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1 Einleitung Anforderungen an Workflow-Management-Systeme zur Unterstützung klinischer Abläufe Erfahrungen aus einem Projekt zur Spezifikation eines rechnergestützten Informationssystems für unfallchirurgische Abteilungen T. Schäfer1, O.J. Bott1, K. Dresing2, D.P. Pretschner1, K.-M. Stürmer2 1Institut für Medizinische Informatik, Technische Universität Braunschweig 2Klinik für Unfallchirurgie, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Georg -August-Universität Göttingen Der Leistungsprozeß in medizinischen Einrichtungen ist ein komplexes System von untereinander abhängigen, sich dynamisch verändernden medizinischen und administrativen Arbeitsabläufen. Viele Vorgänge enthalten redundante Arbeitsschritte, weil bereits vorliegende Daten auf andere Datenträger übertragen werden müssen. Häufig geht wertvolle Zeit verloren, weil Informationen und Dokumente nicht rechtzeitig am gewünschten Ort vorliegen. Durch den zunehmenden Kosten- und Wettbewerbsdruck im Gesundheitswesen sind medizinische Einrichtungen gezwungen, ihre Arbeitsabläufe zu optimieren und redundante Tätigkeiten zu minimieren. Im Rahmen eines Projektes zur Spezifikation eines Informationssystems für unfallchirurgische Abteilungen wurde deshalb eine Vorgangsunterstützung auf Basis von Workflow-Management-Systemen (WFMS) als eine zentrale Komponente eines solchen Systems indentifiziert. Arbeitsabläufe in medizinischen Einrichtungen Die Arbeitsabläufe in medizinischen Einrichtungen können auf zwei Ebenen betrachtet werden. Zunächst bestehen die Arbeitsabläufe aus Behandlungsfällen. Ein Behandlungsfall reicht bei stationärer Behandlung von der Aufnahme bis zur Entlassung, bei ambulanter Behandlung von der ersten bis zur letzten Untersuchung. Zu Beginn der Behandlung stellt sich der Patient mit seinem individuellen Krankheitsbild vor. Art und Umfang der erforderlichen diagnostischen, therapeutischen oder pflegerischen Maßnahmen sind noch nicht bekannt und sie werden erst im Laufe der Behandlung festgelegt. Sind einzelne Maßnahmen festgelegt, so können die Arbeitsabläufe auf dieser Ebene betrachtet werden. Für die meisten Maßnahmen ist definiert, wie sie auszuführen und zu dokumentieren sind. In [4] werden Kriterien vorgestellt, nach denen Arbeitsabläufe bezüglich ihrer Unterstützbarkeit beurteilt werden können. Abb. 1 zeigt die Ausprägung dieser Kriterien auf den betrachteten Ebenen. Aus den ermittelten Eigenschaften läßt sich ableiten, daß zunächst die stark strukturierten Arbeitsabläufe auf Ebene der Maßnahmen für eine Unterstützung mittels WFMS geeignet sind. Auf der Ebene der Behandlungsfälle ist langfristig, insbesondere zur Sicherstellung von Behandlungsstandards, eine Ablaufunterstützung anzustreben, jedoch sind hierfür umfangreiche Mechanismen zur Flexibilisierung von WFMS (vgl. [2,3,8]) vorzusehen. Methodik Unter Verwendung des Modellierungsverfahrens MOSAIK-M wurde im Rahmen eines Projektes zur Spezifikation eines rechnergestützten Informationssystems für unfallchirurgische Kliniken ein Prototyp eines WFMS entwickelt [1]. Dabei wurden in einem mehrstufigen Prozeß Anforderungen ermittelt, entsprechende in: Greiser, E.; Wischnewsky, M. (Hrsg.): Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie GMDS ' Jahrestagung der GMDS in Bremen, September 1998, MMV Medien & Medizin Verlag 1998, S /5

