Validating archetypes for the Multiple Sclerosis Functional Composite

Background Numerous information models for electronic health records, such as openEHR archetypes are available. The quality of such clinical models is important to guarantee standardised semantics and to facilitate their interoperability. However, validation aspects are not regarded sufficiently yet. The objective of this report is to investigate the feasibility of archetype development and its community-based validation process, presuming that this review process is a practical way to ensure high-quality information models amending the formal reference model definitions. Methods A standard archetype development approach was applied on a case set of three clinical tests for multiple sclerosis assessment: After an analysis of the tests, the obtained data elements were organised and structured. The appropriate archetype class was selected and the data elements were implemented in an iterative refinement process. Clinical and information modelling experts validated the models in a structured review process. Results Four new archetypes were developed and publicly deployed in the openEHR Clinical Knowledge Manager, an online platform provided by the openEHR Foundation. Afterwards, these four archetypes were validated by domain experts in a team review. The review was a formalised process, organised in the Clinical Knowledge Manager. Both, development and review process turned out to be time- consuming tasks, mostly due to difficult selection processes between alternative modelling approaches. The archetype review was a straightforward team process with the goal to validate archetypes pragmatically. Conclusions The quality of medical information models is crucial to guarantee standardised semantic representation in order to improve interoperability. The validation process is a practical way to better harmonise models that diverge due to necessary flexibility left open by the underlying formal reference model definitions. This case study provides evidence that both community- and tool- enabled review processes, structured in the Clinical Knowledge Manager, ensure archetype quality. It offers a pragmatic but feasible way to reduce variation in the representation of clinical information models towards a more unified and interoperable model

Retrospective checking of compliance with practice guidelines for acute stroke care: a novel experiment using openEHR’s Guideline Definition Language

BACKGROUND: Providing scalable clinical decision support (CDS) across institutions that use different electronic health record (EHR) systems has been a challenge for medical informatics researchers. The lack of commonly shared EHR models and terminology bindings has been recognised as a major barrier to sharing CDS content among different organisations. The openEHR Guideline Definition Language (GDL) expresses CDS content based on openEHR archetypes and can support any clinical terminologies or natural languages. Our aim was to explore in an experimental setting the practicability of GDL and its underlying archetype formalism. A further aim was to report on the artefacts produced by this new technological approach in this particular experiment. We modelled and automatically executed compliance checking rules from clinical practice guidelines for acute stroke care. METHODS: We extracted rules from the European clinical practice guidelines as well as from treatment contraindications for acute stroke care and represented them using GDL. Then we executed the rules retrospectively on 49 mock patient cases to check the cases’ compliance with the guidelines, and manually validated the execution results. We used openEHR archetypes, GDL rules, the openEHR reference information model, reference terminologies and the Data Archetype Definition Language. We utilised the open-sourced GDL Editor for authoring GDL rules, the international archetype repository for reusing archetypes, the open-sourced Ocean Archetype Editor for authoring or modifying archetypes and the CDS Workbench for executing GDL rules on patient data. RESULTS: We successfully represented clinical rules about 14 out of 19 contraindications for thrombolysis and other aspects of acute stroke care with 80 GDL rules. These rules are based on 14 reused international archetypes (one of which was modified), 2 newly created archetypes and 51 terminology bindings (to three terminologies). Our manual compliance checks for 49 mock patients were a complete match versus the automated compliance results. CONCLUSIONS: Shareable guideline knowledge for use in automated retrospective checking of guideline compliance may be achievable using GDL. Whether the same GDL rules can be used for at-the-point-of-care CDS remains unknown

