Hermann-Paul-Centrum für Linguistik
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Nutzung von Termhäufigkeiten bei der medizinischen
Dokumentenrecherche
Stefan Schulz, Kornél Markó, Rüdiger KlarUniversitätsklinikum Freiburg
Abteilung Medizinische Informatik
Hermann-Paul-Centrum für Linguistik

Medizinische Informatik in FreiburgMedizinische Informatik in Freiburg
Medizinische Informatik Direktor Prof. Dr. Klar
• Wissenschaftliche Schwerpunkte– Patientenbezogene Dienste:
Krankenhausinformationssystem
– Patientenunabhängige Auskunfts- und Wissensdienste
– Grundlagen zur Modellierung medizinischer Konzepte
– Begriffliche Ordnungssysteme in der Medizin
– Konzepte zur Integration von Elektronischer Patientenakte und medizinischen Wissensdiensten
– Text-Retrieval / Cross-Language Retrieval

DokumentenrechercheDokumentenrecherche
Medizinische Suchmaschinen– Unterschiedliche Dokumentenarten
– Mehrsprachigkeit
– Diverse Nutzergruppen
– Hohe sprachliche Variabilität
– Dokumentenumfang

Nutzung von Termhäufigkeiten bei der medizinischen Dokumentenrecherche
• Kontext: Semantische Indexierung
• Termhäufigkeiten zur lexikalischer Disambiguierung
• Termhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking
• Termhäufigkeiten bei der Lexikonvalidierung

Nutzung von Termhäufigkeiten bei der medizinischen Dokumentenrecherche
• Kontext: Semantische Indexierung
• Termhäufigkeiten zur lexikalischer Disambiguierung
• Termhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking
• Termhäufigkeiten bei der Lexikonvalidierung

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Todesursachenstatistik
Statistik Todesursachen
Statistik Todesursache

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Todesursachenstatistik
Statistik Todesursachen
Statistik Todesursache

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

ProblemProblem
• Variabilität fachsprachlicher Ausdrücke beeinträchtigt Rechercheergebnis
• Maschinelle Indexierung (z.B. Web-Suchmaschinen) semantisch „blind“
• Manuelle Indexierung (z.B. MEDLINE) aufwendig
• Morphosaurus-Ansatz: lexikonbasierte automatische semantische Indexierung

#GASTR
#CHAMBER
#HEPAR
#NEPHR
#INFLAMM
Subwort Lexikon: Subwort Thesaurus:Gruppierung von synonymen Subwörtern
gastr
stomach
Magen
ventric
chamber
hepat, hepar
liver
leber
-itis, inflamm,
entzünd
nephr-
ren-
kidney
niere
Semantische Indexierung durch MORPHOSemantische Indexierung durch MORPHOSSAURUSAURUS

High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
Semantische Indexierung durch MORPHOSemantische Indexierung durch MORPHOSSAURUSAURUS

High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung
Semantische Indexierung durch MORPHOSemantische Indexierung durch MORPHOSSAURUSAURUS

high tsh value s suggest the diagnos is of primar y hypo thyroid ism
er hoeh te tsh wert e erlaub en die diagnos e einer primaer en schilddruese n unter funktion
ZerlegungsalgorithmusSubwort-Lexikon
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung
Semantische Indexierung durch MORPHOSemantische Indexierung durch MORPHOSSAURUSAURUS

high tsh value s suggest the diagnos is of primar y hypo thyroid ism
er hoeh te tsh wert e erlaub en die diagnos e einer primaer en schilddruese n unter funktion
ZerlegungsalgorithmusSubwort-Lexikon
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung
#up tsh #value #suggest #diagnost #primar #hypo #thyre
#up tsh #value #permit #diagnost #primar #thyre #hypo #function
Subwort-Thesaurus
Semantische Normalisierung
Semantische Indexierung durch MORPHOSemantische Indexierung durch MORPHOSSAURUSAURUS
Interlingua (Semantische Deskriptoren)

high tsh value s suggest the diagnos is of primar y hypo thyroid ism
er hoeh te tsh wert e erlaub en die diagnos e einer primaer en schilddruese n unter funktion
ZerlegungsalgorithmusSubwort-Lexikon
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung
#up tsh #value #suggest #diagnost #primar #hypo #thyre
Interlingua (Semantische Deskriptoren)
#up tsh #value #permit #diagnost #primar #thyre #hypo #function
Subwort-Thesaurus
Semantische Normalisierung
Semantische Indexierung durch MORPHOSemantische Indexierung durch MORPHOSSAURUSAURUS

