременность клинических действий. Клинические рекомендации таким образом включают в себя информацию, касающуюся как процесса принятия решений, так и управления рабочим процессом.

2.1 Принятие решений: Во что верить и что делать

Теория принятия решений описывает два основных класса решений: подтверждающих, чему верить (например, что случилось с пациентом, насколько серьезной болезни, возможность прогноза), и советующих что делать (например, должен ли пациент быть осмотрен специалистом, какое лечение подходит, какие ещё тесты или исследования требуется). Оба эти класса решений являются уязвимыми для многих видов ошибок. Ошибки в диагностике или прогнозе решения может быть результатом отсутствия важной информации о пациенте, или трудности в оценке относительной силы симптомов. Ошибки в лечении и других действиях руководства могут быть результатом неправильного решения о правильности или неудаче, вызванных возможными несовместимостями лекарств и т.д.

2.2 Управление задачами: кто что делает, когда, как и где

Даже допуская что все клинические решения принимались правильно, есть еще множество направлений, в которых могли были быть сделаны ошибки, и которые могут быть дорогостоящим с точки зрения эффективности и удобства обслуживания пациентов. Задачи могут быть случайно опущены, осуществляться слишком поздно, или могут быть упущены побочные эффекты. Более сложные клинические процедуры, такие как назначение планов химиотерапии может быть осуществлена в течение длительного сроки от нескольких поставщиков медицинских услуг, в результате чего в дальнейшем потенциальную опасность, например, неспособность принимать во внимание полную историю болезни или обеспечивать осведомленность персонала по уходу о действиях, которые были проведены или планируются

2.3 Предоставление клинических руководств

В то время как систематическая подготовка и издание клинических руководств имеет большое значение, это лишь первый шаг на пути обеспечения последовательного соблюдения стандартов медицинской помощи, представленых в этих руководящих принципах [2]. Руководство может установить текущий передовой практикой в мельчайших подробностях, но если врачам не хватает времени для доступа к руководящим принципам, или полного изучения их содержания и применять его правильно в процессе принятия решений, или клинической организация не убеждена, что все необходимые задачи выполняются своевременно, то цели руководства не могут быть отражены в клинических исходах.

Есть очевидная альтернатива публикации руководящих принципов исключительно в удобной для человека формы, такие как текст, таблицы или блок-схемы, которые заключаются в формализации медицинского знания, содержащегося в этих руководящих принципах в форме, которую компьютер может применять для поддержки врачей в своей рутинной работе. Спецификация PROforma язык руководства  с попыткой создать программное обеспечение для обеспечения такого формального подход. В этой статье мы описываем язык PROforma в контексте последних тенденций в области руководства представительства, рассматриваем опыт, накопленный нами в применении PROforma в различных областях  и представляем наши планы на будущее развитие проформы.

3 Парадигмы для представления клинических руководств и рабочий процесс

3.1 Процедурный подход

Ранние клинические компьютеризированные системы поддержки, в том числе систем поддержки принятия решений, такие как средства решения статистических и клинических алгоритмов, будь то в виде обычных программ или визуальные обозначения, такие как блок-схемы, не отделяли клинические знания из расчета детали того, как это знание должно было быть доставлено.

Хотя такие системы могут быть удовлетворительным, многие ограничения процедурного подхода были определены в ИИ и литературе. Прежде всего, пользователям, в частности, не-программистам, трудно понять логику основных принципов простой клинической проверки  программы. Во-вторых, поддержание руководства программного обеспечения, как медицинское увеличения знаний является крайне сложно, и такое отсутствие системы повторного использования - знания, которые они воплощают, не могут быть легко экспортированы в другие системы в модульной форме. Как следствие, все чаще признается, что лучший способ представления медицинских знаний в декларативной форме, которая позволяет знаний медицинских понятий, таких как болезни, лекарства и тесты должны быть четко отделены от мышления и решения проблем, процессов, которые используют эти знания в частности медицинских условиях.

3.2 Системы, основанные на правилах

Правила на основе экспертных систем, таких как MYCIN [3] и Oncocin [4] отражают признание важности декларативного представления знаний и впервые существенные изменения в развитии клинических систем поддержки принятия решений в 1970-х и 80-х. Такие системы четко разделены предметно-ориентированных знаний в виде набора правил из обобщенных выводов двигателя, как правило, обратную цепочку или вперед-цепочки системы, которые будут применяться эти правила. Это представляет собой сдвиг парадигмы в построении систем поддержки принятия решений, и пообещал улучшения читаемости, модульности и повторного использования базы знаний. Однако, несмотря на популярность и техническое изящество правило систем, а также расширение читаемости они принесли, они были менее успешны в достижении модульности и повторного использования знаний. На практике правила могут быть записаны в процедурный путь и часто зависит от тщательно обработаны, чтобы убедиться, что они применяются только в определенных ситуациях делает их передачу в другие приложения трудно [5] и потенциально опасные, как показано в исследованиях с синтаксисом Arden [6], можно рассматривать как гибрид простое правило на основе и более традиционные методы.

