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Esto incluye datos de filiaci&#243;n&#44; pero tambi&#233;n los relacionados con los diagn&#243;sticos&#44; la gravedad&#44; los resultados anal&#237;ticos&#44; las pruebas funcionales y la medicaci&#243;n&#44; as&#237; como las caracter&#237;sticas de los contactos del enfermo con el sistema sanitario&#46; Disponer de esta gran cantidad de informaci&#243;n en formato digital ofrece 3<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>ventajas importantes&#58; a&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>mejora su calidad&#59; b&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>reduce el tiempo marginal de trabajo por parte del personal sanitario&#44; y c&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>ofrece la posibilidad de utilizar dicha informaci&#243;n mediante sistemas automatizados&#44; como la &#171;miner&#237;a de textos&#187; <span class="elsevierStyleItalic">&#40;text mining&#41;</span> o la &#171;miner&#237;a de datos&#187; <span class="elsevierStyleItalic">&#40;data mining&#41;</span><a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0040"><span class="elsevierStyleSup">8&#44;9</span></a>&#46; Desde un punto de vista estricto&#44; se diferencian en que la primera obtiene la informaci&#243;n a partir de formatos de texto libre&#44; y la segunda&#44; a partir de bases de datos&#46; Un ejemplo pionero de utilizaci&#243;n de datos cl&#237;nicos a nivel institucional fue la plataforma MedLEE<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0050"><span class="elsevierStyleSup">10</span></a>&#44; un sistema automatizado que permiti&#243; la obtenci&#243;n de informaci&#243;n relevante a partir de los expedientes cl&#237;nicos&#46;</p><p id="par0010" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Otros &#225;mbitos de enorme importancia que resultan potenciados por los instrumentos inform&#225;ticos son la formaci&#243;n profesional y la investigaci&#243;n&#46; En estos terrenos existe una enorme cantidad de fuentes de informaci&#243;n&#44; dif&#237;ciles de manejar y seleccionar por el profesional m&#233;dico&#46; De hecho&#44; existe una gran cantidad de publicaciones tanto en papel como electr&#243;nicas que intentan recopilar lo m&#225;s relevante que se produce en el mundo editorial sobre determinada &#225;rea del conocimiento m&#233;dico&#46; Un ejemplo ser&#237;an las series de UpToDate<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0055"><span class="elsevierStyleSup">11</span></a>&#44; entre las que se hallan algunas dedicadas a la medicina respiratoria &#40;<span class="elsevierStyleItalic">Pulmonary&#44; Critical Care and Sleep Medicine</span> y <span class="elsevierStyleItalic">Allergy and Immunology</span>&#44; respectivamente&#41;&#46; Algo similar ocurre con los sistemas de alerta&#44; que se reciben por correo electr&#243;nico atendiendo a perfiles de usuario predeterminados&#46; Tambi&#233;n en estos casos existen instrumentos de la miner&#237;a de textos que permiten ir m&#225;s all&#225; en la b&#250;squeda&#44; la selecci&#243;n y el procesamiento de informaci&#243;n&#46;</p></span><span id="sec0010" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0030">Biolog&#237;a y medicina de sistemas</span><p id="par0015" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La &#171;biolog&#237;a de sistemas&#187; se ha definido como la ciencia dedicada al estudio sistem&#225;tico de las interacciones que se producen en los sistemas biol&#243;gicos&#46; En caso de referirse al caso concreto de las enfermedades humanas se hablar&#237;a de &#171;medicina de sistemas&#187;&#44; aunque esta &#250;ltima expresi&#243;n tiene tambi&#233;n otras acepciones&#46; Para avanzar en la biolog&#237;a-medicina de sistemas es necesario conectar adecuadamente el conocimiento existente en &#225;reas diversas de la ciencia<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0060"><span class="elsevierStyleSup">12</span></a>&#44; con el fin de aflorar nuevas propiedades e hip&#243;tesis no evidenciables a partir de los enfoques tradicionales&#46; Los instrumentos que facilitan esta labor interdisciplinaria son en gran medida producto del desarrollo de las tecnolog&#237;as de la informaci&#243;n&#44; que permiten el procesamiento de grandes cantidades de datos de origen diverso&#44; desarrollando nuevo conocimiento a partir de ellos&#46; As&#237;&#44; la biolog&#237;a-medicina de sistemas permite por ejemplo establecer modelos matem&#225;ticos de enfermedades que integran el conocimiento estructural y fisiopatol&#243;gico en sus diferentes niveles de complejidad<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0065"><span class="elsevierStyleSup">13</span></a>&#46; Entre sus objetivos se halla no solo una mejor comprensi&#243;n de los procesos nosol&#243;gicos&#44; sino la posibilidad de simulaci&#243;n de sistemas org&#225;nicos&#44; para generar nuevas aproximaciones diagn&#243;sticas y terap&#233;uticas&#46;</p><p id="par0020" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La biolog&#237;a-medicina de sistemas utiliza a su vez diversos instrumentos&#46; Por un lado&#44; el objeto principal de esta revisi&#243;n&#44; la <span class="elsevierStyleItalic">miner&#237;a de textos</span>&#46; Esta puede definirse como un conjunto de t&#233;cnicas inform&#225;ticas cuyo objetivo es detectar&#44; extraer e interpretar&#44; de forma automatizada &#40;o semiautomatizada&#41;&#44; una informaci&#243;n digital que est&#225; b&#225;sicamente en formato de texto&#46; Por otro lado&#44; est&#225;n los ya mencionados modelos matem&#225;ticos de procesos biol&#243;gicos o nosol&#243;gicos&#46; Para elaborarlos&#44; deben utilizarse instrumentos y procedimientos capaces de procesar adecuadamente la gran cantidad de informaci&#243;n suministrada tanto por los avances en las t&#233;cnicas de an&#225;lisis biol&#243;gico como por la existencia de amplios estudios cl&#237;nicos y&#47;o epidemiol&#243;gicos&#46; Entre las disciplinas y t&#233;cnicas biom&#233;dicas que se consideran asociadas a la biolog&#237;a-medicina de sistemas se incluyen la gen&#243;mica &#40;estudio de los genes&#41;&#44; la transcript&#243;mica &#40;de los transcriptomas&#41;&#44; la prote&#243;mica &#40;de la estructura y funci&#243;n de las prote&#237;nas&#41;&#44; la interact&#243;mica &#40;de las interacciones moleculares y sus consecuencias&#41;&#44; la metabol&#243;mica &#40;de las se&#241;ales moleculares dejadas por los procesos biol&#243;gicos&#41; y la metagen&#243;mica &#40;conjunto de genomas que conviven en un entorno&#41;&#46; Es decir&#44; las conocidas popularmente como &#171;omics&#187; u &#171;&#243;micas&#187;&#46; En el campo de la cl&#237;nica y la epidemiolog&#237;a tenemos diversos ejemplos relacionados con el aparato respiratorio&#46; Unos de los m&#225;s recientes son los publicados por Garc&#237;a-Aymerich et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0070"><span class="elsevierStyleSup">14</span></a> y Burgel et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0075"><span class="elsevierStyleSup">15</span></a> sobre la tipificaci&#243;n de fenotipos en la EPOC&#44; a partir de un an&#225;lisis de <span class="elsevierStyleItalic">cluster</span> sobre datos de todo tipo procedentes de pacientes reales&#46; Una tercera faceta de la biolog&#237;a-medicina de sistemas&#44; tambi&#233;n relacionada con las ciencias &#171;&#243;micas&#187;&#44; es el an&#225;lisis de los resultados generados por t&#233;cnicas como los <span class="elsevierStyleItalic">microarrays</span> o <span class="elsevierStyleItalic">chips</span> de ADN y de prote&#237;nas&#44; que se utilizan para analizar simult&#225;nea y respectivamente la expresi&#243;n diferencial de gran n&#250;mero de estos&#46; Son t&#233;cnicas que han sido ya abundantemente utilizadas en la investigaci&#243;n sobre enfermedades respiratorias&#46; As&#237;&#44; Steiling et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0080"><span class="elsevierStyleSup">16</span></a> y Pierrou et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0085"><span class="elsevierStyleSup">17</span></a> han demostrado los efectos del tabaco sobre la expresi&#243;n de m&#250;ltiples genes relacionados con la lesi&#243;n celular y el estr&#233;s oxidativo en el epitelio bronquial&#46; Sofisticando a&#250;n m&#225;s la complejidad&#44; algunos trabajos re&#250;nen en un mismo an&#225;lisis datos gen&#233;ticos con datos cl&#237;nicos y epidemiol&#243;gicos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0090"><span class="elsevierStyleSup">18</span></a>&#46;</p></span><span id="sec0015" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0035">Miner&#237;a de textos</span><p id="par0025" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Como ya se ha mencionado&#44; la miner&#237;a de textos o datos es un conjunto de t&#233;cnicas inform&#225;ticas que permiten el procesamiento de informaci&#243;n digital de forma automatizada&#46; Esto permite no solo disponer de dicha informaci&#243;n en formato manejable&#44; sino generar nuevo conocimiento&#46; En otros campos del saber biom&#233;dico&#44; como la biolog&#237;a molecular o la propia biolog&#237;a de sistemas&#44; este instrumento se ha estado utilizando desde hace a&#241;os&#44; dando lugar a interesantes resultados<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0045"><span class="elsevierStyleSup">9&#44;19</span></a>&#46; En su expresi&#243;n m&#225;s sencilla&#44; todos realizamos miner&#237;a de textos cuando empleamos una herramienta tipo PubMed<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0100"><span class="elsevierStyleSup">20</span></a> sobre una base bibliogr&#225;fica como MEDLINE&#44; seleccionando un tema a partir de palabras clave o autores determinados<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0105"><span class="elsevierStyleSup">21</span></a>&#46;</p><p id="par0030" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Una vez obtenida la informaci&#243;n relevante a trav&#233;s de t&#233;cnicas