Forage de données de bases administratives en santé

Les systèmes de santé actuels sont de plus en plus informatisés et dotés de systèmes de collecte et de stockage des données. Une énorme quantité des données est ainsi stockée dans les bases de données médicales. Les bases de données, conçues à des fins administratives ou de facturation, sont alimentées de nouvelles données à chaque fois que le patient fait appel au système de soins de santé. Cette spécificité rend ces bases de données une source riche en information et extrêmement intéressante et utile. Elles rassemblent ainsi toutes les données de prestation de soins et pourraient permettre de construire et de dévoiler les processus de soins des patients. Toutefois, malgré cet intérêt évident que représente ces banques de données administratives, elles sont jusqu’à date sous-exploitées par les chercheurs. Nous proposons donc dans cette thèse une approche de découverte de connaissances qui à partir des données administratives brutes permet de détecter des patrons des trajectoires de soins des patients. Nous avons tout d’abord proposé un algorithme capable de regrouper des objets complexes qui représentent les services médicaux. Ces objets sont caractérisés par un mélange de variables numériques, catégorielles et catégorielles multivaluées. Nous proposons pour cela d’extraire des espaces de projection pour les variables multivaluées et de modifier le calcul de la distance entre les objets afin de prendre ces projections en compte. La deuxième nouveauté consiste à la proposition d’un modèle de mélange en deux étapes, capable de regrouper ces objets. Ce modèle fait appel à la distribution gaussienne pour les variables numériques, multinomiales pour les variables catégorielles et aux modèles cachés de Markov (HMM) pour les variables multivaluées. Nous obtenons ainsi deux algorithmes capables de regrouper des objets complexes caractérisés par un mélange de variables. Par la suite, une approche de découverte de patrons des trajectoires de soins a été mise en place. Cette approche comporte plusieurs étapes. La première est l’étape de prétraitement qui permet de construire et de générer les ensembles des services médicaux. Ainsi, on obtient trois ensembles des services médicaux : un pour les séjours hospitaliers, un pour les consultations et un pour les visites. La deuxième étape est l’étape de modélisation et regroupement des processus de soins comme une succession des étiquettes des services médicaux. Ces processus sont complexes et ils nécessitent une méthode sophistiquée de regroupement. Nous proposons ainsi un algorithme de regroupement basé sur les HMM. Finalement, une approche de visualisation et d’analyse des patrons des trajectoires est proposée pour exploiter les modèles découverts. L’ensemble de ces étapes forment le processus de découvertes des patrons des trajectoires à partir des bases de données administratives en santé. Nous avons appliqué cette approche aux bases de données sur la prestation des soins pour les personnes âgées de 65 ans et plus souffrant d’insuffisance cardiaque et habitant à la province de Québec. Ces données sont extraites de trois bases de données : la banque de données MED-ÉCHO du MSSS, la banque de la RAMQ et la base contenant les données concernant les certificats de décès. Les résultats issus de ce projet ont montré l’efficacité de notre approche et de nos algorithmes en détectant des patrons spéciaux qui peuvent aider les administrateurs de soins de santé à mieux gérer les soins de santé.Current health systems are increasingly equipped with data collection and storage systems. Therefore, a huge amount of data is stored in medical databases. Databases, designed for administrative or billing purposes, are fed with new data whenever the patient uses the healthcare system. This specificity makes these databases a rich source of information and extremely interesting. These databases can unveil the constraints of reality, capturing elements from a great variety of real medical care situations. So, they could allow the conception and modeling the medical treatment process. However, despite the obvious interest of these administrative databases, they are still underexploited by researchers. In this thesis, we propose a new approach of the mining for administrative data to detect patterns from patient care trajectories. Firstly, we have proposed an algorithm able to cluster complex objects that represent medical services. These objects are characterized by a mixture of numerical, categorical and multivalued categorical variables. We thus propose to extract one projection space for each multivalued variable and to modify the computation of the distance between the objects to consider these projections. Secondly, a two-step mixture model is proposed to cluster these objects. This model uses the Gaussian distribution for the numerical variables, multinomial for the categorical variables and the hidden Markov models (HMM) for the multivalued variables. Finally, we obtain two algorithms able to cluster complex objects characterized by a mixture of variables. Once this stage is reached, an approach for the discovery of patterns of care trajectories is set up. This approach involves the followed steps: 1. preprocessing that allows the building and generation of medical services sets. Thus, three sets of medical services are obtained: one for hospital stays, one for consultations and one for visits. 2. modeling of treatment processes as a succession of labels of medical services. These complex processes require a sophisticated method of clustering. Thus, we propose a clustering algorithm based on the HMM. 3. creating an approach of visualization and analysis of the trajectory patterns to mine the discovered models. All these steps produce the knowledge discovery process from medical administrative databases. We apply this approach to databases for elderly patients over 65 years old who live in the province of Quebec and are suffering from heart failure. The data are extracted from the three databases: the MSSS MED-ÉCHO database, the RAMQ bank and the database containing death certificate data. The obtained results clearly demonstrated the effectiveness of our approach by detecting special patterns that can help healthcare administrators to better manage health treatments