An Ontology to Support Automatic Drug Dose Titration

Abstract

Drug dose titration (DT) is the clinical process of progressively adjusting the dose of a medication for the maximum benefit of the patient. Several DT clinical models exist based on the elementary concepts of null, initial, and maximal doses, as well as, dose increments and decrements. These values depend on the target disease, the drug considered, and some parameters such as the patient’s age, gender, weight, and race. This paper describes the formalization of this knowledge as an ontology, and its use to detect chronic hypertension patient treatment deviations from standard DT models with regard to drug replacement (step-1 treatment) and drug supplementation (step-2 treatment).

Appendix. Summary of drug information in the ontology

Drug Type	Drug Name	Patient Group	Disease	Init dose	Max dose	Dose incr	Frequency
BB	Acebutolol	adult	HTN	200 mg	400 mg	200 mg$^{(*)}$	bid
	Atenolol	adult	HTN	50 mg	100 mg	50 mg$^{(*)}$	od
	Bisoprolol	adult	HTN	5 mg	20 mg	5 mg	od
	Metoprolol (tartrate)	adult	HTN	50 mg	90 mg	50 mg$^{(*)}$	Bid
	Metoprolol (succinate)	adult	HTN	25 mg	450 mg	25 mg$^{(*)}$	od
	Nadolol	adult	HTN	40 mg	320 mg	40 mg$^{(*)}$	od
	Nebivolol	adult	HTN	5 mg	40 mg	5 mg$^{(*)}$	od
	Propranolol	adult	HTN	40 mg	640 mg	40 mg$^{(*)}$	od
		Child	HTN	0.04 mg/kg	8 mg/kg	0.04 mg/kg	Qid
		1y-17y	HTN	0.3 mg/kg	213 mg/day	1.3 mg/kg	Tid
ACEi	Benazepril	adult	HTN	10 mg	80 mg	10 mg$^{(*)}$	od
		6y-17y	HTN	0.2 mg/kg	40 mg/day	0.2 mg/kg$^{(*)}$	od
	Captopril	adult	HTN	25 mg	450 mg	25 mg	Tid
	Enalapril	adult	HTN	5 mg	40 mg	5 mg$^{(*)}$	od
		1M-17y	HTN	0.08 mg/kg	0.58 mg/kg	0.08 mg/kg$^{(*)}$	od
	Fosinopril	adult	HTN	10 mg	40 mg	10 mg$^{(*)}$	od
	Lisinopril	adult	HTN	5 mg	80 mg	5 mg$^{(*)}$	od
		Geriatric	HTN	2.5 mg	40 mg	2.5 mg	od
		6y-17y	HTN	0.07 mg/kg	0.61 mg/kg	0.07 mg/kg$^{(*)}$	od
	Moexipril	adult	HTN	7.5 mg	60 mg	7.5 mg$^{(*)}$	od
	Perindopril	adult	HTN	4 mg	16 mg	4 mg$^{(*)}$	od
		>70y	HTN	4 mg	16 mg	4 mg	od
	Quinapril	adult	HTN	10 mg	80 mg	10 mg	od
	Ramipril	adult	HTN	2.5 mg	20 mg	2.5 mg $^{(*)}$	od
	Trandolapril	adult non-black	HTN	1 mg	4 mg	1 mg$^{(*)}$	od
		adult black	HTN	2 mg	4 mg	2 mg$^{(*)}$	od
TLD	Chlorothiazide	adult	HTN	500 mg	1000 mg mg	500 mg$^{(*)}$	od
		<6M	HTN	5 mg/kg	125 mg	5 mg/kg$^{(*)}$	Bid
		6M-2y	HTN	5 mg/kg	125 mg	5 mg/kg$^{(*)}$	Bid
		2y-12y	HTN	5 mg/kg	500 mg	5 mg/kg$^{(*)}$	Bid
	Chlorthalidone	adult	HTN	25 mg	100 mg	50 mg	od
	Hydrochlorothiazide	adult	HTN	12.5 mg	25 mg	12.5 mg $^{(*)}$	bid
		< 6M	HTN	1.5 mg/kg	1.5 mg/kg	0 mg/kg	bid
		6M-2y	HTN	0.5 mg/kg	1 mg/kg	0.5 mg/kg $^{(*)}$	bid
		2y-12y	HTN	0.5 mg/kg	50 mg	1.5 mg/kg $^{(*)}$	bid
	Indapamide	adult	HTN	1.25 mg	-	-	od
	Metolazone (Zaroxolyn)	adult	HTN	2.5 mg	-	-	od
	Metolazone (Mykrox)	adult	HTN	0.5 mg	-	-	od
PSD	Spironalactone	adult	HTN	50–100 mg	400 mg	50 mg	od
ARB	Azilsartan (Edarbi)	-	-	80 mg	80 mg	0 mg	od
	Candesartan (Atacand)	adult	HTN	16 mg	32 mg	8 mg	od
		1y-6y	HTN	0.2 mg/kg	-	-	od
		6y-17y <50kg	HTN	4–8 mg	-	-	od
		6y-17y >50kg	HTN	8–16 mg	-	-	od
	Eprosartan	adult	HTN	600 mg	800 mg	200 mg	od
	Irbesartan (Avapro)	adult	HTN	150 mg	300 mg	150 mg	od
	Losartan (Cozaar)	adult	HTN	50 mg	100 mg	50 mg	od
		>=6y	HTN	0.7 mg/kg	50 mg	-	od
	Olmesartan (Benicar)	adult	HTN	20 mg	40 mg	20 mg	od
		6y-16y 20–35kg	HTN	10 mg	20 mg	10 mg	od
		6y-16y >35kg	HTN	20 mg	40 mg	20 mg	od
	Telmisartan (Micardis)	adult	HTN	40 mg	-	-	od
	Valsartan (Diovan)	adult	HTN	80 mg	320 mg	80 mg	od
		6y-16y	HTN	1.3 mg/kg	40 mg	-	od
AB	Doxazosin (Cardura)	adult	HTN	1 mg	16 mg	Double	od
	Prazosin (Minipress)	adult	HTN	1 mg	10 mg	-	Bid
	Terazosin	adult	HTN	1 mg	20 mg	2 mg	od
CCB	Amlodipine (Norvasc)	adult	HTN	5 mg	10 mg	5 mg	od
		geriatric	HTN	2.5 mg	10 mg	2.5 mg	od
		6y-17y	HTN	-	5 mg	-	od
	Diltiazem (Extended Release Caps.)	adult	HTN	120 mg	540 mg	120 mg	od
	Felodipine	adult	HTN	5 mg	-	-	od
		geriatric	HTN	2.5 mg	-	-	od
		>1y	HTN	2.5 mg	10 mg	2.5 mg	od
	Isradipine (Immediate-release Caps.)	adult	HTN	2.5 mg	20 mg	2.5 mg	Bid
	Nicardipine (oral Immediate-release)	adult	HTN	20 mg	-	-	Tid
	Nifedipine (Procardia)	adult	HTN	10 mg	40 mg	10 mg	Tid
	Nisoldipine	adult	HTN	17 mg	34 mg	17 mg	od
	Verapamil (Calan SR)	adult	HTN	120 mg	480 m	120 mg	od

1. (*) If no explicit information is found about dose increments, they are made equal to initial dose.
2. Notation: (BB) beta-bocker, (ACEi) angiotensin converting enzyme inhibitor, (TLD) thiazide-like diuretic, (PSD) potassium-sparing diuretic, (ARB) angiotensin-II receptor blocker, (AB) alpha-blocker, and (CCB) calcium channel blocker.