• Une partie terminologique d ´edi ´ee au vocabulaire conceptuel des connaissances `a repr ´esenter (les types de concepts Tc, les types de relations Tr et les instances
M des types de concepts). La partie relative `a la terminologie correspond `a la repr ´esentation du mod `ele conceptuel mais int `egre ´egalement des connaissances sur la hi ´erarchisation des types de concepts et de relations. Ces trois ensembles constituent le support qui va r ´egir l’ensemble des graphes conceptuels portant sur un m ˆeme domaine de la connaissance. Un support se d ´efinit ainsi : S = (Tc; Tr; M),
les ensembles Tc, Tr et M ´etant disjoints et les ensembles Tc et Tr ´etant partielle-
ment ordonn ´es.
• Une partie d ´edi ´ee `a la repr ´esentation des assertions du domaine des maladies vasculaires.
Les logiques de description aussi appel ´ees Logique Descriptive (LD) sont des langages formels permettant de repr ´esenter des propri ´et ´es pour des ensembles de connaissances
terminologiques. LD est le nom d’une famille de formalismes pour la repr ´esentation de connaissances [Pit13].
Un attribut que distingue DL est le support au ≪ raisonnement≫ (extraction de connais-
sances implicites de la connaissance explicite repr ´esent ´ee dans une base de connais- sances), comme la classification des concepts et des individus qui sont produits dans les applications du syst `eme de traitement d’information. Le Tableau 3.1 pr ´esente les r `egles de syntaxe de base pour la Logique Descriptive par exemple entre deux concepts C et D selon le r ˆole ou restriction R.
Symbole Description Exemple Interpr `ete
⊤ Tous les noms de
concepts
⊤ Haut – Repr ´esente le concept plus g ´en ´eral
⊥ Concept vide ⊥ Bas–Repr ´esente le
concept mois g ´en ´eral ⊓ Intersection ou conjonction des concepts C ⊓ D C et D ⊔ Union ou disjonction des concepts C ⊔ D C ou D q N ´egation ou
compl ´ement des concepts
qC Non C
∀ Restriction universelle ∀R.C Tous R-successeurs sont dans C ∃ Restriction existentielle ∃R.C Un R-successeur
existe dans C ⊑ Concept d’inclusion C ⊑ D Toutes les instances de
C sont dans D ≡ Concept d’ ´equivalence C ≡ D C est ´equivalent `a D
TABLE3.1 – R `egles de syntaxe de base pour LD
Par exemple si nous supposons la d ´efinition du concept ≪ patient ≫ comme une ≪ per-
sonne qui a une maladie≫, selon le Tableau 3.1, la syntaxe de LD pour cette d ´eclaration
est la suivante :
Patient ≡ Person ⊓ ∃hasDisease.T
Les membres individuels d’une classe peuvent ˆetre sp ´ecifi ´es explicitement (par exemple Jean is-a Patient), les classes peuvent ´egalement ˆetre d ´efinies de fac¸on plus g ´en ´erale en termes d’axiomes. Ces axiomes d ´ecrivent les conditions n ´ecessaires ou conditions suffisantes concernant les individus qui sont membres d’une classe. Par exemple, un patient avec une pathologie cardiaque peut ˆetre d ´efini comme suit :
HeartPatient(p) ≡ Patient ⊓ ∃hasDisease(p, d) HeartDisease(d)
O `u d affirme une maladie cardiaque HeartDisease qui est elle-m ˆeme une sous-classe d’une maladie Disease. La r `egle ∃hasDisease(p, d) est aussi appel ´ee une restriction de propri ´et ´e (dans cet exemple, une propri ´et ´e≪existentielle≫dans le tableau 3.1). Il existe
d’autres types de restrictions des propri ´et ´es, telles que les restrictions universelles, d ´eclarant que toutes les valeurs d’une propri ´et ´e doivent appartenir `a certaines restric- tions de classes et de cardinalit ´e, et d ´eclarant que l’instance doit avoir un certain nombre de valeurs distinctes pour une propri ´et ´e.
L’utilisation d’axiomes pour la d ´efinition des classes et des propri ´et ´es permet de d ´eterminer automatiquement les contradictions au sein d’une ontologie qui est appel ´e v ´erification de coh ´erence [Zom10]. Dans l’exemple pr ´ec ´edent si nous avons p qui est d ´eclar ´e comme une instance de HeartPatient mais qu’il n’est pas li ´e `a une instance de HeartDisease pour la propri ´et ´e existentielle ∃hasDisease, alors un syst `eme d’inf ´erence (connu sous le nom OWL raisonneur) peut d ´etecter cette incoh ´erence automatiquement. La nature combinatoire de OWL–DL permet `a de nouveaux concepts d’ ˆetre cr ´e ´es `a partir de la combinaison de concepts existants et qui sont automatiquement plac ´es dans la hi ´erarchie ontologique. Les services de raisonnement fournis par OWL reaso- ners (logiciels d’application qui peuvent faire des d ´eductions logiques bas ´ees sur des axiomes OWL) ont de nombreuses applications qui sont sp ´ecifiquement adapt ´ees pour les syst `emes de classification dans le domaine biom ´edical.