Sprachübergreifende Suche mit Sprachübergreifende Suche mit MORPHOSAURUSMORPHOSAURUS

Sprachübergreifende Suche mit Sprachübergreifende Suche mit MORPHOSAURUSMORPHOSAURUS

Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
Sprachübergreifende Suche mit Sprachübergreifende Suche mit MORPHOSAURUSMORPHOSAURUS

Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
#correl #hyper #tens #lesion #whit #matter
Sprachübergreifende Suche mit Sprachübergreifende Suche mit MORPHOSAURUSMORPHOSAURUS

Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
#correl #hyper #tens #lesion #whit #matter
Sprachübergreifende Suche mit Sprachübergreifende Suche mit MORPHOSAURUSMORPHOSAURUS

Todesursachenstatistik
Statistik Todesursache
Statistik Todesursachen
BenutzerfreundlichkeitBenutzerfreundlichkeit

Todesursachenstatistik
Statistik Todesursache
Statistik Todesursachen
BenutzerfreundlichkeitBenutzerfreundlichkeit

MehrsprachigkeitMehrsprachigkeit
Behandlung Hirnhautentzündungautomatic all

MehrsprachigkeitMehrsprachigkeit
Behandlung Hirnhautentzündungautomatic all

Nutzung von Termhäufigkeiten bei der medizinischen Dokumentenrecherche
• Kontext: Semantische Indexierung
• Termhäufigkeiten zur lexikalischer Disambiguierung
• Termhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking
• Termhäufigkeiten bei der Lexikonvalidierung

MehrdeutigkeitMehrdeutigkeit
• Quellen von Mehrdeutigkeiten sind lexikalische Ressourcen (vgl. WordNet)
• „Bruch“ -> {#fraktur, #hernie}
• Ohne Weltwissen nicht interpretierbar: „Bruch des Kleinfingers“, „Bruch in der Leiste“
• Alternative: Kontextinformationen und Wortstatistiken zur Disambiguierung

CorpusstatistikCorpusstatistik
w = 4

CorpusstatistikCorpusstatistik
[#fraktur #finger] = 3
w = 4

CorpusstatistikCorpusstatistik
[#fraktur #finger] = 3[#finger #unterbrech] = 1

CorpusstatistikCorpusstatistik
[#fraktur #finger] = 3[#finger #unterbrech] = 1[#unterbrech #kontin.] = 1
.
.
.
.
.
.
.

DisambiguierungDisambiguierung
• Ambiguität von „Bruch des Fingers“:
• [{ #fraktur,#hernie} #finger]
• [#fraktur #finger] = 3
• [#hernie #finger] = 0
• -> mit „Bruch“ ist „Fraktur“ gemeint…

Nutzung von Termhäufigkeiten bei der medizinischen Dokumentenrecherche
• Kontext: Semantische Indexierung
• Termhäufigkeiten zur lexikalischer Disambiguierung
• Termhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking
• Termhäufigkeiten bei der Lexikonvalidierung

• Anfrage: „Statistik Todesursache“
Welches Dokument passt am besten zur Anfrage?
Termhäufigkeiten zum Relevanz-RankingTermhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking

• TF/IDF: Term-Frequenz/Inverse Dokument-Frequenz
• Prinzip: statistische Ermittlung der „Wichtigkeit“ von einzelnen Wörtern
• Prämisse: Wörter, welche in einem Dokument häufig, in anderen aber sehr selten sind, sind gute Deskriptoren des Dokumenteninhalts
Termhäufigkeiten zum Relevanz-RankingTermhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking

• Inverse Dokument-Frequenz anhand einer Kollektion von 1 Mio Dokumenten:– „Todesursache“ kommt in 100 Dokumenten vor. IDF(Todesursache)=:
100/1000000=0.0001– „Statistik“ kommt in 1000 Dokumenten vor. IDF(Statistik) =
1000/1000000=0.001• Termfrequenz anhand von Dokument 1
– „Todesursache kommt 3mal vor, „Statistik“ 1mal und insgesamt beinhaltet das Dokument 100 Wörter.
– TF(Todesursache) = 3/100 = 0.03– TF(Statistik) = 1/100 = 0.01
• Termfrequenz anhand von Dokument 2– „Todesursache“ kommt 2mal vor, „Statistik“ 7mal und insgesamt hat
das Dokument 300 Wörter. – TF(Todesursache) = 2/300 = 0.007– TF(Statistik) = 7/300 = 0.023
• Das Ranking ergibt sich aus dem Verrechnen von TF und IDF:– Dokument 1: (0.03/0.0001) * (0.01/0.001) = 300 * 10 = 3000– Dokument 2: (0.007/0.0001) * (0.023/0.001) = 70 * 23 = 1610
• Dokument 1 erhält ein besseres Ranking, obwohl Dokument 2 insgesamt mehr Treffer aufweist!
Termhäufigkeiten zum Relevanz-RankingTermhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking

Nutzung von Termhäufigkeiten bei der medizinischen Dokumentenrecherche
• Kontext: Semantische Indexierung
• Termhäufigkeiten zur lexikalischer Disambiguierung
• Termhäufigkeiten zum Relevanz-Ranking
• Termhäufigkeiten bei der Lexikonvalidierung