de miner&#237;a de textos&#44; se procede al llamado &#171;curado&#187;&#46; Esta es una fase que puede realizarse de forma autom&#225;tica&#44; semiautom&#225;tica o &#171;manual&#187;&#46; En el curado autom&#225;tico se pueden a&#241;adir requerimientos adicionales&#44; tanto binarios &#40;se escoge o se descarta una informaci&#243;n de acuerdo con reglas preestablecidas&#41; como categ&#243;ricos &#40;p&#46;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>ej&#46;&#44; dando un peso espec&#237;fico al factor de impacto de la revista&#44; al tipo de art&#237;culo&#44; al dise&#241;o o nivel de evidencia del estudio&#44; al origen de los datos &#91;seres humanos&#44; modelos animales&#44; cultivos celulares&#93;&#44; etc&#46;&#41;&#46; En el curado manual&#44; un experto en el tema depura la lista de datos o fuentes de informaci&#243;n&#44; seg&#250;n su criterio&#46; Sin embargo&#44; y como se discutir&#225; m&#225;s adelante&#44; con excesiva frecuencia se considera como experto a cualquier profesional de las ciencias biom&#233;dicas&#44; no necesariamente ducho en la faceta objeto de la b&#250;squeda&#46;</p><p id="par0035" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Un tercer punto importante&#44; una vez seleccionada la informaci&#243;n&#44; es establecer conexiones entre datos dispersos&#46; A este proceso se le denomina integraci&#243;n y es fundamental para generar nuevo conocimiento&#46; Resulta obvio que la conexi&#243;n e integraci&#243;n entre datos obtenidos en diversas &#225;reas de conocimiento no suele producirse de forma espont&#225;nea con los m&#233;todos tradicionales&#46; Por tanto&#44; se hace necesario que existan m&#233;todos automatizados que seleccionen y pongan a disposici&#243;n del profesional la informaci&#243;n potencialmente relevante&#44; independientemente del &#225;rea del saber en que se haya generado&#46;</p><p id="par0040" class="elsevierStylePara elsevierViewall">A lo largo de los siguientes apartados se detallar&#225; c&#243;mo puede utilizarse la miner&#237;a de textos o de datos en las diferentes facetas de la medicina&#46; Entre otras&#44; el seguimiento de hallazgos relevantes en la investigaci&#243;n m&#225;s b&#225;sica para su traslado a la cl&#237;nica&#44; el diagn&#243;stico y la clasificaci&#243;n de la gravedad&#44; y el establecimiento de un pron&#243;stico en algunas de las entidades respiratorias m&#225;s prevalentes&#46;</p><span id="sec0020" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0040">Contextualizaci&#243;n hist&#243;rica</span><p id="par0045" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Aunque la necesidad de procesar gran cantidad de informaci&#243;n de forma autom&#225;tica es relativamente nueva&#44; la tecnolog&#237;a en que se basa la actual miner&#237;a de textos tiene ya cierto recorrido&#46; As&#237;&#44; hace ya medio siglo se utilizaban t&#233;cnicas similares para el procesado de discursos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0110"><span class="elsevierStyleSup">22</span></a> o en estudios sobre estructuras ling&#252;&#237;sticas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0115"><span class="elsevierStyleSup">23</span></a>&#46; En medicina&#44; algunos de los trabajos pioneros fueron llevados a cabo por Swanson<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0120"><span class="elsevierStyleSup">24&#44;25</span></a>&#44; que estableci&#243; relaciones entre fen&#243;menos aparentemente inconexos&#44; como la migra&#241;a y el d&#233;ficit de magnesio&#44; a partir de los t&#237;tulos de art&#237;culos obtenidos en la base de datos MEDLINE<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0125"><span class="elsevierStyleSup">25</span></a>&#46; Estas relaciones fueron validadas experimentalmente a&#241;os m&#225;s tarde<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0130"><span class="elsevierStyleSup">26</span></a>&#46; Con una metodolog&#237;a parecida&#44; Srinivasan y Libbus<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0135"><span class="elsevierStyleSup">27</span></a> y Weeber et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0140"><span class="elsevierStyleSup">28</span></a> determinaron el potencial efecto beneficioso de la curcumina y la talidomida en pacientes con enfermedad de Crohn&#46; En la actualidad este tipo de b&#250;squedas se est&#225; utilizando ampliamente en medicina y en biolog&#237;a<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0045"><span class="elsevierStyleSup">9</span></a> para establecer asociaciones entre&#44; por ejemplo&#44; genes &#40;o prote&#237;nas&#41; con enfermedades<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0145"><span class="elsevierStyleSup">29-32</span></a>&#44; o para valorar interacciones entre diversas prote&#237;nas<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0165"><span class="elsevierStyleSup">33&#44;34</span></a>&#46; Un instrumento interesante para este objetivo es DisGeNET&#44; dise&#241;ado para relacionar la informaci&#243;n procedente de las diversas &#171;omics&#187; con la generada sobre las distintas enfermedades<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0155"><span class="elsevierStyleSup">31&#44;32</span></a>&#46; En cuanto a la patolog&#237;a respiratoria&#44; y como se ver&#225; m&#225;s adelante&#44; estas t&#233;cnicas e instrumentos se est&#225;n utilizando intensivamente para el estudio de diversos aspectos de la EPOC&#44; el asma bronquial y el c&#225;ncer de pulm&#243;n&#46;</p></span><span id="sec0025" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0045">Aspectos generales de la miner&#237;a de textos</span><p id="par0050" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por definici&#243;n&#44; la miner&#237;a de textos y de datos tiene como objetivo recuperar&#44; extraer e interpretar la informaci&#243;n almacenada bajo formato electr&#243;nico en grandes archivos documentales y bases de datos&#44; mediante el uso de m&#233;todos autom&#225;ticos o semiautom&#225;ticos &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">fig&#46; 1</a>&#41;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0045"><span class="elsevierStyleSup">9</span></a>&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0005"></elsevierMultimedia><p id="par0055" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La <span class="elsevierStyleItalic">recuperaci&#243;n de la informaci&#243;n</span> consiste en identificar documentos que contengan datos sobre la pregunta generada&#46; Por ejemplo&#44; &#191;cu&#225;les son los biomarcadores que han sido involucrados o presentan potencial para el diagn&#243;stico de la EPOC&#63; En la actualidad&#44; la localizaci&#243;n de la informaci&#243;n es un problema menor&#44; pues existen infinidad de fuentes accesibles en formato electr&#243;nico&#44; tanto originales &#40;revistas&#44; libros de texto&#44; p&#225;ginas web&#41; como ya recopiladas en bases de datos&#46; Un ejemplo de estas &#250;ltimas es la ya mencionada MEDLINE&#44; sobre la que act&#250;a el sistema de recuperaci&#243;n de informaci&#243;n PubMed<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0100"><span class="elsevierStyleSup">20</span></a>&#46; Existen sistemas m&#225;s espec&#237;ficos&#44; como Textpresso<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0175"><span class="elsevierStyleSup">35&#44;36</span></a> o HLungDB<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0185"><span class="elsevierStyleSup">37&#44;38</span></a>&#44; que es una base de datos sobre c&#225;ncer de pulm&#243;n que agrupa informaci&#243;n sobre genes y prote&#237;nas implicados&#46;</p><p id="par0060" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El objetivo del segundo paso&#44; la <span class="elsevierStyleItalic">extracci&#243;n de informaci&#243;n</span>&#44; consiste en identificar la parte relevante de esta entre todos los datos recuperados&#46; Esencialmente requiere 3<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>etapas &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">fig&#46; 1</a>B&#41;&#58; a&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">procesamiento</span>&#44; con conversi&#243;n de textos complejos en estructuras simples &#40;p&#46;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>ej&#46;&#44; palabras o frases cortas&#41;&#44; interpretables por los sistemas inform&#225;ticos&#59; b&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">identificaci&#243;n cierta</span> &#40;estandarizada&#41; de las entidades cl&#237;nicas o los procesos biol&#243;gicos a que hacen referencia los documentos&#44; y c&#41;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">interpretaci&#243;n</span> de las relaciones sem&#225;nticas entre diversas estructuras o entidades&#46; En la extracci&#243;n de informaci&#243;n se utilizan habitualmente sistemas basados en algoritmos de inteligencia artificial<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0195"><span class="elsevierStyleSup">39</span></a>&#44; m&#233;todos estad&#237;sticos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0200"><span class="elsevierStyleSup">40</span></a> o sistemas mixtos &#40;p&#46;<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>ej&#46;&#44; GENIA Tagger<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0205"><span class="elsevierStyleSup">41&#44;42</span></a> o Standford Log-Linear Part-of-Speech Tagger&#41;<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0215"><span class="elsevierStyleSup">43&#44;44</span></a>&#46;</p><p id="par0065" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Un problema inherente a las fases de identificaci&#243;n e interpretaci&#243;n es que los mecanismos autom&#225;ticos&#44; que permiten filtrar el conocimiento disponible&#44; no poseen el criterio discrecional suficiente&#46; A esto se a&#241;ade que&#44; en general&#44; los equipos profesionales que dise&#241;an dichos instrumentos carecen de expertos en la materia concreta de la b&#250;squeda&#46; La disociaci&#243;n entre estos &#250;ltimos y los profesionales de la bioinform&#225;tica es m&#225;s acusada en el caso de la medicina que en el de la biolog&#237;a&#44; y ha sido identificada como el problema principal en el dise&#241;o de los instrumentos de filtrado y curado de la informaci&#243;n&#46; Esto es inherente a la parcelaci&#243;n actual de la ciencia en disciplinas&#44; pero se agrava con la progresiva segmentaci&#243;n del conocimiento dentro de cada una&#46; Es pues fundamental incorporar a profesionales cl&#237;nicos en los equipos multidisciplinares de trabajo<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0225"><span class="elsevierStyleSup">45</span></a>&#46;</p><p id="par0070" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Un problema adicional es que los resultados de los estudios no son axiomas&#44; pero a menudo son tratados como tales por los profesionales procedentes de ciencias m&#225;s exactas que la medicina&#46; Tambi&#233;n es importante no olvidar que aunque la miner&#237;a de datos no es una tecnolog&#237;a totalmente nueva y sus resultados son prometedores&#44; a&#250;n existen aspectos que pueden mejorarse&#46; Por ejemplo&#44; a nivel tecnol&#243;gico existe un problema inherente al lenguaje biom&#233;dico&#58; la variabilidad l&#233;xica y sem&#225;ntica existente entre las diferentes disciplinas&#46; Es un problema que aunque se puede abordar con cierto &#233;xito mediante algoritmos de inteligencia artificial o m&#233;todos estad&#237;sticos&#44; todav&#237;a no est&#225; completamente resuelto&#46; Otro aspecto a tener en cuenta&#44; principalmente en el uso de la miner&#237;a de textos en medicina&#44; es que las conclusiones obtenidas pueden acabar teniendo efecto sobre los pacientes&#44; con lo que es importante que est&#233;n completamente contrastadas&#46;</p><p id="par0075" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El &#250;ltimo paso es el de la de <span class="elsevierStyleItalic">interpretaci&#243;n de resultados</span>&#46; Con &#233;l se persigue integrar la informaci&#243;n obtenida en los pasos anteriores&#44; y en &#250;ltima instancia obtener asociaciones entre entidades o fen&#243;menos biol&#243;gicos o cl&#237;nicos&#44; inicialmente no detectables mediante los m&#233;todos convencionales&#46; Volviendo al estudio de Swanson<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0125"><span class="elsevierStyleSup">25</span></a>&#44; la integraci&#243;n de diversas hip&#243;tesis contrastadas individualmente es lo que permiti&#243; originar una nueva hip&#243;tesis que vinculaba el d&#233;ficit de magnesio con la migra&#241;a&#46; En la <a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0010">figura 2</a> se muestra como ejemplo una representaci&#243;n gr&#225;fica de las asociaciones entre una entidad &#40;la EPOC&#41; y sus comorbilidades&#46; Este tipo de im&#225;genes facilita la interpretaci&#243;n simult&#225;nea de informaci&#243;n diversa obtenida con la miner&#237;a de datos&#44; generando nuevas hip&#243;tesis&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0010"></elsevierMultimedia></span><span id="sec0030" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0050">&#171;Excavando&#187; <span class="elsevierStyleItalic">&#40;mining&#41;</span> inform&#225;ticamente en el terreno de las enfermedades respiratorias</span><p id="par0080" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Como ya se ha comentado&#44; la alta producci&#243;n y disponibilidad de datos en el &#225;mbito de la medicina y de las ciencias biol&#243;gicas m&#225;s b&#225;sicas hace de &#233;l un espacio apropiado para el uso de la miner&#237;a de textos&#46; En el campo concreto de las enfermedades respiratorias han aparecido en los &#250;ltimos a&#241;os numerosos estudios que hacen uso de esta t&#233;cnica y que abarcan las diversas etapas que van desde el conocimiento m&#225;s b&#225;sico a la medicina aplicada&#46;</p><span id="sec0035" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0055">Conocimiento en ciencias b&#225;sicas</span><p id="par0085" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En campos como la biolog&#237;a molecular o la fisiolog&#237;a&#44; la miner&#237;a de textos est&#225; originando una transici&#243;n del modelo cient&#237;fico deductivo cl&#225;sico &#8212;en el que una hip&#243;tesis se verifica experimentalmente&#8212; a un modelo basado en la b&#250;squeda &#171;a ciegas&#187; de asociaciones entre hechos aparentemente no conectados&#44; pero validables experimentalmente<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0230"><span class="elsevierStyleSup">46&#44;47</span></a>&#46; Para ello es conveniente el desarrollo de plataformas especializadas&#46; As&#237;&#44; existen bases de datos unificadas&#44; como la ya mencionada HLungDB<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0185"><span class="elsevierStyleSup">37&#44;38</span></a>&#44; que han integrado informaci&#243;n sobre genes&#44; prote&#237;nas&#44; modificaciones epigen&#233;ticas y caracter&#237;sticas cl&#237;nicas&#44; relacionada en todos los casos con el c&#225;ncer de pulm&#243;n&#46; El principal objetivo de esta plataforma es establecer una red de conexiones basada en mol&#233;culas asociadas con esta entidad&#44; facilitando as&#237; tanto la investigaci&#243;n m&#225;s b&#225;sica como la integraci&#243;n con &#225;reas relativamente distantes como la cl&#237;nica o la epidemiolog&#237;a&#46; Esto resulta fundamental en entidades como el c&#225;ncer de pulm&#243;n&#44; que implican alteraciones complejas y de causa multifactorial&#46; Pueden as&#237; desarrollarse v&#237;as de estudio previamente inexploradas o sugerirse nuevas alternativas terap&#233;uticas&#46; Tambi&#233;n hay numerosos ejemplos del uso de la miner&#237;a de textos en aspectos b&#225;sicos relacionados con la EPOC&#46; As&#237;&#44; Comandini et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0240"><span class="elsevierStyleSup">48</span></a> utilizaron datos correspondientes a genes y a expresi&#243;n de prote&#237;nas en sujetos no fumadores&#44; fumadores sin enfermedad pulmonar y fumadores con EPOC&#44; con el objetivo de identificar efectos inducidos por el tabaco&#46; Sus resultados sugieren que determinados genes con actividad antioxidante se sobreexpresan ante la exposici&#243;n al tabaco en algunos individuos y podr&#237;an jugar un papel importante en la protecci&#243;n tisular frente al estr&#233;s oxidativo&#46; Estos genes o sus productos podr&#237;an ser utilizados como biomarcadores negativos del riesgo para desarrollar una EPOC&#46; En un trabajo muy reciente de algunos miembros de nuestro grupo<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0245"><span class="elsevierStyleSup">49</span></a> se ha utilizado la miner&#237;a de textos para estudiar las comorbilidades de esta misma enfermedad y los mecanismos potencialmente implicados&#44; aflorando la sorprendente abundancia de datos en algunas de las asociaciones &#40;como la de EPOC con cardiopat&#237;a isqu&#233;mica o con c&#225;ncer de pulm&#243;n&#41; y la escasa presencia en la literatura de otras &#40;como es el caso de las de EPOC con alteraciones nutricionales o con hipertensi&#243;n pulmonar&#41;&#46; Tambi&#233;n en el caso del asma bronquial se han publicado trabajos interesantes&#46; Por ejemplo&#44; Su et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0250"><span class="elsevierStyleSup">50</span></a> han investigado las relaciones de diversos genes entre s&#237;&#44; y de estos con el ambiente en el asma infantil&#44; concluyendo que algunos de ellos condicionan la susceptibilidad a desarrollar asma en los ni&#241;os&#46; Tremblay et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0255"><span class="elsevierStyleSup">51</span></a>&#44; por su parte&#44; implementaron una metodolog&#237;a &#40;<span class="elsevierStyleItalic">Genes to Diseases</span> &#91;G2D&#93;&#41; basada en la miner&#237;a de textos para identificar genes candidatos a estar implicados en el desarrollo de asma y atopia&#46; En cuanto a la neumon&#237;a y al s&#237;ndrome del distr&#233;s respiratorio del adulto &#40;SDRA&#41; sucede algo parecido&#46; Frenzel et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0260"><span class="elsevierStyleSup">52</span></a>&#44; analizando m&#250;ltiples marcadores en el lavado broncoalveolar de pacientes con SDRA&#44; demostraron que la determinaci&#243;n de IL-6 puede ser de gran valor pron&#243;stico&#46;</p><p id="par0090" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Parece claro que el an&#225;lisis autom&#225;tico del conocimiento procedente de diversas ciencias b&#225;sicas puede aportar nueva luz sobre las enfermedades respiratorias&#46;</p></span><span id="sec0040" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0060">Diagn&#243;stico y manejo cl&#237;nico del paciente respiratorio</span><p id="par0095" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Establecer un diagn&#243;stico de certeza y categorizar la gravedad es crucial en cualquier enfermedad&#46; No obstante&#44; esta no es siempre una tarea f&#225;cil&#44; sobre todo si el diagn&#243;stico requiere t&#233;cnicas complejas o que precisan un entrenamiento especial&#46; Este es el caso de la EPOC&#44; donde se necesita tanto la colaboraci&#243;n del paciente como una adecuada maniobra de espirometr&#237;a forzada&#46; En el momento actual&#44; en algunas iniciativas&#44; como la <span class="elsevierStyleItalic">Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease</span> &#40;GOLD&#41;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0265"><span class="elsevierStyleSup">53</span></a>&#44; se requiere adem&#225;s conocer el n&#250;mero de ingresos recientes y la cuant&#237;a de la disnea&#46; Utilizar un an&#225;lisis autom&#225;tico de datos puede permitir verificar la bondad de una determinada maniobra espirom&#233;trica&#44; a la vez que aproximar el diagn&#243;stico completo basado en otras variables&#46; Matsumoto et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0270"><span