3.3 Системы, основанные на задачах

Ограничения правило систем привели к недавним появлением дальнейший сдвиг парадигмы в развитии клинических систем знаний. Здесь, основанной на правилах и задач на основе формализма в сочетании представляют клинические процессы. Как частности логическое условие должно толковаться и действуют зависит, например, о том, что правило представляет собой часть диагностического процесса, что является предпосылкой для конкретного клинического вмешательства, или противопоказание к определенной лекарственной терапии. Задача-систем таким образом пытаются контекстом правила в явном и интуитивно модели клинического процесса с целью объединения программных богатство процедурного представления с логической ясности декларативно выразил знаний.

Использование интуитивного представления клинический процесс имеет как минимум два потенциальных преимуществ. Во-первых, создание базы знаний, должно быть легче процесс домен экспертов для участия в, учитывая, что задачи, обеспечить более высокий уровень и более интуитивный набор примитивов, чем конструкция традиционных языков программирования или языков, основанных на правилах. Во-вторых, системы, построенные вокруг этого подхода есть потенциал, чтобы интегрироваться в клинических условиях и рабочий процесс легче, основанного им около примитивов, которые коррелируют с реальными концепциями мира и процессов, знакомые пользователям. PROforma [7] является одним из примеров задач на основе формата представления руководства. Другие схемы, которые воплощают все или некоторые из особенностей парадигмы включает Руководство Формат обмена данными (GLIF), разработанный Интермед Collaboratory [8] SMART [9], Эон [10], и проект Asgaard [11].

4 PROforma – основанный на правилах подход к представлению руководства

Термин "Клиническое руководство" описывает гетерогенных спектр текстовой материал, предназначенный для поддержки практикующих в процессе принятия решений. Индивидуальные рекомендации могут описать мероприятия, касающиеся населения или отдельных лиц. Эти меры могут быть просто "атомных" действий или комплексных планов лечения, которые будут проводиться с течением времени.Решения, которые они описывают включает диагностические, прогностические, терапевтические и риск решений оценки. В отличие от клинических протоколов, которые как предполагается, будут жестко, как правило, в специальных ситуациях, таких как клинические испытания, клинические рекомендации часто наметить общие принципы управления, которые должны быть рассмотрены опытные сотрудники, как они осуществляют свою клиническую оценку. Руководство поэтому часто содержат вспомогательные информацию, такую ​​как данные и литературы, на которую их рекомендации основаны, руководство авторства, и заявления о применимости материалов, представленных на отдельных групп пациентов.

Когда началась работа над PROforma в начале 1990-х годов, основные требования к языку было то, что он должен:

• быть достаточно выразительным, чтобы в полной мере представлять спектр лечебно-диагностических процессов

• Быть достаточно общие для описания процессов в любой клинической специальности, от рутинной помощи клинических исследований

• Использование концепции, которые интуитивно понятны для пользователей в то время как клинические обеспечения

• Процессы, указанные в языке могут быть введены в машиной

• семантику языка сопровождаемую звуком

• Приложения могут быть автоматически проверены на целостность и другие свойства PROforma сочетает в себе черты формального языка спецификаций, разработанный в разработке программного обеспечения с особенностями языков представления знаний, разработанные в области искусственного интеллекта. Структура PROforma язык основан на простой, но универсальный клинический модель процесса называют домино модели. Эта модель была абстрагироваться от различных эмпирических исследований клинических решений и разработки средств для поддержки пациента.

Как было сказано ранее, процесс принятия решений является одной из основных функций любого представления руководства и принятие схемы. Теории статистических решений является наиболее официальное решение модели, но во многих отношениях оказалось трудно использовать и непривлекательным для врачей. Решение теория, основанная на математической вероятности это звук и хорошо понимал, но систем поддержки принятия решений на основе теории статистических решений, часто негибкие и сложны в использовании, а также ограниченную применимость к знаниям богатой таких областях, как здравоохранение, где точные параметры, такие как количественные вероятности редко известны.

