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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.17.2017.tde-30032017-101723
Document
Author
Full name
Juliana Tarossi Pollettini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2016
Supervisor
Committee
Pazin Filho, Antonio (President)
Elias Júnior, Jorge
Liang, Zhao
Marques, Paulo Mazzoncini de Azevedo
Scalabrini Neto, Augusto
Title in Portuguese
Avaliação de mecanismos de suporte à tomada de decisão e sua aplicabilidade no auxílio à priorização de casos em regulações de urgências e emergências
Keywords in Portuguese
Aprendizado de Máquina
Medicina de Emergência
Mineração de Textos
Recuperação de Informação
Regulação Médica
Abstract in Portuguese
Introdução: A Regulação Médica, que representa a aplicação de técnicas de logística ao contexto de emergência, é responsável pela disponibilização de recursos apropriados, nas condições apropriadas para pacientes apropriados. Um sistema para Regulação Médica de Urgências e Emergências foi desenvolvido em 2009 e foi implantado na forma de um projeto-piloto. Técnicas nas áreas de processamento de linguagem natural, recuperação de informação e aprendizado de máquina podem ser utilizadas para processar registros clínicos e auxiliar processos de tomada de decisão. Objetivos: No presente trabalho busca-se: (i) comparar diferentes metodologias para representação e extração de informação de documentos em texto livre, tais como solicitações de regulação; (ii) proporcionar suporte à decisão na definição de prioridade de casos, com processamento textual e semântico do resumo clínico dos casos; e (iii) analisar as contribuições dos dados clínicos e prioridade definida durante o processo de regulação para o desfecho do caso. Metodologia: Foram utilizados dados do projeto-piloto, assim como dados relativos ao desfecho do caso de pacientes regulados e admitidos na Unidade de Emergência do HCFMRP-USP. Os dados foram processados com o auxílio de tecnologias de Aprendizado de Máquina, Mineração de Textos e Recuperação de Informação para extrair informações organizadas em atributos a serem utilizados pra permitir suporte à decisão na prioridade do caso. Resultados: Os dados de pedidos de regulação apresentam uma grande quantidade de casos com valores de atributos muito parecidos (algumas vezes idênticos), contudo com classes (prioridades) diferentes, caracterizando uma base de dados com grande quantidade de ruídos, o que dificulta a aplicação de tecnologias como Aprendizado de Máquina. Resultados evidenciam o caráter subjetivo na definição de prioridades, que talvez seja influenciada por outros fatores que não estão presentes no texto do registro clínico do paciente. Resultados de suporte à decisão na definição de prioridade e desfecho do caso indicam que aplicar processamento semântico, mapeando termos para conceitos médicos do UMLS, reduz o problema da dimensionalidade quando comparado a abordagens menos robustas de mineração de textos. A abordagem apoiada por recuperação de informação, permite que sejam classificados apenas pedidos de regulação que sejam mais similares que um limiar (threshold) desejado em relação a algum caso do banco de dados. Desta maneira, esta abordagem pode ser utilizada para reduzir sobrecarga, permitindo que reguladores concentrem sua atenção em casos mais críticos e casos de maior particularidade (não similares a casos históricos). Conclusões: O presente trabalho proporcionou suporte à decisão na priorização de casos em regulações de urgência e emergência, com processamento textual e semântico do resumo clínico dos casos. Definiu-se como proposta para suporte à decisão na priorização de casos um processo composto por três etapas: (i) análise do risco de óbito; (ii) pré-priorização automática de casos de alta similaridade com casos históricos; e (iii) apoio à decisão com base em casos históricos (aprendizagem baseada em exemplos).
Title in English
Evaluation of decision support mechanisms and their aplicability to aid prioritization of cases from medical coordination of emergency requests
Keywords in English
Emergency Medicine
Information Retrieval
Machine Learning
Medical Coordination
Natural Language Processing
Abstract in English
Introduction: The Medical Coordination, which is the application of logistics techniques to the emergency context, is responsible for providing appropriate resources, in appropriate conditions to appropriate patients. A system for medical coordination of emergency requests was developed in 2009 and was implemented as a pilot project, although some activities related to medical coordination decision making are extremely subjective. Techniques from the areas of natural language processing, information retrieval and machine learning can be used to process clinical records and assist decision-making processes. Objectives: The present study aims to: (i) compare different methodologies for representation and information extraction from free text documents, such as coordination requests; (ii) provide decision support to prioritization of requests, with textual and semantic processing of clinical summaries of the cases; and (iii) analyze the contributions of clinical data and priority defined during the coordination process to the final case outcome. Methodology: Data from the pilot project, as well as data on the case outcome of coordinated patients admitted to the HCFMRP-USP Emergency Unit we used. Data was processed with the aid of Machine Learning, Information Retrival and Text Mining techniques to extract information organized into attributes to be used to enable decision support on the priority of the case. Results: The coordination requests data contain a large number of cases with very similar attribute values (sometimes identical), but with different classes (priorities), characterizing a database with a large amount of noise, making it hard to apply technologies such as Machine Learning. Results denote the subjective aspect in the definition of priorities, which may be influenced by other factors that are not present in the patient's clinical record text. Decision support results in prioritization and case outcome indicate that applying semantic processing, mapping terms to UMLS medical concepts, reduces the dimensionality problem when compared to less robust text mining approaches. The approach supported by information retrieval allows to classify only coordination requests that are more similar than a defined threshold to a historical case. Thus, this approach can be used to reduce overhead, allowing coordinators to focus their attention on the most critical cases and cases of greater particularity (not similar to historical cases). Conclusions: This work provided decision support in prioritizing cases of urgency and emergency coordination requests, with textual and semantic processing of clinical summary cases. It was defined as a proposal for decision support in prioritization of requestes a process consisting of three steps: (i) analysis of the risk of death; (ii) automatic pre-prioritization of cases of high similarity with historical cases; and (iii) decision support based on historical cases (examples-based learning).
 
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Publishing Date
2017-04-24
 
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