ODST: Uma Ontologia para o Domínio e Estudo das Doenças Sexualmente Transmissíveis

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1 ODST: Uma Ontologia para o Domínio e Estudo das Doenças Sexualmente Transmissíveis Armanda Maria Correia de A. Oliveira 1, Lídia F. Nunes de Melo Roque 1, Hugo Vieira L. de Souza 2, Mauricio de Oliveira Dias Fernandes 3. 1 Centro de Informática Universidade Federal de Pernambuco (CIn-UFPE) Caixa Postal 7851 CEP Recife PE Brasil 2 Faculdade Escritor Osman da Costa Lins (FACOL) CEP: Vitória de Santo Antão PE Brasil 3 Faculdade Integrada do Recife (FIR) CEP: Recife PE Brasil {amcao, lfnmr}@cin.ufpe.br, hvlsouza@gmail.com, mauriciodiasf@gmail.com Abstract. It's remarkable the rise of problems related to public health worldwide. From these problems, can be present relevance in the Sexually Transmitted Diseases (STDs), although they are not considered degenerative diseases are difficult to identify their symptoms, to diagnose and treat. From this, came the need to acquire more knowledge about the various aspects related to STDs in general, basing in a measure of information that cannot be ignore. Therefore, this paper proposes the ODST, an ontology developed using the Methontology methodology, that specify, formalize and store knowledge in a easy way about the STD, being able to group concepts, classes, constraints and properties. Resumo. É notável a ascensão dos problemas relacionados à saúde pública no mundo. Desses, pode-se apresentar a extrema relevância em que se encontram as Doenças Sexualmente Transmissíveis (DST), pois apesar de não serem consideradas doenças degenerativas, são difíceis de identificar seus sintomas, de diagnosticar e tratar. Diante disto, surgiu a necessidade de aprofundar os conhecimentos sobre os vários aspectos referentes às DST em geral, fundamentando uma grande quantidade de informações impossíveis de serem ignoradas. Portanto, este artigo propõe a ODST, uma ontologia desenvolvida utilizando como metodologia a Methontology, capaz de especificar, formalizar e armazenar os conhecimentos de forma clara acerca do domínio das DST, sendo capaz de reunir inúmeros conceitos, classes, restrições e propriedades. 1. Introdução As Doenças Sexualmente Transmissíveis (DST) são um dos grandes problemas da saúde pública, atingindo milhares de pessoas e trazendo consequências em curto prazo, a exemplo das uretrites (doenças inflamatórias e infecciosas da uretra) e salpingites (doenças inflamatórias e infecciosas das trompas de falópio) e, em longo prazo, infertilidade, gravidez ectópica (gestação fora da cavidade uterina, ou seja, o embrião não se desenvolve no útero) e o câncer de colo de útero [TAQUETE, 2004]. Com isso, novas questões são apresentadas à sociedade e aos profissionais, com a necessidade de um maior cuidado por parte dos serviços de saúde na

