Zusammenfassung. Die Versorgung von Patienten entwickelt sich zunehmend zu einem institutionsübergreifenden Behandlungsprozess. Daraus entsteht ein Bedarf für Informationssysteme, die geeignet sind, Prozesse im Versorgungsnetz angemessen zu unterstützen. Solche Systeme haben ein hohes Potential zur Verbesserung der Qualität. In dem Forschungsprojekt „Grundlagen prozessorientierter Informationssysteme im Krankenhaus und im Versorgungsnetz“ wurden die Anforderungen an solche Systeme untersucht. Dabei wurden Flexibilität, Erweiterbarkeit und Integration als zentrale Eigenschaften einer Systemarchitektur identifiziert. Dieser Artikel beschreibt funktionale Aspekte für eine Architektur und diskutiert die verschiedenen Aspekte bei der Integration von Daten heterogener Systeme. Ein Schwerpunkt liegt auf der Behandlung semantischer Inkompatibilität, wozu ein Abstraktionskonzept skizziert wird, das einen kaskadierten Ausbau der semantischen Kompatibilität verschiedener Teilnehmersysteme ermöglichen und damit falls nötig eine weitgehend ontologieunabhängige Verarbeitung von Dokumenten erlauben soll.
1.1
konnten die hohe Komplexität in der Medizin in Verbindung mit mangelnder
Informationsverfügbarkeit identifiziert werden [
Die aktuelle IT-Infrastruktur besteht allerdings aus einer Vielzahl unabhängiger und oft inkompatibler Systeme, die die Diskontinuität unterstützen [1]. Ziel des DFG-geförderten Projekts „Grundlagen prozessorientierter Informationssysteme im Krankenhaus und im Versorgungsnetz“ ist es daher, eine geeignete Architektur für ganzheitliche Informationssysteme zur prozessorientierten Unterstützung des Versorgungsnetzes zu erstellen. Im Folgenden wird die im Rahmen dieses Projekts durchgeführte Analyse der Anforderungen an ein Informationssystem von der Seite der Anwender beschrieben, von der auf die technischen und funktionalen Anforderungen an eine solche Architektur abstrahiert wird. Als zentrale Problemstellung tritt die Integration inkompatibler Systeme in den Vordergrund, die verschiedene Formen von Lösungsansätzen erfordert. 1.2
Die Datenkommunikation in der Medizin erfolgt heute nach verschiedenen nachrichtenbasierten Standards. Im klinischen Bereich ist HL7 („Health Level 7“) weit verbreitet. Dazu kommen DICOM („Digital Imaging and Communications in Medicine“) und EDIFACT („Electronic Data Interchange For Administration, Commerce and Transport“). Arztpraxen verwenden jedoch andere Standards wie die xDT-Familie, z. B. BDT („Befunddatenträger“) oder LDT („Labordatenträger“). Die unterschiedlichen Standards erschweren die Kommunikation zwischen Kliniken und Praxen deutlich.
Die Menge der maßgeblichen Standards unterliegt einer laufenden Veränderung. Viele Formate werden derzeit im Hinblick auf XML überarbeitet. Version 3 von HL7 wird ein Referenzmodell (RIM, „Reference Information Model“) umfassen; mit CDA („Clinical Document Architecture“; eine Architektur zur Definition klinischer Dokumente auf verschiedenen Abstraktionsebenen, vgl. Abschn. 4) soll der Übergang von nachrichtenbasierten zu dokumentenbasierten Systemen erfolgen. Das deutsche Projekt SCIPHOX (www.sciphox.de), das ursprünglich HL7 und xDT verknüpfen sollte, beschäftigt sich mit einer konkreten Ausgestaltung der CDA und hat bereits einige Definitionen für bestimmte Anwendungsfälle erstellt.
Bekannte deutsche Projekte, die den sicheren Datentransport (weitgehend unabhängig von dessen Inhalt) adressieren, sind VCS und D2D. Darüber hinaus gibt es zahlreiche industrielle Kommunikationsanbieter, die jedoch meist proprietäre Datenformate verwenden. Oft wird bei Vernetzungsprojekten einem schnellen, zielgerichteten Einsatz der Vorzug vor einem ganzheitlichen Vorgehen gegeben.
Vom Ansatz her mit dem hier vorgestellten Projekt verwandt ist das EUProjekt PICNIC (picnic.euspirit.org), welches ebenfalls versucht, eine flexible Kommunikationsarchitektur mit austauschbaren Komponenten zu entwerfen und zu implementieren. Dort werden zwei Schichten definiert mit domänenspezifischen und -unabhängigen Komponenten, die auf bestehenden Transportmechanismen beruhen und auf denen Applikationen aufgebaut werden sollen. Allerdings wird nicht diskutiert, welche Anforderungen dem zugrunde liegen, auch die Integrationsproblematik wird nicht näher adressiert.
Verschiedene deutsche Studien bestätigen die Notwendigkeit von
Versorgungsnetzen, plädieren aber dabei auf eine gesetzliche Normierung von Standards zur
Vereinfachung der Integrationsproblematik [
Für die Entwicklung einer IT-Infrastruktur gelten verschiedenste Rahmenbedingungen (technisch, politisch etc.), die teilweise häufigen Änderungen unterworfen sind. Für ein praktikables und akzeptiertes System sind vor allem aber die Anforderungen seitens der Anwender wichtig. Daher wurden in der ersten Projektphase die bestehende Fachliteratur daraufhin untersucht und strukturierte Interviews mit Niedergelassenen und Klinikärzten geführt.
Die Literatur hat sich in den vergangenen Jahren eingehend mit Bedarf und
Ansprüchen an Informationssysteme befasst. Als zentrale Problemfelder werden
die Integration heterogener Teilsysteme (woraus die Notwendigkeit zu offenen
Systemen, aber auch gemeinsamen Ontologien und Standards erwächst),
Adaptierbarkeit an unterschiedliche Prozesse und Bedingungen sowie eine Reihe von
soziotechnischen Aspekten aufgeführt. Bedarf und Potential werden vor allem
im Versorgungsnetz deutlich:
– Entlassbriefe nach einer Klinikbehandlung waren nur in 15% der
Nachbehandlungsbesuche [
Die Ergebnisse der Arztinterviews korrelieren stark mit der Literatur. Als Hauptprobleme werden ein unzureichender Informationsfluss (mangelhafte oder nicht verfügbare Daten, fehlende Vorbereitung, schwierige Kontaktaufnahme) zwischen Klinik und niedergelassenen Ärzten sowie eine schlechte Koordination (vor allem zwischen Institutionen, führt zu langen Wartezeiten und hohen Latenzen) genannt. Darauf aufbauend formulierten die Befragten Ihre Anforderungen an eine IT-Unterstützung. Elementar sind die elektronische Erstellung und Übermittlung von Arztbriefen und Befunden bzw. die Verfügbarkeit von Patientendaten (z. B. elektronische Patientenakte). Weiter hilfreich wären elektronisch unterstützte Auftragserstellung, Terminplanung, Pfade, Disease-ManagementProgramme und der Zugriff auf Fachwissen.
Aufgrund der hohen Dynamik in der Medizin kann die Liste der Anforderungen nicht vollständig und allgemeingültig sein. Daraus erwachsen aber gerade die im Hinblick auf die Systemarchitektur zentralen Anforderungen Integrationsfähigkeit, Anpassbarkeit und Erweiterbarkeit. Letztere kann über die Kapselung von Funktionalität in Komponenten erreicht werden. Zur Beschränkung des Entwicklungsaufwands sind möglichst generische Komponenten sinnvoll, was eine Schichtenarchitektur aus domänenspezifischen und -unspezifischen Komponenten motiviert.
Zur Identifikation und Dokumentation der Dienste wurden von den Anforderungen ausgehend mit einer Anwendungsfallanalyse typische Kommunikationsmuster identifiziert. Diese enthalten eine strukturierte Beschreibung des Anwendungskontextes ergänzt um ein UML-Aktivitätsdiagramm. Das Abstraktionsniveau ist so gewählt, dass eine hohe Allgemeingültigkeit erreicht wird.
Die Komplexität und Änderungshäufigkeit von Prozessen in
Versorgungsnetzen erfordert einfach konfigurierbare Systeme. Zur Spezifikation von
Prozessen ist vor allem Wissen der Anwendungsdomäne notwendig, was eine enge
Zusammenarbeit zwischen Experten aus Medizin und Informatik in den
Entwicklungsprozessen erfordert [
Neben den Anwendungsanforderungen muss ein Informationssystem im
Versorgungsnetz eine umfassende Integration der vorliegenden heterogenen
Systemlandschaft ermöglichen. Dabei sind vor allem Dateninkompatibilitäten auf
verschiedenen inhaltlichen Ebenen (vgl. [
Syntaktische Kompatibilität Daten können auf verschiedene Weise repräsentiert werden. Dafür wird eine syntaktische Transformation nötig. Die Verwendung von XML würde hier mit seinen vielseitigen Erweiterungen (wie XMLSchema, XSLT) mächtige Instrumente für Datenmanagement und -konvertierung zur Verfügung stellen, ohne dass dadurch die Austauschbarkeit oder Plattformunabhängigkeit eingeschränkt würden.
Ontologische Kompatibilität Semantische Heterogenität auf Typebene ist
bereits in den Anwendungen angelegt, z. B. durch das verwendete
Datenbankschema. Eine nachträgliche Anpassung inkompatibler
Datenbankschemata ist ein schwieriges Integrationsproblem und oft ohne Eingriffe in die
Datenbankschemata nicht lösbar [
Terminologische Kompatibilität Während semantische Datenkompatibilität
auf Typebene der Kompatibilität von Datenbankschemata entspricht,
korrespondiert semantische Kompatibilität auf Instanzebene mit den
Datenbankinhalten [
Ein Qualitätsmerkmal für ein Informationssystem im Versorgungsnetz ist die
Möglichkeit für unterschiedliche Teilnehmer, sich einfach an dieses System
anzubinden. Das Vorschreiben einer bestimmten Ontologie wäre daher sehr
problematisch. Deshalb werden Kompromisslösungen benötigt, die es erlauben, auch
inkompatible Systeme anzubinden. Unser Konzept sieht vor, semantische
Kompatibilität auf verschiedenen, differenzierten Abstraktionsstufen zu betrachten.
CDA [
Es bleibt in jedem Fall erforderlich, sich auf eine gewisse Minimalmenge an Kontextdaten zu einigen, um Daten wie klinische Dokumente sicher miteinander verbinden zu können. Dafür sind zentrale Referenzierungsstrukturen wie ein Master Patient Index nötig. Dieser ermöglicht es, die im System enthaltenen Patientendaten zu einer gemeinsamen Patientenakte zusammenzufügen. Die Daten können dabei zentral oder verteilt vorgehalten werden, für den Betrachter stellen sie sich jedoch als (virtuell-)zentrale Patientenakte dar. 5
Die zunehmende Veränderung des Gesundheitssystems hin zu Behandlungsprozessen in Versorgungsnetzen erfordert geeignete, prozessunterstützende Informationssysteme, die einen erheblichen Einfluss auf die Prozessqualität nehmen können. Eine innerhalb des hier dargestellten Forschungsprojekts durchgeführte Analyse der Anwendungsanforderungen ergab Erweiterbarkeit, Anpassbarkeit und Integration als zentrale Themen. Hierfür wird eine Komponentenarchitektur mit generischen Diensten entwickelt, die die einfache Änderung und Ergänzung von Komponenten erlauben soll. Für die Datenintegration existieren Lösungen wie Syntaxkonverter und Terminologievermittlungsdienste. Problematisch ist jedoch die semantische Kompatibilität der Typebene, die sich nicht automatisiert handhaben lässt und oft Eingriffe in zugrunde liegende Modelle erfordert. Um eine einfache Fremdsystemintegration zu ermöglichen, müssen auch Systeme unbekannter Ontologien einfach eingebunden werden können. Die CDA geht mit ihrem mehrstufigen Abstraktionskonzept einen Schritt in diese Richtung. In unserem Projekt wird gegenwärtig geprüft, wie sich dies im Rahmen einer komponentenbasierten, erweiterbaren Systemarchitektur einbeziehen lässt, so dass die semantische Kompatibilität schrittweise ausgebaut werden kann. Dabei wird insbesondere auch geprüft, inwiefern verfügbare Gesundheitsplattformen als Basis einer solchen Architektur verwendet werden können. Erste Analysen zeigen, dass viele existierende Plattformen sich nicht oder nur bedingt für den Einsatz im Rahmen einer Schichtenarchitektur eignen, weil sie bereits mit einer Festlegung auf eine spezifische, wenig generische Ontologie verbunden sind.
Das Forschungsprojekt „Grundlagen prozessorientierter Informationssysteme im Krankenhaus und im Versorgungsnetz“ wird unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
1. Kuhn, K.A., Giuse, D.A.: From hospital information systems to health information systems. Problems, challenges, perspectives. Methods Inf Med 40 (2001) 275–287