Обсуждение и выводы

Мы считаем, что задача на основе парадигмы представляет собой перспективное решение проблемы развития руководство представление форматов, которые поддерживают декларативные базы знаний в то время как отражающие ограничения клинического процесса и процесса, в которой эти знания должны быть применены. Мы нашли конкретную модель задача принята в PROforma, чтобы быть как выразительные и интуитивно, с ее простотой и формальные основы бытия значительные преимущества. Хотя разработка модели задачи PROforma-видимому, был продуктивным, мы должны теперь рассматривать второй набор проблем.Технические проблемы обеспечения взаимодействия между систем поддержки принятия решений и другие клинические информационные системы, такие как электронные записи пациентов и лабораторных систем, хорошо известны. В рамках проекта PROforma 2000 года определение четких API для технологии PROforma будет первым шагом на пути поддержки связи между проформы и других систем. Мы также надеемся, что принятие методов от агента на основе парадигмы поможет в преодолении трудностей общения и переговоров между руководящими принципами, а также способствовать развитию четкой поведенческой семантики цели на основе руководства представительства.

Разработку более интеллектуальных функций, таких как план ремонта и динамической модификации планов представляет собой долгосрочные цели для формата проформы. Эти функции требуют более глубокого понимания общих когнитивных функций и как быть смоделированы в формальных системах. Еще одной проблемой в обеспечении поддержки принятия решений в момент ухода в интеграции компьютерных систем в динамике клинических консультаций. Мы исследуем понятие "использование модели", в котором мы рассматриваем влияние компьютера на сложный разговор между пациентом и врачом. Знакомство с компьютером в качестве "третьей стороны" в этой речи могут оказывать существенное влияние на психологические аспекты консультации, как для врачей и пациентов. Если систем поддержки принятия решений мы хотим предоставить должны быть интегрированы в клинической практике, их конструкция должна поддерживать тонкостях человеческих отношений, которые существуют между пациентами и их врачами, чтобы они могли расширять, а не умаляет, это отношения.

Благодарности
Мы благодарим Ричарда Томпсона, Али Раманзаден, и Криштиана Блюма за помощь в подготовке этой статьи.

Источники

[1] Kohn, L., Corrigan, J., Donaldson, M. (Eds). To Err is Human: Building a Safer Health System. National Academy Press, Washington, D. C., 1999.
[2] Shiffman RN, Brandt CA, Liaw Y, Corb GJ, 1999. A design model for computer-based guideline implementation based on information management services. J Am Med Inform Assoc 1999; 6(2):99-103
[3] Wraith SM, Aikins JS, Buchanan BG, Clancey WJ, Davis R, Fagan LM, Hannigan JF, Scott AC, Shortliffe EH, van Melle WJ, Yu VL, Axline SG, Cohen SN. Computerized consultation system for selection of antimicrobial therapy. Am J Hosp Pharm 1976; 33(12):1304-8
[4] Shortliffe EH. Update on ONCOCIN: a chemotherapy advisor for clinical oncology. Med. Inform. 1986; 11(1):19-21
[5] Shwe M, Sujansky W, Middleton B. Reuse of knowledge represented in the Arden syntax. Proc Annu Symp Comput Appl Med Care 1992; 47-51
[6] Hripcsak G, Wigertz OB, Kahn MG, Clayton PD, Pryor TA. ASTM E31.15 on health knowledge representation: the Arden Syntax. Stud Health Technol Inform 1993;6:105-12
[7] Fox J, Johns N, Rahmanzadeh A, Thompson R. PROforma: A method and language for specifying clinical guidelines and protocols. In: J Brender, J P Christensen, J-R Scherrer P McNair (eds) Medical Informatics Europe '96 IOS Press, Ams terdam 1996 pp. 516-520.
[8] Ohno-Machado L, Gennari JH, Murphy SN, Jain NL, Tu SW, Oliver DE, Pattison-Gordon E, Greenes RA, Shortliffe EH, Barnett GO. The guideline interchange format: a model for representing guidelines. J Am Med Inform Assoc 1998; 5(4):357-72
[9] Pisanelli DM, Consorti F, Merialdo P , SMART: a system supporting medical activities in real-time. Stud Health Technol Inform 1997; 43 Pt A:343-7
[10] Tu SW, Musen MA. A Flexible Approach to Guideline Modeling. AMIA 1999 Annual Symposium, Washington D.C., 420-424. 1999.
[11] Shahar Y, Miksch S, Johnson P. The Asgaard project: a task-specific framework for the application and critiquing of time-oriented clinical guidelines. Artif Intell Med 1998; 14(1-2):29-51