Combining ontologies and rules with clinical archetypes

Al igual que otros campos que dependen en gran medida de las funcionalidades ofrecidas por las tecnologías de la información y las comunicaciones (IT), la biomedicina y la salud necesitan cada vez más la implantación de normas y mecanismos ampliamente aceptados para el intercambio de datos, información y conocimiento. Dicha necesidad de compatibilidad e interoperabilidad va más allá de las cuestiones sintácticas y estructurales, pues la interoperabilidad semántica es también requerida. La interoperabilidad a nivel semántico es esencial para el soporte computarizado de alertas, flujos de trabajo y de la medicina basada en evidencia cuando contamos con la presencia de sistemas heterogéneos de Historia Clínica Electrónica (EHR). El modelo de arquetipos clínicos respaldado por el estándar CEN/ISO EN13606 y la fundación openEHR ofrece un mecanismo para expresar las estructuras de datos clínicos de manera compartida e interoperable. El modelo ha ido ganando aceptación en los últimos años por su capacidad para definir conceptos clínicos basados en un Modelo de Referencia común. Dicha separación a dos capas permite conservar la heterogeneidad de las implementaciones de almacenamiento a bajo nivel, presentes en los diferentes sistemas de EHR. Sin embargo, los lenguajes de arquetipos no soportan la representación de reglas clínicas ni el mapeo a ontologías formales, ambos elementos fundamentales para alcanzar la interoperabilidad semántica completa pues permiten llevar a cabo el razonamiento y la inferencia a partir del conocimiento clínico existente. Paralelamente, es reconocido el hecho de que la World Wide Web presenta requisitos análogos a los descritos anteriormente, lo cual ha fomentado el desarrollo de la Web Semántica. El progreso alcanzado en este terreno, con respecto a la representación del conocimiento y al razonamiento sobre el mismo, es combinado en esta tesis con los modelos de EHR con el objetivo de mejorar el enfoque de los arquetipos clínicos y ofrecer funcionalidades que se corresponden con nivel más alto de interoperabilidad semántica. Concretamente, la investigación que se describe a continuación presenta y evalúa un enfoque para traducir automáticamente las definiciones expresadas en el lenguaje de definición de arquetipos de openEHR (ADL) a una representación formal basada en lenguajes de ontologías. El método se implementa en la plataforma ArchOnt, que también es descrita. A continuación se estudia la integración de dichas representaciones formales con reglas clínicas, ofreciéndose un enfoque para reutilizar el razonamiento con instancias concretas de datos clínicos. Es importante ver como el acto de compartir el conocimiento clínico expresado a través de reglas es coherente con la filosofía de intercambio abierto fomentada por los arquetipos, a la vez que se extiende la reutilización a proposiciones de conocimiento declarativo como las utilizadas en las guías de práctica clínica. De esta manera, la tesis describe una técnica de mapeo de arquetipos a ontologías, para luego asociar reglas clínicas a la representación resultante. La traducción automática también permite la conexión formal de los elementos especificados en los arquetipos con conceptos clínicos equivalentes provenientes de otras fuentes como son las terminologías clínicas. Dichos enlaces fomentan la reutilización del conocimiento clínico ya representado, así como el razonamiento y la navegación a través de distintas ontologías clínicas. Otra contribución significativa de la tesis es la aplicación del enfoque mencionado en dos proyectos de investigación y desarrollo clínico, llevados a cabo en combinación con hospitales universitarios de Madrid. En la explicación se incluyen ejemplos de las aplicaciones más representativas del enfoque como es el caso del desarrollo de sistemas de alertas orientados a mejorar la seguridad del paciente. No obstante, la traducción automática de arquetipos clínicos a lenguajes de ontologías constituye una base común para la implementación de una amplia gama de actividades semánticas, razonamiento y validación, evitándose así la necesidad de aplicar distintos enfoques ad-hoc directamente sobre los arquetipos para poder satisfacer las condiciones de cada contexto

Validating archetypes for the Multiple Sclerosis Functional Composite

Background Numerous information models for electronic health records, such as openEHR archetypes are available. The quality of such clinical models is important to guarantee standardised semantics and to facilitate their interoperability. However, validation aspects are not regarded sufficiently yet. The objective of this report is to investigate the feasibility of archetype development and its community-based validation process, presuming that this review process is a practical way to ensure high-quality information models amending the formal reference model definitions. Methods A standard archetype development approach was applied on a case set of three clinical tests for multiple sclerosis assessment: After an analysis of the tests, the obtained data elements were organised and structured. The appropriate archetype class was selected and the data elements were implemented in an iterative refinement process. Clinical and information modelling experts validated the models in a structured review process. Results Four new archetypes were developed and publicly deployed in the openEHR Clinical Knowledge Manager, an online platform provided by the openEHR Foundation. Afterwards, these four archetypes were validated by domain experts in a team review. The review was a formalised process, organised in the Clinical Knowledge Manager. Both, development and review process turned out to be time- consuming tasks, mostly due to difficult selection processes between alternative modelling approaches. The archetype review was a straightforward team process with the goal to validate archetypes pragmatically. Conclusions The quality of medical information models is crucial to guarantee standardised semantic representation in order to improve interoperability. The validation process is a practical way to better harmonise models that diverge due to necessary flexibility left open by the underlying formal reference model definitions. This case study provides evidence that both community- and tool- enabled review processes, structured in the Clinical Knowledge Manager, ensure archetype quality. It offers a pragmatic but feasible way to reduce variation in the representation of clinical information models towards a more unified and interoperable model

