La tesi di dottorato

Titolo: An agent oriented architecture for supporting the Digital Health Ecosystem
Dottorando: ing. Andrei Vasilățeanu
Relatore: prof. dr. ing. Luca Dan Șerbănați
Anno: 2011
Istituzione: Università POLITEHNICA di Bucarest

La tesi di Andrei è più di una semplice continuazione del suo progetto di laurea sul Virtual Healthcare Record. Essa prende avvio da un’ampia analisi delle trasformazioni contemporanee della sanità: l’invecchiamento della popolazione, il peso crescente delle malattie croniche, la necessità di patient empowerment, di continuity of care e di team care, nonché la difficoltà di governare mediante sistemi informativi tradizionali una realtà medica distribuita, dinamica e molto complessa.

In questo quadro, Andrei riprende una delle mie direzioni centrali di quegli anni: il superamento del tradizionale fascicolo elettronico mediante il concetto di Virtual Healthcare Record (VHR). Il capitolo dedicato ai fascicoli sanitari elettronici mostra chiaramente che il VHR non viene considerato soltanto come un deposito di documenti clinici, ma come un’entità attiva, capace di integrare dati, notificare eventi, seguire i processi assistenziali e offrire in ogni momento una visione coerente del passato, del presente e dei trattamenti in corso. Inoltre, la tesi stabilisce esplicitamente un collegamento con l’esperienza del progetto italiano LuMiR, nel quale lo stesso Andrei osserva di aver contribuito alla modellazione concettuale del nucleo longitudinale del sistema.

Un punto importante della tesi, che merita di essere sottolineato anche qui, è la modellazione dello stato di salute. Nel capitolo sui Digital Health Ecosystems, Andrei introduce esplicitamente la relazione tra health state, health condition e health issue. Questo schema concettuale sviluppa una preoccupazione che mi apparteneva direttamente: come rappresentare digitalmente la salute di una persona senza ridurla a semplici documenti o eventi clinici isolati. Proprio per questo la sua tesi non si ferma all’interoperabilità, ma cerca di dare una forma più profonda alla digitalizzazione dello stato di salute.

Il contributo originale di Andrei inizia quando questa infrastruttura incentrata sul VHR viene estesa verso un Digital Health Ecosystem. Gli attori reali del sistema sanitario vengono virtualizzati in entità di tipo avatar, altre componenti diventano digital species e l’ambiente stesso viene modellato come digital environment. Qui emerge chiaramente l’ambizione della tesi: non soltanto costruire un sistema informativo migliore, ma formulare una nuova prospettiva nella quale la salute è sostenuta da un ecosistema digitale popolato da entità autonome, capaci di cooperare, adattarsi e riorganizzarsi.

Il passo successivo, e il più significativo rispetto all’evoluzione delle mie ricerche, è l’agentification of the health ecosystem. Il capitolo 6 costruisce proprio questo passaggio dalla modellazione concettuale all’implementazione: identifica tipi di agenti, definisce organizzazioni di agenti, introduce la nozione di avatar software per il paziente e il medico, descrive la formazione dinamica delle équipe assistenziali e analizza il ruolo del piano di cura come meccanismo di coordinamento. Infine, tutte queste idee vengono messe in pratica in un proof of concept e in una simulazione di un ecosistema digitale sanitario orientato all’assistenza del paziente cronico.

Considerata retrospettivamente, la tesi non fu soltanto un lavoro dottorale ben articolato, ma anche una delle formulazioni più sistematiche della direzione che seguivo in quegli anni: il passaggio dal fascicolo sanitario elettronico e dall’interoperabilità a una visione più dinamica, intelligente e distribuita della sanità digitale, nella quale gli attori reali sono affiancati dalle loro rappresentazioni virtuali e la cooperazione medica è sostenuta da agenti, organizzazioni virtuali e meccanismi di adattamento.

Contributi principali

Nella presentazione tenuta per il concorso postdottorale del 2014, Andrei riassumeva molto bene i contributi originali della tesi. Li riproduco qui in forma leggermente ordinata, perché definiscono con precisione la posta in gioco della sua ricerca:

• la modellazione della salute “digitale” del paziente mediante la definizione dello stato di salute, dello stato percepito, dei problemi di salute e delle relazioni tra essi;
• l’applicazione del paradigma degli ecosistemi ai sistemi sanitari, proponendo una tassonomia basata sulle specie digitali, studiando l’adattabilità degli ecosistemi sanitari digitali e il trasferimento del reale nel virtuale;
• la digitalizzazione degli attori del sistema sanitario reale in entità di tipo avatar nel sistema virtuale;
• una metodologia di implementazione degli ecosistemi sanitari digitali mediante sistemi multi-agente;
• un nuovo schema di autenticazione e autorizzazione per il Virtual Healthcare Record.

Questi contributi mostrano chiaramente che la tesi non si limitava a una semplice trasposizione tecnica di idee esistenti. Essa costruiva un ponte tra la modellazione concettuale della salute, le infrastrutture di tipo VHR, l’intelligenza distribuita e l’agentificazione dei sistemi sanitari.

LuMiR e il Virtual Healthcare Record

La tesi di Andrei è direttamente collegata al progetto italiano LuMiR, il fascicolo sanitario elettronico (EHR) della Regione Basilicata, del quale ero l’architetto di sistema. Nel capitolo dedicato ai fascicoli sanitari elettronici, egli discute esplicitamente il sistema LuMiR e osserva di aver contribuito alla modellazione concettuale del suo nucleo, denominato Virtual Healthcare Record.

