gms | German Medical Science

50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds)
12. Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie (dae)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie
Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie

12. bis 15.09.2005, Freiburg im Breisgau

ISOR: Ein System zur Therapieunterstützung bei endokrinen Erkrankungen

Meeting Abstract

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  • Rainer Schmidt - Universität Rostock, Rostock
  • Olga Vorobieva - Setchenow Institut, St. Petersburg

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie. Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie. 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), 12. Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie. Freiburg im Breisgau, 12.-15.09.2005. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2005. Doc05gmds018

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/gmds2005/05gmds469.shtml

Veröffentlicht: 8. September 2005

© 2005 Schmidt et al.
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Gliederung

Text

Einleitung und Fragestellung

Zur Therapieunterstützung für endokrine Erkrankungen, insbesondere bei Kindern, haben wir das System ISOR entwickelt. Der Schwerpunkt des Systems liegt auf der Behandlung der Unterfunktion der Schilddrüse (Hypothyreoidismus). Die Verdachtsdiagnose ist nicht einfach, sie erfordert gute Erfahrungen und wird häufig vom Hausarzt vorgenommen. Die Bestätigung des Verdachts erfolgt eindeutig mittels Bluttests. Ebenso eindeutig ist die Therapie: Levothyroxin [1]. Hierzu existiert keine auch nur annähernd adäquate Alternative (in den USA gibt es weitere einsetzbare Medikamente, die aber in Deutschland nicht zugelassen sind).

Die Schwierigkeit besteht in der Bestimmung einer therapeutischen Dosierung. Eine Überdosierung führt zu hyperaktiven Effekten, während eine Unterdosierung zu diversen Erkrankungen führen kann (u.a. zu Fettleibigkeit, Gedächtnisschwund und besonders bei Kindern zu mentaler und physischer Retardation).

Methode: Case-Based Reasoning

In vielen Anwendungsgebieten konnte sich die aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz stammende Methode des Case-Based Reasoning [2] erfolgreich etablieren. Die Idee des Case-Based Reasoning besteht darin, bei der Lösungssuche für ein aktuelles Problem die Lösungen früherer Fälle heranzuziehen und an das aktuelle Problem anzupassen. Die Methode besteht aus zwei Kernaufgaben, dem Retrieval und der Adaption. Für das Retrieval, also für die Suche nach ähnlichen, früheren Fällen in einer Fallbasis, existieren bereits allgemeingültige Ähnlichkeitsmaße und Algorithmen [3]. So ist es heute recht einfach für nahezu jede Problemstellung eine adäquate Retrievalmethode zu finden. Für die Adaption existieren hingegen nur wenige allgemeine Techniken [4]: Adaptionsregeln, Constraints und Compositional Adaptation.

Ergebnisse

ISOR dient zur Unterstützung in folgenden Situationen: zur Bestimmung einer geeigneten Initialdosierung (besonders wichtig bei Neugeborenen), zur späteren Anpassung der Dosierung und zur Berücksichtigung von Interaktion mit weiteren bestehenden Erkrankungen und Therapien.

Die Berechnung einer optimalen Initialdosierung geschieht in drei Schritten. Zunächst wird mit Hilfe von Guidelines auf der Basis der aktuellen Patientendaten (Alter, Größe, Gewicht und Werte der Bluttests) ein Bereich ermittelt, in dem die Initialtherapie liegen sollte. Anschließend werden frühere, ähnliche Fälle herangezogen, deren Initialdosierungen im zuvor ermittelten Bereich liegen. Von diesen Fällen werden die ausgewählt, bei denen die Initialdosierungen besonders erfolgreich waren (festgestellt durch weitere Bluttests). Aus den Initialdosierungen der ausgewählten Fälle wird abschließend der Durchschnittswert berechnet.

Zur späteren Anpassung der Dosierung werden drei Bluttests durchgeführt, deren Resultate normalerweise miteinander korrespondieren (andernfalls liegt eine größere Komplikation vor, die weitere Tests erfordert). Wenn die Resultate eine zu hohe oder zu niedrige Dosierung indizieren, ist diese um 25 oder 50 mg zu senken bzw. zu erhöhen [1]. Dazu sind einfache Standardregeln anzuwenden.

Häufig leiden Patienten mit einer Schilddrüsenunterfunktion gleichzeitig an weiteren chronischen Erkrankungen. Da es keine Alternative zu Levothyroxin gibt, sind ggf. beeinflussende bestehende Therapien zu modifizieren [1]. In ISOR werden drei Tests durchgeführt. Der erste prüft, ob eine bestehende Therapie zu Levothyroxin kontraindiziert ist. Dies trifft nur auf wenige spezielle Diäten zu. Da kein Wissen darüber existiert, wie solche Diäten zu modifizieren sind, gibt ISOR bloß Meldungen aus. Der zweite Test berücksichtigt unerwünschte Wirkungen. Dazu sind entsprechende Therapien entweder zu substituieren oder durch weitere Medikamente zu kompensieren. Hierzu existiert umfangreiches Wissen, das in Form von Regeln in ISOR abgelegt ist. Der dritte Test überprüft mögliche Wechselwirkungen. Zu deren Vermeidung wurden in ISOR mehrere Adaptionsregeln implementiert, die z.B. größere zeitliche Abstände bei der Einnahme der Medikamente empfehlen. Falls dies nicht genügt, kommen die gleichen Substitutions- bzw. Kompensationsregeln zur Anwendung wie bei unerwünschten Wirkungen.

Danksagung

Das System ISOR enstand teilweise im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) grörderten Projekts.


Literatur

1.
Hampel R. Diagnostik und Therapie von Schilddrüsenfunktionsstörungen. Bremen: UNI-MED; 2000
2.
Lenz M, Bartsch-Spörl B, Burkhard H-D, Wess S, Hrsg. Case-Based Reasoning Technology, From Foundations to Applications. Berlin: Springer; 1998
3.
Funk P, Gonzalez-Calero PA, Hrsg. Advances Case-Based Reasoning. Berlin: Springer; 2004
4.
Wilke W, Smyth B, Cunningham P. Using Configuration Techniques for Adaptation. In: [2]: 139-168