class="elsevierStyleSup">54</span></a>&#44; mediante miner&#237;a de datos efectuada en registros electr&#243;nicos de unos 27&#46;000 pacientes&#44; observaron que la obstrucci&#243;n al flujo a&#233;reo detectable por los valores espirom&#233;tricos no hab&#237;a sido diagnosticada en hasta el 86&#37; de los casos&#46; Este es un ejemplo de algunas aplicaciones de la miner&#237;a de datos&#44; que permiten adem&#225;s establecer alarmas diagn&#243;sticas en las historias cl&#237;nicas&#44; evitando que hallazgos relevantes pasen desapercibidos al profesional asistencial&#46; Por otra parte&#44; y como se ha visto&#44; el an&#225;lisis autom&#225;tico de datos puede permitir hallar nuevas relaciones entre variables&#44; generando hip&#243;tesis que conduzcan a sistemas alternativos o complementarios de diagn&#243;stico&#46; Respecto del c&#225;ncer de pulm&#243;n&#44; existen diversos pasos cruciales en su detecci&#243;n y posterior estratificaci&#243;n&#46; Uno de ellos es la valoraci&#243;n de la afectaci&#243;n ganglionar&#44; que se realiza inicialmente mediante t&#233;cnicas de imagen &#40;tomograf&#237;a axial computarizada &#91;TAC&#93; y tomograf&#237;a por emisi&#243;n de positrones&#41;&#44; y se confirma o descarta mediante la obtenci&#243;n de muestras tisulares por ultrasonograf&#237;a endobronquial o mediastinoscopia&#46; Lu et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0275"><span class="elsevierStyleSup">55</span></a> proponen un nuevo m&#233;todo automatizado para la orientaci&#243;n inicial de la afectaci&#243;n ganglionar&#46; Este se basa tambi&#233;n en la TAC&#44; pero utilizando luego la miner&#237;a de datos para comparar los hallazgos con los registros anat&#243;micos de n&#243;dulos linf&#225;ticos pertenecientes a pacientes ya diagnosticados&#46;</p><p id="par0100" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Una fase del proceso diagn&#243;stico que es complementaria a la identificaci&#243;n de la enfermedad es el establecimiento de un pron&#243;stico&#46; Esto implica generalmente la categorizaci&#243;n de la gravedad o de la extensi&#243;n de la enfermedad&#46; En esta fase es igualmente importante disponer de buenos m&#233;todos de asignaci&#243;n a cada categor&#237;a&#44; pues con frecuencia condicionar&#225; el tratamiento&#46; En los &#250;ltimos a&#241;os han aparecido sistemas de clasificaci&#243;n autom&#225;tica de las etapas del c&#225;ncer de pulm&#243;n&#44; que utilizan datos cl&#237;nicos e histol&#243;gicos registrados en informes diversos de una o varias instituciones<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0280"><span class="elsevierStyleSup">56&#44;57</span></a>&#46; En el caso del trasplante de pulm&#243;n o combinado de coraz&#243;n-pulm&#243;n&#44; una adecuada predicci&#243;n de la supervivencia es cr&#237;tica no solo para un paciente concreto&#44; sino tambi&#233;n para la selecci&#243;n de donantes y receptores&#46; Existe en la actualidad una gran cantidad de informaci&#243;n referente a trasplantes &#40;procedimientos&#44; monitorizaci&#243;n de pacientes&#44; etc&#46;&#41; que se ha utilizado junto con m&#233;todos estad&#237;sticos cl&#225;sicos para realizar predicciones de morbilidad y supervivencia respecto de diversos &#243;rganos&#44; incluido el pulm&#243;n<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0290"><span class="elsevierStyleSup">58</span></a>&#46; M&#225;s recientemente se est&#225; utilizando tambi&#233;n la miner&#237;a de datos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0295"><span class="elsevierStyleSup">59</span></a>&#44; ya que presenta ciertas ventajas sobre los m&#233;todos estad&#237;sticos cl&#225;sicos&#46; Por ejemplo&#44; no est&#225; limitada por el n&#250;mero de observaciones ni requiere independencia de los observadores&#44; como suceder&#237;a en un estudio concreto&#46;</p><p id="par0105" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Un campo en el que la miner&#237;a de datos ha sido particularmente fecunda es el del enfermo respiratorio semicr&#237;tico y cr&#237;tico&#46; &#62;A lo largo de las &#250;ltimas d&#233;cadas las unidades a cargo de estos pacientes han implementado sus sistemas de recogida de datos&#44; y como consecuencia directa se han desarrollado 2<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>aplicaciones fundamentales basadas en la miner&#237;a de textos&#46;</p><p id="par0115" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por un lado&#44; la generaci&#243;n de modelos predictivos a corto y medio plazo&#44; que permiten crear alertas inteligentes y sistemas de toma de decisiones&#46; Entre los numerosos estudios dedicados al paciente cr&#237;tico destacan el de Tzavaras et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0300"><span class="elsevierStyleSup">60</span></a>&#44; que mediante miner&#237;a de datos y redes neuronales desarrollaron un modelo de soporte a la decisi&#243;n cl&#237;nica&#44; basado en la identificaci&#243;n de las variables fisiol&#243;gicas clave para decidir la instauraci&#243;n de ventilaci&#243;n mec&#225;nica&#46;</p><p id="par0120" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Por otra parte&#44; se han desarrollado tambi&#233;n modelos de largo plazo&#44; utilizados principalmente como m&#233;todo de evaluaci&#243;n de la calidad de los equipos e instituciones implicadas en el cuidado del paciente respiratorio cr&#237;tico<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0305"><span class="elsevierStyleSup">61-63</span></a>&#46; Algunas de estas aplicaciones se han extendido posteriormente a unidades de hospitalizaci&#243;n convencional&#44; como las salas de neumolog&#237;a y de cirug&#237;a tor&#225;cica&#46; Tradicionalmente&#44; estos instrumentos se han construido utilizando &#250;nicamente datos demogr&#225;ficos y administrativos&#44; para determinar &#237;ndices de supervivencia&#44; de mortalidad&#44; etc&#46; Sin embargo&#44; de forma m&#225;s reciente&#44; se est&#225;n aprovechando los datos fisiol&#243;gicos y cl&#237;nicos que quedan almacenados para generar modelos basados en la miner&#237;a de datos&#46; Existen diversos estudios&#44; como los de Bohensky et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0310"><span class="elsevierStyleSup">62</span></a> o Kim et al&#46;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0315"><span class="elsevierStyleSup">63</span></a>&#44; que han demostrado que estos modelos son superiores a los m&#233;todos cl&#225;sicos en la predicci&#243;n de supervivencia&#46;</p><p id="par0125" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Las <span class="elsevierStyleItalic">v&#237;as cl&#237;nicas</span> son el registro de los procedimientos realizados sobre un paciente concreto durante su estancia hospitalaria&#46; Tambi&#233;n en este campo se han publicado estudios donde se emplean m&#233;todos de an&#225;lisis automatizado de datos<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0320"><span class="elsevierStyleSup">64&#44;65</span></a>&#46; Las v&#237;as cl&#237;nicas constituyen una herramienta b&#225;sica de gesti&#243;n de la calidad asistencial y se ha demostrado que su implementaci&#243;n permite disminuir la variabilidad en la pr&#225;ctica cl&#237;nica&#46; Otras ventajas son la ayuda al cl&#237;nico en la toma de decisiones y una optimizaci&#243;n de los recursos empleados&#44; con reducci&#243;n del tiempo y costes en la atenci&#243;n&#46;</p></span></span></span><span id="sec0045" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0065">Conclusiones</span><p id="par0130" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Se dispone hoy en d&#237;a de gran cantidad de informaci&#243;n cient&#237;fica y m&#233;dica&#46; No obstante&#44; existe un problema inherente a tal volumen de datos&#58; su recuperaci&#243;n selectiva e interpretaci&#243;n se hacen pr&#225;cticamente imposibles para un profesional si emplea los m&#233;todos cl&#225;sicos&#46; En ese escenario&#44; el uso de herramientas bioinform&#225;ticas como la miner&#237;a de textos o datos adquiere una relevancia fundamental&#46; Estas herramientas&#44; que han tenido ya un papel importante en otros campos del saber biom&#233;dico&#44; se han empezado a utilizar recientemente en la medicina respiratoria&#46; Los niveles m&#225;s evidentes de aplicaci&#243;n m&#233;dica &#40;en investigaci&#243;n y en cl&#237;nica&#41; de la miner&#237;a de textos son la integraci&#243;n y la transferencia de los avances obtenidos en las ciencias m&#225;s b&#225;sicas&#44; y una mejor comprensi&#243;n de los procesos de diagn&#243;stico&#44; de categorizaci&#243;n de la gravedad y de establecimiento de pron&#243;stico de las enfermedades&#46; Tambi&#233;n puede ser de gran utilidad para generar modelos predictivos de <span class="elsevierStyleItalic">outcomes</span>&#44; crear alertas inteligentes y ayudar al cl&#237;nico en la toma de decisiones&#46;</p></span><span id="sec0050" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0070">Financiaci&#243;n</span><p id="par0135" class="elsevierStylePara elsevierViewall">CB06&#47;06&#47;0043 &#40;CIBERES&#41;&#44; SAF2011-26908 &#40;Ministerio de Econom&#237;a y Competitividad&#41; y 2009SGR393 &#40;Generalitat de Catalunya&#41;&#46;</p></span><span id="sec0055" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0075">Conflicto de intereses</span><p id="par0140" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los autores declaran no tener ning&#250;n conflicto de intereses&#46;</p></span></span>"
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Vol. 50. Issue 3.
Pages 113-119 (March 2014)
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21136
Vol. 50. Issue 3.
Pages 113-119 (March 2014)
Artículo especial
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Minería de textos y medicina: utilidad en las enfermedades respiratorias
Text Mining and Medicine: Usefulness in Respiratory Diseases
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David Piedraa,
Corresponding author
dpiedra@imim.es

