umu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Decision support in dementia care: developing systems for interactive reasoning
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Departement of Computing Science.
2007 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [sv]

Demensvården i Sverige och i andra delar av världen har på olika sätt varit i fokus de senaste åren där man påtalat behovet att utveckla metoder och riktlinjer för hur vården ska bedrivas. Detta för att möta den växande andelen äldre människor som också utvecklar demenssjukdomar. Nationella projekt har drivits, företrädesvis i syfte att förbättra vård och omsorg av personer med demenssjukdom, men även för att förbättra diagnosticering och behandling. I denna avhandling beskrivs utvecklingen av det dator-baserade beslutsstödet för demensutredning, DMSS (Dementia Management and Support System), som syftar till att fungera som ett stöd för personer som arbetar med att diagnosticera och behandla personer med kognitiv sjukdom. Domänen valdes även på grund av dess komplicerade kunskapsinnehåll, där bland annat en spännvidd av olika typer av symptom, komplexa kliniska mätmetoder sett ur ett formaliseringsperspektiv, starkt teamorienterat arbetssätt, ställer krav på hur kunskap ska och är möjlig att formaliseras och integreras i ett beslutsstödsystem för att det ska bli användbart i kliniskt arbete. De olika studierna och delprojekten som beskrivs i avhandlingen syftar till att tillsammans skapa en grund för utveckling av ett kliniskt kognitivt verktyg som stödjer och utvecklar användarens kognitiva processer (lärande, beslutsfattande, resonemang, etc.), samtidigt som det stödjer utvecklingen av det kliniska arbetet vari systemet ingår. I detta arbete fokuseras demensutredning som applikationsomr åde.

Analyser har gjorts av den vidare användarkontexten, resonemangsprocesser, domän- och processkunskapen uttryckt i evidensbaserad litteratur och integrerad i klinisk praktik, terminologier samt formaliseringstekniker som kan hantera domänkunskapens egenskaper och användarsituationens krav. Prototyper har utvecklats och utvärderats i en iterativ process i samarbete med domänexperter, för användande i klinisk praktik i Sverige och Japan. För dessa studier har kvalitativa metoder använts i syfte att fånga så många olika aspekter som möjligt angående formalisering och interaktion, samt av praktiska skäl då det funnits begränsad tillgång till expertanvändare och patienter. Triangulering av metoder har tillämpats för att validera resultat.

Kliniska utredningsverksamheter är komplexa processer, som är situerade, emergenta och styrda av individens behov, men även begränsade eller möjliggjorda av tillgängliga resurser på olika vårdnivåer i vårdprocessen. Det behövs metoder och verktyg som kan användas vid utveckling av system som syftar till att stödja dessa verksamheter. Det finns exempel på metoder som utvecklats för transformation av informell klinisk kunskap till en formell struktur som kan implementeras i ett beslutsstödsystem, där verktyg har utvecklats primärt i syfte att hjälpa kliniska experter att transformera sin kunskap till något en systemutvecklare kan använda. Den största nackdelen med dessa angreppssätt är att de är tidskrävande för experterna att sätta sej in i och använda. En metod har tillämpats i detta arbete där en teoribildning, som är gemensam för flera forskningsområden, använts för att strukturera klinisk process- och domänkunskap i en form som kan användas i formaliseringsarbete. Den konceptuella modellen av kliniskt arbete som utvecklats är baserad på verksamhetsteorin, kompletterad med general logics som kategoriskt, formellt teoretiskt ramverk för att möjliggöra transformationer mellan olika logiska språk och flexibel representation av riktlinjer och kunskap. Genom att göra en grundlig verksamhetsanalys utifrån ett aktivitetsperspektiv med hjälp av modellen, kan komponenter identifieras som kan formaliseras i en kunskapsbas och/eller kompletteras genom en design och implementation av ett gränssnitt som stödjer ett interaktivt resonemang och den kliniska processen.

