Semantische Klarstellung der Repräsentation von Prozeduren in SNOMED CT

1. Semantische Klarstellung der Repräsentation von Prozeduren in SNOMED CT Udo Hahn Stefan Schulz, Susanne Hanser, Rüdiger Klar ComputerlinguistikUniversität Jena Med. Informatik, Universitätsklinikum Freiburg

2. Kontext:SNOMED CT (Clinical Terms) • Umfangreiches medizinisches Terminologiesystem • Entstanden durch Fusion, Erweiterung und Neustrukturierung von SNOMED RT und Clinical Terms Version 3 (ehem. Read Codes). • 364.000 Konzepte, 984.000 Terme, 1,45 Millionen definierter Relationen zwischen Konzepten • In USA und Großbritannien durch Regierungslizenzen gefördert • Intensive Auseinandersetzung mit SNOMED CT weltweit

3. In Beschreibungslogik (DL) :cf. Kent Spackman, AMIA 2002Glomeruläre Erkrankung ⊑NierenerkrankungGlomeruläre Erkrankung ⊑  has_finding_site.NiereGlomerulum ⊑  part-of.Niere Syntax Semantics Baader et al. Description Logics Handbook SNOMED CT - Notation in OAV und Beschreibungslogik • Object – Attribute – Value (OAV) Triplets • Objekte und Werte sind SNOMED - “Konzepte” • Attribute sind SNOMED - “Relationen”

4. Ziel des Vortrags • Ontologische Untersuchung von Prozessen in SNOMED CT • Klärung der Semantik der sog. “relationship group” - Attribute in SNOMED CT • Prozesse subsumieren • Diagnostische und therapeutische Prozeduren • Physiologische und pathologische Prozesse Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch

5. ? ? ? ? Hierarchische Anordnung von Prozessen Medizinische Prozedur ? Chirurgischer Eingriff ? ? Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch EndoskopischeExploration Entfernung einesFremdkörpers Entfernung einesFremdkörpers Gastrotomie

6. ? ? ? ? Eltern- und Kindprozesse Medizinische Prozedur is-a Taxonomie von Prozessen: is-a Relation zwischen Eltern- und Kindprozessen Chirurgischer Eingriff is-a is-a Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch EndoskopischeExploration Entfernung einesFremdkörpers Entfernung einesFremdkörpers Gastrotomie

7. ? ? ? ? Prozesse und Unterprozesse Medizinische Prozedur is-a Chirurgischer Eingriff is-a is-a Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Prozesses/ SubProzesses EndoskopischeExploration Entfernung einesFremdkörpers Entfernung einesFremdkörpers Gastrotomie

8. Wie sind Prozesse mit ihren Subprozessen zu relationieren ? • Ein (komplexer) Prozess steht zu seinen Subprozessen in einer taxonomischen Beziehung: • Subprozesse do existieren nicht gleichzeitig. Eine Instanz von Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch ist zunächst eine Instanz von Gastrotomie und danach eine Instanz von Fremdkörperentfernung aus dem Magen • Subprozesse sind Teile komplexer Prozesse : • Ein komplexer Prozess kann prinzipiell abgebrochen werden, bevor er vollendet ist. Daher kann Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch eigentlich erst dann instanziiert werden, wenn alle Subprozesse stattgefunden haben.

9. Theorie 1: Ein (komplexer) Prozess wird durch seine Subprozesse subsumiert Chirurgischer Eingriff is-a is-a is-a Gastrotomie EndoskopischeExploration Entfernung eines Fremdkörpers is-a is-a is-a is-a Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch

10. Theorie 2: Subprozesse stehen zu komplexen Prozessen in einer Teil-Ganzes-Beziehung Chirurgischer Eingriff is-a is-a Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch  has-part  has-part  has-part  has-part EndoskopischeExploration Entfernung einesFremdkörpers Gastrotomie

11. OAV - Repräsentation in SNOMED CT …kompatibel mit Theorie 1

12. Theorie 1: Ein (komplexer) Prozess wird durch seine Subprozesse subsumiert Chirurgischer Eingriff is-a is-a is-a Gastrotomie EndoskopischeExploration Entfernung eines Fremdkörpers is-a is-a is-a is-a Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch

13. OAV - Repräsentation in SNOMED CT …kompatibel mit Theorie 1

14. Übersetzung in Beschreibungslogik Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt AND Fremdkörperentfernung aus dem Magen AND Gastrotomie AND Methode.Entfernung_Aktion AND Morphologie.Fremdkörper AND Methode.Inzision_Aktion AND Lokalisation.Magen_Struktur Inzision eines Fremdkörpers und Entfernung des Magens ??

15. „Relationship Groups“in SNOMED CT

16. Verschachtelung von „Relationship groups“ in Beschreibungslogik Fremdkörperentfernung aus dem Magen offen chirurgisch Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt AND Fremdkörperentfernung aus dem Magen AND Gastrotomie AND  RG.(Methode.Entfernung_Aktion AND Morphologie.Fremdkörper) AND  RG.(Methode.Inzision_Aktion AND Lokalisation.Magen_Struktur) RG1 RG2 Verwechslung ausgeschlossen. Welche Theorie ?

