Avec la collaboration de SARIC INTERNATIONAL Mod~rateur : G. Pinon (Le Havre) I

Exp@rimentation de l'apport d'un arbre d@cisionnel dans la bonne pratique clinique et biologique

(application au diagnostic de l'infarctus du myocarde)

C. Nicollet a, F. Madre b, J.-P. P i chon 6, D. Ennis c, E. Szivo d

Introduction

Quatre ~volutions majeures red~finissent les relations entre le laboratoire et les autres acteurs de sant~.

1. L'~volution du syst~me d'information hospitalier (SIH) Le r~seau, l'outil informatique, la normalisation des ~changes [1] se g~n~ralisent dans l'h6pital, notamment dans l'unit~ de soins, qui devient le cceur du SIH. Les donn~es m~dico-techniques convergent vers l'unit~ de soins pour alimenter un dossier m~di- cal. La biologie se m~dicalise et se rapproche de la clinique.

2. L'expertise bio-clinique Cliniciens et biologistes d~finissent des objectifs sous forme de procedures, protocoles, conduites ~ tenir. Le laboratoire dis- pose d'une experience informatique d'une dizaine d'ann~es et (hors imagerie) les donn~es de biologie occupent 40 % des don- n~es alphanum~riques du dossier m~dical. Chaque patient hos- pitalis~ a, en moyenne, deux prescriptions de biologie pendant son s~jour. La biologie repr~sente environ 25 % des crit~res discriminatifs ou compl~mentaires du diagnostic clinique et 35 % des crit~res de mesure du suivi th~rapeutique.

3. La maitrise des coots de sant~ Professionnels et industriels de la sant~ mettent en place (avec et sous les directives du minist~re) les r~f~rences m~dicales opposables et [2] le calcul de coot par pathologie.

4. La mise en place d'un plan d'assurance qualit~ Le Guide de bonne execution des actes de biologie (GBEA) [3] est, depuis septembre 1995, un texte l~gislatif donnant aux bio- Iogistes et aux pr~leveurs une obligation de conduite dans le traitement de Facte (pr~l~vement, conditionnement, execution, validation...). Ce guide reprend en partie les exigences d'un manuel d'assurance qualit~ comme dans une normalisation ISO [4] (9001/9002). La volont~ du l~gislateur franqais est de pr~- parer l'entreprise h6pital ~ un plan d'assurance qualitY. (Le plan de r~forme hospitali~re comporte, notamment dans l'ordon- nance num~ro 3, une ~valuation de la qualit~ de soins).

I. Se preparer 6 l'accr~ditation

La conduite op~ratoire est aussi inscrite dans ]e protocole. Le protocole ne traite pas uniquement d'aspects m~dicaux, mais aussi de traitements de gestion et d'organisation. Par exemple, une analyse prescrite de nuit, n'~tant pas programm~e sur les automates de garde, sera mentionn~e comme telle ~ l'op~ra- teur. Un examen non-r~alis~ Iocalement mais sous-trait~ ~ l'ex- t~rieur affichera les conditions d'exp~dition (d~lai, poids dans le diagnostic) et ~ventuellement l'acte ou les actes de rempla- cement discriminants et r~alisables sur place. Le protocole pres- cription indiquera ~ l'infirmi~re les ~chantillons ~ pr~lever (type de tube, condition de pr~l&vement, conditions d'identification...).

II s'agit de normaliser les conduites op~ratoires de prescription d'actes de biologie afin qu'elles soient conformes & une pro- c~dure inscrite dans un plan d'assurance qualit~ qu'exige le GBEA. Extraits de la Ioi de r~forme hospitali~re, ordonnance num~ro 3, chapitre III intitul~ : "La promotion de la qualit~ des soins et l'accr~ditation" du 15 novembre 1995 : "L'agence r~gionale a pour mission de d~velopper la qualit~ des soins. Elle met en ceuvre ces exigences au travers de sa politique d'~valuation et de contr61e qui compl~te les pouvoirs de police sanitaire des pr~fets. Elle peut ~galement inciter les 6tablissements ~ d~velopper la qualit~ des soins au travers des procedures contractuelles. Toutefois, la qualit~ ne peut r~sulter que de la transformation des pratiques professionnelles selon une d~marche pragma- tique. Tels sont les enjeux de l'accr~ditation.../...Le r61e de l'ac- cr~ditation est d'inciter les ~tablissements ~ atteindre certains standards de qualitY.../... II s'agit de garantir au patient une qualit~ de soins (moyens humains, moyens materiels, assurance du respect des bonnes pratiques clinique) mais aussi en termes de standard de r~sul- tats.../... Au d~but, les~h6pitaux s'engageraient volontairement dans l'ac- cr~ditation dans le but de valoriser leurs pratiques profes- sionnelles. Des incitations pourraient @tre pr~vues ~ cet effet, notamment par des contrats". La base de donn~es des arbres d~cisionnels (500 pathologies r~pertori~es) est un serveur de bonnes pratiques biocliniques (r~alis~es par I'EPS lui-m~me ou par ses pairs ) permettant aux acteurs de sant~ d'encoder et de suivre, pas ~ pas, leurs bonnes pratiques biocliniques en vue des accreditations. Les EPS peu- vent solliciter les incitations pouvant @tre pr~vues ~ cet effet.

