Elektronický systém pro záznam dat a automatické stanovení diagnóz u onemocnění temporomandibulárního kloubu

Transkript

1 Původní práce cs11 Elektronický systém pro záznam dat a automatické stanovení diagnóz u onemocnění temporomandibulárního kloubu Radek Hippmann 1,2,4, Miroslav Nagy 2,3, Taťjana Dostálová 1,2, Jana Zvárová 2,3,4, Michaela Seydlová 1,2 1 Dětská stomatologická klinika, 2. lékařská fakulta, Univerzita Karlova, Praha, Česká republika 2 Centrum biomedicínské informatiky, Česká republika 3 Ústav informatiky, Akademie věd ČR v.v.i., Praha, Česká republika 4 Ústav hygieny a epidemiologie, 1. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Praha, Česká republika Souhrn Cíl: Výzkumné zaměření dentální části Centra biomedicínské informatiky je zaměřeno na vývoj elektronické zdravotnické dokumentace (EHR) pro stomatologii. Úvod: Nejdříve byl zkonstruován elektronický zubní kříž DentCross, který graficky reprezentuje stomatologická data pacienta. Doplněn byl o hlasové ovládání systémem Automatic speech recognition (ASR) a modul pro syntézu hlasu (TTS). Metody: Cílem práce bylo i dosáhnout co největší komplexnosti systému a jeho jistou automatizaci. Z tohoto důvodu byl doplněn o speciální záznamové medium pro onemocnění temporomandibulárního kloubu (TMD). Výsledky: Po zkušenostech se starší verzí byla znalostní báze (KB) pro TMD jinak strukturována. Bylo použito klasifikační diagnostické schéma dle American Academy of Orofacial Pain (AAOP). KB byla vytvořena v aplikaci MUDR KB Editor. Na těchto základech byla vytvořena relační databáze a samotná uživatelská záznamová aplikace v programech MUDR EHR a MUDRLite. Závěr: Hlavní výhodou je ovšem stanovení pravděpodobné diagnózy onemocnění (AAOP dělení) systémem (tzv. custom komponentou) na základě typických dat zaznamenaných do elektronického formuláře při vyšetření. Kontakt: MUDr. Radek Hippmann Dětská stomatologická klinika, 2. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze Adresa: FN Motol, V Úvalu 84, Praha 5 E mail: r.hip@seznam.cz MUDr. Radek Hippmann Pro realizaci samotné komponenty byl použit vývojový nástroj MS Visual Studio.NET Komponenta je naprogramovaná v jazyku C. Klíčová slova temporomandibulární kloub, poruchy temporomandibulárního kloubu, DentCross, elektronická zdravotnická dokumentace, klasifikace AAOP, MUDR EHR, MUDRLite, MUDR KB Editor EJBI 2011; 7(1):11 16 zasláno: 2. října 2011 přijato: 1. listopadu 2011 publikováno 20. listopadu Úvod Úroveň a rozvoj zdravotnické péče o pacienta v dnešní době sebou přináší nejen daleko vyšší nároky na znalosti a schopnosti jejích poskytovatelů (zdravotnického personálu, především lékařů), ale také na vhodné systémy pro ukládání a práci s narůstajícím množstvím dat. Hlavním úkolem těchto systémů pro záznam zdravotnických dat (EHR) je další zkvalitnění péče. Dřívější záznam dat v klasické papírové formě není již pro komplikovanost a množství údajů natolik vhodný a rozvoj IT technologií umožnil tuto variantu ukládání záznamů prakticky opustit. Dnešní EHR systémy tedy slouží nejen k lehčí manipulaci s daty, rychlejší komunikaci a i větší ochraně dat proti zneužití, c 2011 EuroMISE s.r.o.

