1 Facultad: Ingeniería. Escuela: Biomédica Asignatura: Informática Médica Generación de un Modelo de Decisión Médica Objetivos Comprender el uso de los árboles de decisión, como herramientas para el apoyo en la toma de decisiones. Aprender a utilizar la aplicación TreePlan, usada para crear árboles de decisión. Diseñar un modelo de toma de decisión médica basado en la aplicación de probabilidades. Recomendaciones Tenga orden y aseo para trabajar Al finalizar el laboratorio se debe dejar en la misma ó mejor condición en que se encontró (Asegúrese de apagar el Equipo antes de retirarse). Materiales y equipos Computadora Microsoft Office Excel 2007 y TreePlan Introducción Teórica Muchas veces las decisiones médicas deben ser tomadas bajo un alto grado de incertidumbre. Para estas situaciones conviene contar con herramientas informáticas que faciliten la toma de la mejor decisión posible. En este caso, una herramienta útil son los árboles de decisión ya que permiten la optimización de la toma de decisiones y muestran los resultados de las posibles acciones a tomar.
2 Asimismo, permiten comparar los diversos resultados para cada una de las alternativas manejadas. Su aplicación permite elegir las alternativas que poseen los más altos beneficios esperados para el paciente. Dentro de los árboles de decisión, se utilizan probabilidades para cuantificar los grados de incertidumbre ligados a los diversos resultados que se dan a lo largo del proceso. Estas probabilidades son estimadas a través de conocimiento médico aplicado, ya sea basado en la opinión de un experto, o en base a la investigación de casos anteriores y a la vez similares. Contar con un proceso médico diagramado en un árbol de decisión provee información amplia sobre las diversas opciones, decisiones y posibles resultados involucrados en dicho proceso. Esto permite comprender mucho mejor el proceso, así como auxiliar la generación de la mejor de las decisiones. Para esta práctica se diseñara un árbol de decisión utilizando el programa TreePlan aplicado en Microsoft Excel. Como usar TreePlan TreePlan es una aplicación del tipo Shareware, consistente en un Add-In de Microsoft Excel y su utilización es bastante sencilla. Para utilizar la aplicación sin su instalación, debe abrir una hoja de Excel y desde la hoja proceder abriendo el archivo. TreePlan es un archivo de macros sin firmar, por lo que debe configurarse las opciones de Excel para que el programa reciba la instrucción de que es una aplicación segura y no genere advertencias de seguridad, para ello cada vez que se ejecuta Excel 2007 seleccionar el Botón de Office Opciones de Excel Centro de confianza Configuración del centro de confianza complementos y luego desactive todas las casillas, acepte los cambios. Luego, siempre en configuración del centro de confianza, en la columna izquierda del Centro de confianza, haga clic en "Configuración de macros." Y seleccione Deshabilitar todas las macros con notificación y seleccione aceptar, luego seleccione nuevamente aceptar en la siguiente ventana. Una vez realizado lo anterior, procederá a cargar el complemento, para ello en Excel seleccionar el botón de Office, opción Abrir y vaya a la ubicación del archivo de complemento de XLA, seleccione el archivo y haga clic en Abrir. Luego en la advertencia de seguridad que se muestra, seleccionar siempre habilitar macros. Por seguridad, esta pantalla se mostrará cada vez que abra y ejecute el complemento.
Luego en la pantalla principal de Excel, seleccione el menú Complementos para comenzar a trabajar con TreePlan. Una vez habilitado los complementos y con ello la aplicación Treeplan, la herramienta puede ser llamada mediante la barra de herramientas al accesar a la opción Decision Tree, además puede hacerlo presionando las teclas ctrl+shift+t. Si lo que desea es instalar la aplicación, copie el archivo de complemento a la carpeta C: \ Archivos de programa \ Microsoft Office \ Office12 \ carpeta de la biblioteca o library. Luego inicie Excel y seleccione el botón de Office Opciones de Excel Complementos. Para activar el complemento, seleccione en la casilla de Administrar: Complementos de Excel de la lista desplegable, a continuación haga clic en el botón Ir y en el cuadro de dialogo de complementos marque las casillas con el nombre Herramientas para análisis, Solver, Treeplan 1.79 Decision Tree. Luego seleccione aceptar. Las principales acciones que se realizan con TreePlan son: a) Creación de un árbol: Para hacer esto tendrá que ir a herramientas y luego a Decision Tree (o también presionando las teclas ctrl+shift+t ). Luego presionar New Tree y un árbol de dos ramas se creará. Modificar si es necesario. b) Creación de un nodo: Posicionarse sobre la terminal de interés y presionar ctrl+shift+t. Seleccionar dentro de la ventana que se genera si lo que se desea realizar es crear nodo de decisión o un evento de decisión, así como el número de ramales que saldrán de dicho nodo. c) Modificación de un nodo existente: Posicionarse sobre el nodo de interés y presionar ctrl+shift+t. Seleccionar dentro de la ventana que se genera si lo que se desea realizar es cambiar a nodo de decisión o a nodo de evento, o si se desea insertar un nodo anterior al existente. Debe considerarse que en la mayoría de versiones de Excel, la función Undo ( Deshacer o icono: ) no puede revertir cambios para un árbol que se está diseñando.