2. Mod~liser les protocoles et les procedures

Apr~s avoir exprim~ l'int~r@t d'un arbre de d~cision int~gr~ au SIH pour la raise en place des contrats d'objectifS clinicobio- Iogiques, nous allons tenter, maintenant, de d~crire le module de pens~e qu'il y a lieu de construire avec cet outil informa- tique. II ne s'agit pas d'un syst~me expert ou d'une application de l'intelligence artificielle. S'il n'y a pas de d~finition id~ale et unique d'un syst~me d'intelligence artificielle, nous pouvons uti- liser la d~finition donn~e par J. Pitrat dans son livre de vul- garisation "De la machine & l'intelligence" [10]: "D~finir un syst~me d'intelligence artificielle c'est d~finir le mot intelligence. Nous ne savons pas pr~cis~ment le d~finir, par

a Saric International 147, av. Fran~ois-Arago 9 2 0 0 0 Nanterre b Centre d'assistance et de soins hospitaliers de Nanterre c Irish Medical Sys t em

Dade-Behring

1 02 Revue frangaise des laboratoires, avri11998, N ° 302

contre, nous savons tous dire si un comportement est intelli- gent ou non ! Nous jugerons si un systeme d'intelligence arti- ficielle est intelligent sur ses resultats uniquement ! Un syst~me expert (d'intelligence artificielle) a comme but d'obtenir des resultats meilleurs que ce que nous obtenons. Nous sommes actuellement meilleurs que les systemes d'IA".

Le protocole, ainsi codifi~ dans l'arbre de decision, n'est donc pas un syst&me d'intelligence artificielle. II ne donne comme raisonnement que celui d'ecrit dans l'encha~nement du dialogue edicte par le biologiste et le clinicien.

Nous nous contenterons avec l'outil informatique de modeli- ser cette pensee. Nous insistons sur cet aspect car de nombreux utilisateurs sont souvent dans l'erreur, en croyant utiliser un sys- t~me expert. Le protoco]e applique une ]ogique bool&enne dans le chemi- nement d'arborescence. Chaque navigation dans une branche est conditionnee par la r~ponse & des questions. Chaque nceud d&cisionnel est un des parametrages du protocole.

La figure I reprSsente les chemins que peuvent emprunter un utilisateur.

FIGURE 1 Le principe de l'arborescence est repr~sent~ dans ce dessin

ine de I'arbre (la clinique)

N0eud d6cisionnel (question poj~6e

J Branches (lien parent-enfant) , / (R6sultat de la r6ponse)

1 information clinique = 1 arbre = 1 protocole ( une conduite & tenir).

Le systeme utilise, s'il n'est pas un syst~me d'IA, doit quand m&me etre suffisamment sophistique pour g6rer les cas suivants : - un utilisateur ne doit passe retrouver dans une situation sans issue ; - il doit pouvoir passer d 'un arbre & un autre e t /ou tester plu- sieurs racines simultanement ; - il doit pouvoir visualiser le cheminement suivi et ses antici- pations. Une decision prise doit etre expliquee ; - il doit pouvoir monter et descendre : naviguer dans l'arbo- rescence sans etre oblige de repondre & une question ou de poser une question. Les questions, contr61es,, calculs, aiguillages et informations sur chaque noeud, doivent &tre com- plets pour une efficacite maximale des aiguillages ; - de nouvelles connaissances doivent pouvoir etre ajoutees ; - une tragabilit6 des cheminements doit etre possible ; - enfin, un outil, au dessus du protocole, doit permettre de sur- veiller le comportement de ce dernier. Par exemple : chaque branche empruntee doit pouvoir faire l'objet de statistiques comparatives. Cette observation permet de deceler les erreurs de passage (inutiles, aberrantes) mais aussi d'offrir une statistique de pro- babilite sur chaque nceud decisionnel (cf. figure 2). Nous pouvons considerer que cette memorisation donne une image specifique de l'utilisation du protocole. Celui- ci devient un "epi-systeme"' dont l 'enrichissement est sp&cifique de son utilisation, de ses utilisateurs et de son lieu d'exploitation.