Archetype development and governance methodologies for the electronic health record

[ES] La interoperabilidad semántica de la información sanitaria es un requisito imprescindible para la sostenibilidad de la atención sanitaria, y es fundamental para afrontar los nuevos retos sanitarios de un mundo globalizado. Esta tesis aporta nuevas metodologías para abordar algunos de los aspectos fundamentales de la interoperabilidad semántica, específicamente aquellos relacionados con la definición y gobernanza de modelos de información clínica expresados en forma de arquetipo. Las aportaciones de la tesis son: - Estudio de las metodologías de modelado existentes de componentes de interoperabilidad semántica que influirán en la definición de una metodología de modelado de arquetipos. - Análisis comparativo de los sistemas e iniciativas existentes para la gobernanza de modelos de información clínica. - Una propuesta de Metodología de Modelado de Arquetipos unificada que formalice las fases de desarrollo del arquetipo, los participantes requeridos y las buenas prácticas a seguir. - Identificación y definición de principios y características de gobernanza de arquetipos. - Diseño y desarrollo de herramientas que brinden soporte al modelado y la gobernanza de arquetipos. Las aportaciones de esta tesis se han puesto en práctica en múltiples proyectos y experiencias de desarrollo. Estas experiencias varían desde un proyecto local dentro de una sola organización que requirió la reutilización de datos clínicos basados en principios de interoperabilidad semántica, hasta el desarrollo de proyectos de historia clínica electrónica de alcance nacional.[CA] La interoperabilitat semàntica de la informació sanitària és un requisit imprescindible per a la sostenibilitat de l'atenció sanitària, i és fonamental per a afrontar els nous reptes sanitaris d'un món globalitzat. Aquesta tesi aporta noves metodologies per a abordar alguns dels aspectes fonamentals de la interoperabilitat semàntica, específicament aquells relacionats amb la definició i govern de models d'informació clínica expressats en forma d'arquetip. Les aportacions de la tesi són: - Estudi de les metodologies de modelatge existents de components d'interoperabilitat semàntica que influiran en la definició d'una metodologia de modelatge d'arquetips. - Anàlisi comparativa dels sistemes i iniciatives existents per al govern de models d'informació clínica. - Una proposta de Metodologia de Modelatge d'Arquetips unificada que formalitza les fases de desenvolupament de l'arquetip, els participants requerits i les bones pràctiques a seguir. - Identificació i definició de principis i característiques de govern d'arquetips. - Disseny i desenvolupament d'eines que brinden suport al modelatge i al govern d'arquetips. Les aportacions d'aquesta tesi s'han posat en pràctica en múltiples projectes i experiències de desenvolupament. Aquestes experiències varien des d'un projecte local dins d'una sola organització que va requerir la reutilització de dades clíniques basades en principis d'interoperabilitat semàntica, fins al desenvolupament de projectes d'història clínica electrònica d'abast nacional.[EN] Semantic interoperability of health information is an essential requirement for the sustainability of healthcare, and it is essential to face the new health challenges of a globalized world. This thesis provides new methodologies to tackle some of the fundamental aspects of semantic interoperability, specifically those aspects related to the definition and governance of clinical information models expressed in the form of archetypes. The contributions of the thesis are: - Study of existing modeling methodologies of semantic interoperability components that will influence in the definition of an archetype modeling methodology. - Comparative analysis of existing clinical information model governance systems and initiatives. - A proposal of a unified Archetype Modeling Methodology that formalizes the phases of archetype development, the required participants, and the good practices to be followed. - Identification and definition of archetype governance principles and characteristics. - Design and development of tools that provide support to archetype modeling and governance. The contributions of this thesis have been put into practice in multiple projects and development experiences. These experiences vary from a local project inside a single organization that required a reuse on clinical data based on semantic interoperability principles, to the development of national electronic health record projects.This thesis was partially funded by the Ministerio de Economía y Competitividad, ayudas para contratos para la formación de doctores en empresas “Doctorados Industriales”, grant DI-14-06564 and by the Agencia Valenciana de la Innovación, ayudas del Programa de Promoción del Talento – Doctorados empresariales (INNODOCTO), grant INNTA3/2020/12.Moner Cano, D. (2021). Archetype development and governance methodologies for the electronic health record [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16491

Computing Healthcare Quality Indicators Automatically: Secondary Use of Patient Data and Semantic Interoperability

Harmelen, F.A.H. van [Promotor]Keizer, N.F. de [Copromotor]Cornet, R. [Copromotor]Teije, A.C.M. [Copromotor