2 abordagem adequada àqueles que necessitam de atendimento e tratamento [FONSECA e PEREIRA, 2007]. Devido à complexidade do entendimento médico e biológico, o desenvolvimento de sistemas tradicionais torna-se difícil, pois para assistir tarefas médicas, os sistemas precisam de muito conhecimento e capacidade de inferência. Sendo assim, é preciso haver eficiência e confiabilidade nas informações, possibilitando o reuso e uso dos processos mais adequados. Destarte, a criação e desenvolvimento de ontologias tornam isso possível. A medicina e a biologia estão entre as principais áreas de aplicação das ontologias, existindo centros de estudos dedicados exclusivamente para a prática desta tecnologia [FREITAS e SCHULZ 2009]. As ontologias padronizam o significado através de identificadores semânticos podendo representar o mundo real e conceitual. O processamento de informações através das ontologias facilita o entendimento das mesmas, tanto para os usuários quanto para os agentes de software tornando-se, assim, tendência nas mais diversas áreas e aplicações. Este artigo propõe a ODST, uma ontologia para o domínio de doenças sexualmente transmissíveis. A partir da ODST considera-se que o entendimento no domínio das DST, bem como nos processos de tratamento, na prevenção e dentre outros assuntos relacionados, serão mais eficientes, além de auxiliar estudiosos em pesquisas científicas e profissionais da área de saúde, desenvolvendo, portanto, uma base de conhecimento com possibilidade de inserção de novas informações, permitindo ainda o desenvolvimento de outras ontologias a partir dela, proporcionando reuso. As seções deste artigo estão estruturadas da seguinte forma: a Seção 2 foca os métodos utilizados para o desenvolvimento da ODST, enquanto que a Seção 3 apresenta a proposta e os resultados parciais. Por fim, na Seção 4 apresentam-se as considerações finais. 2. Métodos A seguir serão apresentados os métodos utilizados no desenvolvimento da ODST. 2.1 Estudo das DST As DST, também conhecidas por doenças venéreas, são doenças cujo principal meio de transmissão é através da relação sexual e do contato íntimo com órgãos genitais [Araújo et al 2009]. Existem diversos tipos de DST, podendo-se listar algumas tais como: Acquired Immune Deficiency Syndrome Síndrome da Imuno Deficiência Adquirida (AIDS), Sífilis Congênita, Herpes Genital, Clamídia, Gonorréia, dentre outras. Em virtude da complexidade dos estudos relacionados às DST, considera-se a relevância de vários aspectos, como meios de transmissão, disseminação e contaminação da doença, as maneiras de prevenção e conscientização da população em geral e os meios de tratamentos imediatos utilizados para as DST. 2.2 Ontologia O conceito de ontologia foi originado a partir da filosofia, onde Onto significa Ser e Logos, Lógica. Um dos principais conceitos de ontologia, diz que uma ontologia é uma especificação explícita e formal de uma conceitualização compartilhada [GRUBER, 2003]. Para a Inteligência Artificial (IA) as ontologias possuem destaque, pois reúnem conceitos diversificados acerca de determinado domínio, constituindo um vocabulário com uma definição

3 exata do conhecimento, além de possibilitar a modelagem, o compartilhamento e o reuso das informações por outros desenvolvedores para a construção de ontologias de diversos domínios, facilitando o entendimento e a interpretação dos dados disponibilizados na web. Além disso, há uma vasta disponibilidade de ontologias para os mais diversos domínios, com possibilidade de tradução entre as linguagens e os formalismos de representação de conhecimento. É possível ainda o armazenamento on-line de ontologias, possibilitando acesso às classes e instâncias por empresas e/ou grupos de estudos, disponibilizando uma variedade de domínios e mapeamento entre os formalismos de representação de conhecimento [Freitas 2009]. 2.3 Methontology A metodologia Methontology foi desenvolvida no laboratório de IA da Universidade Politécnica de Madri. Esta metodologia permite a construção de ontologias baseadas no processo padrão de desenvolvimento de software do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) [CORCHO et. al., 2000]. A Methontology tem como finalidade auxiliar no processo de desenvolvimento de ontologias, de modo a facilitar a integração dos profissionais pertencentes à equipe, definindo e alocando as atividades em três grupos para construção da ontologia, tais como: atividades de gerenciamento de ontologias, atividades ligadas ao desenvolvimento de ontologias e atividades de suporte [BREITMAN, 2005]. O processo de desenvolvimento de ontologias, proposto pela Methontology, segue as seguintes etapas: Planejamento, Especificação, Conceitualização, Formalização, Integração, Implementação, Avaliação, Documentação e Manutenção [FERNÁNDEZ et. al., 1997]. 2.4 Framework Protegé O framework Protégé, segundo o Protégé (2009), é um ambiente integrado para edição de ontologias e construção de sistemas baseados em conhecimento, podendo ser usado também para carregar, editar e salvar ontologias em vários formatos, tais como, RDF, XML, OWL, Unified Modeling Language Linguagem de Modelagem Unificada (UML), entre outros. Dentre essas linguagens, a mais utilizada é a OWL, podendo subdividir-se em três: OWL Lite, OWL DL e OWL full. O framework Protégé atualmente encontra-se na versão 4.0 para desenvolvimento de ontologias em OWL, possuindo ainda tutoriais para auxiliar a instalação e manipulação do mesmo. 2.5 OWL DL A OWL DL proporciona um elevado grau de expressividade à medida que mantém a decidibilidade. Apresenta a semântica e as propriedades bem definidas, e a completude de sistemas de raciocínio, tendo como base a Lógica de Descrição (DL Description Logics) e, devido a isto, a extensão DL [CASARES, 2005]. A OWL DL contém algumas restrições, como por exemplo, a separação cautelosa dos tipos, evitando que um componente da ontologia possa obter duas classificações, ou seja, impede que uma classe seja uma instância e uma propriedade ao mesmo tempo, permitindo também a verificação da classificação de hierarquia.