Questo aspetto è importante perché mostra che il tema del suo dottorato non nacque in astratto, ma sulla base di un’esperienza effettiva di progettazione e concettualizzazione di un sistema sanitario regionale. Da questo nucleo informativo, la ricerca poté poi spostarsi verso i sistemi multi-agente, gli avatar e l’ecosistema digitale della salute.

Pubblicazioni associate

Sia la tesi sia gli articoli pubblicati permettono di ricostruire con grande chiarezza i principali lavori realizzati durante il dottorato e subito dopo. Li elenco qui affinché possano essere identificati e progressivamente integrati anche nella mia banca dati bibliografica.

Durante il dottorato

• Luca Dan Șerbănați, Andrei Vasilățeanu, Multi-agent architecture for the Virtual Health Record, WWW/Internet, Timișoara, 2010
• Andrei Vasilățeanu, Agent assisted authorization and organizational interoperability for electronic health record systems, SEE-MAS 2010
• Luca Dan Șerbănați, Fabrizio L. Ricci, Gregorio Mercurio, Andrei Vasilățeanu, Steps towards a digital health ecosystem, Journal of Biomedical Informatics, 2011
• Andrei Vasilățeanu, Luca Dan Șerbănați, Mihai Isăroiu, Integrating clinical information from a personal health record into the virtual healthcare record, HEALTHINF 2011
• Luca Dan Șerbănați, Andrei Vasilățeanu, E-health workflow-based authorization using an agent-oriented virtual health care record, ICAART 2011
• Luca Dan Șerbănați, Andrei Vasilățeanu, Conceptual Modeling of the Healthcare Ecosystem, MIE 2011, Oslo
• Andrei Vasilățeanu, Luca Dan Șerbănați, Towards an agent-oriented architecture of the digital healthcare ecosystem, Bollettino Scientifico UPB, 2012

Dopo il dottorato

• Victor Rentea, Andrei Vasilățeanu, Luca Dan Șerbănați, Supporting Adaptability in Agent-Based Digital Healthcare Ecosystem, COGNITIVE 2011
• Victor Rentea, Andrei Vasilățeanu, Radu Ioanițescu, Luca Dan Șerbănați, Software Engineering-Inspired Approach to Prevention Healthcare, eHealth 2011
• Luca Dan Șerbănați, Andrei Vasilățeanu, Bogdan Niță, Strengthening Context-Awareness of Virtual Species in Digital Ecosystems, CSCS 2013

La continuazione postdottorale

Nel 2014 Andrei ottenne una borsa postdottorale POSDRU con un tema in diretta continuità con il dottorato: «Organizzazioni virtuali per l’assistenza sanitaria».

L’idea centrale che gli proposi consisteva nel promuovere, mediante le TIC, comunità online di pazienti e medici capaci di rafforzare il ruolo del paziente nel proprio processo di cura. In questa visione, il paziente è rappresentato nell’organizzazione virtuale da un agente software derivato dalla sua digitalizzazione, agente che può funzionare anche come sistema di raccomandazione context-aware. La continuità con la tesi è evidente: dal VHR e dall’ecosistema digitale, la ricerca procede verso organizzazioni virtuali, reti sociali per la salute e forme più ricche di intelligenza distribuita.

Dalla stessa presentazione risulta inoltre che questo tema era collegato sia alle emergenti direzioni europee di quegli anni, sia all’esperienza accumulata da Andrei intorno a LuMiR, agli ecosistemi digitali e agli agenti software.

Il posto di Andrei Vasilățeanu nelle mie ricerche

La mia collaborazione con Andrei Vasilățeanu segnò in modo particolare il periodo 2008–2015, durante il quale esplorai più intensamente l’impiego degli agenti intelligenti nel settore sanitario. Egli fu il dottorando al quale affidai esplicitamente questa direzione, e la sua tesi ne divenne una delle principali forme di concretizzazione.

Se nelle mie ricerche precedenti l’accento cadeva soprattutto sulla modellazione, sulla rappresentazione del fascicolo longitudinale e sull’interoperabilità, con Andrei la direzione si spostò più decisamente verso i sistemi multi-agente, gli avatar, l’adattamento e gli ecosistemi sanitari digitali. Rispetto alle mie ricerche, il suo merito specifico fu quello di trasformare una direzione concettuale — partendo dal VHR e dalla modellazione dello stato di salute — in un’architettura agent-oriented coerente, capace di sostenere l’idea più ampia di Digital Health Ecosystem.

Per questo motivo, la tesi di Andrei non deve essere letta soltanto come la tesi di un ottimo dottorando, ma anche come una fase distinta della mia evoluzione scientifica. Essa segna il passaggio da una visione incentrata sul fascicolo elettronico e sull’infrastruttura di interoperabilità a una nella quale la sanità digitale è concepita come ecosistema: con attori virtualizzati, organizzazioni temporanee, regole di cooperazione, processi adattivi e la possibilità di riflettere e influenzare il sistema sanitario reale.

Sotto questo aspetto, Andrei fu più di un fedele continuatore. Diede a una linea di ricerca già presente nel mio lavoro una forma più completa, esplicita e vicina all’implementazione. La sua pagina non riguarda quindi soltanto un dottorando, ma anche il momento nel quale le mie ricerche intorno al VHR furono spinte verso l’agentificazione, gli ecosistemi digitali e forme più ricche di intelligenza distribuita nella sanità.

Altri miei lavori collegati a questa direzione

• Paradigm Shifts in Health Informatics (2013)
• Agentification of Electronic Healthcare Record Systems (2015)
• Health Digital State and the Smart EHR (2020)

Questi lavori, scritti individualmente o in collaborazione, sono discussi ampiamente in altre sezioni del sito; qui li indico soltanto come punti di riferimento per la direzione di ricerca sviluppata insieme ad Andrei.