4 Figura 1. Ejemplo de árbol de decisión hipotético para el caso del procedimiento de amputación de una extremidad en avanzado estado de infección ósea. Para este caso los valores de utilidad van desde 0 a 1. En la figura 1, considerar que los cuadros pequeños significan decisiones, mientras que los círculos pequeños significan eventos con probabilidades asignables. La probabilidad es el número ubicado sobre el nombre del evento. En las ramas finales (las que tienen terminales mostradas con símbolo ) debe asignarse un valor de Utilidad (medida cuantitativa de la deseabilidad de un estado de salud) justo debajo del nombre asignado al evento. Otro aspecto a notar es que justo a la izquierda de cada nodo intermedio aparece un valor numérico equivalente a la Utilidad de la rama que sucede a dicho nodo. Para el caso del valor que aparece a la izquierda del nodo inicial (a la izquierda de la figura 1) este se define como la utilidad máxima posible en la mejor de las decisiones. Dentro de dicho nodo inicial aparece un número (1 para el caso); este sirve para identificar cual de los ramales representa la mejor decisión a tomar (en términos de poseer la mayor Utilidad). Los pasos a seguir para diseñar el árbol de decisión son: a) Generar un listado de todas las posibles alternativas (tratamiento médico, cirugía, hacer nada, etc.) b) Generar un listado de todos los eventos y decisiones intermedias que pueden llegar a darse para cada alternativa (enfermedad presente, enfermedad ausente, muerte durante operación, descubrimiento de factores complicantes, etc.) c) Para cada uno de los elementos descubiertos en (2), definir las probabilidades de cada evento (considerando literatura, o sino opinión de un experto en la materia)
5 d) Definir y listar todos los posibles resultados en términos relevantes para el problema (muerte, curación, reducción de vida, costo, etc.) e) Asignar una Utilidad en términos escogidos por el paciente y el médico (Por ejemplo: muerte=0, Expectativa de vida reducida=0.5, cura total=1, cuidando que un valor mínimo sea indeseable, mientras que uno máximo sea deseable) f) Comenzar a generar el árbol partiendo de Alternativas disponibles. g) Terminar el árbol con los resultados que se dan para cada camino a seguir o ramal. h) Desdoblar el árbol, notando la alternativa con el valor esperado mas alto. La alternativa con el valor esperado más alto es la que conviene tomar Procedimiento En esta práctica deberá diseñar e implementar un árbol de decisión basado en un problema real de decisión médica. El árbol se utilizará para determinar que procedimiento o rumbo de acción es el más conveniente a tomar. La correcta formulación del árbol, basándose en opiniones de expertos o con el uso de bibliografía adecuada, permitirá que este pueda ser usado para determinar efectivamente el rumbo de acción más adecuado a seguir. Pasos a ejecutar durante la práctica: 1. Seleccionar un escenario médico real donde pueda aplicarse un árbol de decisión para determinar el mejor rumbo de acción a tomar. Para esto puede considerarse diversidad de escenarios en los que se hace difícil tomar una decisión debido a la incertidumbre. Algunos ejemplos son la realización de una operación a un paciente de edad avanzada, o con complicaciones por enfermedades crónicas; realización de estudios especiales a pacientes sobre los cuales esto pueda representar un riesgo; determinación de la factibilidad de someter a un paciente a una terapia de alto riesgo, etc. Se recomienda trabajar en el mismo caso de estudio que el de la guía de Sistema Simple para manejo de conocimiento, para así evaluar las posibilidades de ambas aplicaciones desarrolladas.
6 2. Aplicar el procedimiento descrito para diseñar el árbol, considerando que los pasos a) hasta f) deberá ser realizados ya sea con el auxilio de un experto, o con bibliografía médica adecuada, o preferiblemente ambos.. Usar TreePlan para generar el árbol en Excel 4. Asignar un valor de Utilidad basada en la perspectiva de años de vida ajustada por calidad (QALY). Para esto considérese usted en el papel del paciente. 5. Utilizar el árbol para determinar y justificar el rumbo de acción más conveniente a tomar. Análisis de Resultados Presente el Árbol de decisión terminado y depurado. 2. Exprese los cálculos realizados para obtener todos los valores que son automáticamente calculados por TreePlan.. Determine y explique los diversos escenarios que podrían haber hecho que la decisión más adecuada a tomar hubiese sido la contraria que resultó en el Árbol de Decisión. Investigación Complementaria 1. Cómo se aplica el ajuste de años de vida ajustados por calidad (QALY) dentro de la estimación de la utilidad en una árbol de decisión? 2. Cómo se realizaría un análisis de sensitividad para respaldar el árbol de decisión que se diseñó en la práctica? Bibliografía SHORTLIFFE, E. Medical Informatics. Computer applications in health care and biomedicine. Segunda Edición. Springer. 200