Vaccines are an eficient and important prophylaxis measure to increase cases of diseases and even their eradication. Considering the interoperability problems of healthcare systems and knowing that ontologies can establish a common and ideally unambiguous terminology for a domain, we present the study of a conceptual specification for the Immunobiological domain, an IMMUNO-ONTO. This was conceived from the Superior Ontology as known Unified Foundational Ontology (UFO). UFO provides a theory of ontological distinctions that addresses a typology of stereotypes (kind, subkind, phase, role, mixin, category, rolemixin,among others) along with some restrictions to regulate the construction of ontologically consistent models. At the end, we highlight the possibilities of unfolding this research, such as the formalization of IMUNO-ONTO in a Descriptive Logic for inference of vaccine plans.
têm um papel importante divulgando e compartilhando informações verdadeiras, deste modo
contribuindo de forma ética com a sociedade[
Ao tratar da socialização de informações e o seu pleno estabelecimento no universo digital,
se faz necessário o uso de modelos semanticamente anotados, livres de ambiguidades e sobre
os quais seja possível realizar inferências para as tomadas de decisões. Essa formalização se
faz necessária, dado que no âmbito da saúde existem múltiplas terminologias clínicas, o que
dificulta o entendimento pelo cidadão comum, bem como dificulta a interoperabilidade dos
sistemas, causando uma sobreposição do escopo[
Outro ponto que merece destaque é a necessidade de alinhar estas representações conceituais
com modelos superiores, as chamadas Ontologias de Topo ou Fundamentação. Em especial, a
UFO (Unified Foundational Ontology ) concebe uma tipologia de categorias, as quais fornecem
restrições para correção de pressupostos errôneos, devido às imprecisões de conceituação
semântica[
Em 1973 foi criado no Brasil o Programa Nacional de Imunização (PNI), com o intuito de
controlar as doenças imunopreveníveis no país. A atuação do PNI foi importante no processo
de erradicação de doenças como: poliomielite, varíola e febre-amarela urbana, destacando
a importância da vacinação pela população. Uma consequência adicional da vacinação é a
diminuição no número de contaminação de doenças como: tétano, difteria, tuberculose, entre
outras. Atualmente, o Sistema Único de Saúde (SUS) disponibiliza de forma gratuita 19 vacinas,
organizadas conforme a idade definida pelo calendário nacional de vacinação, que são: crianças,
adolescentes, adultos, idosos e povos indígenas[
As vacinas estimulam a produção de anticorpos específicos através do processo da imunidade
ativa adquirida de modo artificial. Antes de inserir uma nova vacina no plano nacional de
vacinação algumas decisões precisam ser respaldadas considerando bases técnicas e científicas,
como: evidência epidemiológica, garantia da sustentabilidade da estratégia, eficácia e segurança
da vacina[
A engenharia ontológica é responsável pelo processo de desenvolvimento de ontologias e sua
manutenção. O processo de desenvolvimento de uma ontologia é afanoso, podendo ser dividido
em três etapas distintas: pré-desenvolvimento, desenvolvimento e pós-desenvolvimento. O
pré-desenvolvimento é a etapa responsável pelo planejamento, no qual é definido o público alvo
e o objetivo da ontologia. No desenvolvimento, destacam-se os processos de implementação
como estruturação dos conceitos, relações, instâncias e os axiomas. Por fim, a etapa de
pósdesenvolvimento é a responsável pelas atividades de avaliação, na qual são realizados testes para
analisar a consistência lógica (verificação), e se ontologia atende a todos os requisitos descritos
para o domínio proposto (validação) [
A construção de uma ontologia pode seguir um ciclo de vida genérico que possui no seu
processo cinco etapas: Especificação, Conceitualização, Formalização,
Implementação/Desenvolvimento e Manutenção/Validação[
A UFO[
A UFO é organizada em categorias, sendo elas Universal e Particular.Universal define padrões
que são instanciados pelosParticulars, cada um com seu identificador[
Deve existir exatamente um supertipo kind, direta ou indiretamente.