Resultatet av verkamhetsanalys och andra studier som presenteras i denna avhandling kommer att ligga till grund för vidare utveckling av DMSS för olika användarmiljöer, till att börja med i Sverige och Japan. Extensioner av systemet kommer att utvecklas som stödjer de olika ingående professionerna på olika vårdnivåer. Den konceptuella modellen kommer att utvecklas och tillämpas i framtida utvecklingsprojekt där beslutsstöd är en central komponent. Det formella ramverket kommer att utvecklas i syfte att kunna analysera och förfina kunskap i perspektivet av exempelvis olika set av kliniska riktlinjer som ställer olika krav på komplexitet hos logiken. Stödet till ett interaktivt resonemang vid användandet av systemet ska utvecklas med en kunskapsbas och ett dynamiskt gränssnitt speciellt utformat för ändamålet.

Hittills har i första hand kvalitativa aspekter och syften varit i fokus i de olika projekten. Därför behöver varje utvecklingslinje ytterligare utvecklas med kvantitativa mål. Utvidgade utvärderingsstudier pågår, som syftar till att undersöka fördelning mellan olika nivåer av komplexitet hos patienter och vilken typ av stöd som behövs för respektive. När systemet är integrerat i daglig verksamhet kan faktorer som hur användande av systemet påverkar användaren och verksamheten undersökas.

Abstract [en]

There is a need to improve dementia care in Sweden. The main issues discussed are how to improve the competence of medical personnel and the quality of diagnosis and intervention. In this thesis the process of developing a decision-support system for the investigation of dementia is described, as one means to meet the need. The resulting prototype system DMSS (Dementia Management Support System) has been developed in cooperation with domain experts, and has been evaluated and redesigned in the process in an iterative development process. The process involves the assessment of evidence-based domain knowledge and its characteristics, the assessment of the procedural knowledge residing in clinical practice, and reasoning processes. Further, the terminology and main reasoning process integrated in the system have been validated. Qualitative methods have been used for these parts of the project for the purpose of assessing as many different aspects as possible, and for practical reasons due to the limited access to domain experts, patients and primary care physicians in the area. Triangulation of methods has been applied in order to validate results in the process. The development has been extended to also include prototypes for Japanese clinical environments.

Clinical investigation activities are complex processes, which are situated, emergent and directed by the individual need of the patient, but also restricted or enhanced by the available resources at different points and at different care levels in the process. For the purpose of creating a system which provides support throughout the investigation process, the domain knowledge and the clinical investigation process was analysed and formalised in a conceptual model of clinical activity, developed based on activity theory and case studies of patients. The need for methods for the transformation of informal results from field studies into formal knowledge and design is addressed by providing the framework, which integrates the conceptual model of clinical activity and a method for the assessment and transformation of the knowledge to be integrated in a decision-support system.

The model was used to identify actions and their characteristics suitable for formalisation in a decision-support system. Several sources of domain knowledge need to be integrated that express the knowledge differently, which increases the demands on a formalism for representation. The work towards formalising the diagnostic reasoning process in both typical and atypical patient's cases is presented, where the evidence in ambiguous cases is valued within different frames of references in order to improve specificity. Different logical frameworks have been applied, evaluated and developed using case studies of patients. Two lines of work towards a dementia logic and flexible guideline representation is presented; the defeasible, non-monotonic approach where many-valued dictionaries are used in a context-based argumentation framework; and the monotonic approach of integrating reasoning in a fundamental view of transformations between logics, using general logics as generalised and categorical framework.

Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: Datavetenskap , 2007. , 121 p.
Series
Report / UMINF, ISSN 0348-0542 ; 07.02
Keyword [en]
Artificial intelligence, human-computer interaction, activity theory, argumentation, fuzzy logic, general logics, clinical decision support systems, cognitive disorder, dementia, differential diagnosis, clinical practice guideline, knowledge engineering, knowledge representation, cognitive ergonomics, interactive reasoning
National Category
Computer Science
Research subject
Computer Science
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-1138ISBN: 978-91-7264-337-6 (print)OAI: oai:DiVA.org:umu-1138DiVA: diva2:140346
Public defence
2007-06-08, MA121, MIT-huset, Umeå Universitet, Umeå, 10:15 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2007-05-11 Created: 2007-05-11 Last updated: 2009-04-20Bibliographically approved
List of papers
1. Assessment of clinical activity for decision-support system development
Open this publication in new window or tab >>Assessment of clinical activity for decision-support system development
Manuscript (Other academic)
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-2376 (URN)
Available from: 2007-05-11 Created: 2007-05-11 Last updated: 2010-01-13Bibliographically approved
2. Logic of dementia guidelines in a probabilistic argumentation framework
Open this publication in new window or tab >>Logic of dementia guidelines in a probabilistic argumentation framework
2005 In: Symbolic and quantitative approaches to reasoning with uncertainty: 8th European Conference, ECSQARU 2005, Barcelona, Spain, July 6-8, 2005. Proceedings, 2005, 341-352 p.Chapter in book (Other academic) Published
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-2377 (URN)
Available from: 2007-05-11 Created: 2007-05-11Bibliographically approved
3. Differential diagnosis of dementia in an argumentation framework
Open this publication in new window or tab >>Differential diagnosis of dementia in an argumentation framework
2006 (English)In: Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, ISSN 1064-1246, Vol. 17, no 4, 387-394 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