2 cs12 ale umožňují také komplexnější, více efektivní a bezpečnější lékařskou péči. Všechny tyto parametry a potřeby platí v různých oblastech medicíny. Stomatologie není výjimkou a je snaha o vývoj EHR i pro tuto oblast, se všemi specifiky, která to přináší. Jedná se především o grafickou úpravu aplikace pro stomatologii a záběr na celou problematiku orofaciálního systému včetně multifaktoriálně podmíněných onemocnění jako jsou především onemocnění temporomandibulárního kloubu (TMD). Elektronická zdravotnická dokumentace právě pro onemocnění temporomandibulárního kloubu není dosud vůbec k dispozici a její vývoj je vzhledem ke složitosti problému velice komplikovaný. Temporomandibulární kloub (TMK) patří mezi nejsložitější klouby v celém lidském těle. Je to kloub složený a je úzce spojen se žvýkacími svaly a dento-periodontálním komplexem. American Academy of Orofacial Pain definovalo v roce 2008 stomatognátní systém jako funkční a anatomický vztah mezi zuby, čelistmi, TMK a žvýkacími svaly [1]. Vzhledem ke komplexnosti systému, multifaktoriálně podmíněnému vzniku patologií a mnoha funkcím systému (řeč, mastikace) [2] je správná diagnostika, vyšetření a zvolený terapeutický režim velice náročným procesem, který vyžaduje především dobrou dostupnost a utřídění všech informací. Existuje několik různých mezinárodně uznávaných klasifikací pro oblast poškození TMK, ale jen málo z nich je více používáno a je i využitelných v mezinárodním měřítku. Asi nejvíce používaná je AAOP (American Academy of Orofacial Pain) klasifikace [1], která slouží spíše pro klinické použití a klasifikace RDC/TMD (Research Diagnostic Criteria for TemporoMandibular Disorders) [3], která se hodí více pro vědecké účely. Samotné studium a léčba TMD jsou velice důležité a žádané, neboť je to oblast poměrně opomíjená. TMD se přitom považují za nejčastější příčinu bolesti v orofaciální oblasti nedentálního původu [4]. Mezi úplně nejčastější klinické příznaky TMD jsou svalová nebo kloubní bolest, zvukové kloubní fenomény, omezené otvírání úst nebo deviace čelisti při otvírání úst [5]. Jako další mohou být přidružené symptomy bolesti hlavy nebo ucha, neuralgie, vertigo a bolesti zubů. Vývojem EHR pro oblast stomatologie a TMD se zabýváme již delší dobu a na základě zkušeností s jejím používáním a moderními trendy jsme se rozhodli aktualizovat a lépe setřídit elektronický formulář pro TMD. Cílem je dosáhnout lepší ovladatelnost a přehlednost pro konečného uživatele, komplexnost znalostní báze pro TMD a v konečné fázi i příprava aplikace pro automatickou diagnostiku ze zadaných anamnestických dat. 2 Metody 2.1 MUDR EHR, MUDRLite, DentCross Pro účely naší práce byl využit modelovací nástroj MUDR KB Editor vytvářející model pro EHR MUDR, který byl vyvinut v EuroMISE centru. V této aplikaci byla již dříve sestavena znalostní báze pro celou stomatologii [6, 7] a nyní i pro novou verzi znalostní báze pro TMK. Na MUDR EHR navazuje aplikace MUDRLite, která slouží spíše pro potřeby menších prostředí, jako je například stomatologická ambulance. Pro snadnou využitelnost konečným uživatelem a přívětivější grafickou podobu byla na základě těchto dvou aplikací vyvinuta aplikace DentCross, která představuje uživatelské rozhraní a obsahuje i formulář pro TMD, který byl nyní po klinických zkušenostech přetvořen a doplněn o automatický výběr diagnóz. Samozřejmostí bylo už i u starého systému DentCross hlasové ovládání systémem Automatic speech recognition (ASR) a modul pro syntézu řeči Text-to-speech (TTS) [7]. 2.2 Klasifikace TMD (AAOP, RDC/TMD) Jak již bylo zmíněno výše, tak se zdá být z našeho úhlu pohledu nejvhodnějším schématem pro klasifikaci TMD klasifikace navržená American Academy of Orofacial Pain [1], která slouží spíše pro klinické použití a zabývá se plnou šiří onemocnění postihujících temporomandibulární kloub a i jeho okolí. Je více obsáhlá než RDC/TMD [3, 7], která se věnuje spíše kloubu samotnému a vynechává mnoho jednotek. Obě tato schémata byla pro komplexnost zahrnuta do znalostní báze pro TMK, ale pro samotné uživatelské rozhraní byla využita klasifikace AAOP. AAOP 1. TMK (a) Vrozená onemocnění: I. Aplazie v rámci hemifaciální mikrosomie, asymetrie obličeje, kongenitální, nedostatečný růst kondylu jedné strany, uchylování na postiženou stranu, omezené otvírání úst. II. Hypoplazie omezený růst, může postihovat i další kosti, méně závažné než I., omezené otvírání úst, asymetrie při otvírání čelisti. III. Hyperplazie nadměrný růst kostí lebky, asymetrie obličeje, asymetrické otvírání. IV. Dysplazie dětský věk a adolescence, pomalý nadměrný růst a přeměna ve fibrózní tkáň, zobrazovací metody, asymetrie obličeje a otvírání úst. V. Nádory komplexní postižení, zobrazovací metody s patologickým nálezem, bolest, omezené otvírání úst atd. (b) Onemocnění kloubního disku: I. Dislokace disku s redukcí lupání kloubu při pohybu dolní čelisti při otvírání a zavírání, asymetrické otvírání (esovité uhýbání na postiženou stranu), není omezené otvírání. c 2011 EuroMISE s.r.o.