La terminologie m ´edicale utilis ´ee dans le domaine de la Cardiologie et la Neurologie est caract ´eris ´ee par un grand nombre de termes, qui sont d ´ecrits comme des artefacts linguistiques, lesquels relient les diff ´erents sens ou significations aux entit ´es. Ces termi- nologies ont des finalit ´es bien ´etablies (par exemple la r ´ecup ´eration d’information dans des documents, l’enregistrement de statistiques de mortalit ´e et de morbidit ´e, la factu- ration des services de sant ´e, . . . ). La plupart de ces terminologies n’utilisent pas des descriptions formelles, elles d ´efinissent les termes `a travers des expressions du langage humain et par des associations explicites entre les termes par des relations informelles, ´egalement proches du langage humain. Ils sont form ´es avec des racines grecques et la- tines, pr ´efixes et suffixes ce qui vise `a simplifier la langue, `a trouver de la pr ´ecision dans le sens des mots et `a faciliter les ´echanges scientifiques entre les pays de diff ´erentes langues.
Les maladies vasculaires sont plus pr ´esentes au niveau du cœur. Un exemple simple sur les fonctions du cœur est :
• Le cœur est une pompe `a sang, comme concept, il est compos ´e de deux pompes dis-
tinctes : le c ˆot ´e droit qui pompe le sang des poumons et le c ˆot ´e gauche qui pompe le sang des organes p ´eriph ´eriques. Chacune de ces parties s ´epar ´ees du cœur est compos ´ee d’un atrium et d’un ventricule. Ces deux grosses art `eres sont connect ´ees `a un syst `eme ferm ´e (vaisseaux, vaines, capillaires) de distribution vasculaire. Si le cœur ou le syst `eme vasculaire souffre d’une insuffisance de sang, alors plusieurs facteurs physiologiques d’un patient peuvent se d ´evelopper comme des dysfonctions ou des maladies. Par exemple : la cardiopathie, la st ´enose, l’insuffisance cardiaque, l’embo- lisme, la thromboses, l’accident vasculaire c ´er ´ebral, la mort subite, . . .
Selon l’information pr ´ec ´edente, la base de connaissances est compos ´ee de deux ´el ´ements : (1) le traitement de la terminologie, qui dispose d’un ensemble d’axiomes et des d ´eclarations qui d ´ecrivent la structure du domaine (logique de description TBox) ; (2) le traitement des d ´eclarations des ´el ´ements ou des objets (logique de description ABox ). Autrement dit, l’ABox contient des connaissances intentionnelles sur le domaine
d’int ´er ˆet et le TBox est un mod `ele de base de d ´eclarations des concepts et cette base est constitu ´ee d’un ensemble d’assertions et d’inclusions entre les concepts. Les com- posantes de base TBox et ABox sont pr ´esent ´ees dans la Table 3.1. La d ´eclaration ci- dessous est l’expression du concept de la cardiopathie valvulaire (Valvular Heart Di-
sease), qui se traduit comme un ´el ´ement du concept cœur (Heart) et du concept maladie
cardiaque (Heart Disease).
Valvular Heart Disease ≡ Heart ⊓ Heart Disease
Selon la d ´eclaration suivante, pour qu’il y ait la r ´ef ´erence `a l’art `ere coronaire, l’ ´el ´ement doit appartenir au concept de Heart et non au concept de Valvular Heart Disease.
Coronary Artery ≡ Heart⊓qValvular Heart Disease
Pour l’ABox il est possible de faire deux types de d ´eclarations diff ´erentes : la d ´eclaration de concepts et la d ´eclaration de r ˆoles, o `u la construction de la connaissance extension- nelle prend place quand les concepts et les r ˆoles sont des d ´eclarations affirmatives (as- sertives) sur les ´el ´ements. La d ´eclaration de concepts : Valvular Heart Disease (Ste-
nosis) signifie que l’ ´el ´ement Stenosis appartient au concept Valvular Heart Disease. La
d ´eclaration de r ˆoles : Heart Diseases (Stenosis, Right Coronary Arthery) signifie que l’ ´el ´ement Stenosis se rapporte `a l’ ´el ´ement Right Coronary Artery `a travers le r ˆole de
heart diseases. Il est possible de faire diff ´erentes logiques de description, chacune ´etant
sp ´ecifique `a une situation particuli `ere. Les classements suivants montrent les services typiques d’inf ´erence dans TBox et ABox :
Insatisfiabilit ´e de l’ ´el ´ement. L’insatisfaction des concepts est v ´erifi ´ee si une descrip- tion du concept ne peut pas avoir d’instances en raison d’incoh ´erence ou de contradiction dans le mod `ele. Nous pr ´esentons ci-dessous un exemple d’insatisfiabilit ´e dans le concept de Cardiovascular System.