Autor para correspondencia.
, Antoni Ferrera,b,c,d, Joaquim Geaa,b,c,d
a Instituto de Investigación del Hospital del Mar (IMIM), Barcelona, España
b Servicio de Neumología, Hospital del Mar, Barcelona, España
c Facultat de Ciències de la Salut i de la Vida, Universitat Pompeu Fabra, Barcelona, España
d CIBERES, ISC III, Bunyola, Mallorca, España
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Resumen

Cada vez es más habitual disponer de información médica en formato electrónico. Esto incluye tanto artículos científicos como revisiones sobre el manejo clínico e incluso registros de instituciones sanitarias con datos de pacientes. Sin embargo, los instrumentos tradicionales, tanto individuales como institucionales, son poco útiles para seleccionar la información más apropiada en cada caso, sea en el ámbito clínico o en el de la investigación. La llamada «minería» de textos o de datos permite gestionar esa gran cantidad de información, extrayéndola de fuentes diversas mediante sistemas de procesamiento (filtrado y curado), integrándola y permitiendo la generación de nuevo conocimiento. La presente revisión pretende proporcionar una idea general sobre la minería de textos y datos, así como sobre la ayuda que esta técnica bioinformática puede suponer para el ejercicio asistencial de la medicina respiratoria y para la investigación en ese mismo campo.

Palabras clave:
Minería de textos
Enfermedades respiratorias
Enfermedad pulmonar obstructiva crónica
Cáncer de pulmón
Paciente respiratorio crítico
Abstract

It is increasingly common to have medical information in electronic format. This includes scientific articles as well as clinical management reviews, and even records from health institutions with patient data. However, traditional instruments, both individual and institutional, are of little use for selecting the most appropriate information in each case, either in the clinical or research field. So-called text or data «mining» enables this huge amount of information to be managed, extracting it from various sources using processing systems (filtration and curation), integrating it and permitting the generation of new knowledge. This review aims to provide an overview of text and data mining, and of the potential usefulness of this bioinformatic technique in the exercise of care in respiratory medicine and in research in the same field.

Keywords:
Text mining
Respiratory diseases
Chronic obstructive pulmonary disease
Lung cancer
Critically ill respiratory patients
Full Text
Introducción

Las enfermedades respiratorias más prevalentes (asma bronquial, enfermedad pulmonar obstructiva crónica [EPOC], infecciones y cáncer de pulmón) suponen un gran reto para la salud y para los sistemas sanitarios, dado el elevado coste económico y social que representan1–7. Por otra parte, con el avance de las tecnologías relacionadas con la información es posible acceder y analizar cantidades ingentes de datos relacionados con la salud y la enfermedad. Así, es común registrar datos de pacientes en formato electrónico, tanto en los hospitales como en la medicina primaria. Esto incluye datos de filiación, pero también los relacionados con los diagnósticos, la gravedad, los resultados analíticos, las pruebas funcionales y la medicación, así como las características de los contactos del enfermo con el sistema sanitario. Disponer de esta gran cantidad de información en formato digital ofrece 3ventajas importantes: a)mejora su calidad; b)reduce el tiempo marginal de trabajo por parte del personal sanitario, y c)ofrece la posibilidad de utilizar dicha información mediante sistemas automatizados, como la «minería de textos» (text mining) o la «minería de datos» (data mining)8,9. Desde un punto de vista estricto, se diferencian en que la primera obtiene la información a partir de formatos de texto libre, y la segunda, a partir de bases de datos. Un ejemplo pionero de utilización de datos clínicos a nivel institucional fue la plataforma MedLEE10, un sistema automatizado que permitió la obtención de información relevante a partir de los expedientes clínicos.

Otros ámbitos de enorme importancia que resultan potenciados por los instrumentos informáticos son la formación profesional y la investigación. En estos terrenos existe una enorme cantidad de fuentes de información, difíciles de manejar y seleccionar por el profesional médico. De hecho, existe una gran cantidad de publicaciones tanto en papel como electrónicas que intentan recopilar lo más relevante que se produce en el mundo editorial sobre determinada área del conocimiento médico. Un ejemplo serían las series de UpToDate11, entre las que se hallan algunas dedicadas a la medicina respiratoria (Pulmonary, Critical Care and Sleep Medicine y Allergy and Immunology, respectivamente). Algo similar ocurre con los sistemas de alerta, que se reciben por correo electrónico atendiendo a perfiles de usuario predeterminados. También en estos casos existen instrumentos de la minería de textos que permiten ir más allá en la búsqueda, la selección y el procesamiento de información.

Biología y medicina de sistemas

La «biología de sistemas» se ha definido como la ciencia dedicada al estudio sistemático de las interacciones que se producen en los sistemas biológicos. En caso de referirse al caso concreto de las enfermedades humanas se hablaría de «medicina de sistemas», aunque esta última expresión tiene también otras acepciones. Para avanzar en la biología-medicina de sistemas es necesario conectar adecuadamente el conocimiento existente en áreas diversas de la ciencia12, con el fin de aflorar nuevas propiedades e hipótesis no evidenciables a partir de los enfoques tradicionales. Los instrumentos que facilitan esta labor interdisciplinaria son en gran medida producto del desarrollo de las tecnologías de la información, que permiten el procesamiento de grandes cantidades de datos de origen diverso, desarrollando nuevo conocimiento a partir de ellos. Así, la biología-medicina de sistemas permite por ejemplo establecer modelos matemáticos de enfermedades que integran el conocimiento estructural y fisiopatológico en sus diferentes niveles de complejidad13. Entre sus objetivos se halla no solo una mejor comprensión de los procesos nosológicos, sino la posibilidad de simulación de sistemas orgánicos, para generar nuevas aproximaciones diagnósticas y terapéuticas.

La biología-medicina de sistemas utiliza a su vez diversos instrumentos. Por un lado, el objeto principal de esta revisión, la minería de textos. Esta puede definirse como un conjunto de técnicas informáticas cuyo objetivo es detectar, extraer e interpretar, de forma automatizada (o semiautomatizada), una información digital que está básicamente en formato de texto. Por otro lado, están los ya mencionados modelos matemáticos de procesos biológicos o nosológicos. Para elaborarlos, deben utilizarse instrumentos y procedimientos capaces de procesar adecuadamente la gran cantidad de información suministrada tanto por los avances en las técnicas de análisis biológico como por la existencia de amplios estudios clínicos y/o epidemiológicos. Entre las disciplinas y técnicas biomédicas que se consideran asociadas a la biología-medicina de sistemas se incluyen la genómica (estudio de los genes), la transcriptómica (de los transcriptomas), la proteómica (de la estructura y función de las proteínas), la interactómica (de las interacciones moleculares y sus consecuencias), la metabolómica (de las señales moleculares dejadas por los procesos biológicos) y la metagenómica (conjunto de genomas que conviven en un entorno). Es decir, las conocidas popularmente como «omics» u «ómicas». En el campo de la clínica y la epidemiología tenemos diversos ejemplos relacionados con el aparato respiratorio. Unos de los más recientes son los publicados por García-Aymerich et al.14 y Burgel et al.15 sobre la tipificación de fenotipos en la EPOC, a partir de un análisis de cluster sobre datos de todo tipo procedentes de pacientes reales. Una tercera faceta de la biología-medicina de sistemas, también relacionada con las ciencias «ómicas», es el análisis de los resultados generados por técnicas como los microarrays o chips de ADN y de proteínas, que se utilizan para analizar simultánea y respectivamente la expresión diferencial de gran número de estos. Son técnicas que han sido ya abundantemente utilizadas en la investigación sobre enfermedades respiratorias. Así, Steiling et al.16 y Pierrou et al.17 han demostrado los efectos del tabaco sobre la expresión de múltiples genes relacionados con la lesión celular y el estrés oxidativo en el epitelio bronquial. Sofisticando aún más la complejidad, algunos trabajos reúnen en un mismo análisis datos genéticos con datos clínicos y epidemiológicos18.

Minería de textos

Como ya se ha mencionado, la minería de textos o datos es un conjunto de técnicas informáticas que permiten el procesamiento de información digital de forma automatizada. Esto permite no solo disponer de dicha información en formato manejable, sino generar nuevo conocimiento. En otros campos del saber biomédico, como la biología molecular o la propia biología de sistemas, este instrumento se ha estado utilizando desde hace años, dando lugar a interesantes resultados9,19. En su expresión más sencilla, todos realizamos minería de textos cuando empleamos una herramienta tipo PubMed20 sobre una base bibliográfica como MEDLINE, seleccionando un tema a partir de palabras clave o autores determinados21.

Una vez obtenida la información relevante a través de técnicas de minería de textos, se procede al llamado «curado». Esta es una fase que puede realizarse de forma automática, semiautomática o «manual». En el curado automático se pueden añadir requerimientos adicionales, tanto binarios (se escoge o se descarta una información de acuerdo con reglas preestablecidas) como categóricos (p.ej., dando un peso específico al factor de impacto de la revista, al tipo de artículo, al diseño o nivel de evidencia del estudio, al origen de los datos [seres humanos, modelos animales, cultivos celulares], etc.). En el curado manual, un experto en el tema depura la lista de datos o fuentes de información, según su criterio. Sin embargo, y como se discutirá más adelante, con excesiva frecuencia se considera como experto a cualquier profesional de las ciencias biomédicas, no necesariamente ducho en la faceta objeto de la búsqueda.

Un tercer punto importante, una vez seleccionada la información, es establecer conexiones entre datos dispersos. A este proceso se le denomina integración y es fundamental para generar nuevo conocimiento. Resulta obvio que la conexión e integración entre datos obtenidos en diversas áreas de conocimiento no suele producirse de forma espontánea con los métodos tradicionales. Por tanto, se hace necesario que existan métodos automatizados que seleccionen y pongan a disposición del profesional la información potencialmente relevante, independientemente del área del saber en que se haya generado.

A lo largo de los siguientes apartados se detallará cómo puede utilizarse la minería de textos o de datos en las diferentes facetas de la medicina. Entre otras, el seguimiento de hallazgos relevantes en la investigación más básica para su traslado a la clínica, el diagnóstico y la clasificación de la gravedad, y el establecimiento de un pronóstico en algunas de las entidades respiratorias más prevalentes.

Contextualización histórica

Aunque la necesidad de procesar gran cantidad de información de forma automática es relativamente nueva, la tecnología en que se basa la actual minería de textos tiene ya cierto recorrido. Así, hace ya medio siglo se utilizaban técnicas similares para el procesado de discursos22 o en estudios sobre estructuras lingüísticas23. En medicina, algunos de los trabajos pioneros fueron llevados a cabo por Swanson24,25, que estableció relaciones entre fenómenos aparentemente inconexos, como la migraña y el déficit de magnesio, a partir de los títulos de artículos obtenidos en la base de datos MEDLINE25. Estas relaciones fueron validadas experimentalmente años más tarde26. Con una metodología parecida, Srinivasan y Libbus27 y Weeber et al.28 determinaron el potencial efecto beneficioso de la curcumina y la talidomida en pacientes con enfermedad de Crohn. En la actualidad este tipo de búsquedas se está utilizando ampliamente en medicina y en biología9 para establecer asociaciones entre, por ejemplo, genes (o proteínas) con enfermedades29-32, o para valorar interacciones entre diversas proteínas33,34. Un instrumento interesante para este objetivo es DisGeNET, diseñado para relacionar la información procedente de las diversas «omics» con la generada sobre las distintas enfermedades31,32. En cuanto a la patología respiratoria, y como se verá más adelante, estas técnicas e instrumentos se están utilizando intensivamente para el estudio de diversos aspectos de la EPOC, el asma bronquial y el cáncer de pulmón.

Aspectos generales de la minería de textos

Por definición, la minería de textos y de datos tiene como objetivo recuperar, extraer e interpretar la información almacenada bajo formato electrónico en grandes archivos documentales y bases de datos, mediante el uso de métodos automáticos o semiautomáticos (fig. 1)9.

Figura 1.

Esquema general de los métodos usados en la minería de textos y de datos: A)Recuperación de la información; B)Extracción de la información, y C)Interpretación de la información (en ocasiones, la integración de diversas hipótesis previamente contrastadas puede dar lugar a una nueva hipótesis conjunta). En el panel B se ejemplifican los 3pasos necesarios para extraer la información: 1)descomposición de la información en unidades básicas (p.ej., frases); 2)identificación de las entidades biológicas, y 3)interpretación de las relaciones entre las entidades biológicas.

(0.4MB).

La recuperación de la información consiste en identificar documentos que contengan datos sobre la pregunta generada. Por ejemplo, ¿cuáles son los biomarcadores que han sido involucrados o presentan potencial para el diagnóstico de la EPOC? En la actualidad, la localización de la información es un problema menor, pues existen infinidad de fuentes accesibles en formato electrónico, tanto originales (revistas, libros de texto, páginas web) como ya recopiladas en bases de datos. Un ejemplo de estas últimas es la ya mencionada MEDLINE, sobre la que actúa el sistema de recuperación de información PubMed20. Existen sistemas más específicos, como Textpresso35,36 o HLungDB37,38, que es una base de datos sobre cáncer de pulmón que agrupa información sobre genes y proteínas implicados.

El objetivo del segundo paso, la extracción de información, consiste en identificar la parte relevante de esta entre todos los datos recuperados. Esencialmente requiere 3etapas (fig. 1B): a)procesamiento, con conversión de textos complejos en estructuras simples (p.ej., palabras o frases cortas), interpretables por los sistemas informáticos; b)identificación cierta (estandarizada) de las entidades clínicas o los procesos biológicos a que hacen referencia los documentos, y c)interpretación de las relaciones semánticas entre diversas estructuras o entidades. En la extracción de información se utilizan habitualmente sistemas basados en algoritmos de inteligencia artificial39, métodos estadísticos40 o sistemas mixtos (p.ej., GENIA Tagger41,42 o Standford Log-Linear Part-of-Speech Tagger)43,44.

Un problema inherente a las fases de identificación e interpretación es que los mecanismos automáticos, que permiten filtrar el conocimiento disponible, no poseen el criterio discrecional suficiente. A esto se añade que, en general, los equipos profesionales que diseñan dichos instrumentos carecen de expertos en la materia concreta de la búsqueda. La disociación entre estos últimos y los profesionales de la bioinformática es más acusada en el caso de la medicina que en el de la biología, y ha sido identificada como el problema principal en el diseño de los instrumentos de filtrado y curado de la información. Esto es inherente a la parcelación actual de la ciencia en disciplinas, pero se agrava con la progresiva segmentación del conocimiento dentro de cada una. Es pues fundamental incorporar a profesionales clínicos en los equipos multidisciplinares de trabajo45.

Un problema adicional es que los resultados de los estudios no son axiomas, pero a menudo son tratados como tales por los profesionales procedentes de ciencias más exactas que la medicina. También es importante no olvidar que aunque la minería de datos no es una tecnología totalmente nueva y sus resultados son prometedores, aún existen aspectos que pueden mejorarse. Por ejemplo, a nivel tecnológico existe un problema inherente al lenguaje biomédico: la variabilidad léxica y semántica existente entre las diferentes disciplinas. Es un problema que aunque se puede abordar con cierto éxito mediante algoritmos de inteligencia artificial o métodos estadísticos, todavía no está completamente resuelto. Otro aspecto a tener en cuenta, principalmente en el uso de la minería de textos en medicina, es que las conclusiones obtenidas pueden acabar teniendo efecto sobre los pacientes, con lo que es importante que estén completamente contrastadas.

El último paso es el de la de interpretación de resultados. Con él se persigue integrar la información obtenida en los pasos anteriores, y en última instancia obtener asociaciones entre entidades o fenómenos biológicos o clínicos, inicialmente no detectables mediante los métodos convencionales. Volviendo al estudio de Swanson25, la integración de diversas hipótesis contrastadas individualmente es lo que permitió originar una nueva hipótesis que vinculaba el déficit de magnesio con la migraña. En la figura 2 se muestra como ejemplo una representación gráfica de las asociaciones entre una entidad (la EPOC) y sus comorbilidades. Este tipo de imágenes facilita la interpretación simultánea de información diversa obtenida con la minería de datos, generando nuevas hipótesis.

Figura 2.

Representación gráfica de las relaciones entre una entidad principal (centro) y diversas comorbilidades potenciales (recuadros de la periferia). El grosor de las líneas entre uno y otros expresa la cantidad de información disponible en cada caso, tras el curado de los datos seleccionados automáticamente. Estas relevancias relativas se han ordenado según rotación horaria. Las comorbilidades de un mismo sistema o aparato del organismo se muestran con un patrón común en el relleno de los recuadros y como letra correlativa de identificación.

(0.13MB).
«Excavando» (mining) informáticamente en el terreno de las enfermedades respiratorias

Como ya se ha comentado, la alta producción y disponibilidad de datos en el ámbito de la medicina y de las ciencias biológicas más básicas hace de él un espacio apropiado para el uso de la minería de textos. En el campo concreto de las enfermedades respiratorias han aparecido en los últimos años numerosos estudios que hacen uso de esta técnica y que abarcan las diversas etapas que van desde el conocimiento más básico a la medicina aplicada.

Conocimiento en ciencias básicas

En campos como la biología molecular o la fisiología, la minería de textos está originando una transición del modelo científico deductivo clásico —en el que una hipótesis se verifica experimentalmente— a un modelo basado en la búsqueda «a ciegas» de asociaciones entre hechos aparentemente no conectados, pero validables experimentalmente46,47. Para ello es conveniente el desarrollo de plataformas especializadas. Así, existen bases de datos unificadas, como la ya mencionada HLungDB37,38, que han integrado información sobre genes, proteínas, modificaciones epigenéticas y características clínicas, relacionada en todos los casos con el cáncer de pulmón. El principal objetivo de esta plataforma es establecer una red de conexiones basada en moléculas asociadas con esta entidad, facilitando así tanto la investigación más básica como la integración con áreas relativamente distantes como la clínica o la epidemiología. Esto resulta fundamental en entidades como el cáncer de pulmón, que implican alteraciones complejas y de causa multifactorial. Pueden así desarrollarse vías de estudio previamente inexploradas o sugerirse nuevas alternativas terapéuticas. También hay numerosos ejemplos del uso de la minería de textos en aspectos básicos relacionados con la EPOC. Así, Comandini et al.48 utilizaron datos correspondientes a genes y a expresión de proteínas en sujetos no fumadores, fumadores sin enfermedad pulmonar y fumadores con EPOC, con el objetivo de identificar efectos inducidos por el tabaco. Sus resultados sugieren que determinados genes con actividad antioxidante se sobreexpresan ante la exposición al tabaco en algunos individuos y podrían jugar un papel importante en la protección tisular frente al estrés oxidativo. Estos genes o sus productos podrían ser utilizados como biomarcadores negativos del riesgo para desarrollar una EPOC. En un trabajo muy reciente de algunos miembros de nuestro grupo49 se ha utilizado la minería de textos para estudiar las comorbilidades de esta misma enfermedad y los mecanismos potencialmente implicados, aflorando la sorprendente abundancia de datos en algunas de las asociaciones (como la de EPOC con cardiopatía isquémica o con cáncer de pulmón) y la escasa presencia en la literatura de otras (como es el caso de las de EPOC con alteraciones nutricionales o con hipertensión pulmonar). También en el caso del asma bronquial se han publicado trabajos interesantes. Por ejemplo, Su et al.50 han investigado las relaciones de diversos genes entre sí, y de estos con el ambiente en el asma infantil, concluyendo que algunos de ellos condicionan la susceptibilidad a desarrollar asma en los niños. Tremblay et al.51, por su parte, implementaron una metodología (Genes to Diseases [G2D]) basada en la minería de textos para identificar genes candidatos a estar implicados en el desarrollo de asma y atopia. En cuanto a la neumonía y al síndrome del distrés respiratorio del adulto (SDRA) sucede algo parecido. Frenzel et al.52, analizando múltiples marcadores en el lavado broncoalveolar de pacientes con SDRA, demostraron que la determinación de IL-6 puede ser de gran valor pronóstico.

Parece claro que el análisis automático del conocimiento procedente de diversas ciencias básicas puede aportar nueva luz sobre las enfermedades respiratorias.

Diagnóstico y manejo clínico del paciente respiratorio

Establecer un diagnóstico de certeza y categorizar la gravedad es crucial en cualquier enfermedad. No obstante, esta no es siempre una tarea fácil, sobre todo si el diagnóstico requiere técnicas complejas o que precisan un entrenamiento especial. Este es el caso de la EPOC, donde se necesita tanto la colaboración del paciente como una adecuada maniobra de espirometría forzada. En el momento actual, en algunas iniciativas, como la Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD)53, se requiere además conocer el número de ingresos recientes y la cuantía de la disnea. Utilizar un análisis automático de datos puede permitir verificar la bondad de una determinada maniobra espirométrica, a la vez que aproximar el diagnóstico completo basado en otras variables. Matsumoto et al.54, mediante minería de datos efectuada en registros electrónicos de unos 27.000 pacientes, observaron que la obstrucción al flujo aéreo detectable por los valores espirométricos no había sido diagnosticada en hasta el 86% de los casos. Este es un ejemplo de algunas aplicaciones de la minería de datos, que permiten además establecer alarmas diagnósticas en las historias clínicas, evitando que hallazgos relevantes pasen desapercibidos al profesional asistencial. Por otra parte, y como se ha visto, el análisis automático de datos puede permitir hallar nuevas relaciones entre variables, generando hipótesis que conduzcan a sistemas alternativos o complementarios de diagnóstico. Respecto del cáncer de pulmón, existen diversos pasos cruciales en su detección y posterior estratificación. Uno de ellos es la valoración de la afectación ganglionar, que se realiza inicialmente mediante técnicas de imagen (tomografía axial computarizada [TAC] y tomografía por emisión de positrones), y se confirma o descarta mediante la obtención de muestras tisulares por ultrasonografía endobronquial o mediastinoscopia. Lu et al.55 proponen un nuevo método automatizado para la orientación inicial de la afectación ganglionar. Este se basa también en la TAC, pero utilizando luego la minería de datos para comparar los hallazgos con los registros anatómicos de nódulos linfáticos pertenecientes a pacientes ya diagnosticados.

Una fase del proceso diagnóstico que es complementaria a la identificación de la enfermedad es el establecimiento de un pronóstico. Esto implica generalmente la categorización de la gravedad o de la extensión de la enfermedad. En esta fase es igualmente importante disponer de buenos métodos de asignación a cada categoría, pues con frecuencia condicionará el tratamiento. En los últimos años han aparecido sistemas de clasificación automática de las etapas del cáncer de pulmón, que utilizan datos clínicos e histológicos registrados en informes diversos de una o varias instituciones56,57. En el caso del trasplante de pulmón o combinado de corazón-pulmón, una adecuada predicción de la supervivencia es crítica no solo para un paciente concreto, sino también para la selección de donantes y receptores. Existe en la actualidad una gran cantidad de información referente a trasplantes (procedimientos, monitorización de pacientes, etc.) que se ha utilizado junto con métodos estadísticos clásicos para realizar predicciones de morbilidad y supervivencia respecto de diversos órganos, incluido el pulmón58. Más recientemente se está utilizando también la minería de datos59, ya que presenta ciertas ventajas sobre los métodos estadísticos clásicos. Por ejemplo, no está limitada por el número de observaciones ni requiere independencia de los observadores, como sucedería en un estudio concreto.

Un campo en el que la minería de datos ha sido particularmente fecunda es el del enfermo respiratorio semicrítico y crítico. >A lo largo de las últimas décadas las unidades a cargo de estos pacientes han implementado sus sistemas de recogida de datos, y como consecuencia directa se han desarrollado 2aplicaciones fundamentales basadas en la minería de textos.

Por un lado, la generación de modelos predictivos a corto y medio plazo, que permiten crear alertas inteligentes y sistemas de toma de decisiones. Entre los numerosos estudios dedicados al paciente crítico destacan el de Tzavaras et al.60, que mediante minería de datos y redes neuronales desarrollaron un modelo de soporte a la decisión clínica, basado en la identificación de las variables fisiológicas clave para decidir la instauración de ventilación mecánica.

Por otra parte, se han desarrollado también modelos de largo plazo, utilizados principalmente como método de evaluación de la calidad de los equipos e instituciones implicadas en el cuidado del paciente respiratorio crítico61-63. Algunas de estas aplicaciones se han extendido posteriormente a unidades de hospitalización convencional, como las salas de neumología y de cirugía torácica. Tradicionalmente, estos instrumentos se han construido utilizando únicamente datos demográficos y administrativos, para determinar índices de supervivencia, de mortalidad, etc. Sin embargo, de forma más reciente, se están aprovechando los datos fisiológicos y clínicos que quedan almacenados para generar modelos basados en la minería de datos. Existen diversos estudios, como los de Bohensky et al.62 o Kim et al.63, que han demostrado que estos modelos son superiores a los métodos clásicos en la predicción de supervivencia.

Las vías clínicas son el registro de los procedimientos realizados sobre un paciente concreto durante su estancia hospitalaria. También en este campo se han publicado estudios donde se emplean métodos de análisis automatizado de datos64,65. Las vías clínicas constituyen una herramienta básica de gestión de la calidad asistencial y se ha demostrado que su implementación permite disminuir la variabilidad en la práctica clínica. Otras ventajas son la ayuda al clínico en la toma de decisiones y una optimización de los recursos empleados, con reducción del tiempo y costes en la atención.

Conclusiones

Se dispone hoy en día de gran cantidad de información científica y médica. No obstante, existe un problema inherente a tal volumen de datos: su recuperación selectiva e interpretación se hacen prácticamente imposibles para un profesional si emplea los métodos clásicos. En ese escenario, el uso de herramientas bioinformáticas como la minería de textos o datos adquiere una relevancia fundamental. Estas herramientas, que han tenido ya un papel importante en otros campos del saber biomédico, se han empezado a utilizar recientemente en la medicina respiratoria. Los niveles más evidentes de aplicación médica (en investigación y en clínica) de la minería de textos son la integración y la transferencia de los avances obtenidos en las ciencias más básicas, y una mejor comprensión de los procesos de diagnóstico, de categorización de la gravedad y de establecimiento de pronóstico de las enfermedades. También puede ser de gran utilidad para generar modelos predictivos de outcomes, crear alertas inteligentes y ayudar al clínico en la toma de decisiones.

Financiación

CB06/06/0043 (CIBERES), SAF2011-26908 (Ministerio de Economía y Competitividad) y 2009SGR393 (Generalitat de Catalunya).

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Agradecimientos

Deseamos agradecer al Dr. Ferran Sanz y la Dra. Laura Furlong, del Programa de Investigación en Informática (GRIB, IMIM-UPF), por su asesoramiento y consejos en la redacción del presente manuscrito.

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