Definido como parte de uma partição. Deve existir exatamente um supertipo kind, direta ou indiretamente.
Cardinalidade do lado oposto ao tipo role deve ser ≥ 1. Deve existir exatamente um supertipo kind, direta ou indiretamente.
Categoria abstrata.
Propriedade intrínseca que não possui valor estruturado.
Após uma pesquisa bibliográfica, destacamos cinco trabalhos que serviram de embasamento
para esta pesquisa. O trabalho de Amith et al.(2019)[
A ontologia para COVID-19 (CIDO-COVID-19) foi desenvolvida com o objetivo de fazer a
integração, organização e reutilizar o conhecimento relacionado à COVID-19. Sendo construída
usando a ferramenta Protegé, sendo uma ontologia mais abrangente para a COVID-19 incluindo
informações sobre doença, diagnóstico, etiologia, vírus, transmissão entre outras[
A Ontologia de Investigação de Vacinas (VIO), possui uma aplicação padronizada que ajuda a
integrar e entender o mecanismo imunológico induzido pela vacina. Garantindo a
reprodutibilidade na análise experimental de dados, desta forma demonstrando que baseado em ontologia é
viável para ser aplicada para outros domínios biomédicos[
A Ontologia para Investigações Biomédicas (OBI), a OBI reutiliza ontologias que fornecem uma representação do conhecimento biomédico. Uma ontologia que fornece termos que possuem significados definidos precisamente usados para descrever aspectos de investigações para os domínios biológicos e médicos[17].
A Vaccine Ontology (VO) foi desenvolvida em colaboração de pesquisadores, centros e programas internacionais. A VO faz o uso da Basic Ontologia Formal (BFO) e a Ontologia de Relação (RO) para definição de relações de termo. Evidenciando aspectos sobre a classificação de vacinas e seus componentes, qualidade, fenótipos e resposta imune às vacinas[18].
A IMUNO-ONTO difere das outras ontologias por ser modelada seguindo os padrões da UFO com as informações contidas no Calendário Nacional de Vacinação do Brasil.
Para a construção do modelo ontológico, foi utilizada a ferramenta OntoUML Lightweight Editor (OLED), um editor fundamentado nos padrões da UFO, além de estruturado na linguagem OntoUML. O OLED oferece funcionalidades interessantes ao modelar uma ontologia baseada na UFO: no momento de especificar os conceitos e relações, o editor faz uma validação dos constructos OntoUML. Em caso de identificação de inconsistências, ele apresenta o erro e possíveis soluções[19]. Essa análise é feita com base nas próprias restrições das categorias da UFO. Tal comportamento norteou a escolha da OLED para estruturar a IMUNO-ONTO.
Para a modelagem da IMUNO-ONTO, utilizamos os seguintes estereótipos no editor OLED: Kind, Category, Relator, Subkind, Datatype, Quantity, Mode e Phase. As nomenclaturas dos conceitos escolhidos, assim como os estereótipos podem ser observados na Figura 1.
Para explicar a estrutura da IMUNO-ONTO é importante destacar os três conceitos-chaves do modelo: Vacina, Pessoa e Doença. Em geral, uma vacina é aplicada a grupos de pessoas para prevenir uma ou mais doenças. A Tabela2 apresenta um resumo dos conceitos presentes e os estereótipos de cada um.
Destacamos, portanto, que a IMUNO-ONTO é capaz de representar todas as singularidades do plano nacional de vacinação, servindo como uma base para sistemas que possam tomar decisões neste domínio.
Neste trabalho abordamos a importância da aplicação de ferramentas capazes de modelar e estruturar informações em áreas da saúde, enfatizando os problemas e dificuldades de realizar interoperabilidade entre sistemas. A IMUNO-ONTO está sendo modelada considerando a necessidade de relacioná-la com outras ontologias, já que o modelo conceitual dela, desenvolvido no editor OLED, segue os padrões de uma ontologia superior: a UFO.
