The use of clinical decision support (CDS) systems has grown progressively during the past decades. CDS systems are associated with improved patient safety and outcomes, better prescription and diagnosing practices by clinicians and lower healthcare costs. Quality assurance of these systems is critical, given the potentially severe consequences of any errors. Yet, after several decades of research, there is still no consensual or standardized approach to their verification and validation (V&V). This project is a descriptive and exploratory case study aiming to provide a practical description of how Cambio CDS, a market-leading developer of CDS services, conducts its V&V process. Qualitative methods including semi-structured interviews and coding-based textual data analysis were used to elicit the description of the V&V approaches used by the company. The results showed that the company’s V&V methodology is strongly influenced by the company’s model-driven development approach, a strong focus and leveraging of domain knowledge and good testing practices with a focus on automation and test-driven development. A few suggestions for future directions were discussed.

Les connaissances décisionnelles sont un type particulier de connaissances dont le but est de décrire des processus de prise de décision. En cancérologie, ces connaissances sont généralement regroupées dans des guides de bonnes pratiques cliniques. Leur publication est assurée par des organismes médicaux suite à un processus d'édition collaboratif complexe. L'informatisation des guides a conduit à la volonté de formaliser l'ensemble des connaissances contenues de manière à pouvoir alimenter des systèmes d'aide à la décision. Ainsi, leur édition peut être vue comme une problématique d'acquisition des connaissances. Dans ce contexte, le but de cette thèse est de proposer des méthodes et des outils permettant de factoriser l'édition des guides et leur formalisation. Le premier apport de cette thèse est l'intégration des technologies du Web social et sémantique dans le processus d'édition. La création du wiki sémantique OncoLogiK a permis de mettre en oeuvre cette proposition. Ainsi, un retour d'expérience et des méthodes sont présentés pour la migration depuis une solution Web statique. Le deuxième apport consiste à proposer une solution pour exploiter les connaissances décisionnelles présentes dans les guides. Ainsi, le framework KCATOS définit un langage d'arbres de décision simple pour lequel une traduction reposant sur les technologies du Web sémantique est développée. KCATOS propose en outre un éditeur d'arbres, permettant l'édition collaborative en ligne. Le troisième apport consiste à concilier dans un même système les approches pour la création des guides de bonnes pratiques informatisés : l'approche s'appuyant sur les connaissances symbolisée par KCATOS et l'approche documentaire d'OncoLogiK. Leur fonctionnement conjoint permet de proposer une solution bénéficiant des avantages des deux approches. De nombreuses perspectives sont exposées. La plupart d'entre elles visent à améliorer les services aux utilisateurs et l'expressivité de la base de connaissances. En prenant en compte le travail effectué et les perspectives, un modèle réaliste visant à faire du projet Kasimir un système d'aide à la décision complet est proposé / Decision knowledge is a particular type of knowledge that aims at describing the processes of decision making. In oncology, this knowledge is generally grouped into clinical practice guidelines. The publication of the guidelines is provided by medical organizations as a result of complex collaborative editing processes. The computerization of guides has led to the desire of formalizing the knowledge so as to supply decision-support systems. Thus, editing can be seen as a knowledge acquisition issue. In this context, this thesis aims at proposing methods and tools for factorizing editing guides and their formalization. The first contribute on of this thesis is the integration of social semantic web technologies in the editing process. The creation of the semantic wiki OncoLogiK allows to implement this proposal. Thus, a feedback and methods are presented for the migration from a static web solution. The second contribution consists in a solution to exploit the knowledge present in the decision-making guides. Thus, KcatoS framework defines a simple decision tree language for which a translation based on semantic web technologies is developed. KcatoS also proposes an editor of trees, allowing collaborative editing online. The third contribution is to combine in a single system approaches for the creation of clinical guidelines: the approach based on the knowledge symbolized by KcatoS and the documentary approach symbolized by OncoLogiK. Their joint operation can propose a solution benefiting from the advantages of both approaches. Many future works are proposed. Most of them aim at improving services to users and the expressiveness of the knowledge base. Taking into account the work and prospects, a realistic model to create a decision-support system based on clinical guidelines is proposed

The recent trend in health care has been on the development and implementation of clinical guidelines to support and comply with evidence-based care. Evidence-based care is established with a view to improve the overall quality of care for patients, reduce costs, and address medico-legal issues. One of the main questions addressed by this thesis is how to support guideline-based care. It is recognised that this is better achieved by taking into consideration the provider workflow. However, workflow support remains a challenging (and hence rarely seen) accomplishment in practice, particularly in the context of chronic disease management (CDM). Our view is that guidelines can be knowledge-engineered into four main artefacts: electronic health record (EHR) content, computer-interpretable guideline (CiG), workflow and hypermedia. The next question is then how to coordinate and make use of these artefacts in a health information system (HIS). We leverage the EHR since we view this as the core component to any HIS. / PhD Doctorate