4 3. Proposta e Resultados Parciais Sabendo que a necessidade de armazenar as informações referentes às DST está em ascensão, ao mesmo tempo que a utilização de ontologias torna-se um artifício para descrever um determinado domínio de conhecimento, este artigo propõe a ODST, a qual será capaz de especificar, formalizar e armazenar conhecimentos, de forma clara, reunindo inúmeros conceitos, classes, restrições e propriedades referentes as DST. A ODST foi desenvolvida utilizando o framework Protégé 3.4, além de seguir os passos definidos pela metodologia Methontology. A linguagem utilizada foi a OWL DL, que incorpora facilidades para publicar e compartilhar a ontologia proposta na web, além de ser a linguagem ontológica da web [BERNERS-LEE e HENDLER, 2001]. A ODST apresenta todas as classes como subclasses da classe Thing (do framework Protégé) onde essas classes são definidas através de descrições. Apresenta-se na Figura 1 deste artigo, parte do modelo implementado gerado pelo plugin OWL VIZ do framework Protégé, demonstrando as principais entidades definidas na ODST. As classes da ODST são representadas através de retângulos, necessariamente interligadas através das linhas de cor azul e preta, referentes aos relacionamentos entre as classes e a determinação das subclasses respectivamente. As principais classes da ODST são: Figura 1: Entidades da ODST Fonte: [Próprio autor, 2011] DST: classe principal da ontologia, onde o processo está designado de acordo com o domínio exposto, ou seja, o domínio das DST. A partir dela, derivam-se várias outras classes, onde posteriormente serão especializadas, contendo instâncias referentes ao armazenamento específico das informações e tendo como base o levantamento de requisitos;

5 TIPOS: esta classe armazena alguns dos tipos principais de DST, informação essencial para estudiosos buscando conhecer os diversos tipos de DST; TRATAMENTO: esta classe armazena os principais tratamentos das DST, mostrando quais tratamentos podem ser realizados para curar ou melhorar as condições de saúde do paciente; MEIOS DE TRANSMISSÃO: classe responsável por armazenar informações sobre os meios de transmissão das DST; PREVENÇÃO: classe responsável por armazenar dados sobre os meios de prevenção das DST; CONSEQUÊNCIAS: classe que contém informações sobre as principais consequências das DST. A partir dela são geradas subclasses como, por exemplo, INFLAMAÇÕES, que informa sobre a incidência e ocorrência das inflamações ocasionadas pelas DST; Para utilização da ODST, alguns cenários podem ser utilizados, citando a exemplos: Estudos para expandir o conhecimento a respeito das DST: pretende-se através da ODST expandir as informações referentes às DST nas bases de conhecimento. Pesquisas científicas: auxiliar as pesquisas científicas com objetivos de buscar técnicas de tratamentos para as doenças já existentes, novos modos de prevenção e até a descoberta de novas doenças. Novos programas governamentais: a ODST poderá auxiliar em programas governamentais principalmente para a população de baixa renda com relação à conscientização sobre as DST e suas técnicas de prevenção; Área acadêmica e educativa: a ODST também deverá ser capaz de atender as necessidades da área acadêmica e educativa, auxiliando os profissionais a ministrarem os conteúdos de uma forma mais eficiente e dinâmica. Espera-se que a ODST auxilie a comunidade científica no desenvolvimento de estudos e pesquisas relacionados à saúde, possibilitando a origem de novas ontologias para domínios específicos ou de atividades da área da saúde, além de servir de base para estudiosos da área da saúde no desenvolvimento de novos tratamentos ou medicamentos para as DST. Com o intuito de validar o trabalho, a ODST deverá ser capaz de possibilitar a busca e reutilização das informações referentes ao domínio, sendo então capaz de responder as seguintes questões de competência: (a) Quais os principais meios de transmissão e prevenção atuais das DST? (b) Quais os tipos de doenças consideradas DST e as bactérias responsáveis pela sua propagação? (c) Quais os danos individuais ou sociais gerado pelas DST? 4. Considerações Finais Neste artigo foi apresentada a ODST, uma ontologia para o domínio das Doenças Sexualmente Transmissíveis, a qual se constituirá em uma ferramenta computacional com potencialidade interdisciplinar, unindo os campos da tecnologia da informação com a área

