Výzkum

Vědecko-výzkumná činnost EuroMISE centra je zaměřena na řešení výzkumných problémů v hraniční oblasti informatiky a statistiky na jedné straně a biomedicínských oborů na straně druhé. Tato řešení probíhají většinou za podpory českých a evropských grantů ve spolupráci Oddělení medicínské informatiky ÚI AV ČR, v.v.i. a dalších českých či zahraničních institucí.

K vědecké orientaci EuroMISE centra v oblasti biomedicínské informatiky a statistiky a k rozvíjení vybraných oblastí výzkumu přispěla zejména účast v několika evropských projektech zaměřených na práci s nejistotou v medicíně (MUM), na formalizaci lékařských doporučení (MGT) a na multimediální otevřený elektronický záznam o pacientovi s aplikacemi v kardiologii (I4C - TripleC). Z řady českých projektů uvádíme alespoň tématicky významné projekty vázané k oblasti kariologie, genetiky a epidemiologie řešených s podporou Grantové agentury ČR v letech 1993-1995 (Tvorba metod pro analýzu dat v epidemiologických studiích, vyhledávání rizikových faktorů a modelování rizika onemocnění) a Interní grantové agentury Ministerstva zdravotnictví ČR v letech 1997-1999 (Longitudinální studie mužů 40-50 let s rizikovými faktory, léčenými 20 let - vliv na mortalitu a morbiditu) a v letech 1998-2000 (Mírná hyperhomocysteinemie v české populaci: analýza genetických faktorů u pacientů s atherosklerosou). Kromě aplikací v kardiologii se výzkumné aktivity zaměřují na aplikace v dalších oborech například revmatologii, neurologii, neurochirurgii, gynekologii a porodnictvi, urologii, pediatrii, onkologii, očním a praktickém lékařství, forenzní medicíně a kriminalistice. V mezioborové a mezisektorové výzkumné spolupráci na národní úrovni se činnost EuroMISE centra zaměřuje na problémy, metody a nástroje pro řešení důležitých úkolů biomedicíny a zdravotnictví. Patří k nim zejména výzkum elektronického zdravotního záznamu, elektronických lékařských doporučení, systémů pro podporu rozhodování, metod pro dobývání nových znalostí z biomedicínských databází a bází znalostí, pokročilých statistických metod a metod teorie informace pro aplikace v biomedicíně.

Počátečními kroky ve výzkumu nových technologií a systémů pro vedení strukturované zdravotní dokumentace bylo hledání vhodné podoby elektronické zdravotní dokumentace, zejména spojené s otázkami začleňování elektronického záznamu do systému českého zdravotnictví ve vazbě na českou legislativu a české národní prostředí. V průběhu činnosti centra jsou shromažďovány správní a legislativní podklady pro vývoj národního datového okolí systémů zdravotní dokumentace a inteligentních telemedicínských systémů. Klíčovým hlediskem při výzkumu a vývoji je snaha o kompatibilitu a interoperabilitu s evropským a mezinárodním prostředím. Nové trendy vývoje elektronické zdravotní dokumentace prosazované zejména ve výzkumných projektech Evropy a USA zahrnují rovněž práci s medicínskými znalostmi. Jedná se o výzkum nových způsobů reprezentace znalostí v multimediálních elektronických zdravotních záznamech. V této oblasti bylo navázáno na zkušenosti získané při řešení evropských projektů I4C-TripleC a MGT a vybrané evropské normy a dále je rozvíjen výzkum s cílem navrhnout a popsat systém pro vedení elektronické zdravotní dokumentace, dodržující vybrané evropské standardy, přizpůsobený českému národnímu prostředí a přinášející kromě jiného jednotný pohled na strukturovaně uložená data, kontrolní mechanismy nad vkládanými údaji, založené na lékařských doporučeních a uživatelsky přívětivé a snadno ovladatelné prostředí. V rámci tohoto výzkumu byl v letech 2000-2004 s podporou projektu LN00B107 MŠMT ČR vytvořen návrh univerzální dynamické struktury pro reprezentaci a uložení zdravotních dat a byla navržena architektura softwarové realizace elektronického zdravotního záznamu, který byl pojmenován MUDR (MUltimediální DistRibuovaný záznam). Dále byla navržena aplikace MUDRLite, která přímo reagovala na požadavek vytvořit jednoduchou verzi elektronického zdravotního záznamu, který by byl schopen pracovat na relativně málo výkonných pracovních stanicích bez připojení na vzdálený databázový server. MUDrLite byl aplikován v zubním lékařství a v neurochirurgii ve spolupráci se Stomatologickou klinikou a Neurochirurgickou klinikou 1. LF UK. Například byla namodelována báze znalostí pro zubní lékařství a naimplementována do elektronického zdravotního záznamu, přičemž na strukturovanou grafickou komponentu zubního kříže byla podána patentová přihláška v roce 2005.

Elektronická lékařská doporučení

Lékařské doporučené postupy (lékařská doporučení, guidelines) jsou odborné medicínské texty zabývající se problematikou postupu diagnostiky, terapie či prevence jednotlivých onemocnění či jejich skupin. Mohou být využita ke standardizaci léčby daného onemocnění, zlepšení péče o pacienty zavedením nových postupů, porovnávání kvality péče na jednotlivých zdravotnických pracovištích, k výuce zdravotnických pracovníků, při vývoji aplikací pro automatizaci některých lékařských úkonů, tvorbu systémů pro podporu rozhodování, pro zlepšení mezioborové spolupráce v medicíně atd.