Vergleichbare Korpora in unterschiedlichen Vergleichbare Korpora in unterschiedlichen SpachenSpachen
Diabetes mellitus tipo 1(ya no debe usarse el término Diabetes Insulino dependiente)Característicamente se da en la época temprana de la vida y se debe a un deficit absoluto de insulina, dado por la destrucción de las células beta del páncreas por procesos autoinmunes ó idiopáticos. Sólo cerca de 1 entre cada 20 personas diabéticas tiene diabetes tipo 1, la cual se presenta más frecuentemente en jóvenes y niños. Este tipo de diabetes se conocía como diabetes mellitus insulinodependiente o diabetes juvenil. En ella, las células beta del páncreas no producen insulina o apenas producen. En los primeros años de la enfermedad suelen quedar reservas pancreáticas que permiten una secreción mínima de insulina (este período se denomina luna de miel).
Diabetes Typ 1
Bei diesem Krankheitstyp zerstört das körpereigene Immunsystem selbst im Rahmen einer Entzündungsreaktion die insulinproduzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse. Diese Entzündungsreaktion setzt wahrscheinlich bereits in frühester Kindheit ein. Die daraus folgende Zerstörung der insulinproduzierenden Betazellen führt nach und nach zu einem zunehmenden Insulinmangel. Erst wenn ca. 80-90 Prozent der Beta-Zellen zerstört sind manifestiert sich ein Typ-1-Diabetes. In der Anfangsphase der Erkrankung ist also durchaus noch eine kleine Insulinrestproduktion vorhanden.
Type 1 diabetes mellitus
Type 1 diabetes mellitus — formerly known as insulin-dependent diabetes (IDDM), childhood diabetes, is characterized by loss of the insulin-producing beta cells of the islets of Langerhans of the pancreas leading to a deficiency of insulin. It should be noted that there is no known preventative measure that can be taken against type 1 diabetes. Most people affected by type 1 diabetes are otherwise healthy and of a healthy weight when onset occurs. Diet and exercise cannot reverse or prevent type 1 diabetes. Sensitivity and responsiveness to insulin are usually normal, especially in the early stages.
kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa candiwijixa kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa candiwijixa — formeriiijyxa knowledgiiiprqa insuliniiqwrwa - {referriiiijqa,addictiiiiqka} diabetesiiiryxa ( iddm ) , childreniijxjza diabetesiiiryxa , featuriikqjra lostiiqpxka insuliniiqwrwa - productiiiyjya betaiiipxya cellulrijzyqa isletiijrjka langerhansiikirxa pancreatiiqxira {plumbiiiqjya,leaderijqirpa,ledijzjrka,deriviiirxka} deficriprzra insuliniiqwrwa . noted nooneiiirxqa knowledgiiiprqa precautiiipyya {activitiiiizpa,mensurationiixwika} {kannerikyik,couldiiiiiya,lataijwipz} {beveragiiipjia,extractiiiywra,gripiijkipa,genommiikryi,tomadikqypz} againstiiijyra kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa . mostiizrpwa {nationiikzrya,someoneiijpyxa} {loveiikjwwa,infestatiiipqwa} kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa healthiijjiwa
diabetesiiiryxa {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} 1 pathiiiyiia {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} destriiprwqa somaliijxxza selfiijrria imunipyqpza systemiiqipra iniiiqija frameiijizqa phlogistiiixxka reactiizwrxa insuliniiqwrwa productiiiyjya betaiiipxya cellulrijzyqa iniiiqija pancreatiiqxira . phlogistiiixxka reactiizwrxa sitijwwkya likeliijrkjka iniiiqija precociijijra esteriiiykra childreniijxjza . {aftereffectiiizypa,followiiipqza} destriiprwqa insuliniiqwrwa productiiiyjya betaiiipxya cellulrijzyqa ledijzjrka reariiipjxa reariiipjxa highgrade_extent_or_weightrikxxka insuliniiqwrwa deficriprzra . primariiiyiya 80 - 90 percentipjwwka beta - cellulrijzyqa destriiprwqa manifestiikpixa {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} - 1 - diabetesiiiryxa . iniiiqija incipientiiiwqwa phasiiiykwa .
diabetesiiiryxa candiwijixa {kindiiqzyqa,guyijwpkka, speciesippjxwa} hum ( ya nooneiiirxqa debe usediiqkyxa el stoppiijqwpa diabetesiiiryxa insuliniiqwrwa {referriiiijqa,addictiiiiqka} ) featuriikqjra se da iniiiqija la epoca precociijijra la vida se debe a un deficit absolutiiiikpa insuliniiqwrwa , dado viaijpiwpa la nooneiiirxqa changiiiiwqa las cellulrijzyqa beta del pancreas viaijpiwpa {vorgangripiqx,techniqueiikqpja,decursipqyxp,lawsuitriqzqxa} selfiijrria imunipyqpza opippwqa idio pathiiiyiia os . justijqjjqa cerca hum entre cada dois zero someoneiijpyxa diabetesiiiryxa tiene diabetesiiiryxa {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} hum , la cual se showijpiqqa morerijyqpa frequentriqjwia iniiiqija
Sprache 1 Sprache 2 Sprache 3

kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa candiwijixa kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa candiwijixa — formeriiijyxa knowledgiiiprqa insuliniiqwrwa - {referriiiijqa,addictiiiiqka} diabetesiiiryxa ( iddm ) , childreniijxjza diabetesiiiryxa , featuriikqjra lostiiqpxka insuliniiqwrwa - productiiiyjya betaiiipxya cellulrijzyqa isletiijrjka langerhansiikirxa pancreatiiqxira {plumbiiiqjya,leaderijqirpa,ledijzjrka,deriviiirxka} deficriprzra insuliniiqwrwa . noted nooneiiirxqa knowledgiiiprqa precautiiipyya {activitiiiizpa,mensurationiixwika} {kannerikyik,couldiiiiiya,lataijwipz} {beveragiiipjia,extractiiiywra,gripiijkipa,genommiikryi,tomadikqypz} againstiiijyra kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa . mostiizrpwa {nationiikzrya,someoneiijpyxa} {loveiikjwwa,infestatiiipqwa} kindiiqzyqa 1 diabetesiiiryxa healthiijjiwa
diabetesiiiryxa {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} 1 pathiiiyiia {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} destriiprwqa somaliijxxza selfiijrria imunipyqpza systemiiqipra iniiiqija frameiijizqa phlogistiiixxka reactiizwrxa insuliniiqwrwa productiiiyjya betaiiipxya cellulrijzyqa iniiiqija pancreatiiqxira . phlogistiiixxka reactiizwrxa sitijwwkya likeliijrkjka iniiiqija precociijijra esteriiiykra childreniijxjza . {aftereffectiiizypa,followiiipqza} destriiprwqa insuliniiqwrwa productiiiyjya betaiiipxya cellulrijzyqa ledijzjrka reariiipjxa reariiipjxa highgrade_extent_or_weightrikxxka insuliniiqwrwa deficriprzra . primariiiyiya 80 - 90 percentipjwwka beta - cellulrijzyqa destriiprwqa manifestiikpixa {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} - 1 - diabetesiiiryxa . iniiiqija incipientiiiwqwa phasiiiykwa .
diabetesiiiryxa candiwijixa {kindiiqzyqa,guyijwpkka, speciesippjxwa} hum ( ya nooneiiirxqa debe usediiqkyxa el stoppiijqwpa diabetesiiiryxa insuliniiqwrwa {referriiiijqa,addictiiiiqka} ) featuriikqjra se da iniiiqija la epoca precociijijra la vida se debe a un deficit absolutiiiikpa insuliniiqwrwa , dado viaijpiwpa la nooneiiirxqa changiiiiwqa las cellulrijzyqa beta del pancreas viaijpiwpa {vorgangripiqx,techniqueiikqpja,decursipqyxp,lawsuitriqzqxa} selfiijrria imunipyqpza opippwqa idio pathiiiyiia os . justijqjjqa cerca hum entre cada dois zero someoneiijpyxa diabetesiiiryxa tiene diabetesiiiryxa {kindiiqzyqa,guyijwpkka,speciesippjxwa} hum , la cual se showijpiqqa morerijyqpa frequentriqjwia iniiiqija
Häufigkeit semantischer DeskriptorenHäufigkeit semantischer Deskriptoren
1
10
100
1000

MID MIDCod f1 f2 Sa Sd S
Peopleriixypa 500783 6352 0 0,1466 1,0000 0,7155
Fromiwiixxa 060077 4676 0 0,1079 1,0000 0,7026
Icasikprrr 023555 0 3022 0,0697 1,0000 0,6899
Lttroriiyira 500805 10 3331 0,0771 0,9940 0,6884
Mostiizrpwa 009536 2783 0 0,0642 1,0000 0,6881
Enteikywjw 028616 0 2069 0,0477 1,0000 0,6826
Icakiirwy 200568 0 1945 0,0449 1,0000 0,6816
Sometimerijixja 501071 1708 0 0,0394 1,0000 0,6798
Pressureiiipkza 000329 1833 2 0,0423 0,9978 0,6793
MID MIDCod f1 f2 Sa Sd S
zpippxra 303375 1 3428 0,0590 0,9994 0,6859
keinemrikzrp 502953 0 1803 0,0310 1,0000 0,6770
barriqrqp 504543 0 1021 0,0176 1,0000 0,6725
eingesetztijiikr 010025 0 972 0,0167 1,0000 0,6722
ipippry 303358 0 956 0,0165 1,0000 0,6722
dispensatrijiyya 501088 0 845 0,0145 1,0000 0,6715
langerrikzzwa 502996 0 780 0,0134 1,0000 0,6711
siterijjrka 501152 681 0 0,0117 1,0000 0,6706
Portugiesisch/Englisch
Deutsch / Englisch

ZusammenfassungZusammenfassung

Proof-of-Concepts IProof-of-Concepts I
• Deutsche Zentralbibliothek für Medizin (ZBMed), Köln: – Bibliographische Suche über 300.000 einsprachige Dokumente
• Deutsches Institut für Medizinische Dokumentation und Klassifikation (DIMDI), Köln: – Bibliographische Suche über 600.000 mehrsprachige Dokumente
• Health on the Net Foundation (HON), Genf: – Studie mit 5,000 Dokumenten
• Hautklinik Freiburg:– „Google“-Suche für patientenbezogene Daten (EPA)

Proof-of-Concepts IIProof-of-Concepts II
• Hautklinik Freiburg:

Proof-of-Concepts IIIProof-of-Concepts III
• ICD Kodierbrowser:– Suche in 15,278 ICD-Codes

EvaluationEvaluation
• OHSUMED-Corpus (Hersh et al., 1994)– Untermenge von MEDLINE
– ~300,000 englische Dokumente
– 106 englische Benutzeranfragen, von Experten übersetzt ins Deutsche, Portugiesische, Spanische, Französische und Schwedische
– Relevanz der Dokumente manuell markiert

0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Recall
Pre
cisi
on
BaselineEnglischDeutschPortugiesischSpanischFranzösischSchwedisch
121%111%99%84%79%79%
EvaluationEvaluation

Probabilistische Methoden in der Anwendung und Pflege eines
medizinischen Dokumentenrecherchesystems
Stefan Schulz, Kornél Markó, Rüdiger KlarUniversitätsklinikum Freiburg
Abteilung Medizinische Informatik
Hermann-Paul-Centrum für Linguistik

Medizinische Informatik in FreiburgMedizinische Informatik in Freiburg
Medizinische Informatik Direktor Prof. Dr. Klar
• Wissenschaftliche Schwerpunkte– Patientenbezogene Dienste:
Krankenhausinformationssystem
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– Grundlagen zur Modellierung medizinischer Konzepte
– Begriffliche Ordnungssysteme in der Medizin
– Konzepte zur Integration von Elektronischer Patientenakte und medizinischen Wissensdiensten
– Text-Retrieval / Cross-Language Retrieval

TextrechercheTextrecherche
Medizinische Suchmaschinen– Unterschiedliche Dokumentenarten
– Mehrsprachigkeit
– Diverse Nutzergruppen
– Hohe sprachliche Variabilität
– Dokumentenumfang

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Todesursachenstatistik
Statistik Todesursachen
Statistik Todesursache

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Todesursachenstatistik
Statistik Todesursachen
Statistik Todesursache

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Todesursachenstatistik
Statistik Todesursachen
Statistik Todesursache

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Todesursachenstatistik
Statistik Todesursachen
Statistik Todesursache

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Anstieg der Cholestase-parameter

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
“Correlation of high blood
pressure and lesion of the white
substance”

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
“Correlation of high blood
pressure and lesion of the white
substance”

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
“Correlation of high blood
pressure and lesion of the white
substance”

Konventionelle SuchtechnologienKonventionelle Suchtechnologien
Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
“Correlation of high blood
pressure and lesion of the white
substance”

Linguistische Phänomene erschweren die medizinische Textrecherche!
– Flexion: Erkrankungen, Bluthochdrucks, Risiken
– Derivation: Krankheit, diastolisch, leukozytär
– Komposition: Gemeinde|krank|en|pflege|station|en
– Akronyme: AIDS, SARS, OECD
– Orthografische Varianten: • Kolonkarzinom, Colonkarzinom,
• Ösophagus, Oesophagus,
• ulzerierend, ulcerierend
– Synonyme: • Bluthochdruck – Hypertonie,
• Prophylaxe – Vorbeugung
– Eigennamen: Aspirin, ASS, ...
WortbildungWortbildung

MORPHOMORPHOSSAURUSAURUS Lösungen Lösungen
Subwörter sind atomare konzeptuelle oder linguistische Einheiten:
– Stämme: verletz, entzünd, magen, schleimhaut
– Präfixe: ab-, an-, anti-, ge-, hervor-, hyper-
– Suffixe: -abel, -bar, -haft, -ion, -itis
– Infixe: -o-, -s-
Synonyme Subwörter werden (sprachübergreifend) in Äquivalenzklassen gruppiert:
#derma = { derm, cutis, skin, haut, kutis, pele, cutis, piel, … }
#inflamm = { inflam, -itic, -itis, entzuend, -itis, -itisch, inflam, flog, inflam, flog, -iolitis, ... }
Empirische Kriterien:– hypertonie = {#hyper #tens #blood}