6 de saúde. Após a conclusão do levantamento bibliográfico e da construção da base da ontologia, será iniciado um estudo mais aprofundado sobre o domínio, o que permitirá estender as funcionalidades da ontologia. Pretende-se em trabalhos futuros, estender as funcionalidades da ODST, de modo que sejam adicionadas maiores informações a respeito de novos conceitos e novas técnicas de tratamento e prevenção, sempre proporcionando o reuso das mesmas para domínios específicos. Considerando o levantamento de informações que já foi concluído, a finalização e a validação da ontologia serão realizadas de forma gradativa, sendo possivelmente, necessários alguns ajustes conceituais. Por fim, considera-se que o entendimento e os processos das DST serão mais eficientes tendo como base um modelo formal de informações, as quais podem ser reutilizadas para a construção de ontologias de aplicações. Referências ARAÚJO M A L; DIÓGENES S, SILVA, R M. Comportamento De Homens Com Dst Atendidos Em Unidade De Saúde De Referência De Fortaleza. DST J bras Doenças Sex Transm 17(2): [atualizado em 2005; citado em 20 setembro 2009]. Available from: BERNERS-LEE T, HENDLER J L. The Semantic Web. In Scientific American [updated 2001, cited Nov Available from: BREITMAN K. Web Semântica: A Internet do Futuro. São Paulo, CASARE S J. Uma Ontologia Funcional de Reputação para Agentes [atualizado em 2005, citado em 01 Agosto 2009]. São Paulo, f Texto (Mestrado em Engenharia Elétrica) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo USP, São Paulo Avaliado de: CORCHO O, et al. Building legal ontologies with METHONTOLOGY and WebODE. In Benjamins, R.; Casanovas, P.; Breuker, J. & Gangemi, A. (ed.): Law and the Semantic Web. FREITAS F L G. Ontologias e Web Semântica [citado em 15 de agosto 2009]. Avaliado de: 3/ontologia_web_semantica Freitas.pdf. FERNÁNDEZ M A, GÓMEZ-PÉREZ A, JURISTO N. Methontology: From ontological art towards ontological engineering. In: Proceedings Of The Aaai Spring Symposium Series. P FREITAS F, SCHULZ S. Ontologias, Web Semântica e Saúde. In: RECIIS Revista Eletrônica de Comunicação Informação e Inovação em Saúde. Rio de Janeiro, v.3, n.1, p 4-7 março 2009.

7 FONSECA M G P; PEREIRA G F M. Doenças Sexualmente Transmissíveis e AIDS no Brasil do Século XXI: o desafio e a resposta. In: Cad. Saúde Pública. Rio de Janeiro, GRUBER T R. Toward Principles for the Design of Ontologies used for Knowledge Sharing. In: International Workshop on Formal Ontology. Padova, [updated 2003 March; cited oct 2009.]. Available from: Acesso em:17 de dez PROTÉGÉ. Protégé ontology editor. [Online]. Disponível: Acessado em: Jan TAQUETE, R S, et al (2004). Doenças Sexualmente Transmissíveis na Adolescência: Estudo de fatores de risco. In: Rev. Soc. Bras. Med. Trop., Vol.37, No. 3.