JP7035314B2 - 患者の診断を支援するシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
・臨床担当者が患者を診察する時間が非常に短い
・いくつかの症状が同時に存在することがあるので、多くの場合、診断は自明ではない
・診断の「決断」(resolution)は既存の治療に合わなければならない
・所与の患者が、複数の専門および異なる知識レベルからの異なるクラスの臨床担当者によって診断される
・データベースに記録された以前の診断は、かかる以前の診断が情報システムに記録されたときの誤りのため、患者の真の状態を反映していないことがある。
・健康標準および生物医学的研究文献から抽出された診断、症状、治療、疾病/状態、薬といった医学的概念で注釈付けされた患者関係情報を生成する方法;
・患者の完全なスナップショットをもつために上述した知識ベースをドメイン・エキスパート知識と組み合わせる方法;
・たとえば心の健康の診断のためにできるだけ多くの関連する特徴を得るためにその大きな知識ベースをマイニングし、それらの特徴を組み合わせて診断をサポートし、診断誤りを減らす方法
を提供することが望ましいであろうと認識するに至った。
・臨床担当者の診断に関する専門知識とともに、公共データ源を介して文献から抽出されることのできる健康関係概念、たとえば心の健康に関係した概念を表わす生物医学的知識ベースを生成すること;
・臨床エンティティの、意味内容が豊富な(semantically rich)集まりであって、所与の患者に関する情報、たとえば臨床履歴、診断、薬、治療(外科的プロデュースのような非薬治療)を包含する集まりとして造語された用語である「患者臨床オブジェクト(Patient Clinical Object)」を生成すること;
・入力として前記生物医学的知識ベースおよび前記患者臨床オブジェクト(PCO)を受ける、診断のためのできるだけ多くの関連する特徴を含む診断機構を開発すること、
ができうる。
診断:疾病または状態の性質および/または状況を、その兆候および症状から、検査によって決定するプロセス。
医療診断誤り:何らかのその後の決定的な試験または知見により検出されるところの、見逃された、誤っているまたは遅れた診断
医学的治療:患者の管理およびケア。たとえば心の健康の分野では、看護、心理学的介入および専門家による心の健康のリハビリテーションを含む。この用語は、望むなら、処方されうる「代替」医学的治療および投薬、たとえばホメオパシー/催眠/鍼(はり)治療をも含んでいてもよい。
薬:疾病の症状または状態を治療するまたは予防するまたは軽減する薬物。
・診断のためにできるだけ多くの関連する特徴を含めること。これは健康上の診断誤りを減らす。
・データ源の選択、内部データセットを生成するプロセス、関連する特徴の選択および有効確認は、知識取得モジュールの手段によって、エキスパートによって綿密に調べられることができる。
・「患者臨床オブジェクト」(PCO)の使用。この用語は、臨床エンティティ(情報オブジェクト)の意味内容が豊富な(semantically rich)集まりであって、所与の患者に関する情報を包含するものとして造語されたものである。PCOは、患者およびその関連する臨床データ、診断、治療、症状および薬についての情報を含む。この情報は、ヘルスケア資源/エンティティにリンクされる。さらに、PCOは、時間がたつとともに患者についてのさらなる医療情報を含めることによって進化する。
・ドメイン・エキスパート知識、患者臨床データおよびオープンなデータを含むヘルスケア・データを収集、抽出および統合して知識ベースを作り出すモジュール。
・該知識ベースをマイニングし、(たとえば心の)健康の診断についてのすべての関連する特徴を同定し、診断をサポートし診断誤りを減らすためにそれらを組み合わせる/集めるモジュール。
このモジュールは、入力として以下の情報を取る。
診断1,関係A,診断2
診断3,関係B,診断4
規則の例は、矛盾する診断および診断の優勢である。
290.0,prevailing over〔右記より優勢〕,290.4
300.0,incompatible with〔右記と矛盾〕,309
ここで、290.0は合併症を伴わない老年認知症に対応し、290.4は血管性認知症に対応する。また、300.0は不安状態に対応し、309は適応反応に対応する。
1.患者臨床オブジェクト。これは、患者についてのすべての関係情報、すなわち年齢グループ、性別、ユニットたとえば緊急治療室、外来患者、入院患者および昼間病院によりグループ分けされた通院〔病院訪問〕のリストならびに病院訪問およびユニットによりグループ分けされた以前の診断のリストを含む。
2.生物医学的知識グラフ。これは、文献および利用可能な標準からのすべての生物医学的知識を含む。この資源は、治療、診断、薬および症状に関してすでにとりまとめられ、前処理されている患者データ(以前の診断、履歴臨床データ)に注釈付けするために使われる。これについてはのちにより詳細に説明する。