2 Lösungskonzepte in ein Daten- und ein Werkzeugmodell sowie Benutzerschnittstellen-Prototypen umgesetzt und anhand von Abläufen aus der Unfallchirurgie evaluiert. Allgemeine Anforderungen Die wichtigsten allgemeinen Anforderungen an ein WFMS im klinischen Bereich werden im folgenden kurz dargestellt (siehe hierzu auch [6,7]): Steuerung des Arbeitsflusses: Erteilte Maßnahmen werden automatisch an die zuständigen Leistungsstellen geleitet. Die Ausführung der Tätigkeiten wird kontrolliert, die Verfügbarkeit der benötigten Ressourcen geprüft, die Ablaufreihenfolge gesteuert und Terminüberschreitungen angezeigt. Steuerung des Dokumentenflusses: Dokumente, die aus einem vorhergehenden Arbeitsschritt stammen und weiterbearbeitet werden sollen, werden automatisch an den nächsten Bearbeiter weitergeleitet. Die Ergebnisse einer Tätigkeit (z.b. Befunde) werden an den Auftraggeber rückübermittelt. Steuerung des Patientenstromes: Zu jedem Zeitpunkt ist der Aufenthaltsort eines Patienten feststellbar. Bei Abschluß einer patientenbezogenen Tätigkeit wird automatisch angezeigt, zu welcher Leistungsstelle der Patient als nächstes geschickt werden soll Mittel zur Prozeßkommunikation: Aufgrund der hohen Interprozeßverflechtung besteht starker Kommunikationsbedarf zwischen auftraggebender und erbringender Stelle über Art, Zeitpunkt, benötigte Ressourcen und sonstige Bedingungen einer auszuführenden Maßnahme. Vollständige Leistungsdokumentation: Erfassung aller Leistungen mit Zeitpunkt, Dauer und verwendeten Ressourcen Besondere Anforderungen Einige Aspekte der zuvor beschriebenen allgemeinen Anforderungen werden von verfügbaren WFMS abgedeckt. Es wurden jedoch darüber hinaus besondere Anforderungen im klinischen Umfeld festgestellt, die im weiteren thematisiert und mit Lösungsansätzen vorgestellt werden sollen (vgl. [7]). Differenziertes Ressourcen-Rollen-Konzept Wegen des hohen Arbeitsteilungsgrades der Prozesse muß das WFMS über ein differenziertes Konzept für Ressourcen und Rollen verfügen. Es muß zwei Sichtweisen abdecken: Auf der Angebotsseite werden einzelne Ressourcen, dies können Personen, Räume oder Geräte sein, Rollen zugeordnet. Diese Rollen werden wiederrum einzelnen Leistungsstellen zugeordnet. Patienten werden ebenfalls als Rollen von Personen beschrieben, die jedoch keiner Leistungsstelle zugeordnet sind. Die Nachfrageseite beschreibt den Ressourcenbedarf einer Leistung, er ist i.d.r. rollenbezogen angegeben (z.b. Arzt, Pflegekraft). Es gibt jedoch Tätigkeiten, die konkrete Ressourcen in einer bestimmten Rolle verlangen (z.b. Dr. Meier als Assistenzarzt). Der Ressourcenbedarf einer Leistung muß also für jede benötigte Rolle entweder allgemein oder konkret definierbar sein. Darüber hinaus gibt es Tätigkeiten, bei denen eine Rolle alternativ auch von einer anderen Rolle übernommen werden kann (z.b. Gipsen: Pflegekraft alternativ 2/5

3 Arzt). Hierfür kann jeder Rolle eine nach Rangfolge geordnete Menge von Rollenalternativen zugeordnet werden. Eine Alternative kann rekursiv selbst wieder weitere Alternativen besitzen. Vertreterkonzept Zum Ausführungszeitpunkt einer Leistung tritt oft das Problem auf, daß auf der Angebotsseite keine geeignete Ressource verfügbar ist, stattdessen ist ein Vertreter bestimmt worden. Eine Vertretung wird immer rollenbezogen festgelegt, dabei müssen zwei Arten von Vertretungen unterschieden werden: Bei einer individuellen Vertretung vertritt eine Ressource in einer Rolle eine andere Ressource in einer festgelegten Rolle (z.b. Dr. Müller in der Rolle als Oberarzt vertritt Prof. Schmidt in der Rolle als Durchgangsarzt, nicht jedoch in anderen Rollen). Bei einer allgemeinen Vertretung wird eine Rolle durch eine andere Rolle vertreten (z.b. Oberarzt vertritt Arzt). Die allgemeine Vertretung wird transitiv fortgesetzt. Auftragsmetapher Traditionell werden in Krankenhäusern Anforderungsscheine verwendet, um Leistungen bei anderen Abteilungen anzufordern. Dieses auftragsorientierte Konzept erscheint auch für die Beschreibung stark strukturierter medizinisch-administrativer Abläufe in einem WFMS sinnvoll, denn es wird dem hohen Arbeitsteilungsgrad der Prozesse gerecht und