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Rua do Rocio, 351 - 5º andar - cj 51 04552-000 São Paulo, SP - Fone: 11 3053-3770 - Fax: 11 3053-3760 www.vidatis.com.br Ontologias e Bancos de Dados Dedutivos.

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1 Rua do Rocio, º andar - cj São Paulo, SP - Fone: Fax: Ontologias e Bancos de Dados Dedutivos para Integração de Informações em Saúde Lincoln de Assis Moura Jr. 1,2 Fabiane Nardon 1,2 1 Atech / VIDATIS Sistemas de Informação em Saude 2 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

2 2 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Agenda Motivação Compartilhamento de Conhecimento e Integração de Informações em Saúde Web Semântica Ontologias Inferência

3 3 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Motivação A informação em saúde é complexa, pouco estruturada e freqüentemente distribuída em sistemas heterogêneos Integrar informações heterogêneas é importante para: Recuperar o histórico do paciente Compartilhar conhecimento Realizar consultas horizontais

4 4 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Compartilhamento de Conhecimento e Integração de Informações Compartilhamento de Conhecimento utilização de bases de conhecimento, ou partes destas bases, em sistemas diferentes daqueles para os quais elas foram originalmente criadas Integração de Informações possibilidade de se recuperar informação de diferentes fontes que estão distribuídas e possivelmente armazenadas em ambientes heterogêneos

5 5 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Desafios do Compartilhamento de Conhecimento / Integração de Informações Heterogeneidade Computacional Diferentes sistemas operacionais, SGBDs, linguagens de programação, etc Heterogeneidade Semântica Diferentes formas de representação para o mesmo conceito Diferentes conceitos com o mesmo nome Diferentes nomes para o mesmo conceito A probabilidade de duas pessoas usarem o mesmo nome para um mesmo objeto, mesmo sendo especialistas no mesmo domínio, é de apenas 7 a18% (FURNAS, G.W. et al. "The vocabulary problem in human-system communication, ACM, 1987)

6 6 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Padrões para representação de Conhecimento Representação de Ontologias KIF (Knowledge Interchange Format) Ontolingua OKBC (Open Knowledge Base Connectivity) Protocol SHOE (Simple HMTL Ontology Extension) OIL (Ontology Interchange Language) Conhecimento em Saúde Arden Syntax GLIF (Guidelines Interchange Format) GEHR (Good Electronic Health Record) / OpenEhr

7 7 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Web Semântica Tim Berners-Lee, 2002

8 8 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Resource Description Framework (RDF) Criado inicialmente para representar meta- informações sobre recursos na Web Vantagens Simples e flexível URI Asserções RDF

9 9 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 RDF João da Silva

10 10 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Representação de Conhecimento e Ontologias Ontologias Descreve conceitos de um domínio e os relacionamentos semânticos entre estes conceitos Ontologias têm como objetivo criar padrões de modelos, taxonomias, vocabulários e terminologias para um domínio Estes padrões são usados para criar módulos de conhecimento Tomografia Tomografia por Emissão PETSPECT Procedimento Atendimento Is a Has procedure

11 11 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 DAML+OIL and OWL DAML+OIL: DARPA Agent Markup Language (DAML) e Ontology Inference Layer (OIL) Padrão para representar ontologias em RDF Baseado na Lógica de Descrições (define conceitos e papéis) Web Ontology Language (OWL) Padrão do W3C para representar ontologias Baseado no DAML+OIL

12 12 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Semantic Web Tim Berners-Lee, DAML+OILOWL

13 13 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Ontologias para Sistemas de Informação em Saúde Foram criadas duas ontologias DAML+OIL: Para conceitos do UMLS Conceitos básicos e relacionamentos para o domínio da saúde Mapeamento de vocabulários ajuda a integrar informação Relacionamentos entre conceitos permitem inferir novas informações Para o padrão do Cartão Nacional de Saúde Ontologia para Sistemas de Informação em Saúde Define conceitos básicos em sistemas de informação em saúde (identificação do paciente, categoria profissional, dados de atendimento, etc). Usa conceitos definidos na ontologia do UMLS

14 14 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 UMLS Ontology Neste slide: 67 asserções de 1696

15 15 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Brazilian National Health Card Ontology Neste slide: 25 asserções de 852

16 16 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Inferência Tendo uma ontologia e uma representação de conhecimento padronizada, é possível inferir novas informações Descobrir informação implícita Obter respostas a perguntas simples para seres humanos, mas difíceis para computadores Inferência é um assunto muito discutido atualmente na Web Semântica

17 17 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Bancos de Dados Dedutivos (BDD) Bancos de Dados que, além de sua parte tradicional, ou seja, as informações contidas nas relações básicas que são explicitamente inseridas, possui um conjunto de regras dedutivas que permite derivar novas informações a partir das relações básicas. Estas novas informações formam as relações derivadas

18 18 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 TRI-DEDALO TRI-DEDALO (TRIples, DEdução,DAdos e LÓgica) Sistema de Banco de Dados Dedutivo que permite fazer consultas e inferências a partir de uma ontologia RDF ou DAML+OIL pacienteTemFebre(Nome?N) :- Pacientes(Nome?N,Temperatura?T), T > 37. pacienteTemFebre(Nome?N):- stm(x, rdf:type, cns:Paciente), stm(x, vocabulario:temperatura, y), y > 37.