In order to provide support for differential diagnosis of dementia in medical practice, logical specification of a single clinical guideline is not sufficient. Therefore, a synthesis guideline has been formalized using core features from selected clinical guidelines which report high sensitivity, using conventional two-valued propositional logic. This guideline is sufficient for capturing the major part of typical cases of patients in the domain. However, in order to provide support in atypical cases, additional clinical guidelines are needed in the reasoning process which report higher specificity but are pervaded with more uncertainty. In order to capture the different levels of significance in evidence expressed in the clinical guidelines an argumentation framework based on a many-valued propositional logic is adapted for the domain. This is accomplished in a context of transformations between logics. Formal frameworks will be given as well as a clinical case study where the sets of values that are attached to arguments correspond to the vocabulary used in the clinical guidelines, as well as the functions which compute the significance.

Place, publisher, year, edition, pages
New York: John Wiley & Sons, 2006
Keyword
Dementia, diagnosis, qualitative reasoning, knowledge representation, protocols and guidelines
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-2378 (URN)
Available from: 2007-05-11 Created: 2007-05-11 Last updated: 2011-03-09Bibliographically approved
4. Towards Dementia Diagnosis Logic
Open this publication in new window or tab >>Towards Dementia Diagnosis Logic
2006 (English)In: 11th Int. Conf. Information Processing and Management of Uncertainty in Knowledge-based Systems (IPMU'06), Paris: Editions EDK , 2006, 1251-1257 p.Conference paper, Published paper (Refereed)
Abstract [en]
Historical motivations for classification systems in health care are requirements of data collections for statistics. Aims to unify data collections eventually becomes a starting point for nomenclature and ontology developments. Diagnosis encoding plays an important role in shifting the paradigm from providing statistics to making decisions. For logic and decision support the situation is non-trivial as nomenclatures continuously change and diagnostic categories are extended. Further, management of both phenomenology and etiology in differential diagnosis requires organisation and logical structure of information modalities and disease taxonomies. In this paper we provide a logical analysis of a diagnostic manual dividing mental disorders into disorder types. The subdivision is based on criteria (rule) sets and defining features (facts). Our focus is on dementia and we show and compare how particular underlying logic for encoding the dementia classifier can manage heterogeneity of individuals sharing a diagnosis and manyvaluedness of truth regarding diagnosis of boundary cases.
Place, publisher, year, edition, pages
Paris: Editions EDK, 2006
Keyword
DSM-IV, dementia, diagnosis
National Category
Computer Science
Research subject
Computer Science
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-20045 (URN)
Available from: 2009-03-15 Created: 2009-03-15 Last updated: 2009-03-27
5. Towards Refinement of Clinical Evidence Using General Logics
Open this publication in new window or tab >>Towards Refinement of Clinical Evidence Using General Logics
In: WFLP 2007Article in journal (Refereed) Submitted
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-2380 (URN)
Available from: 2007-05-11 Created: 2007-05-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2235 kB)1073 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2235 kBChecksum SHA-1
a03b1583dd868543a5b856808784dbc13abbcfc6dd523c2bea61a20147345e0301f2caf1
Type fulltextMimetype application/pdf

Authority records BETA

Lindgren, Helena

Search in DiVA

By author/editor
Lindgren, Helena
By organisation
Departement of Computing Science
Computer Science

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1073 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 2202 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf