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GMDS 2012: 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e. V. (GMDS)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie

16. - 20.09.2012, Braunschweig

Ein systemtheoretischer architekturbasierter Ansatz für das Ontologiemanagement

Meeting Abstract

  • Bernd Blobel - Universitätsklinikum Regensburg, eHealth Competence Center, Regensburg, Deutschland
  • Mathias Brochhausen - University of Arkansas of Medical Sciences, Little Rock, USA
  • Frank Oemig - AGFA HealthCare GmbH, Solution Management, Bonn, Deutschland
  • Carolina González - University of Cauca, Popayan, Kolumbien
  • Diego Lopez - University of Cauca, Popayan, Kolumbien

GMDS 2012. 57. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS). Braunschweig, 16.-20.09.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. Doc12gmds085

DOI: 10.3205/12gmds085, URN: urn:nbn:de:0183-12gmds0856

Published: September 13, 2012

© 2012 Blobel et al.
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Text

Einleitung: Die Herausforderung der Interoperabilität zwischen allen involvierten Principals (Personen, Organisationen, Geräte, Anwendungen, Komponenten) im Gesundheitswesen liegt im Erfordernis rechtlich, kulturell, sozial, bildungsmäßig und organisatorisch determinierten Entsprechungen bezüglich geeignet beschriebener Geschäftsprozesse und –ziele sowie der Interessen, des Wissens sowie der Fähigkeiten und Fertigkeiten zu deren Erreichung [1].

Methoden: Die traditionelle und gegenwärtig z.T. „neu erfundene“ Systemtheorie bietet geeignete Ingenieursmethoden für Analyse und Design jedes „Real-World“-Systems. Abstrakt ist ein interessierendes System eine Sammlung von interagierenden Objekten (Systemkomponenten), separiert von den Objekten der Umgebung und mit dieser wechselwirkend. Struktur und Verhalten des rekursiv definierten „Real-World“-Systems mit seinen Komponenten, deren Funktionen und Wechselbeziehungen – auch Systemarchitektur genannt – zur Realisierung der angestrebten Geschäftsprozesse determinieren das Interesse [2]. Die Repräsentation der Systemarchitektur erfolgt durch die zugrundeliegenden Ontologien, für das abstrakte System durch die generelle Ontologie.

Domänenexperten beschreiben verschiedene Aspekte eines Systems in domänenspezifischen Teilmodellen. Werden diese auf der Basis der Architektur des „Real-World“-Systems generiert, werden erforderliche Gemeinsamkeiten bzw. Entsprechungen ermöglicht.

Zur Beschreibung der interessierenden Systeme wurde das Generische Komponentenmodell (GCM) benutzt. Die Kombination der domänenspezifischen Teilmodelle im Gesamtsystem wird mittels Ontologiekoordinierung repräsentiert.

Ergebnisse: Da ein Subsystem die Komponente eines Systems auf einer gewissen Granularitätsebene, spezialisiert durch Vererbung und Constraints, darstellt, ist die bezogene, dieses Subsystem repräsentierende Ontologie entsprechend der Ontologiehierarchie von Top-Level, Domäne/Subdomäne und Anwendung bis hin zur Anwendungskomponente spezialisiert, wobei Vererbung und Constraints innerhalb der entsprechenden Typenhierarchie genutzt werden.

Die Bindung an Komponenten anderer Domänen kann nur auf der jeweiligen Granularitätsebene durchgeführt werden. Somit müssen die bezogenen Ontologien auf die jeweilige Granularitätsebene spezialisiert bzw. aggregiert werden, um verschiedene Ontologien zu koordinieren (Mapping, Bridging). Klassen und Relationen der Ontologien müssen entsprechend organisiert werden. Da die Systemarchitektur der Realität durch das entsprechende Ontologiesystem lediglich beschrieben und nicht definiert (designed) ist, müssen Ontologien auf der Grundlage der Architektur entwickelt und verwaltet werden. Ein praktisches Beispiel für eine solche architekturbasierte Ontologiekoordinierung wurde für die automatisierte Anpassung zwischen HL7v2x und HL7v3 unter Verwendung der Communication Standards Ontology als Mediator entwickelt und implementiert [3].

Ontologieentwicklung sollte auf konsistenten und getesteten Methodologien und Designprinzipien beruhen, um die Wiederverwendbarkeit zu sichern [4]. Selbst der Import hochwertiger Repräsentationen von Relationen, wie der OBO Relation Ontology, lässt noch zuviel Raum für Supplements für rein linguistisch inspirierte Relationen unter Missachtung der strukturellen und funktionellen Analyse der Domäne [5]. Schritte zur Lösung des Problems mittels eines Architekturansatzes finden sich in [6]. Ontologiewiederverwendung und –harmonisierung erfordern Entsprechungen. Abstrakt können Entsprechungen von Systemen und deren Komponenten nach ihrer Struktur und ihrem Verhalten definiert werden, was zu strukturellen, funktionellen und relationalen Entsprechungen führt. Das Multi-Domänen-Architekturmodell eines Systems, repräsentiert durch ein Set von Ontologien, bietet einen formalen Weg zur Ontologieharmonisierung.

Diskussion: Viele Ontologieansätze insbesondere in gesundheitsbezogenen Domänen wurden aus der Beschreibungsperspektive von Phänomenen und deren terminologischer Repräsentation entwickelt. Der vorgeschlagene Ansatz überwindet diese Probleme und wird daher von IHTSDO und WHO Teams bei der Entwicklung von OBO und SNOMED, aber auch ICDx benutzt. Seine Korrektheit wurde im Kontext einer Reihe von internationalen Standards sowie nationalen und internationalen Programmen und Projekten zu fortgeschrittenem eHealth/pHealth nachgewiesen.


Literatur

1.
Blobel B. Architectural approach to eHealth for enabling paradigm changes in health. Methods Inf Med. 2010;49(2):123-34.
2.
Blobel B. Analysis, Design and Implementation of Secure and Interoperable Distributed Health Information Systems. Amsterdam: IOS Press; 2002. (Series Studies in Health Technology and Informatics 89)
3.
Oemig F, Blobel B. A Communication Standards Ontology Using Basic Formal Ontologies. In: Bos L, Blobel B, Benton S, Carroll D, editors. Medical and Care Compunetics 6. Amsterdam, Berlin, Oxford, Tokyo, Washington: IOS Press; 2010. p. 105-13 (Series Studies in Health Technology and Informatics 156)
4.
Smith B, Ashburner M, Rosse C, Bard J, Bug W, Ceusters W, et al. The OBO Foundry: Coordinated Evolution of Ontologies to Support Biomedical Data Integration. Nature Biotechnology. 2007;25(11):1251-5.
5.
OBO Foundry. OBO Relation Ontology. Available from: http://obofoundry.org/ro/ [cited: 5 April 2012] External link
6.
Brochhausen M, Blobel B. Architectural Approach for Providing Relations in Biomedical Terminologies and Ontologies. In: Moen A, Andersen SK, Aarts J and Hurlen P, editors. User Centred Networked Health Care – Proceedings of MIE. Amsterdam, Berlin, Oxford, Tokyo, Washington: IOS Press; 2011. p. 739-43. (Series Studies in Health Technology and Informatics 169)