Spezifikation eines rechnergestützten Informationssystems für unfallchirurgische Abteilungen

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1 Spezifikation eines rechnergestützten Informationssystems für unfallchirurgische Abteilungen O.J. Bott 1, K. Dresing 2, D. P. Pretschner 1, K.-M. Stürmer 2 1 Institut für Medizinische Informatik, Technische Universität Braunschweig 2 Klinik für Unfallchirurgie, Plastische und Wiederherstellungschirurgie des Klinikums der Georg-August-Universität Göttingen Problemstellung und Methode In Kooperation des Instituts für Medizinische Informatik der Technischen Universität Braunschweig und der Klinik für Unfallchirurgie, Plastische und Wiederherstellungschirurgie am Klinikum der Georg-August- Universität Göttingen wurde ein Projekt zur Spezifikation eines rechnergestützten Abteilungsinformationssystems für eine unfallchirurgische Abteilung (RAIS-U) durchgeführt. Ziel des Projekts ist die systematische Ermittlung der Anforderungen an dessen Architektur, Softwarekomponenten, Benutzerschnittstellen und Hardware zur Vorbereitung einer Marktanalyse. Als Werkzeug zur Beschreibung des Informationssystems (IS) und dessen Einbettung in die Zielorganisation wurde MOSAIK-M (Modellierung, Simulation und Animation von Informations- und Kommunikationssystemen in der Medizin) eingesetzt [2]. MOSAIK-M verfügt neben einer rechnergestützten Modellierungsumgebung über ein evolutionäres Vorgehensmodell zur systematischen Erstellung von IS-Modellen, das die Systemspezifikation in vier Phasen aufteilt: Definition des Problembereichs, Ermittlung und Analyse der Anforderungen an ein EDV-System, Modellierung und prototypische Implementierung des Systems und dessen Evaluation gemeinsam mit den späteren Benutzern. Führt die Evaluation nicht zum Konsens, erfolgt ein Rückschritt in eine frühere Phase. Durch die intensive Benutzerpartizipation in den Phasen Analyse und Evaluation wird sichergestellt, daß das resultierende Systemkonzept den Anforderungen der späteren Benutzer entspricht. In die Definition des Problembereichs und die Ermittlung der Anforderungen eingeflossen sind die Ergebnisse eines vorangegangenen Projekts zur Analyse einer unfallchirurgischen Abteilung hinsichtlich möglicher Optimierungspotentiale durch den Einsatz eines EDV-Systems [1]. Schwachstellen der bisherigen Organisation Die in der Ist-Analyse ermittelten zentralen Probleme der betrachteten Abteilung liegen in der Informationslogistik und in der termingerechten Leistungserbringung sowohl im medizinischen als auch im administrativen Bereich. Hierbei ist festzustellen, daß die Probleme in der Informationslogistik, ihrerseits vor allem durch mangelnde Verfügbarkeit der Patientenakten zum Bedarfszeitpunkt bedingt, zum Teil ursächlich für die nicht termingerechte Leistungserbringung sind. 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

2 Analyse der Anforderungen an ein rechnergestütztes Informationssystem Die in Arbeitsgruppensitzungen mit Mitarbeitern der Abteilung erarbeiteten Anforderungen zielten vielfach auf organisationsunterstützende Möglichkeiten eines EDV-Systems ab (Terminplanung, Dienstplanung, Erinnerungsfunktion, Kommunikation, Aktenverwaltung etc.) oder betrafen allgemeine Aspekte der elektronischen Dokumentation (elektronische Patientenakte, Arztbriefschreibung, Integration multimedialer Daten etc.). Die Gruppe dieser Anforderungen reflektieren viele der in der Ist-Analyse festgestellten Schwachstellen, die nicht spezifisch für eine unfallchirurgische Abteilung sind, sondern einen allgemeinen Charakter haben. Die eigentlichen fachspezifischen Anforderungen äußerten sich als inhaltliche Anforderungen an die Organisationsunterstützung (D-Arzt-Verfahren, Behandlungsplanung auf der Basis von Behandlungsrichtlinien etc.) und die Dokumentation (Dokumentation nach Vorgaben der Berufsgenossenschaft, Zugriff auf Röntgenbilder und -befunde etc.). Desweiteren wurden Anforderungen in den Kategorien Forschung und Lehre, Qualitätssicherung, Datenschutz und -sicherheit etc. benannt. Die Anforderungen wurden nach inhaltlichen Gesichtspunkten gruppiert, abstrakten Systemen zugeordnet und auf der Grundlage der in der Ist-Analyse ermittelten Schwachstellen gewichtet. In die Gewichtung wurden inhaltliche Abhängigkeiten der Anforderungen einbezogen. Die derart geordneten Anforderungen bildeten die Grundlage der Spezifikation. Spezifikation des rechnergestützten Informationssystems Resultat der Spezifikation ist ein umfassendes Systemkonzept, das durch einen Systemprototypen ergänzt wird. Ausführlich berücksichtigt wurden Anforderungen an die Benutzerschnittstellen eines solchen Systems, die in Evaluationssitzungen gemeinsam mit den späteren Benutzern unter Verwendung von Prototypen ermittelt wurden. Patientenorientierte Behandlungsplanung Bestellwesen Aktenverwaltung etc. Qualitätssicherung Wiss. Bibliotheken Ressourcenmanagement Prozeßunterstützung med. org. Forschung und Lehre Lehrmittelerstellung Dokumentation - Elektronische Patientenakte - Wiss. Auswertung Lehrund Lernsysteme Kommunikation Informationstechnische Infrastruktur Abbildung 1: Schichtarchitektur des Abteilungsinformationssystems