Výzkumné práce v této oblasti se soustředily na obecné otázky formalizace medicínských znalostí a na formalizaci znalostí obsažených v lékařských doporučeních. Formalizací textových lékařských doporučení se rozumí extrakce znalostí v nich obsažených do elektronické, strojově zpracovatelné podoby. Při formalizaci je získána procesní struktura doporučení a seznam podstatných parametrů. Výsledkem formalizace je grafický GLIF model (GuideLine Interchange Format - vznikl spoluprací Univerzity Columbia, Harvardské, McGillovy a Stanfordské univerzity, viz http://www.glif.org) doporučení. Průchod jednotlivými větvemi GLIF modelu je závislý na splnění či nesplnění podmínek v rozhodovacích krocích nebo na interaktivním výběru příslušné větve grafu uživatelem. Protože je GLIF model grafický, je nutné jej před dalším zpracováním zakódovat v XML (eXtensible Markup Language). Podrobnější informace o výsledcích výzkumu lze najít v publikacích a ukázkách vybraných lékařských doporučeních.

Statistika v biomedicínském výzkumu je to oblast, která se určitým způsobem dotýká každého z nás. Medicína sebou nese spoustu zajímavých a často i složitých problémů, které vedou ve statistice na více či méně sofistikované metody a modely. Snažíme se zde data z klinických pokusů a epidemiologických studií analyzovat a interpretovat zjištěné závěry společně s lékaři, a tím částečně přispívat pro rozvoj medicíny nejen jako vědy, ale i pro zkvalitnění zdravotní péče vůbec. Hlavním cílem aplikací statistických metod v lékařském výzkumu je zajistit správnost a odbornost statistického vyhodnocování dat a interpretace získaných výsledků. EuroMISE centrum tak pokrývá široké spektrum aplikací statistických metod v biomedicínském výzkumu. Důraz je kladen zejména na návrh (statistický design) medicínských studií, jejichž předmětem je studium prevence výskytu civilizačních chorob, jako jsou kardiovaskulární onemocnění, metabolické poruchy, projevy alergií, výskyty nádorových onemocnění apod. Statistické metodologie jsou využívány při návrhu systémů pro podporu rozhodování, např. ve vztahu k vyhodnocení rizika sledovaného pacienta z pohledu výskytu určitého onemocnění, k vyhodnocení genetické predispozice určitých subjektů z hlediska výskytu sledovaných poruch či anomálií. Riziko je hodnoceno buď přímo na základě prospektivních longitudinálních studií (např. poměr funkcí hazardu resp. relativní riziko v analýze přežívání) nebo přibližně jako poměr šancí na základě průřezových studií (logistická regrese). Některé příklady analýzy dat vypracované EuroMISE centrem uvádíme podrobněji. EuroMISE centrum také poskytuje řadu statistických konzultací lékařům, pomáhá i při navrhování experimentů a epidemiologických studií, navrhování a vytváření vhodných dotazníků pro sběr dat, volbě vhodných metod pro analýzu dat, interpretaci výsledků a přípravě článků pro odborné časopisy, prezentací na vědecké konference a přípravě výzkumné zprávy.

Pro splnění cílů v oblasti výzkumu strukturované zdravotní dokumentace bylo nutné nejprve vytvořit popis určité oblasti zdravotní péče, pro kterou byl následně vytvořen model databáze a probíhal sběr dat. Za tímto účelem byl připraven postup pro jednotný sběr základních údajů v kardiologii, na kterém se podíleli ve spolupráci s informatiky a statistiky zejména lékaři Všeobecné fakultní nemocnice v Praze a Městské nemocnice v Čáslavi. Výsledkem je tzv. Minimální Datový Model Kardiologického pacienta (MDMK). Na základě připraveného minimálního datového modelu kardiologického pacienta byla vytvořena jednoúčelová aplikace pro sběr dat s názvem ADAMEK (Aplikace DAtového Modelu Euromise - Kardio). Vytváření datových modelů se postupně zdokonalilo a byly vyvinuty i nové softwarové nástroje pro usnadnění vytváření datových modelů a jednoduché výpočty pro shromážděná data, například softwarový systém DATAMO. Pro objevení nových znalostí z informací uložených v biomedicínských databázích a bázích znalostí se výzkum soustředil na různé techniky extrakce a vizualizace nových znalostí. Proces dobývání znalostí je podrobněji popsán ve výstupech pracoviště EuroMISE centra na Vysoké škole ekonomické. Jednou z aplikací metod dobývání znalostí v kardiologii je analýza dat rozsáhlé epidemiologické studie primární prevence aterosklerózy.

V oblasti automatické extrakce strukturovaných informací z lékařských zpráv psaných ve formě volného textu EuroMISE centrum v letech 2000-2004 s podporou projektu LN00B107 zkoumalo metody založené na analýze pomocí regulárních pravidel. Byla provedena analýza lékařských zpráv z Městské nemocnice v Čáslavi, II. a III. interní kliniky 1. LF UK a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze. Dále byly zprávy morfologicky analyzovány pomocí lemmatizátoru pro češtinu a pomocí morfologicky označeného textu byly sestaveny frekvenční slovníky. Byla ukázána úspěšnost regulární analýzy při analýze anonymizovaných lékařských zpráv z Městské nemocnice v Čáslavi a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze.