Towards Web 3.0: Taxonomies and ontologies for medical education - a systematic review

Abstract

Introduction: Both for curricular development and mapping, as well as for orientation within the mounting supply of learning resources in medical education, the Semantic Web ("Web 3.0") poses a low-threshold, effective tool that enables identification of content related items across system boundaries. Replacement of the currently required manual with an automatically generated link, which is based on content and semantics, requires the use of a suitably structured vocabulary for a machine-readable description of object content.

Aim of this study is to compile the existing taxonomies and ontologies used for the annotation of medical content and learning resources, to compare those using selected criteria, and to verify their suitability in the context described above.

Methods: Based on a systematic literature search, existing taxonomies and ontologies for the description of medical learning resources were identified. Through web searches and/or direct contact with the respective editors, each of the structured vocabularies thus identified were examined in regards to topic, structure, language, scope, maintenance, and technology of the taxonomy/ontology. In addition, suitability for use in the Semantic Web was verified.

Results: Among 20 identified publications, 14 structured vocabularies were identified, which differed rather strongly in regards to language, scope, currency, and maintenance.

None of the identified vocabularies fulfilled the necessary criteria for content description of medical curricula and learning resources in the German-speaking world.

Discussion: While moving towards Web 3.0, a significant problem lies in the selection and use of an appropriate German vocabulary for the machine-readable description of object content. Possible solutions include development, translation and/or combination of existing vocabularies, possibly including partial translations of English vocabularies.

Translated abstract

Einleitung: Sowohl für die Curriculumsentwicklung und –kartierung als auch zur Orientierung innerhalb der seit Jahren zunehmenden Fülle von Lernressourcen in der medizinischen Ausbildung stellt das semantische Web („Web 3.0“) ein niedrigschwelliges, effektives Hilfsmittel dar, das es ermöglicht, inhaltlich verwandte Elemente über Systemgrenzen hinweg zu identifizieren. Voraussetzung dafür ist der Einsatz eines geeigneten strukturierten Vokabulars zur maschinenlesbaren, inhaltlichen Beschreibung von Objekten, um die bisher notwendige manuelle Verknüpfung durch eine automatisch erzeugte, inhaltsbasierte bzw. semantische Verknüpfung zu ersetzen.

Ziel dieser Arbeit ist es, existierende Taxonomien und Ontologien zur Annotation medizinischer Lernressourcen und -inhalte zusammenzustellen und anhand ausgewählter Kriterien zu vergleichen sowie auf ihre Eignung zum Einsatz im eingangs beschriebenen Kontext zu überprüfen.

Methoden: Anhand einer systematischen Literaturrecherche wurden existierende Taxonomien und Ontologien zur Beschreibung medizinischer Lernressourcen identifiziert. Für jedes so identifizierte strukturierte Vokabular wurden mittels Websuche und/oder Kontakt zu den Herausgebern Thema, Struktur, Sprache, Umfang, Wartung und Technik der Taxonomie/Ontologie ermittelt und deren Eignung für den Einsatz im semantischen Web überprüft.

Ergebnisse: In 20 identifizierten Publikationen wurden 14 strukturierte Vokabulare identifiziert, die sich in Sprache, Umfang, Aktualität und Wartung zum Teil sehr stark unterschieden.

Keines der identifizierten Vokabulare erfüllte die erforderlichen Kriterien zur inhaltlichen Beschreibung medizinischer Ausbildungsinhalte und Lernressourcen im deutschsprachigen Raum.

Diskussion: Auf dem Weg zum Web 3.0 stellen Auswahl und Einsatz eines geeigneten, deutschsprachigen Vokabulars zur maschinenlesbaren, inhaltlichen Beschreibung von Objekten ein relevantes Problem dar. Mögliche Lösungsansätze umfassen die Neuentwicklung, die Übersetzung und/ oder die Kombination vorhandener Vokabulare, ggf. mit einer teilweisen Übersetzung englischsprachiger Vokabulare.