3 Die Schichtarchitektur des spezifizierten Systems ist Abb. 1 zu entnehmen. Ihr Aufbau spiegelt zwei Aspekte wieder: Zum einen sind Komponenten höherer Schichten nicht effizient ohne das Vorhandensein darunter liegender Schichten einzusetzen. Zum anderen sollten die Systeme in dieser Reihenfolge eingeführt werden, um schrittweise die in der Schwachstellenanalyse ermittelten Optimierungspotentiale umzusetzen. Auf der informationstechnischen Infrastruktur aufbauend bildet das Kommunikationssystem die Grundlage der verteilten Informationsverarbeitung. Aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit der Patientenakten (s.o.) und da auf eine Papierakte trotz EDV-Einsatz mittelfristig nicht vollständig verzichtet werden kann, wurde als eine orthogonale Komponente des RAIS-U zur Verbesserung der Aktenverfügbarkeit ein integriertes Konzept zur elektronischen Aktenverwaltung spezifiziert. Darüber hinaus sollte ein Abteilungsinformationssystem die aufgabenbezogene elektronische Informationsversorgung der betroffenen Mitarbeiter in einem Umfang realisieren, der den Zugriff auf die Papierakte auf Ausnahmefälle reduziert. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, gibt es zwei Ansätze, zwischen denen sich heutige Systeme bewegen: 1. Informationsorientierter Ansatz: Das System stellt Informationsstrukturen und Programmkomponenten zur Realisierung der benötigten Funktionalität zur Verfügung und überläßt es dem Anwender, sich die im Aufgabenkontext benötigten Informationen und Programme zugänglich zu machen. Hierunter fallen Systeme, die eine elektronische Patientenakte anbieten, auf die jeder Benutzer gemäß seinem Benutzerprofil mit entsprechenden Softwarewerkzeugen zugreifen kann. 2. Aufgabenorientierter Ansatz: Das System unterstützt die Aufgabenbearbeitung, in dem es die Aufgaben als solche im Verbund mit den benötigten Informationen und Funktionalitäten an den Anwender heran führt, und nachfolgende Aufgaben -sofern vorgesehen- nach vordefiniertem Muster automatisch aktiviert. Hierunter fallen zum Beispiel Workflow-Management-Systeme (WfMS; s. [3] als Bsp. für einen Prototypen eines entsprechenden klinischen AIS). Die erste Alternative ermöglicht allein durch die elektronische Verfügbarkeit der Informationen erhebliche Verbesserungen in der Informationslogistik und ermöglicht den flexiblen Zugang zu den patientenorientierten Informationen. Dementsprechend wurde als zentrale Komponente eines AIS ein Dokumentationssystem spezifiziert, das eine elektronische Patientenakte realisiert. Allerdings sind erst durch eine aktive Unterstützung der Ablauforganisation im Sinne der zweiten Alternative weitere Optimierungspotentiale zu realisieren: Informiert das System den Anwender aktiv über zu bearbeitende Aufgaben, kann dieser schneller reagieren und es werden keine Aufgaben vergessen. Führt das System die zur Aufgabenerledigung benötigten Informationen mit der Aufgabe an den Anwender heran, reduziert sich der bisherige Aufwand zur Beschaffung und Weiterleitung der Informationen erheblich. Des-

