Iden%fying pa%ents for clinical trials using fuzzy ternary - - PowerPoint PPT Presentation

Iden%fying ¡pa%ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡ using ¡fuzzy ¡ternary ¡logic ¡expressions ¡

• n ¡HL7 ¡messages ¡

Raphael ¡W. ¡Majeed, ¡Rainer ¡Röhrig ¡

Sec%on ¡Medical ¡Informa%cs ¡in ¡Anesthesiology ¡and ¡intensive ¡care ¡medicine ¡ Justus-­‑Liebig ¡University ¡Gießen ¡(Germany) ¡ ¡ August ¡30th ¡2011, ¡Oslo ¡

• R. ¡W. ¡Majeed: ¡Iden%fying ¡pa%ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡using ¡HL7 ¡messages ¡

1 ¡

Oral ¡presenta%on ¡at ¡MIE ¡2011: ¡

Background ¡

• Failure ¡of ¡clinical ¡trials ¡oWen ¡ ¡

due ¡to ¡not ¡enough ¡par%cipants ¡

• Government ¡funded ¡joint ¡

project ¡to ¡assist ¡pa%ent ¡ ¡ recruitment ¡

• Communica%on ¡infra-­‑ ¡

structure ¡based ¡on ¡HL7 ¡ at ¡the ¡university ¡Giessen ¡

2 ¡

• R. ¡W. ¡Majeed: ¡Iden%fying ¡pa%ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡using ¡HL7 ¡messages ¡

Aim: ¡Assist ¡pa%ent ¡recruitment ¡

• passively ¡listen ¡to ¡passing ¡HL7 ¡messages ¡

– 20000 ¡per ¡day, ¡peak ¡rate ¡of ¡30 ¡messages/s ¡

• focus ¡on ¡speed ¡and ¡scalability ¡

– 40000 ¡pa%ents ¡x ¡50 ¡trials ¡= ¡2m ¡processes ¡

• preferably ¡close ¡to ¡real-­‑%me ¡recruitment ¡
• formal ¡descrip%on ¡of ¡eligibility ¡criteria ¡needed ¡

¡

3 ¡

• R. ¡W. ¡Majeed: ¡Iden%fying ¡pa%ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡using ¡HL7 ¡messages ¡

Methods ¡(1) ¡

4 ¡dis%nct ¡groups ¡for ¡eligibility ¡criteria ¡

a) Completely ¡decidable ¡facts ¡(e.g. ¡MPR, ¡lab ¡ results) ¡ ¡ ¡“age ¡between ¡3 ¡months ¡and ¡30 ¡years” ¡ b) Par%ally ¡decidable ¡facts ¡ ¡“medulloblastoma ¡or ¡ependymoma” ¡ c) Undecidable ¡facts ¡ ¡“no ¡renal ¡disease” ¡ d) Unprocessable ¡facts ¡ ¡“subject ¡unlikely ¡to ¡comply ¡with ¡protocol” ¡

4 ¡

 ¡  ¡  ¡

• R. ¡W. ¡Majeed: ¡Iden%fying ¡pa%ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡using ¡HL7 ¡messages ¡

Methods ¡(2) ¡

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• Analysis ¡of ¡eligibility ¡criteria ¡

– na%on-­‑wide ¡recrui%ng ¡trials ¡from ¡ClinicalTrials.gov ¡

• Formal ¡descrip%on ¡of ¡trial ¡criteria ¡ ¡
• Prototype ¡implementa%on ¡
• Feasibility ¡study ¡

– Data ¡structures ¡and ¡algorithms ¡appropriate ¡for ¡ real-­‑%me ¡processing? ¡

• R. ¡W. ¡Majeed: ¡Iden%fying ¡pa%ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡using ¡HL7 ¡messages ¡

Results ¡(1): ¡Formal ¡descrip%on ¡

• Conjunc%ve ¡normal ¡form ¡(CNF) ¡expressions: ¡

– natural ¡representa%on ¡of ¡eligibility ¡criteria ¡ – e.g. ¡age ¡> ¡16 ¡and ¡hemoglob. ¡> ¡10g/dl ¡ ¡ and ¡diagnosis ¡A ¡or ¡B ¡

• Three ¡valued ¡(ternary) ¡logic ¡to ¡allow ¡missing ¡

informa%on ¡

– e.g. ¡true ¡AND ¡unkn. ¡= ¡unkn., ¡false ¡AND ¡unkn. ¡= ¡false ¡

• Fuzzy ¡logic ¡for ¡flexible ¡recommenda%ons ¡

– NOT ¡a, ¡a ¡AND ¡b, ¡a ¡OR ¡b ¡= ¡(1-­‑a), ¡min(a,b), ¡max(a,b) ¡

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Results ¡(2) ¡

• 45% ¡of ¡eligibility ¡criteria ¡are ¡decidable ¡

– sufficient ¡according ¡to ¡prac%cioners ¡

• prototype ¡implementa%on: ¡

– yet ¡without ¡evalua%ng ¡expressions ¡ – processing ¡MPR, ¡diagnoses, ¡therapies, ¡lab ¡results ¡ – 250 ¡messages/s ¡on ¡desktop ¡pc ¡

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Conclusion ¡

• Eligibility ¡criteria ¡can ¡be ¡formally ¡described ¡as ¡

fuzzy ¡ternary ¡logic ¡expressions ¡

• Low ¡descrip%onal ¡complexity ¡ ¡à ¡good ¡

– all ¡relevant ¡problems ¡decidable ¡

• Limita%ons ¡

– Not ¡all ¡informa%on ¡immediately ¡available ¡ (e.g. ¡delayed ¡entry ¡by ¡prac%cioner) ¡

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Future ¡direc%ons ¡

• Complete ¡implementa%on ¡and ¡evalua%on ¡
• Data ¡warehouse ¡integra%on ¡
• From ¡logic ¡formulas ¡to ¡finite ¡state ¡machines ¡

– reques%ng ¡missing ¡examina%ons, ¡lab ¡tests ¡ – suitability ¡for ¡general ¡decision ¡support? ¡

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(a ¡OR ¡b) ¡AND ¡(c ¡OR ¡d ¡OR ¡e) ¡

Thank ¡you ¡for ¡your ¡anen%on ¡

10 ¡

Raphael ¡W. ¡Majeed, ¡Rainer ¡Röhrig: ¡ ¡Iden0fying ¡pa0ents ¡for ¡clinical ¡trials ¡using ¡fuzzy ¡ternary ¡ ¡logic ¡expressions ¡on ¡HL7 ¡messages ¡ ¡

Contact ¡informa%on: ¡ ¡raphael.majeed@chiru.med.uni-­‑giessen.de ¡ ¡rainer.roehrig@chiru.med.uni-­‑giessen.de ¡ ¡phone: ¡+49 ¡(0)641-­‑985-­‑44494 ¡

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