3.規則ベースの知識グラフ。これは、臨床担当者からの知識を含み、のちに診断サポート・プロセスに適用される。
主要診断予測モジュールは、ハイブリッド/組み合わせ予測器としても知られるメタ予測器である。これは、二つ以上の予測器によって生成される予測を整理し、処理することによって予測を行なう。個々の予測器は、患者臨床オブジェクト、生物医学的知識グラフおよび規則ベースの知識グラフから関連する特徴についての情報を受ける。
・以前の診断に基づく予測器。この場合、予測は、患者の以前の診断をチェックし、吟味し、それらの診断を臨床担当者の規則に従って解釈し直し、診断を、臨床担当者によって提供される規則との関係で、二つの主要なレベル、たとえばレベル1およびレベル2において範疇分けすることによってなされる。
・患者が服用していた薬に基づく予測器。薬に関係したすべての情報は患者臨床オブジェクトおよび生物医学的知識グラフから抽出される。
・患者の症状に基づく予測器。症状およびその患者との関係は、患者臨床オブジェクトおよび生物医学的知識グラフから抽出される。
・患者が受けている治療に基づく予測器。患者データに沿った治療は、患者臨床オブジェクトおよび生物医学的知識グラフから抽出される。
Dj=WdPd+WdrPdr+WsPs+WtPt
において、
Djは予測された診断、
Wdは、前の診断(diagnosis)に基づく予測器への割り当てられた重み、
Pdは、前の診断に基づく予測、
Wdrは、患者が服用していた薬(drug)に基づく予測器への割り当てられた重み、
Pdrは、患者が服用していた薬に基づく予測、
Wsは、患者の症状(symptoms)に基づく予測器への割り当てられた重み、
Psは、患者の症状に基づく予測、
Wtは、患者の治療(treatment)に基づく予測器への割り当てられた重み、
Ptは、患者の治療に基づく予測、
である。
(付記1)
患者の診断を支援するシステムであって:
データおよび知識取得モジュールと、メタ診断予測モジュールとを有しており、
前記データおよび知識取得モジュールは:以前の診断、薬、症状および治療の任意のものを含む患者データについての入力、オープンなデータについての入力およびエキスパート臨床担当者知識についての入力を含み、これらの入力を使って患者臨床オブジェクト(PCO)、生物医学的知識グラフおよび規則ベースの知識グラフを生成し、次いで前記生物医学的知識グラフを使って前記患者臨床オブジェクトを豊富にするよう構成されており;
前記メタ診断予測モジュールは、前記患者臨床オブジェクトと、前記生物医学的知識グラフおよび/または前記規則ベースの知識グラフとを、以下の予測器、すなわち以前の診断に基づいて一組の診断を提供する診断ベースの予測器、患者によって服用される薬に基づいて一組の診断を提供する薬ベースの予測器、患者の症状に基づいて一組の診断を提供する症状ベースの予測器および患者が受けている治療に基づいて一組の診断を提供する治療ベースの予測器のうちの二つ以上において使うよう構成されており;
前記メタ診断予測モジュールは、予測された主要診断を与えるようそれらの組の診断を組み合わせるメタ予測器を含む、
システム。
(付記2)
前記メタ診断予測モジュールは、個々の予測器によって生成された予測を整理し、処理することによって予測を行なう、付記1記載のシステム。
(付記3)
前記診断ベースの予測器は、前記PCO内の以前の診断およびエキスパート知識を加えるよう前記規則ベースのグラフを使って、以前の診断に基づいて一組の診断を提供するよう構成されており;
前記薬ベースの予測器は、前記PCOおよび前記生物医学的知識グラフを使って、患者によって服用される薬に基づく一組の診断を提供するよう構成されており;
前記症状ベースの予測器は、前記PCOおよび前記生物医学的知識グラフを使って、患者の症状に基づく一組の診断を提供するよう構成されており;
前記治療ベースの予測器は、前記PCO内の治療および前記生物医学的知識グラフに基づいて一組の診断を提供するよう構成されている、
付記1または2記載のシステム。
(付記4)
エキスパート臨床担当者知識についての前記入力は、二つの診断の対および臨床担当者に知られているそれらの間の関係の、たとえばプレーンテキスト・ファイルの形での入力を許容し、前記データおよび知識取得モジュールは、これらの診断およびそれらの間の関係からグラフを構築するエキスパート知識ベース・エンジンを含む、付記1ないし3のうちいずれか一項記載のシステム。
(付記5)
前記データおよび知識取得モジュールは、前記オープンな源からデータを抽出して、前記生物医学的知識グラフを、診断、薬、治療および症状についての情報およびそれらの間のリンクを含むグラフ・データベースとして形成するよう構成されている、付記1ないし4のうちいずれか一項記載のシステム。
(付記6)
前記データおよび知識取得モジュールは、PCOエンジンを含み、該PCOエンジンは、診断、症状、治療、通院および処方の任意のもののようなカテゴリーによって患者にリンクされた患者についての情報とともに、患者を中心とするグラフとして、履歴臨床データから前記PCOを与える、付記1ないし5のうちいずれか一項記載のシステム。
(付記7)
前記PCOを前記生物医学的知識グラフと比較して、PCOの諸部分を標準的な語彙と対応させるとともにPCO内のエンティティを前記生物医学的知識グラフからの対応する概念/情報で注釈付けするPCO豊富化器が前記データおよび知識取得システムにおいて設けられている、付記1ないし6のうちいずれか一項記載のシステム。
(付記8)
前記メタ診断予測モジュールは、診断の各組における各診断をスコアに基づいてランク付けする、付記1ないし7のうちいずれか一項記載のシステム。
(付記9)
各予測器は、パフォーマンス正確さ指標に基づく重み付けを与えられ、好ましくは、この重み付けが、診断の各組において最上位の診断から始まる、主要診断のために考慮に入れられる診断の数を決定するために使用される、付記8記載のシステム。
(付記10)
前記パフォーマンス正確さは、あらかじめ定義された一組のトレーニング例でのメタ予測器トレーニングから導出される、付記9記載のシステム。
(付記11)
前記メタ予測器は、前記の諸予測器からの考慮に入れられる診断を検査し、最も多くの予測器において存在しているおよび/または最高の累積スコアをもつ一つまたは複数の診断を、主要診断として選択する、付記9または10記載のシステム。
(付記12)
患者の診断を支援する方法であって:
以前の診断、薬、症状および治療の任意のものを含む患者データの入力を受け入れ、オープンなデータの入力を受け入れ、エキスパート臨床担当者知識の入力を受け入れ、これらの入力を使って患者臨床オブジェクト(PCO)、生物医学的知識グラフおよび規則ベースの知識グラフを生成し、次いで前記生物医学的知識グラフを使って前記患者臨床オブジェクトを豊富にする段階と;
前記患者臨床オブジェクトと前記生物医学的知識グラフおよび/または前記規則ベースの知識グラフとを使って、以下の予測、すなわち以前の診断に基づく、診断で予測された一組の診断、患者によって服用される薬に基づく薬ベースで予測された一組の診断、患者の症状に基づく症状ベースで予測された一組の診断および患者が受けている治療に基づく治療ベースで予測された一組の診断のうちの二つ以上を提供する段階と;
前記の複数組の診断を組み合わせて、予測された主要診断を与える段階とを含む、
方法。
(付記13)
コンピュータ上で実行されたときに、付記12記載の方法を実行するコンピュータ・プログラム。
20 データおよび知識取得モジュール
30 メタ診断予測モジュール
40 患者臨床オブジェクト(PCO)/患者臨床オブジェクト・エンジン
50 生物医学的知識グラフ/患者臨床オブジェクト豊富化器
60 規則ベースのグラフ/エキスパート知識ベース・エンジン
70 メタ予測器
S10 患者データ、オープンなデータおよびエキスパート知識を入力
S20 PCO、医学的知識グラフおよびエキスパート知識グラフを生成
S30 以前の診断および/または薬および/または症状および/または治療に基づいて診断を予測
S40 診断を組み合わせて主要診断を与える
P10 以前の診断に基づく予測器
P20 薬に基づく予測器
P30 症状に基づく予測器
P40 治療に基づく予測器
Claims (12)
- 患者の診断を支援するシステムであって:
データおよび知識取得モジュールと、メタ診断予測モジュールとを有しており、
前記データおよび知識取得モジュールは:
生物医学的知識を含むオープンなデータについての入力を使って生物医学的知識グラフを生成し、
エキスパート臨床担当者知識についての入力を使って規則ベースの知識グラフを生成し、
以前の診断、薬、症状および治療の任意のものを含む患者データを含む患者臨床オブジェクト(PCO)を生成し、次いで前記患者臨床オブジェクト内のエンティティを前記生物医学的知識グラフからの概念および/または情報で注釈付けするよう構成されており;
前記メタ診断予測モジュールは、前記患者臨床オブジェクトと、前記生物医学的知識グラフおよび/または前記規則ベースの知識グラフとを、診断ベースの予測器、一組の診断を提供する薬ベースの予測器、症状ベースの予測器および治療ベースの予測器のうちの二つ以上において使うよう構成されており;
前記診断ベースの予測器は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される以前の診断に基づき、前記規則ベースの知識グラフの臨床担当者知識に基づく規則を使って、一組の診断を提供するよう構成されており;
前記薬ベースの予測器は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される、患者によって服用される薬に基づき、前記生物医学的知識グラフから抽出される薬に関係した情報を使って、一組の診断を提供するよう構成されており;
前記症状ベースの予測器は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される患者の症状に基づき、前記生物医学的知識グラフを使って一組の診断を提供するよう構成されており;
