8. Standardisierte Datenschnittstellen für die Medizin

Wintersemester 2010/11Dozent: Univ.-Prof. Dr. med. Stefan Schulz

Typen von Schnittstellen• Hardware-

schnittstellen

• Benutzer-schnittstellen

• Software mit internenSchnittstellen

Softwareschnittstellen

• Softwareschnittstellen sind logische „Berührungspunkte“ in einem Softwaresystem

• Definieren den Austausch von Kommandos und Daten

zwischen verschiedenen Prozessen und Komponenten • Unterscheidung zwischen Schnittstellen...

o zum Zugriff auf Systemroutineno zur Kommunikation mit anderen Prozesseno zum Verbinden von Softwarekomponenten

ISO/OSI-Referenzmodell für die Kommunikation (ISO7498-1)

• Standards bauen auf- einander auf

• Spezifische Protokolle in jeder Schicht

• Unterliegende Schichten werden verborgen

Formen elektronischen Datenaustausches im Gesundheitswesen

Apotheke

Arzt

Labor

Krankenhaus

Versicherung

Arbeitgeber

Gemeinden

Patienten / KundenStaatliche Organisationen

Laborergebnisse

Patientendaten

Anforde-rungen

ErgebnisseBilder

Eignung

ÜberweisungAbrechnung

Verordnung

Überweisung

Status

Versicherung

Eignung

Patientenakte

Anstellung

Versorgung

Familienplanung

Gesellschaft

Öffentliche Gesundheit

Gesundheits-informations-

systeme

Klinikinfor-mtionssystem

Bilder

PatientenMonitore

KostenRechnungen

Nebenwirkungen

Datenbank zumImmunstatus

Materialanfor-derung

Agenturen

Anbieterliste

HL7

HL7

HL7, X12N

HL7, X12N

HL7

HL7

DICOM

IEEE MIB,ASTM

X12N / HL7X12N

ElektronischeSignale

Apotheke

NCPDP

Bedeutende Standards für den Datenaustausch in der Medizin

Zielsetzung für HL7

• Kommunikationsstandard für den Austausch von patientenbezogenen Daten

• Welt-weite Verbreitung und Vermarktung des HL7 Kommunikationsstandards in der Politik

• Einbeziehung von Spezialisten weltweit zur Weiterentwicklung der Standards

• Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zur Entwicklung von Standards (z.B. ANSI und ISO)

• Koordination von Nutzern der Standards• Weiterentwicklung von zukünftigen Datenstandards basierend

auf einem generischen Referenz-Informations-Modell (RIM) in HL7 Version 3

HL7 - Versionen

• HL-7 V2.x:– Weltweit im Einsatz– Rein syntaktischer Standard

• HL-7 V3:– In Pilotprojekten– Bedeutungsmodell klinischer Kommunikation– Dokumentenstandard (CDA)– Schnittstelle zu Terminologien / Ontologien– Nutzbarkeit umstritten

Was ist HL7 v2 ?

• HL7 v2 ist ein Protokoll (Verständigungsvorschrift) zum Austausch von Daten auf Ebene 7 des ISO – OSI – Referenzmodells

• Austausch von Nachrichten im Gesundheitswesen

• Ziel: bessere Verständigung einzelner, spezialisierter Programme (Interoperabilität)

Datenaustausch mittels HL7

HL7-Nachrichten (Version 2)• Setzen sich aus verschiedenen Segmenten zusammen• Segmente werden durch Namen aus drei Buchstaben

eindeutig identifiziert:• Beispiel:

– MSH: "Message Header Segment"Dieses Segment steht am Anfang jeder HL7-Nachricht

– PID: "Patient Information"-SegmentDieses Segment dient der Übermittlung persönlicher Daten des Patienten (Name, Geburtsdatum usw.). Es kann zum Beispiel für Nachrichten der ADT-Gruppe verwendet werden (ADT = admission / discharge / transfer).