19 19 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Semantic Web Tim Berners-Lee, DAML+OIL TRI-DEDALO

20 20 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Tradução RDF / TRI-DEDALO subClassOf stm(x, rdfs:subClassOf, y) :- stm(x, rdfs:subClassOf, z), stm(z, rdfs:subClassOf, y). stm(x, y, z) :- stm(x, y, w), stm(w, rdfs:subClassOf, z). subPropertyOf stm(x, rdfs:subPropertyOf, y) :- stm(x, rdfs:subPropertyOf, z), stm(z, rdfs:subPropertyOf, y). stm(x, y, z) :- stm(x, w, z), stm(w, rdfs:subPropertyOf, y). range (restrição de integridade) rangeViolation(x, y, z) :- stm(x, y, z), stm(y, rds:range, w), not(stm(z, rdf:type, w)). complementOf stm(x, rdf:type, ex:PacientesComAlta) :- stm(x, rdf:type, ex:Paciente), not(stm(x, rdf:type, ex:PacienteInternado)).

21 21 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Exemplo O mesmo paciente não pode realizar mais que uma tomografia em um período de 30 dias ProcedimentoInvalido(solicitacao?x) :- stm(x, rdf:type, ex:SolicitacaoProcedimento), stm(x, ex:procedimentoSolicitado, umls:C ), stm(x, ex:paciente, y), stm(y, cns:procedimentoRealizado, w), stm(w, cns:dataHoraAtendimento, d1), stm(w, umls:isa, umls:C ), stm(x, ex:dataSolicitacao, d2), (d1 + 30) < d2. ins stm(ex:solicitacao134, rdf:type, ex: SolicitacaoProcedimento). ins stm(ex: solicitacao134, ex:paciente, ex:456). ins stm(ex: solicitacao134, ex: procedimentoSolicitado, umls:C ). IDRGNomeProcedimentoData Joao S. SantoC /11/2004 CódigoIdentidadeNMProcDT Joao SilvaC /07/2004 Sistema 1 Sistema 2

22 22 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 daml:samePropertyOf cns:dataHoraAtendimentocns:ProcedimentoRealizado daml:samePropertyOf cns:temDocumentoIdentificacao IDRGNomeProcedimentoData Joao S. SantoC /11/2004 CódigoIdentidadeNMProcDT Joao SilvaC /07/2004 Sistema 1 Sistema 2 Exemplo

23 23 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 cns:Identidade rdf:type cns:numeroDocumentoIdentificacao rdf:type cns:numeroDocumentoIdentificacao IDRGNomeProcedimentoData Joao S. SantoC /11/2004 CódigoIdentidadeNMProcDT Joao SilvaC /07/2004 Sistema 1 Sistema 2 Exemplo

24 24 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 umls:child umls:C umls:C umls:child IDRGNomeProcedimentoData Joao S. SantoC /11/2004 CódigoIdentidadeNMProcDT Joao SilvaC /07/2004 Sistema 1 Sistema 2 Exemplo

25 25 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 O mesmo paciente não pode realizar mais que uma tomografia em um período de 30 dias Deduções: Paciente 123 e 456 são o mesmo indivíduo (propriedade temDocumentoIdentificacao é Unambiguous) Procedimentos C e C são Tomografias Paciente 456 realizou uma tomografia em 01/11/2004 A restrição de integridade foi violada IDRGNomeProcedimentoData Joao S. SantoC /11/2004 CódigoIdentidadeNMProcDT Joao SilvaC /07/2004 Sistema 1 Sistema 2 Exemplo

26 26 mai-04 Copyright VIDATIS 2004 Conclusões A Web Semântica propõe padrões para compartilhamento de conhecimento e integração de informações que deveriam ser exploradas em sistemas de informação em saúde A classificação de fontes de dados heterogêneas usando ontologias torna possível estabelecer o relacionamento entre conceitos, atingindo desta forma a interoperabilidade semântica Nem todos os relacionamentos da Rede Semântica do UMLS são expressos na base de conhecimento do UMLS. Neste sentido, os relacionamentos do Metathesaurus, embora não tão completos quanto os da Rede Semântica, são mais úteis para integração de dados e compartilhamento de conhecimento, já que eles estão presentes para quase todos os conceitos da base de conhecimento Existe ainda muito trabalho a ser feito na área de inferência da Web Semântica


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