El cáncer de mama es una enfermedad con un gran impacto sobre la salud poblacional. A pesar de los avances en esta enfermedad, la mortalidad sigue siendo elevada, por lo que es importante investigar en otros campos y herramientas como por ejemplo en el ámbito de la recogida de datos de forma estandarizada, para recoger información de forma estructurada, decisiones protocolizadas y más objetivas, mejorando esto el pronóstico de la enfermedad.
Con respecto a las necesidades actuales referentes fundamentalmente a los sistemas de información, los desarrollos realizados en esta Tesis Doctoral combinan la aplicación de tecnologías y estándares de la información.
La hipótesis de trabajo de esta tesis es que los informes estructurados en patología mamaria optimizan los flujos de información en el proceso radiológico con respecto a los informes que emplean el texto plano. Esta optimización se reflejará en una mejor completitud, validez, efectividad y eficacia de los mismos, sin añadir un tiempo excesivo en términos de productividad al introducir la información.
Los resultados obtenidos en esta tesis se centran en valorar la importancia del uso de los informes estructurados en el ámbito del cáncer de mama frente al informe convencional comúnmente realizado con texto plano. Con este objetivo se han desarrollado una serie de aportaciones que se detallan a continuación:
1. Incorporación a los flujos de trabajo ya existentes en el cáncer de mama y que afectan a su diagnóstico, tratamiento y seguimiento, de los informes estructurados organizados siguiendo la terminología BI-RADS (estándar de información radiológica) y DICOM-SR (estándar de estructura de informes), para obtener unos flujos de trabajo mejorados.
2. Desarrollo de un prototipo web que permite recoger los datos a través de los informes estandarizados al mismo tiempo que se realiza el informe radiológico estructurado. Estos datos quedan almacenados en una única base de datos para su posterior análisis y uso (como compartir con otros centros, realizar políticas de mejora de salud, facilitar la resolución de casos-problema, evaluar tendencias y extraer casos relacionados). Esta plataforma recoge toda la información necesaria para llevar a cabo un informe mamario completo, ya que incorpora una serie de plantillas consensuadas y específicas para cada técnica de imagen mamaria.
3. Creación de plantillas para los informes de mamografía, ecografía y RM, que reúnen todos los descriptores siguiendo el estándar BI-RADS. Por cada técnica de imagen se ha desarrollado una plantilla y a cada descriptor se le ha asignado su “código universal” según la ontología estándar RADLEX para el caso de la información radiológica y SNOMED-CT para la información no radiológica. Del mismo modo, se recoge en las plantillas si los datos son de obligatorio cumplimiento y la condicionalidad de los campos, para así codificar toda la información correctamente.
4. Mediante unos supuestos clínicos, realizados de manera ciega por varios profesionales de radiodiagnóstico, se ha evaluado el uso del informe estructurado, obteniéndose una mejoría en la completitud, validez, y efectividad de los informes estructurados con respecto al texto plano convencional y, por tanto, una mejora en la eficiencia. Así, empleando el informe estructurado se consiguen informes más rápidos, con una completitud superior al 90% y con una validez y efectividad entorno al 80%. En la evaluación de la mejoría del tiempo empleado y la eficiencia según las técnicas y el personal que las interpreta, se ha constatado que:
4.1. Con el sistema de informes estructurados basado en DICOM-SR se ahorra una media de 26 segundos por cada exploración informada.
4.2. De entre todas las técnicas de imagen, y de forma global, el informe estructurado es más eficiente en la mamografía (al compararla con la RM) y sobretodo en los usuarios más expertos (radiólogos adjuntos y R4+R3 al compararlos con R2). También se ha observado que para los radiólogos adjuntos el informe estructurado es más eficiente en las tres técnicas de imagen, siendo para los residentes expertos R4+R3 más eficiente para la mamografía y para los residentes de menor experiencia R2 más eficiente para la ecografía.