MORPHOMORPHOSSAURUSAURUS Ressourcen Ressourcen
Subwort-Lexikon:– Organisiert Subwörter (atomare
Bedeutungseinheiten) in mehreren Sprachen
Subwort-Thesaurus: – Gruppiert synonyme
Lexikoneinträge (auch sprachübergreifend)
Segmentierungsalgorithmus:– Extraktion von Subwörtern und
Zuweisung von Äquivalenzklassen

MORPHOMORPHOSSAURUSAURUS Ressourcen Ressourcen
Subwort-Lexikon:– Organisiert Subwörter (atomare
Bedeutungseinheiten) in mehreren Sprachen
Subwort-Thesaurus: – Gruppiert synonyme
Lexikoneinträge (auch sprachübergreifend)
Segmentierungsalgorithmus:– Extraktion von Subwörtern und
Zuweisung von Äquivalenzklassen
MORPHOMORPHOSSAURUSAURUS(www.morphosaurus.net)

#GASTR
#CHAMBER
#HEPAR
#NEPHR
#INFLAMM
Subwort Lexikon: Subwort Thesaurus:Gruppierung von synonymen Subwörtern
gastr
stomach
Magen
ventric
chamber
hepat,hepar
liver
leber
-itis, inflamm,
entzünd
nephr-
ren
kidney
niere
MORPHOMORPHOSSAURUS AURUS : Lexikon & : Lexikon & ThesaurusThesaurus

BeispielBeispiel
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...

BeispielBeispiel
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung

BeispielBeispiel
high tsh value s suggest the diagnos is of primar y hypo thyroid ism
er hoeh te tsh wert e erlaub en die diagnos e einer primaer en schilddruese n unter funktion
ZerlegungsalgorithmusSubwort-Lexikon
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung

BeispielBeispiel
high tsh value s suggest the diagnos is of primar y hypo thyroid ism
er hoeh te tsh wert e erlaub en die diagnos e einer primaer en schilddruese n unter funktion
ZerlegungsalgorithmusSubwort-Lexikon
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung
#up tsh #value #suggest #diagnost #primar #hypo #thyre
Interlingua
#up tsh #value #permit #diagnost #primar #thyre #hypo #function
Subwort-Thesaurus
Semantische Normalisierung

BeispielBeispiel
high tsh value s suggest the diagnos is of primar y hypo thyroid ism
er hoeh te tsh wert e erlaub en die diagnos e einer primaer en schilddruese n unter funktion
ZerlegungsalgorithmusSubwort-Lexikon
High TSH values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
Original
Erhöhte TSH-Werte erlauben die Diagnose einer primären Schilddrüsenunterfunktion ...
high tsh values suggest the diagnosis of primary hypo-thyroidism ...
erhoehte tsh werte erlauben die diagnose einer primaeren schilddruesenunterfunktion ...
Orthografische Regeln
Orthografische Normalisierung
#up tsh #value #suggest #diagnost #primar #hypo #thyre
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#up tsh #value #permit #diagnost #primar #thyre #hypo #function
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Semantische Normalisierung

Suche mit MORPHOSuche mit MORPHOSSAURUSAURUS

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Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…

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Korrelation von Hypertonie und
Läsion der Weißen Substanz…
#correl #hyper #tens #lesion #whit #matter

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Läsion der Weißen Substanz…
#correl #hyper #tens #lesion #whit #matter

Todesursachenstatistik
Statistik Todesursache
Statistik Todesursachen
BenutzerfreundlichkeitBenutzerfreundlichkeit

Todesursachenstatistik
Statistik Todesursache
Statistik Todesursachen
BenutzerfreundlichkeitBenutzerfreundlichkeit

MehrsprachigkeitMehrsprachigkeit
Behandlung Hirnhautentzündungautomatic all

MehrsprachigkeitMehrsprachigkeit
Behandlung Hirnhautentzündungautomatic all

MehrdeutigkeitMehrdeutigkeit
• Quellen von Mehrdeutigkeiten sind lexikalische Ressourcen (vgl. WordNet)
• „Bruch“ -> {#fraktur, #hernie}
• Ohne Weltwissen nicht interpretierbar: „Bruch des Fingers“, „Bruch in der Leiste“
• Alternative: Kontextinformationen und Wortstatistiken zur Disambiguierung