FIGURE 2

question num6ro 01

r6ponse 01 reponse 02 reponse 03 & la question 01 #, la question 01 b. la question 01

(stat = 7 passages) (stat = 1 passage) (star = 2 passages)

L'outil protocole n'est pas, en lui meme, la connaissance. Les donnees contenues dans les regles definies constituent la connaissance. II y a lieu de pouvoir referencer cette connais- sance et de l'identifler. Par exemple, les sources de r6alisation du protocole de diagnostic d'une anemie (source livresque, ori- gine des valeurs de rderences, auteurde la compilation du pro- tocole, tragabilite des modifications du protocole) doivent &tre memorisees.

3. Experience de terrain

1. Mod~lisation de la prescription de biologie darts la suspicion de l'infarctus du myocarde Nous avons, pour cette experience, utilise le produit PMS (Protocol Management System) de notre partenaire IMS. Ce produit modelise la pensee arborescente et est dej& utilis6 au Nenagh Hospital de Dublin pour valider chaque admission de patient [11]. Si, en Irlande, son utilisation est administrativo-medicale (questionnaire pour l 'admission et l'aiguillage du patient), nous l 'avons ici rempli de donnees purement cliniques et biologiques. Cette operation a ete realisee avec |e concours de F. Madre (CASH de Nanterre) qui a bien voulu valider une arborescence clinico-biologique en collaboration avec le medecin du d@ar- tement d'information medicale, le Dr Pichon, et un fournisseur de tests diagnostics. Le g6nerateur de prescription prend racine sur l 'information clinique et /ou pathologique decrite par les cliniciens et la docu- mentation des industriels. C'est-&-dire que chaque information clinique e t /ou pathologique est une racine. Une information clinique est une information attachee ~ une demande de pres- cription & un instant "t". Les resultats de biologie font partie integrante du protocole, ils influencent le contenu de la prescription ulterieure et les orientations diagnostiques. Les grilles d 'enchainement pour l'affichage ou la saisie des informations sont specifiques de ce protocole. Le protocole est, en fait, un serveur de prescriptions, un ser- veur de resultats et un interpreteur t emps reel.

2. Construction de l'arborescence Le logiciel Protocol Builder permet de realiser l'arbores- cence sans connaissance approfondie de l'informatique autre que Windows ©. Le progiciel lui-m~me est assez intuitif. II est en grande partie base autour d'une interface graphique qui donne imm&diatement le dessin de l'arbre de deci- sion que l 'on construit par copier/coller de branche ou par encodage de menu de definition des nceuds decisionnels. II a fallu six demi-journees de travail manuscrit et trois journees de parametrage de Protocol Builder et Protocol Navigator.

3. D&finition de l'objectif Modeliser la conduite ~ tenir pour confirmer le diagnostic de l'infarctus du myocarde (IDM) et verifier la specificite et la rapi- dite diagnostique d'un nouveau test biologique (la troponine) utilisee dans I'IDM.

Revue frangaise des laboratoires, avri11998, N ° 302 103

FIGURE 3

Diff~*rence entre heure douleur et heure I er prdl~vement : xxx heures ]

douleur earact~ristique ? OUI (douleur caract6risUque) / NON (pas de douleur earact~ristique) I Autres douleurs non caract~ristique~ ECG(onde Q invem~e) ? OUl (Onde Q invers~e) I NON ( pas onde Q invers~e) I ECG pas fait ou en cours | Test ;~ la Trinitrine ? OU! (la douleur c~)de a la trinitriee) I NON (la douleur ne c~de pas ~ la trlnitrine) / En cours ou pas felt |

ATYPIQUE (1,2 ou 3 non)

~ D0ser la troponine et la I myogiobine pour confirmer L - ~ OU infirmer I'IDM. ~.~..~.~ ~

I tr°p°nine> - - ] I troponine> " ~ ~ f tropooine< 1 I tr°p°nine< I I tr°p°nine

I myoglobine >> / I myoglobine > / / myoglobioe < I I myogiobine • I I myoglobine <

+ + + * + IDM et lyse muscle squelettique faire 2 • pr~l~vement + Troponine 2/3 heures apr(~s le premier pour dater I'IDM.

IDM confirm/~ biologiquement ~:re

I pn~l~vement + Troponine 2/3 heures apr~s le premier pour

I dater I'IDM.

IDM pr~coce ? ou probl~me c(Inique faire 2 • prdl~vement Myo 2/3 heures apr&s le premier prd evemenL

IDM prdcoce < 12 heures ou lyse musculaire: faire 2 e pr~l~vement avec Tropo 2/3 heums apr/~s le premier pr~l~vement.

IDM • 12 heures : faire 2 e pr~l~vement avec Tropo 2/3 heures apr~s le premier pr~l~vement ou aogor

! instable.

A contr61er par un second pr61(~vement 2 ou 3 heures apr(~s le premier

Copyright : IMS, Saric international. CASH Nanterre

3.1. Les acteurs

Le laboratoire de biochimie (Dr Madre, chef de service), les industriels (IMS, Saric International, Dade Behring), le service d'informations m6dicales (Dr Pichon).