fördert durch ein Kunden-Lieferanten-Verhältnis der Leistungsstellen deren dezentrale Eigenverantwortlichkeit. Dabei werden nicht nur solche übergeordneten Leistungen, die bisher auf Scheinen angefordert wurden, im WFMS als Aufträge verwaltet, sondern diese sogenannten Wurzel-Aufträge zerfallen rekursiv in Teilaufträge, bis hinunter auf die Ebene atomarer Aufträge. Jeder Auftrag wird von einem Auftraggeber einem Erbringer erteilt, dieser erteilt seine Teilaufträge wiederrum anderen Erbringern. Mit Hilfe von Netzen (gerichteten Graphen) kann auf jeder Hierarchiestufe eine zeitliche Abarbeitungsfolge der Teilaufträge (Auftragsfolge) beschrieben werden. Jeder Auftrag durchläuft eine Reihe von Zuständen. Die möglichen Zustandsübergänge sind in Abb. 2 dargestellt. Einige Zustandsübergänge werden durch den Auftraggeber, andere durch den Erbringer initiiert. Die Auftragsmetapher eignet sich insbesondere auch zur Beschreibung der Prozeßkommunikation zwischen den Leistungsstellen. Das Akzeptieren oder Ablehnen eines Auftrags durch den Erbringer, das Stornieren des Auftrags oder das Quittieren durch den Auftraggeber lassen sich damit einfach modellieren. Die meisten dieser Statusübergänge brauchen jedoch nicht manuell ausgeführt zu werden, sondern werden je nach Konfiguration automatisch durch das WFMS ausgelöst. Außerdem werden Mechanismen zur Behandlung von Ausnahmen benötigt, um den starren Ablauf einer Auftragsfolge gezielt aufweichen zu können. Aufträge müssen unterbrochen und später fortgesetzt, abgebrochen, wiederholt oder storniert werden können. Einzelne Elemente einer Auftragsfolge müssen als optional markiert werden können, sodaß sie übersprungen werden können. Der Ablauf eines kompletten Behandlungsfalles ergibt sich entsprechend des geringen Detaillierungsgrades und der hohen Dynamik dieser Prozesse schrittweise, indem die Aufträge für einzelne medizinische Maßnahmen 3/5

4 nacheinander erteilt und über ein gemeinsames Objekt zusammengehalten werden. Dadurch wird größtmögliche Flexibilität gewährleistet. Warteschlangenmetapher Um Aufträge im System handhabbar zu machen, sind Warteschlangen besonders gut geeignet. Jeder Auftrag, der auf einen manuellen Statusübergang wartet, wird vom System in die Warteschlange der jeweils zuständigen Leistungsstelle eingereiht und kann von dort aufgerufen werden. Evaluationssitzungen ergaben jedoch, daß es nicht ausreichend ist, leistungsstellenbezogene Warteschlangen vorzusehen. Häufig kommt es vor, daß einzelne Tätigkeiten nicht an einen konkreten Arbeitsplatz gebunden sind. Um diesem Umstand gerecht zu werden, wurden neben den leistungsstellenbezogenen zusätzlich benutzerbezogene Warteschlangen eingeführt. Diese sind genau einem Benutzer zugeordnet, und beinhalten alle Aufträge, die dieser Benutzer bearbeiten kann. So können insbesondere administrative Aufgaben, wie das Diktieren von Befunden oder das elektronische Abzeichnen von Dokumenten an jedem Ort durchgeführt werden. In Abteilungen mit mehreren gleichartigen Arbeitsplätzen, z.b. Ambulanz mit mehreren Untersuchungsräumen, tritt der Fall ein, daß alle diese Arbeitsplätze auf eine gemeinsame Auftragswarteschlange zugreifen müssen. Hierfür ist es nötig, jeder leistungsstellenbezogenen Warteschlange eine übergeordnete Warteschlange zuordnen zu können. So kann zwischen Aufträgen, die in der eigenen Warteschlange, und solchen, die in der gemeinsamen Warteschlange liegen, unterschieden werden. Neben der Handhabung der Aufträge wird ein Konzept zur Verwaltung des Patientenflusses benötigt. Auch hierfür bietet sich eine Warteschlangenarchitektur an. Dabei wird jeder Leistungsstelle eine Patientenwarteschlange zugeordnet. Sie beinhaltet alle Patienten, die in der Wartezone dieser Leistungsstelle warten. Mehrere gleichartige