– EVN: trigger, der Rückmeldung erzwingt(EVN = Event)

Segment-basierte Nachrichten

• Beispiele: – Zusammenfassung administrativer Patientendaten– Änderung von Patientendaten– Verlegungsmeldungen– Mitteilung von Bestellungen / Anmeldungen– Mitteilung von Untersuchungsbefunden– Abfrage von Diagnosenziffern

Struktur PID-Segment (Patienteninformation)

1. interne Nummer 2. externe Patienten - ID  3. interne Patienten – ID4. alternative Patienten – ID5. Name des Patienten 6. Geburtsname des Patienten 7. Geburtsdatum des Patienten8. …Felder werden durch ihre Reihenfolge eindeutig identifiziertFür jedes Feld ist ein Datentyp festgelegt, z.B. Datumsformat: yyyymmdd, aber auch komplexe Wertebereiche, wie Ländercodes etc.

PID|||Z99999^5^M11||GUNCH^MODINE^SUE|RILEY|19430704|F||C|RT. 1, BOX 97^ZIRCONIA^NC^27401|HEND|(704)982-1234|(704)983-1822||S|C||245-33-9999<cr>

Aufbau der HL7 Nachrichten (v2)

• Syntaktische Regeln für einzelne Segmente– Segmente sind wieder in Felder aufgeteilt– „Rechtschreibregeln“ für den Segmentaufbau– Format, Länge, Inhalt, etc. der Felder sind festgelegt– für verschiedene Aufgaben sind verschiedene Segmente definiert

• „Abstract Message Definition“– Nachrichten bestehen aus einzelnen Segmenten

(„Baukastenprinzip“)– beschreibt die globale Syntax einer Nachricht. – Ähnliche Nachrichten können in Gruppen zusammengefasst werden

Beispiel einer HL7 v2.x Message

Trennzeichen| Feldtrennzeichen ^ Komponententrennzeichen& Unterkomponententrennzeichen~ Trennzeichen f. Wiederholung\ “Escape” Markierung

Segmente• MSH: “Message Header” • PID: Patienteninformation• OBR: Befundanforderung• OBX: Befundergebnis

HL7 2.x SegmentspezifikationSEQ LEN DT OPT RP/# TBL# ITEM # ELEMENT NAME

1 1 ST R 00001 Field Separator2 4 ST R 00002 Encoding Characters3 180 HD O 00003 Sending Application4 180 HD O 00004 Sending Facility5 180 HD O 00005 Receiving Application6 180 HD O 00006 Receiving Facility7 26 TS O 00007 Date/Time Of Message8 40 ST O 00008 Security9 7 CM R 00009 Message Type

10 20 ST R 00010 Message Control ID11 3 PT R 00011 Processing ID12 8 ID R 0104 00012 Version ID13 15 NM O 00013 Sequence Number14 180 ST O 00014 Continuation Pointer15 2 ID O 0155 00015 Accept Acknowledgment Type16 2 ID O 0155 00016 Application Ack. Type17 2 ID O 00017 Country Code18 6 ID O Y/3 0211 00692 Character Set19 60 CE O 00693 Principal Language Of Message

SEQ - Positionsindex

LEN - Feldlänge

DT – Datentyp des Feldes

OPT – Optional / Notwendig

RP/# - Widerholung

TBL# - Kodierungstabelle

ITEM# - HL7 Feldbezeichnung

ELEMENT NAME - Beschreibung

Nachrichtenstruktur

V2.x Abstract Message - ADT

MSH NachrichtenkopfEVN Bezeichnung des EventsPID Patientenidentifizierung[PD1] Demographische Daten[ { NK1 } ] “Next of Kin” (Bezugspersonen)PV1 Visite[ PV2 ] Visite, Zusatzinformation

…[ { GT1 } ] Garantor[ { IN1 Versicherung, [ IN2 ] Versicherung, Zusatzinformation [ IN3 ] Versicherung, Zusatzinformation } ]

…

Segment ID Segmentname

Kanonische Nachrichtenprofile

MSHEVNPID [PD1][ { NK1 } ]

MSHEVNPID[ NK1 ]OBX

MSHEVN{ PID } [PD1][ { GT1 } ]

MSHEVN{ PID } [PD1][ { NK1 } ][ { GT1 } ][ OBX ]

Kanonisches Nachrichtenprofil

Nachrichten-instanzen

Beispiel: v2 XML Nachricht

• Verwendung des Standards “Extended Markup Language” (XML)• Explizite Syntax und Semantik durch die XML Sprachstruktur

<!DOCTYPE ADT_A04 SYSTEM "hl7_v231.dtd"><ADT_A04> <MSH> <MSH.1>|</MSH.1> <MSH.2>^~\&amp;</MSH.2> <MSH.3> <CM.1>LAB</CM.1> </MSH.3> <MSH.4>767543</MSH.4> <MSH.5>ADT</MSH.5> <MSH.6>767543</MSH.6> <MSH.7>20050201130405</MSH.7> <MSH.9> <CM_MSG_TYPE.1>ADT</CM_MSG_TYPE.1> <CM_MSG_TYPE.2>A04</CM_MSG_TYPE.2> </MSH.9> . . .

Zusammenfassung: HL7 v2• Kommunikationsstandard für den

Austausch von patientenbezogenen Daten

• Interoperabilität wird erreicht, indem alle Komponenten eine einheitliche Nachrichtenstruktur verwenden

• Die Entwicklung der Standards und der Softwarekomponenten ist zeitaufwendig

Erweiterung von HL7 v2 nach HL7 v3

• Nachteile von HL7 v2– Nur ein Teil der Nachrichten im medizinischen

Gesundheitssystem sind erfasst– Die Entwicklung von Softwarekomponente basiert auf

Kommunikationsstandard aber nicht auf einer standardisierten Infrastruktur

• Entwicklungsziele für HL7 v3– Objektorientierte Enwicklung von Komponenten

– Standardisierung der Semantik der Daten– Komplette Modellierung der Vorgänge im Gesundheitswesen

HL7 v3.0 Referenzmodelle

Referenz-informations-modell

Spezifikation von Datentypen

Spezifikation von Termi-nologien

Das HL7 Referenzinformationsmodell ist die Grundlage für alle anderen Informationsmodelle und für die Spezifikation der Nachrichten.

Die HL7 Terminologyspezifikation legt die Konzepte fest, die für Attribute oder Eigenschaften der Datentypen in Frage kommen.

Die HL7 Datentypspezifikation legt die Syntax und den Wertebereich der Daten fest, die für Attribute in Frage kommen.

Allgemeines HL7 v3.0 Referenzmodell• “Act”

– spezifischer Vorgang (Handlung, Aktion, Event ) mit Relevanz zum Gesundheitssystem

• “Act relationship” – spezifizierte Relation zwischen Aktionen, z.B. Befundanforderung und Befundergebnis

• “Entity” – alle existierende Objekte wie z.B. Organisationen, Personen, Waren.

• “Role” – Funktionszuordnung zu einer Entität, z.B. Angestellter (Person) und Arbeitgeber (Organisation).

• “Participation” – Spezifikation der Relation oder Assoziation, die einer Funktion in einem Vorgang zugeordnet ist.

• “Role Link” – Spezifikation der Relation zwischen zwei Funktionen.

UML Klassendiagramm des Referenzinformations- modelles

Schadow G, Mead CN, Walker DM. The HL7 reference information model under scrutiny. Stud Health Technol Inform 2006;124:151-6.

Zusammenfassung: HL7 v3• Die Softwarekomponenten können auf einem einheitlichem

objektorientiertem IT-Modell abgeleitet werden• Interoperabilität wird durch die Objektorientierung und

durch die Semantische Spezifikation von den Kommunikationsprozessen im Gesundheitssystem erreicht

• HL7 v3 ist noch in der Entwicklung

Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM)

• Der DICOM-Standard umfasst:– ein Datenformat– ein Netzwerkkommunikationsprotokoll

• Zielsetzung: Speicherung, Austausch, Ausdrucken und Übertragung von Bilddaten als auch Daten, die den Bildern zugeorgnet sind

DICOM – Standard für bildgebende VerfahrenFeld- und

Segmentdarstellung

XML Repräsen- tation

Standards

“The wonderful thing about standards is that there are so many of them to choose from”

Attributed to Hopper, without source, in The UNIX-HATERS Handbook (1994), edited by Simson Garfinkel, Daniel Weise, and Steven Strassmann (ISBN 1-56884-203-1), p. 9