3.2. L 'out i l

Protocol Builder et Protocol Navigator.

3.3. Les donn~es inscrites dans l'arborescence

Date et heure de la douleur et date et heure de premier pr~- l~vement ? Cette information n'est pas un crit~re diagnostique mais simplement une observation clinique (au sens EN 1613). Elle peut devenir une alarme Iorsqu'il y a discordance entre la datation biologique (r6sultats des marqueurs et position sur la cin6tique enzymatique) et la datation de l 'anamn~se (interro- gation du patient ou autres).

3.4. Les informations cliniques

La douleur ? r6gion (cardiaque, anthrax, abdominale, pulmo- naire, rien, douteux) ; forme (irradiante, ponctuelle, profonde, rien, douteux).

L'61ectrocardiogramme (ECG)? normal, inversion de l 'onde Q, rien, douteux.

Test & la trinitrine ? La douleur persiste apr~s trinitrine, La dou- leur disparatt apr~s trinitrine, rien, douteux.

Ces trois informations sont (au CASH de Nanterre) saisies avec deux types de r~ponses : "typique de I'IDM" ou "non fait, en cours, atypique de I'IDM...". Dans tous les cas, seul trois r6ponses "typiques de I'IDM" caract~risent I'IDM cliniquement et la suite du protocole propose la biologie pour la datation ou l'arr~t de la confirmation de I'IDM.

3.5. Tests et r6sultats biologiques

Troponine Ic, myoglobine. Date et heure du premier pr~l~- vement et date et heure de deuxi~me pr61~vement ? Ceci per- met de positionner les r6sultats d 'un dosage sur la cin6tique enzymatique propos~e par l'industriel gr&ce & la mesure de l'6cart entre deux dosages.

La figure 3 est l'un des quatre schemas qui d~crivent l'arbre de d~cision. Celui-ci d6crit les informations cliniques atypiques de I'IDM (au moins 1 r6ponse n6gative ou manquante) et pres- criptions/interpr6tations de premiere intention.

Conclusion

42 cas cliniques ont ~t~ test~s dans le module et compar6s aux pratiques usuelles comme dans le cas d 'un contrat d'objectif, l'~tude en cours donne les premiers r6sultats suivants.

De nombreux tests, anciennement pratiqu6s, sont moins effi- cients dans le cas de I'IDM (exemple : ASAT, ALAT, LDH...).

Le temps de diagnostic (temps entre la prescription et le diag- nostic) et le nombre de prescriptions (notamment de troisi~me et quatri~me intention) ont ~t~ r~duits ou simplement supprim~s.

La protocolisation des actes biochimiques est un vrai guide m6thodologique pour le personnel m~dicai qui d~roule ainsi les propositions param~tr~es dans I'outil informatiquf~.

R~f~rences

[i] ENV 1613 : Informatique de sant& Message pour l'~change d'in- formations de laboratoire. Novembre 1995. Agence franqaise de nor- malisation. Pr~-norme europ6enne.

[2] R~f~rences standard retenues par le comit~ m~dical paritaire natio- nal pour l'61aboration de crit~res d'opposabilit~. J.O. du 24/03/94. Th~me N ° VI. [3] GBEA : Guide de bonne execution des actes de biologie. D~cret paru au J.O. de novembre 1995. [4] Technologie et sant6. CNEH. La d~marche qualit6 & l'h6pital (Normes ISO, Quality, Certification). N ° 20 d~cembre 1994. (ISO : International standardisation organisation. Une des deux grandes organisations mon- diales de normalisation.)

[5] Reducing unnecessary laboratory use with new test request form : example of tumour markers. Durand-Zaleski I., Rymer J.C., Roudot- Thoraval E, Revuz J., Rosa J., Lancet 342 (1993) 150.

[6] lllustration du contrat d'objectif clinico-biologique : le module Dourdan. Poller J., Sarran A., Weiss J., Boign~ J.M., Technologie et Sant~, CNEH (19/10/1994) 47.

[7] Synth~se des travaux du CHIS suite ~ l'audit de l'informatique hos- pitali~re.12 avril 1995. p 6, chapitre 2.1 Th~me I : Le syst~me d'in- formation. [8] Syst~me d'aide & la d~cision appliqu~ au diagnostic biologique. Nicollet C., Technicien Biologiste. (X) 58 (1984) 93.

[9] De la machine ~ l'intelligence, Pitrat J., Ed. Hermes (1995).

[i0] Appropriateness of admissions to the medical wards of an Irish County Hospital. Kellett J., J. Irish College Phys. Surg. (21) 1 (1992) 30.

104 Revue franqaise des laboratoires, avri11998, N ° 302