3 cs13 Obrázek 1: Znalostní báze pro TMD. II. Dislokace disku bez redukce omezené otvírání úst, asymetrické otvírání (uhýbání na postiženou stranu), bez lupání. (b) Myofasciální dysfunkční syndrom bolest v klidu, přítomny trigger points, může být i vertigo, slzení atd. Přítomny i parafunkce, stres. (c) Dislokace TMK (luxace) akutní stav, bolest, pacient nemůže zavřít ústa. (c) Centrálně vyvolaná myalgia chronická, dlouhodobá bolestivost svalu. Bolestivost je podobná jako při myositis jen bez známek zánětu a může být spojena s příznaky neurologického zánětu. Důležitá je přítomnost perzistentní bolesti. (d) Zánětlivá onemocnění arthritis (včetně capsulitis, synovitis, polyarthritis) omezené otvírání úst, bolest, zvukové fenomény, palpační bolestivost v oblasti TMK. (e) Nezánětlivá onemocnění arthosis primární (bez zjištěné etiologie)a sekundární (důsledek trauma nebo systémového onemocnění). Chronické onemocnění. Omezení otvírání úst, bez bolesti, pocit ztuhlosti, zvukové fenomény (krepitace, vrzání), asymetrické otvírání (uhýbá na postiženou stranu). (f) Ankylóza omezené až nemožné otvírání úst, omezení protruze a lateropulze, asymetrie obličeje, chronické onemocnění. (g) Fraktura TMK trauma v anamnéze, bolestivost (spontánní i palpační), pozitivní nález na RTG, může být omezené otvírání úst, porušený skus, asymetrické otvírání, akutně vzniklé Onemocnění žvýkacích svalů: (d) Myospasmus (svalová kontraktura) akutní nechtěná tonická kontrakce svalu, omezené otvírání úst, bez výrazné bolestivosti. (e) Myositis (zánět svalu) bolest svalu v klidu i při pohybu, zarudnutí kůže, může být otok. (f) Myofibrotická kontraktura chronické, bezbolestné onemocnění. Způsobené fibrotickou degenerací šlach, ligament a vzácně i svalových vláken. Projevuje se zkrácením svalu. (g) Nádory svalů benigní i maligní charakter, široká škála příznaků, pozitivní histologické vyšetření a zobrazovací metody. Popis modulu pro podporu výběru diagnózy (a) Lokální myalgie (bolest svalu) bolest při ponová verze MUDRLite formuláře pro TMD byla oproti hybu TMK, palpační bolest svalu, může být původní verzi zjednodušena a přiblížena přirozenému prospolu se stresem, poruchou okluze nebo pora- cesu vyšetření pacienta lékařem. Další zásadní úpravou nění svalu. bylo doplnění formuláře o tzv. custom komponentu, poc 2011 EuroMISE s.r.o.

4 cs14 Obrázek 2: Datový model. mocí které umožňuje systém MUDRLite rozšířit funkcio- 3 nalitu formuláře o sofistikované vlastnosti. V našem případě se jedná o návrh diagnózy založený na nasbíraných 3.1 datech z vyšetření pacienta. Komponenta pro podporu rozhodování lékaře v podobě návrhu výsledné diagnózy pacienta je založena na klasifikaci AAOP. Z této klasifikace jsou pro jednotlivé diagnózy vytvořeny logické formule ve formě implikací. Výsledky Znalostní báze pro TMD Celá znalostní databáze vytvořená v aplikaci MUDR KB Editor [6] byla doplněna a setříděna podle nových poznatků a jiného systému, který je více orientován na logickou posloupnost při vlastním praktickém vyšetřování pacienta (Obr. 1). Předpoklady implikace se skládají z dat TMD formu- 3.2 Datový model láře a pokud jsou splněny všechny předpoklady dané implikace, tak je příslušná diagnóza navrhnuta lékaři jako Před převedením dat z celé znalostní báze pro TMD jedna z možných. do formy uživatelské aplikace bylo nutno vybrat důležité modality, které jsou při vyšetřování podstatné. Ty pak Pro realizaci samotné komponenty byl použit vývo- byly dále převedeny pomocí MUDRLite EHR do modelu jový nástroj MS Visual Studio.NET Komponenta relační databáze (Obr. 2), která reprezentuje souvislosti je naprogramovaná v jazyku C] a propojena se systémem mezi nimi a na základě ní je možný vývoj formuláře, který MUDRLite formou dll knihovny. je přímou součástí celé aplikace DentCross. c 2011 EuroMISE s.r.o.

5 cs15 Obrázek 3: Záznamové okno uživatelského rozhraní pro TMD. 3.3 Aplikace pro TMD s automatickým výběrem diagnóz Okno formuláře pro záznam anamnestických dat a dat z vyšetření je, jako u starší verze, součástí aplikace Dent- Cross a je k němu přístup z jeho základního okna. Bylo provedeno lepší stukturalizování informace s ohledem na logický postup při vyšetřování a omezení na podstatná data. Dále bylo provedeno doplnění o samostatná okna pro zobrazovací metody a jejich popis a data zjištěná z elektronického obličejového oblouku (Obr. 3). Stanovení diagnóz je, jak již bylo dříve uvedeno, založeno na upravené klasifikaci AAOP a je prováděno pomocí automatizované komponenty, která na základě dat zjištěných při vyšetření pacienta určuje pravděpodobnou diagnózu. Tím se výrazně ulehčí i další postup terapie pro ošetřujícího lékaře, neboť škála stavů a diagnóz u komplexu TMD je velice široká. Navazující modality terapií jsou různé, závisí výrazně na stanovené diagnóze a i závažnosti přítomných symptomů. Mohou být konzervativní (měkká strava, split, nesteroidní antiflogistika, suché teplo, izometrická cvičení atd.), miniinvazivní (atrocentéza, artroskopie), chirurgická (operace s repozicí kloubního disku, kloubní náhrady atd.) nebo kombinované. 4 Diskuze Celá aplikace EHR pro stomatologii DentCross se snaží poskytnout komplexní záznamové možnosti pro celý stomatognátní systém. Vše dále doplňuje o hlasové ovládání (ASR) a zpětnou interpretaci záznamu (TTS) počítačem. To umožňuje bezdotykové a rychlé ovládání aplikace a záznam dat [6, 7]. Další rozšiřování směřuje ke snaze automatizovat proces stanovení diagnózy a tím i stanovení terapeutického plánu. Náš systém je nyní o tuto automatiku doplněn a klinicky zkoušen ve specializované poradně pro problematiku TMD ve Fakultní nemocnici v Motole. Měl by umožnit méně zkušenějším praktickým zubním lékařům provést kvalitní vyšetření pacienta se záznamem všech důležitých dat. Z nich stanovit diagnózu a na ní navázat buď ošetřením, nebo odesláním na specializované pracoviště pro příliš komplikovaný stav, kde by měla následovat komplexní terapie. Tento cíl má mnoho nástrah a je nutné další doplňování a především zkoušení. Je nutné podotknout, že vždy bude nutná alespoň základní znalost problematiky lékařem. Role lidského faktoru v konečném rozhodování a kontrole automatické aplikace bude stále nezanedbatelná. c 2011 EuroMISE s.r.o.

6 cs16 Poděkování Práce byla podpořena projektem 1M06014 MŠMT ČR, projektecm SVV Univerzity Karlovy v Praze a projektem AV0Z Ústavu informatiky Akademie věd ČR, v.v.i. Literatura [1] The Americia Academy of Orofacial Pain, de Leeuw R. Orofacial pain: Guidelines for assessment, diagnosis and management, ed 4. Chicago, Quintessence Publishing, [2] The Academy of Prosthodontics. Glossary of prosthodontic terms, ed 6. Chicago. Mosby, [3] Dworkin S, LeResche L. Research diagnostic criteria for temporomandibular disorders: review, criteria, examinations and specifications, critique. J Craniomandib Disord Fac Oral Pain 1992; 6: [4] LeResche L. Epidemiology of temporomandibular disorders: implications for the investigation of etiologic factors. Crit Rev Oral Biol Med 1997; 8: [5] Laskin DM. Etiology of the pain-dysfunction syndrome. J Am Dent Assoc 1969; 79: [6] Hippmann R, Nagy M. Dostalova T, Zvarová J, Seydlova M, Feltlova E: Electronic health record for temporomandibular joint disorders support in therapeutic process. EJBI [7] Hippmann R., Dostalova T., Zvarova J., Nagy M., Seydlova M., Hanzlicek P., Kriz P., Smidl L., Trmal.: Voice supported electronic health record for temporomandibular joint disorders. Methods of information in medicine, 2010, 49: c 2011 EuroMISE s.r.o.