CorpusstatistikCorpusstatistik
w = 4

CorpusstatistikCorpusstatistik
[#fraktur #finger] = 3
w = 4

CorpusstatistikCorpusstatistik
[#fraktur #finger] = 3[#finger #unterbrech] = 1

CorpusstatistikCorpusstatistik
[#fraktur #finger] = 3[#finger #unterbrech] = 1[#unterbrech #kontin.] = 1
.
.
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DisambiguierungDisambiguierung
• Ambiguität von „Bruch des Fingers“:
• [{ #fraktur,#hernie} #finger]
• [#fraktur #finger] = 3
• [#hernie #finger] = 0
• -> mit „Bruch“ ist „Fraktur“ gemeint…

Relevanzkriterien zum Relevanzkriterien zum RankingRanking
• Anfrage: „Statistik Todesursache“
Welches Dokument passt am besten zur Anfrage?

Modell mit TermhäufigkeitenModell mit Termhäufigkeiten
• TF/IDF: Term-Frequenz/Inverse Dokument-Frequenz
• Prinzip: statistische Ermittlung der „Wichtigkeit“ von einzelnen Wörtern
• Prämisse: Wörter, welche in einem Dokument häufig, in anderen aber sehr selten sind, sind gute Deskriptoren des Dokumenteninhalts

BeispielBeispiel
• Inverse Dokument-Frequenz anhand einer Kollektion von 1 Mio Dokumenten:– „Todesursache“ kommt in 100 Dokumenten vor. IDF(Todesursache)=: 100/1000000=0.0001– „Statistik“ kommt in 1000 Dokumenten vor. IDF(Statistik) = 1000/1000000=0.001
• Dokument 1 – „Todesursache kommt 3mal vor, „Statistik“ 1mal und insgesamt beinhaltet das Dokument 100
Wörter. – TF(Todesursache) = 3/100 = 0.03– TF(Statistik) = 1/100 = 0.01
• Dokument 2– „Todesursache“ kommt 2mal vor, „Statistik“ 7mal und insgesamt hat das Dokument 300 Wörter. – TF(Todesursache) = 2/300 = 0.007– TF(Statistik) = 7/300 = 0.023
• Das Ranking ergibt sich aus dem Verrechnen von TF und IDF:– Dokument 1: (0.03/0.0001) * (0.01/0.001) = 300 * 10 = 3000– Dokument 2: (0.007/0.0001) * (0.023/0.001) = 70 * 23 = 1610
• Dokument 1 erhält ein besseres Ranking, obwohl Dokument 2 insgesamt mehr Treffer aufweist!

ZusammenfassungZusammenfassung

Vielen Dank!Vielen Dank!
Kontakt:
Medizinische Informatik

Proof-of-Concepts IProof-of-Concepts I
• Deutsche Zentralbibliothek für Medizin (ZBMed), Köln: – Bibliographische Suche über 300.000 einsprachige Dokumente
• Deutsches Institut für Medizinische Dokumentation und Klassifikation (DIMDI), Köln: – Bibliographische Suche über 600.000 mehrsprachige Dokumente
• Health on the Net Foundation (HON), Genf: – Studie mit 5,000 Dokumenten
• Hautklinik Freiburg:– „Google“-Suche für patientenbezogene Daten (EPA)

Proof-of-Concepts IIProof-of-Concepts II
• Hautklinik Freiburg:

Proof-of-Concepts IIIProof-of-Concepts III
• ICD Kodierbrowser:– Suche in 15,278 ICD-Codes

EvaluationEvaluation
• OHSUMED-Corpus (Hersh et al., 1994)– Untermenge von MEDLINE
– ~300,000 englische Dokumente
– 106 englische Benutzeranfragen, von Experten übersetzt ins Deutsche, Portugiesische, Spanische, Französische und Schwedische
– Relevanz der Dokumente manuell markiert

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Recall
Pre
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BaselineEnglischDeutschPortugiesischSpanischFranzösischSchwedisch
121%111%99%84%79%79%
EvaluationEvaluation