Leistungsstellen können auf eine gemeinsame Patientenwarteschlange zugreifen. Wird ein Patient aus der Wartezone aufgerufen, so wird er aus der Warteschlange entfernt und den in der Leistungsstelle anwesenden Ressourcen zugefügt. Schnittstellen zu anderen Komponenten eines Informationssystems Um den Dokumentenfluß steuern zu können, ist es zwingend erforderlich, daß das WFMS sehr eng mit der Dokumentationskomponente verknüpft ist. Dabei ist es nicht ausreichend, einfache Verweise auf komplette Dokumente auszutauschen, sondern einserseits muß dem WFMS selbst der Zugriff auf einzelne Informationen erlaubt werden und andererseits muß der Zugriff der Benutzer auf Informationen durch das WFMS abhängig vom jeweiligen Tätigkeitskontext kontrolliert werden. Zur Übernahme von Patientendaten und für die Steuerung des Patientenflusses muß das WFMS mit der zentralen Patientenverwaltung verbunden sein. Für die Planung von Terminen ist eine Schnittstelle zur Ressourcenverwaltung und Dienstplanung nötig, Prozessendaten müssen an die Leistungsabrechnung 4/5

5 übergeben werden können. Außerdem muß ein WFMS im klinischen Bereich unbedingt über ein Sicherheitskonzept mit zuverlässiger Zugriffskontrolle verfügen. Präsentation Wesentlich für einen erfolgreichen Einsatz des WFMS ist eine einfach handzuhabende Benutzeroberfläche, die insbesondere die Warteschlangen und die Aufträge intuitiv präsentiert. Umfangreiche Filterungs- und Sortiermöglichkeiten müssen dem Benutzer eine größtmögliche Flexibilität bei der Gestaltung seines Arbeitsumfelds zugestehen. Vom WFMS aus muß direkt auf Dokumente (z.b. die Akte des gerade behandelten Patienten) zugegriffen werden können, umgekehrt muß von der Patientenakte aus die Auftragshistorie des Patienten gezeigt werden können. Zusammenfassung Es wird gezeigt, welche allgemeinen und besonderen Anforderungen an ein WFMS beim Einsatz in medizinischen Einrichtungen zu stellen sind. Einige wichtige Konzepte zur Erfüllung dieser Forderungen werden kurz vorgestellt. Es wird deutlich, daß noch erhebliche Anstrengungen unternommen werden müssen, um marktreife Systeme für den klinischen Einsatz zur Verfügung zu stellen. Literatur [1] Bergmann, J.;Bott, O.J.;Dresing, K., Pretschner, D.P., Stürmer, K.-M.: Analyse einer unfallchirugischen Abteilung hinischtlich möglicher Optimierungspotentiale durch den Einsatz eines EDV-Systems. In: Muche, R. et al. (eds.): Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie 97, München, MMV Medizin-Verlag, 1997, [2] Goesmann,T.; Just-Hahn, K.; Löffeler, T.; Rolles, R.: Flexibilität als Ziel beim Einsatz von Workflow-Management- Systemen. In: Ortner, E (ed.): Proceedings EMISA-Fachgruppentreffen 1997, TU Darmstadt, 1997, [3] Hagemeyer, J.; Herrmann, T.; Just-Hahn, K.; Striemer, R.: Flexibilität bei Workflow-Management-Systemen. In: Liskowsky, R. et al.: Software-Ergonomie 97 Usability Engineering, Stuttgart, Teuber, 1997, [4] Heilmann, H.: Workflow Management: Integration von Organisation u nd Informationsverarbeitung. HMD 176, 1994, [5] Jablonski, S: Workflow-Management-Systeme: Motivation, Modellierung, Architektur. Informatik Spektrum 18, 1995, [6] Reichert, M.; Kuhn, K.; Dadam, P.: Optimierung und Unterstützung von Leistungsprozessen im Krankenhaus Perspektiven, Erfahrungen und Grenzen. In: Proceedings 20. Deutscher Krankenhaustag, Hannover, 1997 [7] Schäfer, T.: Spezifikation eines workflow-basierten Systems zur Unterstützung von Arbeitsabläufen in medizinischen Einrichtungen. Diplomarbeit, Technische Universität Braunschweig, 1998 [8] Weske, M.: Überlegungen zur Flexibilisierung von Workflow-Management-Systemen. In: Ortner, E (ed.): Proceedings EMISA-Fachgruppentreffen 1997, TU Darmstadt, 1997, /5

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