Dans le secteur de la santé et particulièrement en unité des soins intensifs, diverses situations cliniques sont rencontrées et l'interprétation d'une grande quantité de données, y compris celles fournies par les équipements tels que moniteurs et ventilateurs, est exigée pour une prise de décision appropriée. La disparité entre cette quantité importante d'information et la capacité humaine limitée crée une variabilité inutile à la décision clinique. Pour faire face au problème, les experts médicaux ont défini des stratégies en vue de promouvoir une pratique fondée sur les données probantes. Cette méthode est devenue un standard pour la pratique clinique et a montré beaucoup d'avantages en menant à la définition de directives spécifiques ou des protocoles précis à appliquer dans certaines situations. Cependant, l'utilisation de directives/protocoles, particulièrement dans les soins intensifs, exige une participation continue des professionnels au chevet du malade et est ainsi difficile à appliquer en pratique clinique. La définition d'assistants informatisés est une solution technologique intéressante à explorer pour faciliter l'introduction des protocoles dans la routine clinique. En ventilation mécanique, on assiste à une prise de conscience croissante sur le potentiel de l'informatisation et son applicabilité au-delà de la recherche et plus concrètement dans le soutien du clinicien dans sa prise de décision quotidienne. Ceci à travers la prise en charge des tâches répétitives et la proposition de suggestions. Ce domaine constitue un environnement idéal pour de telles applications surtout que les ventilateurs de réanimation son aujourd'hui des équipements électroniques sophistiqués qui peuvent embarquer des protocoles informatisés. L'objectif de cette thèse était d'explorer les aspects de développement, déploiement et d'efficacité des « contrôleurs intelligents » en ventilation mécanique afin d'accélérer leur création et leur adoption. Pour examiner les phases de développement et de déploiement, nous nous sommes concentrés sur l'utilisation et l'extension du SmartCare®, une plateforme logicielle qui facilite l'automatisation des procédures thérapeutiques en ventilation mécanique à partir de la modélisation des connaissances expertes jusqu'à leur exécution en temps réel dans un équipement médical. A travers une approche ascendante, en se basant particulièrement sur notre expérience pratique dans le design de contrôleurs intelligents et après l'examen de divers contrôleurs existants, l'objectif était de définir un catalogue de pièces maitresses pour la représentation des protocoles en ventilation mécanique. L'utilisation d'une ontologie du domaine assure une formalisation saine de ces pièces.Sur base de cette approche, nous avons développé un contrôleur pour l'oxygénation testé au chevet du malade. Nous rapportons ses performances comparées à la pratique standard / In healthcare, especially in critical care, various clinical situations are encountered and a huge amount of data, including those provided by equipment such as monitors and ventilators, are required for an appropriate decision-making. The mismatch between this vast amount of information and the human capability creates unnecessary variability in clinical decision. To cope with this problem, medical experts have defined specific strategy called evidence based medicine. This method has become the standard of practice and showed many benefits by leading to the definition of specific guidelines or precise protocols to follow in specific situations. However, the use of guidelines/protocols, especially in critical care, requires the continuous involvement of professionals at the patient's bedside strongly limiting their application in practice. The introduction of computerized assistants for implementing such guidelines/protocols may be an interesting technological solution. In mechanical ventilation where various protocols are available there is a growing acceptance that such computerization might be useful beyond research, in assisting clinicians in their daily decision making by taking over some routine tasks or providing suggestions. Moreover, this domain constitutes an ideal environment because mechanical ventilators are presently powerful electronic equipments in which computerized protocols can be efficiently embedded. The objective of this thesis was to explore several aspects of the development, deployment, and effectiveness of computerized protocols or smart controllers in mechanical ventilation in order to accelerate their creation and adoption. For this purpose, we focused on the use and the extension of SmartCare®, a computer framework for the automation of respiratory therapy starting from clinical knowledge modelling to execution in real time of specific routines embedded into medical products [1]. Through a reengineering approach, from practical experience in smart controller design and investigation of existing controllers, the objective was to define a catalogue of building blocks to facilitate the creation of new controllers. The modeling of such blocks using dedicated domain ontology ensures a sound formalization. To prove the effectiveness of such a generic approach, we built a smart controller for oxygenation tested on the patient's bedside. We reported its performance compared to standard therapy