Valvular Heart Disease ≡ Heart ⊓ Heart Disease Coronary Artery ≡ Heart⊓qValvular Heart Disease
Cardiovscular S ystem ≡ Coronary Artery ⊓ Valvular Heart Disease
V ´erification de classification. La v ´erification de classification entre deux descriptions de concepts peut ˆetre compris comme : un concept C et un concept D, o `u C contient D et lorsque l’ensemble des objets qui sont des instances de D sont ´egalement un sous- ensemble d’objets qui sont eux-m ˆemes des instances de C. Un exemple pratique de ces concepts est le concept Heart Valve Diseases, lequel est compos ´e des instances du concept Valvular Heart Disease. Il y a de plus une relation entre la propri ´et ´e heart -
diseases et le concept de Heart.
Valvular Heart Disease ≡ Heart ⊓ Heart Disease
L’ ´equivalence entre les instances. Affirmer que les concepts C et D sont ´equivalents (C ≡ D), revient `a dire qu’ils ont la m ˆeme instance. Un exemple est le concept de Right
Coronary Artery et Electrical Conduction Disorders of the Heart.
Valcular Heart Disease ≡ Heart ⊓ Heart Disease Right Coronary Artery ≡ Heart⊓qValvular Heart Disease Electrical Conduction Disorders o f the Heart ≡ Heart⊓qHeart Disease
V ´erification de consistance et d’inf ´erence en ABox. Le mod `ele ABox est consistent s’il existe une instance qui est vraie `a la fois pour Abox et pour TBox. Par exemple, le concept Valvular Heart Disease contient Stenosis (la maladie st ´enose est pr ´esente dans la valve du cœur). Comme le concept Valvular Heart Disease est form ´e par les concepts de Heart et Heart Diseases, Stenosis fera ´egalement partie de ces concepts : Valvular
Heart Disease ´etant un concept consistant dans le mod `ele ABox.
Le mod `ele TBox :
Valvular Heart Disease ≡ Heart ⊓ Heart Disease
Le mod `ele ABox :
Valvular Heart Disease (S tenosis) V ´erification de consistance :
Valvular Heart Disease (S tenosis) ≡ Heart (S tenosis) ⊓ Heart Disease (S tenosis)
V ´erification de la proc ´edure pour les ´el ´ements. Il s’agit de la v ´erification d’un ´el ´ement donn ´e comme ´etant une instance d’un concept sp ´ecifique. Un exemple d’une telle inf ´erence est que l’ ´el ´ement Stenosis fait partie du concept Valve Diseases of the
Heart : ce qui est explicite, c’est que la Stenosis a une relation directe avec le concept
de Valvular Heart Disease par la propri ´et ´e heart diseases avec Right Coronary Artery. Nous avons comme r ´esultat :
Le mod `ele TBox :
Valvular Heart Disease ≡ Heart ⊓ Heart Disease
Heart Valve Diseases ≡ Valvular Heart Disease ⊓ ∃heart diseases.Heart
Le mod `ele ABox :
Valvular Heart Disease (S tenosis) Coronary Artery (Right Coronary Artery) heart diseases (S tenosis, Right Coronary Artery)
De cette information, nous pouvons dire que l’ ´el ´ement Stenosis appartient au concept de
Heart Valve Diseases.
Heart Valve Diseases (S tenosis) ≡ Vlavular Heart
Disease (S tenosis) ⊓ ∃heart diseases.Heart
Retour d’ ´el ´ement. Cette t ˆache consiste `a trouver le concept le plus sp ´ecifique sur le- quel l’ ´el ´ement est une instance. Dans le cas de l’ ´el ´ement Stenosis, la d ´etermination du concept le plus sp ´ecifique (concept le plus bas de la hi ´erachisation) est rendue possible gr ˆace au mod `ele suivant :
Le mod `ele ABox :
Valvular Heart Disease (S tenosis)
Heart Valve Diseases (S tenosis)
Retourne l’ ´el ´ement :
S tenosis → Valvular Heart Disease
Ex ´ecution d’identification sur la base de connaissances. Ce service identifie dans la base de connaissances les ´el ´ements qui sont des instances d’un concept donn ´e. Le mod `ele ABox :
Valvular Heart Disease (valvular insu f f iciency) ⊔ Valvular Heart Disease (S tenosis)
Coronary Artery (Le f t Coronary Artery)
R ´esultat :
Valvular Heart Disease → Valvular Insu f f iciency, S tenosis
Coronary Artery → Le f t Coronary Artery
Il est important de prendre en consid ´eration que le d ´eveloppement d’une ontologie dans le domaine m ´edical est aussi bas ´e sur le raisonnement ontologique, lequel est utile et n ´ecessaire. Ce type de logique de description ontologique soutient la prise de d ´ecision. La logique de description nous permet de d ´ecrire l’ontologie en langage de description (OWL) qui est utilis ´e pour d ´efinir la mani `ere d’organiser les concepts et les r ˆoles (TBox) et le syst `eme de sp ´ecification des propri ´et ´es sur les ´el ´ements (ABox). La Figure 3.6 montre la description graphique du concept Heart Valve Disease.