17. Theorie 2: Subprozesse sind Teile komplexer Prozesse Chirurgischer Eingriff is-a is-a Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch  has-part  has-part  has-part  has-part EndoskopischeExploration Entfernung einesFremdkörpers Gastrotomie

18.  has-part.(Methode.Entfernung AND Morphologie.Fremdkörper) Theorie 2: Subprozesse sind Teile komplexer Prozesse Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch  has-part  has-part Entfernung einesFremdkörpers Gastrotomie Inzision Entfernung  Methode  Methode Magen (Struktur) Fremdkörper  Lokalisation  Morphologie  has-part.(Methode.Inzision AND Lokalisation.Magen_Struktur)

19. Verschachtelung von „Relationship groups“ in Beschreibungslogik Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt AND Fremdkörperentfernung aus dem Magen AND Gastrotomie AND  RG.(Methode.Entfernung_Aktion AND Morphologie.Fremdkörper) AND  RG.(Methode.Inzision_Aktion AND Lokalisation.Magen_Struktur) RG1 RG2

20. SNOMED „relationship groups“ werden als has-part interpretiert Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt AND Fremdkörperentfernung aus dem Magen AND Gastrotomie AND has-part.(Methode.Entfernung_Aktion AND Morphologie.Fremdkörper) AND has-part.(Methode.Inzision_Aktion AND Lokalisation.Magen_Struktur) RG1 RG2

21. Theorie 1 Theorie 2 Differenz zwischen “X” and “X_Aktion” in SNOMED CT Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt AND Fremdkörperentfernung aus dem Magen AND Gastrotomie AND  has-part.(Methode.Entfernung_Aktion AND Morphologie.Fremdkörper) AND  has-part.(Methode.Inzision_Aktion AND Lokalisation.Magen_Struktur)

22. Fazit • „Relationship groups“ in SNOMED CT entsprechen genau dann (?) der Relation „has-part“, wenn Prozesse involviert sind. • Dies sollte in der Dokumentation zu SNOMED deutlich gemacht werden • Der semantische Unterschied zwischen ähnlichen Klassen (z.B. Inzision_Aktion vs. Inzision) muss dem Anwender deutlich gemacht werden

23. Kompletter Artikel S. Schulz, U. Hahn, J. Rogers: Semantic Clarification of the Representation of Procedures and Diseases in SNOMED CT In: Connecting Medical Informatics and Bio-Informatics - Proceedings of MIE2005 Volume 116 Studies in Health Technology and InformaticsEdited by: R. Engelbrecht, A. Geissbuhler, C. Lovis and G. MihalasIOS Press, August 2005, 1052 pp.,

24. Semantic Clarification of the Representation of Procedures and Diseases in SNOMED CT Stefan Schulz Jeremy Rogers Udo Hahn Medical Informatics University of Manchester(UK) Medical Informatics, Freiburg University Hospital (Germany) Jena University, Language & Information Engineering (Germany)

25. P1 P2 P3 P4 P Theory 1: Prozess is instantiated by its Subprozesse P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4      P P P P instance-of instance-of instance-of instance-of p p p p t t1 t2 t3 t4 Acknowledgements: Boris Hennig, unpublished

26. Difference between “X” and “X-Action” in SNOMED CT RemovalOfForeignBodyFromStomachByIncision RemovalOfForeignBodyFromDigestiveSystem AND RemovalOfForeignBodyFromStomach AND IncisionOfStomach AND  has-part.(Method.RemovalAction AND DirectMorphology.ForeignBody) AND  has-part.(Method.IncisionAction AND ProcedureSite.stomachStructure)

27. P1 P1 P1 P1 P4 P2 P3 P2 P2 P3 P‘‘‘ P‘‘ P‘ P Theory 2: Subprozesse are parts of their parent Prozesses  has-part is-a  has-part is-a  has-part is-a  has-part instance-of instance-of instance-of instance-of p p p p t t1 t2 t3 t4

28. Parent and Child Prozesses Chirurgischer Eingriff Taxonomy of Prozesses: is-a relation between parent and child Prozesses Fremdkörperentfernung aus dem Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem by incision Preparationfor Surgery Closure Preparationfor Endoscopy Extraction of Endoscope Incision Introduction of Endoscope Entfernung einesFremdkörpers Entfernung einesFremdkörpers Exploration Exploration t t

29. Prozesses and SubProzesses Chirurgischer Eingriff Fremdkörperentfernung aus dem Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem by incision Preparationfor Surgery Closure Preparationfor Endoscopy Extraction of Endoscope Incision Introduction of Endoscope Entfernung einesFremdkörpers Entfernung einesFremdkörpers Partonomy of Prozesses Exploration Exploration t t