4 weiteren werden die Arbeitsabläufe in der Abteilung transparenter. Organisatorische Probleme können erkannt und gezielt beseitigt werden. Daher wurde als zweite zentrale Komponente eines RAIS-U eine Prozeßunterstützung spezifiziert. Sie erlaubt im Sinne eines WfMS die Beschreibung von Arbeitsabläufen, ermöglicht deren Instanziierung, führt die Aufgaben in Arbeitslisten an die jeweiligen Mitarbeiter heran und dokumentiert ihre Ausführung. Für die Modellierung geeigneter Arbeitsabläufe wurden ausschließlich Arbeitsabläufe mit niedriger Komplexität, hohem Detaillierungsgrad und zeitlicher Stabilität ausgewählt. Die so gestalteten Workflows sind in ein System von Anforderung durch Auftrag, Durchführung und Ergebnisrückmeldung eingebettet, wobei die Aufträge durch interne Ereignisse automatisch oder durch manuelle Anforderung eines Anwenders erzeugt werden. Dieser Ansatz folgt der Beobachtung, daß Prozesse im medizinischen Bereich oft erst auf Ebene der Leistungsstellen und Arbeitsplätze für eine Prozeßunterstützung hinreichend wohldefiniert sind. Die auf komplexe, stark strukturierte Prozesse ausgerichteten WfMS reflektieren dies bisher nur ungenügend. Das Problem der termingerechten Leistungserbringung wird durch eine verbesserte Informationslogistik bei Einführung der Komponenten zur Dokumentation und Prozeßunterstützung reduziert. Eine weitergehende Verbesserung ist mit einem System zum Ressourcenmanagement möglich, das eine rechnergestützte, auslastungsorientierte Terminplanung erlaubt (vgl. [4]). Eine solches System benötigt Informationen über die bisherige Ressourcenbelegung und - ebenso wie die Prozeßunterstützung - über Arbeitsschritte und deren Ressourcenbedarf. Daher wurde das System zum Ressourcenmanagement auf die Prozeßunterstützung aufgesetzt. Schlußfolgerung Als zentrale Konzepte eines rechnergestützten Abteilungsinformationssystems sind in der Reihenfolge ihrer Bedeutung hervorzuheben: ein bezüglich inhaltlicher Aspekte und Gestaltung der Benutzerschnittstellen parametrierbares Dokumentationssystem im Funktionsumfang einer elektronischen Patientenakte, damit eng verknüpft eine ebenfalls parametrierbare Komponente zur Prozeßunterstützung, sowie eine Komponente zum Ressourcenmanagement. Diese Komponenten sollten den funktionellen Kerns des Systems bilden. Sie realisieren im geforderten Funktionsumfang den Hauptteil des in der Ist-Analyse ermittelten Optimierungspotentials. Weitere Komponenten (Behandlungsplanung auf der Grundlage von Behandlungsrichtlinien, Qualitätssicherung etc.) können im unterschiedlichen Maße auf diesen Systemen aufbauen. Die Realisierung einer Prozeßunterstützung sollte Konzepten der Workflow-Technologie folgen. Jedoch sind die Anforderungen an ein solches System hinsichtlich Ausdrucksstärke und Handhabbarkeit außerordentlich hoch und werden von heutigen WfMS nur eingeschränkt erfüllt (vgl. [3]).

5 Literatur (1) Bergmann, J.; Bott, O.J;. Dresing, K.; Pretschner, D. P.; Stürmer, K.-M.: Analyse einer unfallchirurgischen Abteilung hinsichtlich möglicher Optimierungspotentiale durch den Einsatz eines EDV-Systems. In: Muche, R. et al. (Hrsg.): Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie 97; MMV Medizin-Verlag, 1997, (2) Bott, O.J.; Penger, O-.S.; Terstappen, A: Ein Ansatz zur methoden- und werkzeuggestützten Anforderungs- und Systemspezifikation auf der Grundlage objektorientierter Modellierungs- und Simulationstechniken. In: Oberweis, A. (Hrsg.) Requirements Engineering f. Informationssysteme; EMISA Forum 1/1996, S (3) Reichert, M.; Schultheiß, B.; Dadam, P.: Erfahrungen bei der Entwicklung vorgangsorientierter, klinischer Anwendungssysteme auf Basis prozeßorientierter Workflow-Technogie. In: Muche, R. et al. (Hrsg.): Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie 97; MMV Medizin-Verlag, (4) Kube, Th.; Kuhn, K.: Terminplanung und Ablaufsteuerung, Software zur Ressourcenplanung -Chancen, Entwicklungen, Erfahrungen-. In: Haas, P. et al. (Hrsg.): Praxis der Informationsverarbeitung im Krankenhaus, ecomed Ve r- lag; Landsberg, 1996,