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

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

SNOMED CT - Notation in OAV und Beschreibungslogik Object – Attribute – Value (OAV) Triplets Objekte und Werte sind SNOMED - “Konzepte” Attribute sind SNOMED - “Relationen” SNOMED Konzept 1 SNOMED Relationship SNOMED Konzept 2 Glomeruläre Erkrankung is_a Nierenerkrankung has_finding_site Niere Glomerulum part_of Syntax Semantics Baader et al. Description Logics Handbook In Beschreibungslogik (DL) : cf. Kent Spackman, AMIA 2002 Glomeruläre Erkrankung ⊑ Nierenerkrankung Glomeruläre Erkrankung ⊑  has_finding_site.Niere Glomerulum ⊑  part-of.Niere

Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch 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

Hierarchische Anordnung von Prozessen Medizinische Prozedur ? ? Chirurgischer Eingriff ? ? Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Endoskopische Exploration Entfernung eines Fremdkörpers Gastrotomie Entfernung eines Fremdkörpers

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 Endoskopische Exploration Entfernung eines Fremdkörpers Gastrotomie Entfernung eines Fremdkörpers

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 Endoskopische Exploration Entfernung eines Fremdkörpers Gastrotomie Entfernung eines Fremdkörpers

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.

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

Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch 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 Endoskopische Exploration Entfernung eines Fremdkörpers Gastrotomie

OAV - Repräsentation in SNOMED CT SNOMED® Konzept 1 SNOMED® Relationship SNOMED® Konzept 2 RG Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Is A Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt Fremdkörperentfernung aus dem Magen Gastrotomie Methode Entfernung (Aktion) 1 Morphologie Fremdkörper Inzision (Aktion) 2 Lokalisation Magen (Struktur) …kompatibel mit Theorie 1

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

OAV - Repräsentation in SNOMED CT SNOMED® Konzept 1 SNOMED® Relationship SNOMED® Konzept 2 RG Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Is A Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt Fremdkörperentfernung aus dem Magen Gastrotomie Methode Entfernung (Aktion) 1 Morphologie Fremdkörper Inzision (Aktion) 2 Lokalisation Magen (Struktur) …kompatibel mit Theorie 1

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 ??

„Relationship Groups“ in SNOMED CT SNOMED® Konzept 1 SNOMED® Relationship SNOMED® Konzept 2 RG Fremdkörperentfernung aus dem Magen, offen chirurgisch Is A Fremdkörperentfernung aus dem Verdauungstrakt Fremdkörperentfernung aus dem Magen Gastrotomie Methode Entfernung (Aktion) 1 Morphologie Fremdkörper Inzision (Aktion) 2 Ort der Prozedur Magen (Struktur)

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 ?

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 Endoskopische Exploration Entfernung eines Fremdkörpers Gastrotomie

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

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

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

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) Theorie 1 Theorie 2

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

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 Informatics Edited by: R. Engelbrecht, A. Geissbuhler, C. Lovis and G. Mihalas IOS Press, August 2005, 1052 pp.,

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

Theory 1: Prozess is instantiated by its Subprozesse      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

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)

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

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 Preparation for Endoscopy Extraction of Endoscope Preparation for Surgery Closure Introduction of Endoscope Incision Entfernung eines Fremdkörpers Entfernung eines Fremdkörpers Exploration Exploration t t

Prozesses and SubProzesses Chirurgischer Eingriff Fremdkörperentfernung aus dem Fremdkörperentfernung aus dem Magen, endoskopisch Fremdkörperentfernung aus dem by incision Preparation for Endoscopy Extraction of Endoscope Preparation for Surgery Closure Introduction of Endoscope Incision Entfernung eines Fremdkörpers Entfernung eines Fremdkörpers Partonomy of Prozesses Exploration Exploration t t