前記治療ベースの予測器は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される患者が受けている治療に基づき、前記生物医学的知識グラフを使って一組の診断を提供するよう構成されており;
前記メタ診断予測モジュールは、予測された主要診断を与えるようそれらの組の診断を組み合わせるメタ予測器を含む、
システム。 - 前記メタ診断予測モジュールは、個々の予測器によって生成された予測を整理し、処理することによって予測を行なう、請求項1記載のシステム。
- エキスパート臨床担当者知識についての前記入力は、二つの診断の対および臨床担当者に知られているそれらの間の関係の、たとえばプレーンテキスト・ファイルの形での入力を許容し、前記データおよび知識取得モジュールは、これらの診断およびそれらの間の関係からグラフを構築するエキスパート知識ベース・エンジンを含む、請求項1または2記載のシステム。
- 前記データおよび知識取得モジュールは、前記オープンな源からデータを抽出して、前記生物医学的知識グラフを、診断、薬、治療および症状についての情報およびそれらの間のリンクを含むグラフ・データベースとして形成するよう構成されている、請求項1ないし3のうちいずれか一項記載のシステム。
- 前記データおよび知識取得モジュールは、PCOエンジンを含み、該PCOエンジンは、診断、症状、治療、通院および処方の任意のもののようなカテゴリーによって患者にリンクされた患者についての情報とともに、患者を中心とするグラフとして、履歴臨床データから前記PCOを与える、請求項1ないし4のうちいずれか一項記載のシステム。
- 前記PCOを前記生物医学的知識グラフと比較して、PCOの諸部分を標準的な語彙と対応させるとともにPCO内のエンティティを前記生物医学的知識グラフからの対応する概念/情報で注釈付けするPCO豊富化器が前記データおよび知識取得システムにおいて設けられている、請求項1ないし5のうちいずれか一項記載のシステム。
- 前記メタ診断予測モジュールは、診断の各組における各診断をスコアに基づいてランク付けする、請求項1ないし6のうちいずれか一項記載のシステム。
- 各予測器は、パフォーマンス正確さ指標に基づく重み付けを与えられ、好ましくは、この重み付けが、診断の各組において最上位の診断から始まる、主要診断のために考慮に入れられる診断の数を決定するために使用される、請求項7記載のシステム。
- 前記パフォーマンス正確さは、あらかじめ定義された一組のトレーニング例でのメタ予測器トレーニングから導出される、請求項8記載のシステム。
- 前記メタ予測器は、前記の諸予測器からの考慮に入れられる診断を検査し、最も多くの予測器において存在しているおよび/または最高の累積スコアをもつ一つまたは複数の診断を、主要診断として選択する、請求項8または9記載のシステム。
- 患者の診断を支援するシステムが実行する方法であって:
生物医学的知識を含むオープンなデータについての入力を使って生物医学的知識グラフを生成する段階と;
エキスパート臨床担当者知識についての入力を使って規則ベースの知識グラフを生成する段階と;
以前の診断、薬、症状および治療の任意のものを含む患者データを含む患者臨床オブジェクト(PCO)を生成し、次いで前記患者臨床オブジェクト内のエンティティを前記生物医学的知識グラフからの概念および/または情報で注釈付けする段階と;
前記患者臨床オブジェクトと前記生物医学的知識グラフおよび/または前記規則ベースの知識グラフとを使って、診断ベースで予測された一組の診断、薬ベースで予測された一組の診断、症状ベースで予測された一組の診断および治療ベースで予測された一組の診断のうちの二つ以上を提供する段階であって、
診断ベースでの予測は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される以前の診断に基づき、前記規則ベースの知識グラフの臨床担当者知識に基づく規則を使って、一組の診断を提供することを含み;
薬ベースの予測は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される、患者によって服用される薬に基づき、前記生物医学的知識グラフから抽出される薬に関係した情報を使って、一組の診断を提供することを含み;
症状ベースの予測は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される患者の症状に基づき、前記生物医学的知識グラフを使って一組の診断を提供することを含み;
治療ベースの予測は、前記患者臨床オブジェクトから抽出される患者が受けている治療に基づき、前記生物医学的知識グラフを使って一組の診断を提供することを含む、段階と;
前記の複数組の診断を組み合わせて、予測された主要診断を与える段階とを含む、
方法。 - コンピュータ上で実行されたときに、請求項11記載の方法を実行するコンピュータ・プログラム。
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