Esteriótipo
Descrição Composição
Category
Classe
Conceito rígido ligado aos imunizantes que fazem parte do calendário de vacinação: BCG, Hepatite B, VIP, VOP, VRH, Pentavalente, Pneumocócica 10,Febre Amarela, Meningocócica C, SCR, Hepatite A, SCRV, DTP, dT, HPV, Pneumocócica 23, Varicela, Influenza e Meningocócica ACWY. Cada vacina possui um tipo subkind.
Categoria abstrata destacando o antígeno da vacina, podendo ser do tipo viral ou bacteriano.
O esquema vacinal é uma relação entre as vacinas e as pessoas, o qual possui intervalos entre as doses. Já as doses podem fazer parte de um modelo básico de aplicação ou podem ser de reforço. Doses de reforço normalmente acontecem após a realização do modelo básico. Dependendo da idade, a vacinação precisa levar em consideração a situação vacinal(DSV). Se as doses estiverem completas não é necessário realizar a vacinação.
As vacinas podem conter, em sua composição: bactérias, vírus mortos ou ativos. Podem ser classificadas como Atenuada, Recombinante, Inativada ou Conjugada.
As vacinas possuem uma via de administração podendo ser intramuscular(IM), Oral(VO) e Intradérmica(ID).
Conceito que representa as doenças prevenidas com as vacinas. uma pessoa pode ser do sexo feminino (mulher) ou masculino (homem). Uma pessoa pode ser criança, adolescente, adulto ou idoso. Além de considerar a idade no ato da vacinação, outros aspectos são considerados, como por exemplo: se a pessoa é gestante, tem alguma alergia ou se é lactante.
Tipo anti-rígido para especificar uma faixa etária na qual acontece a vacinação conforme o calendário vacinal nacional.
Tipo anti-rígido para especificar uma faixa etária na qual acontece a vacinação conforme o calendário vacinal nacional.
Tipo anti-rígido para especificar uma faixa etária na qual acontece a vacinação conforme o calendário vacinal nacional.
Tipo anti-rígido para especificar uma faixa etária na qual acontece a vacinação conforme o calendário vacinal nacional.
A IMUNO-ONTO foi modelada de forma que outras vacinas também possam ser inseridas, como a vacina para a Covid-19. Para esta, ainda vem sendo realizados estudos acerca da idade segura para a sua aplicação, o tempo de persistência de memória imunológica, o número de doses no esquema vacinal, entre outros fatores, como no casos de gestantes, lactantes e puérperas[20]. Para trabalhos futuros, planeja-se utilizar a ferramenta Protegé para implementar a ontologia. Assim, será possível inserir os axiomas da ontologia e realizar testes de inferência sobre vacinas. matics 20 (2019) 1–10. [17] A. Bandrowski, R. Brinkman, M. Brochhausen, M. H. Brush, B. Bug, M. C. Chibucos, K. Clancy, M. Courtot, D. Derom, M. Dumontier, et al., The ontology for biomedical investigations, PloS one 11 (2016). [18] M. Musen, L. Cowell, B. Smith, Y. He, T. Whetzel, T. Todd, Vo: vaccine ontology, in: The 1st International Conference on Biomedical Ontology (ICBO-2009): July, 2009, pp. 24–26. [19] F. M. Mendonça, L. P. de Castro, J. F. de Souza, M. B. Almeida, E. R. Felipe2, Onto4alleditor: um editor web gráfico de ontologias direcionado a diferentes tipos de desenvolvedores de ontologias, Engineering Ontologies & Ontologies for Engineering (2020). [20] C. M. A. S. Domingues, Desafios para a realização da campanha de vacinação contra a covid-19 no brasil, Cadernos de Saúde Pública 37 (2021).