4.3. Si se analiza por técnicas, los informes estructurados son más completos, válidos y efectivos para la ecografía y la RM frente a la mamografía, en todos los subgrupos de usuarios, excepto en el de médicos adjuntos donde los informes para las tres técnicas son igual de completos. Si el análisis es por usuarios, las diferencias se encuentran entre los informes estructurados para los radiólogos más expertos (adjuntos) y los residentes, obteniéndose mejores resultados con una mayor experiencia.
5. No obstante y pese a lograr estandarizar la información con la creación de un prototipo web bien organizado mediante plantillas de cada una de las técnicas de imagen y su codificación siguiendo estándares universales (ontologías como RADLEX y SNOMED-CT), se ha constatado que los datos obtenidos están influenciados por factores asociados a la propia experiencia de los radiólogos.
En esta tesis se plasma la creación y análisis de un sistema informático que elimina las variaciones e ineficiencias en la creación de informes radiológicos.Breast cancer is a disease with a major impact on population health. Despite major advances have been done to mitigate this disease, nowadays the mortality rate due to breast cancer still remains high. Therefore, it is crucial to open new lines of research beyond the traditional approaches based on experimental studies. In the last decade, there is an increasing interest in the analysis of large data collections due to the tremendous amount of information that is unused. New tools are needed to dig into the medical reports and to discover new knowledge that could help physicians to design more accurate protocols to manage breast cancer and to improve the prognosis of this disease.
This thesis combines new-generation analytics with the use of medical standards to improve the quality of the data. We started our research from the hypothesis that the use of structured data formats to report pathological findings may improve the quality of the information allowing its use in automatic pipelines, compared with traditional free-text reports where many important details are blurred by the lack of precision and ambiguity. Our objective with this thesis is to prove this hypothesis, measuring the improvement by means of 4 quality metrics: completeness, validity, effectiveness and efficiency of the structured reports.
To this end, our efforts were focused on evaluating the use of structured reports on breast cancer compared to conventional reports based on free-text. The contributions of this work are listed below:
1. Redesign of the clinical pipelines for the management of breast cancer, introducing structured reports based on standards (BI-RADS terminology and DICOM-SR data format) for diagnosis, treatment and patient outcomes monitoring.
2. Development of a Web-based prototype of a data collection system that allows physicians to introduce their findings in a common database. This prototype uses the most recent advances in security to support analytic operations on the data as well as other common operations, including data sharing among medical centres, information lookup and discovering patterns in the data. Also, the prototype allows users to download medical reports using a standardized data format.
3. Report templates based on the BI-RADS terminology were created for the different imaging techniques available, including mammography, ultrasound and MRI. Other relevant standards are included. In particular, radiological information is annotated with RADLEX ontologies and SNOMED CT terms are used for non-radiological information. All the templates share a common validation scheme where every field is assigned to a specific data type and optional fields are labelled.
4. A usability study was conducted with the participation of real radiologists to evaluate the use of structured reports and to compare the accuracy of the structured reports with the conventional free-text reports. The results of this experiment showed an improvement in the completeness (>90%), validity (>80%) and effectiveness (>80%) of the structured reports over conventional free-text reports. The experiment also measured the efficiency of the participants with the following results:
4.1. Information lookup time was reduced in 26 seconds by using structured reports.
4.2. Mammography was the imaging technique where the shortest times were achieved, especially among expert users. In contrast, introducing ultrasound reports in the system achieved the longest times.
4.3. Experts completed all the reports in the three imaging categories: mammography, ultrasound and MRI, while residents made more mistakes and create incomplete reports when they work with ultrasound and MRI.
5. Despite the improvements achieved with this thesis, the use of standard terminologies, the creation of report templates and the development of tools for the validation of the information are only one part of the solution. There are also human factors, such as the user expertise and the previous experience with computers and technology, affecting the quality of the data collected at the hospitals.
6. Finally, in this thesis we created a computer system that contributes to eliminate inter- and intra-observer variations, helping to improve both the efficiency and the quality of the medical reports
