Berichte aus der Medizinischen Informatik und Bioinformatik Günther Schadow Krankenhauskommunikation mit HL7 Analyse, Implementation und Anwendungeines Protokollstandards für medizinische Datenkommunikation D 188 (Diss. Freie Universität Berlin) Shaker Verlag Aachen 2000
Inhaltsverzeichnis Vorwort und Danksagung Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Datenverarbeitung in der Medizin 1.1.1 Geschichtlicher Abriß 1.1.2 Gegenwärtiger Stand und Krise 1.1.3 Beispiele aus der EDV-Struktur des Universitätsklinikums Benjamin Franklin, Berlin 1.1.4 Vom Wildwuchs zum heterogenen verteilten System.. 1.2 Integrationsmechanismen 1.2.1 Verteilte Betriebssysteme 1.2.2 Netzwerkdatenbanken 1.2.3 Kommunikationsprotokolle 1.2.3.1 Betriebssystemnahe Protokolle 1.2.3.2 EDI 1.2.4 Kommunikationsdienste 1.2.5 Medizinische Datenkommunikation als Netzwerk.... 1.3 Fragestellung und Vorgehens weise 1.4 Literatur 2 Analyse 2.1 Kommunikation: Information und Interaktion 2.1.1 Kommunikation als Informationsaustausch 2.1.2 Kommunikation als Interaktion 2.1.2.1 Kommunikation durch Interaktion v
INHALTSVERZEICHNIS 2.1.2.2 Interaktion durch Kommunikation 44 2.1.3 Kommunikationsprotokolle und Standards 48 2.1.3.1 Module, Ebenen, Schichten 50 2.1.3.2 Das ISO/OSI-Referenzmodell 53 2.2 Geschichte und Organisation von HL7 57 2.3 Grundbegriffe von HL7 59 2.3.1 Ereignisse und Nachrichten 60 2.3.2 Segmente und Felder 62 2.3.3 Datentypen 64 2.3.4 Datenelemente 65 2.3.5 Gruppen 70 2.3.6 Klassifikationen 73 2.3.7 Zusammenfassung in einem Meta-Modell 76 2.4 Datenmodell 78 2.4.1 Ableitung des Datenmodells aus der Syntax 78 2.4.2 Erster Schritt: Vereinigung der Nachrichtenstrukturen. 80 2.4.3 Zweiter Schritt: Konstruktion des E-R-Modells anhand der Nachrichtenstruktur 84 2.4.4 Entspricht das Datenmodell der medizinischen Wirklichkeit? 86 2.5 Prozeßmodell 92 2.5.1 Petri-Netze als Beschreibungsmittel 93 2.5.2 Indikativ 94 2.5.3 Interrogativ 97 2.5.4 Imperativ 101 2.5.5 Prozeßmodell der Aufträge 101 2.5.6 ADT-Prozeßmodell 105 2.6 Weitere Entwicklung 109 2.6.1 Version 2.3 109 2.6.2 Version 3 111 2.7 Zusammenfassung und Diskussion 114 Implementation 121 3.1 Einleitung 121 3.1.1 Was ist eine Implementation? 123 3.1.1.1 Spezialanfertigungen 123 3.1.1.2 Proprietäre Schnittstellen mit Übersetzungsdiensten 124
INHALTSVERZEICHNIS vii 3.1.1.3 Wiederverwendbare Module 125 3.1.2 Andere Arbeiten zur Implementation von HL7 127 3.1.2.1 Implementation Support Guide 128 3.1.2.2 SIGOBT 129 3.1.2.3 Implementation auf überkommenen Systemen 129 3.1.2.4 HL7IMEX und HL7IMEXA 129 3.1.3 Architekturprinzipien 131 3.1.3.1 Prinzip der Objektorientierung 131 3.1.3.2 Ansätze zur objektorientierten Kommunikation 134 3.1.3.3 Technologien und Werkzeuge 138 3.2 Information 140 3.2.1 Datenstrukturen 140 3.2.1.1 HL7-Datentypen und der NULL-Wert 141 3.2.1.2 Segmente, Gruppen, Nachrichten 144 3.2.1.3 Wiederholbare Felder und Strukturen 146 3.2.1.4 Dynamische vs. Statische Datenstrukturen.. 149 3.2.1.5 Statische Definitionen konkreter Klassen... 153 3.2.1.6 Direkter Zugriff auf Daten 156 3.2.1.7 ANY"-Klassen 158 3.2.2 Präsentation 160 3.2.2.1 Die traditionellen HL7-Kodierregeln 161 3.2.2.2 Interpretierende vs. compilierte Präsentation. 166 3.2.2.3 Tabellengesteuerter rekursiver Abstieg 169 3.2.3 Semantik 173 3.2.3.1 Zeichenketten 173 3.2.3.2 Datum und Zeit 174 3.2.3.3 Zahlen 175 3.2.3.4 Kodierte Werte 177 3.2.3.5 Maßeinheiten 179 3.3 Interaktion 188 3.3.1 Ströme als Endpunkte eines Kanals 189 3.3.2 Medien als Substanz des Kanals 192 3.3.3 Kanal, Medium, Adresse abstrakt implementiert... 194 3.3.4 Nachrichtengrenze und Rollenwechsel 197 3.3.5 Client/Server-Kommunikation 198 3.4 Automatische Methode 201 3.4.1 Formale Spezifikation als Voraussetzung 203 3.4.2 Überprüfung der Konsistenz 205
viii INHALTSVERZEICHNIS 3.4.3 Generierung des Codes 206 3.4.3.1 Erzeugung von Namen 206 3.4.3.2 Optimierung von Segment-Strukturen 210 3.4.4 Der erzeugte Code 212 3.5 Diskussion 213 4 Anwendung 217 4.1 Einleitung 217 4.1.1 Die Anwendungsumgebung 217 4.1.2 Ziele 219 4.2 Basisdokumentation 221 4.2.1 Transaktionen 221 4.2.2 Zuordnung der Datenelemente 225 4.2.3 Implementation der HL7-Schnittstelle 234 4.3 Bettseitiges klinisches Informationssystem 235 4.3.1 Die Systemarchitektur von CareVue 237 4.3.2 Das foreign systems interface" (FSI) 238 4.3.3 Administrative Daten 241 4.3.4 Klinische Befunddaten 244 4.3.5 Defizite und deren Ausgleich 247 4.3.5.1 Kontrolle der ADT-Transaktionen 251 4.3.5.2 Übertragung von Gewicht, Größe und Körperoberfiäche 256 4.3.5.3 Anpassung von Laborwerten 257 4.4 Blutgasanalysator 259 4.4.1 Die Übermittlung von Befunden mit der ORU-Nachricht 259 4.4.1.1 Bezeichnung der Parameter mit den LOINC. 261 4.4.2 ABL 300: Druckerausgabe als Nachricht 266 4.4.3 ABL 500: HL7 und ASTM E1238 268 4.5 Vermittlung von HL7-Nachrichten 271 4.5.1 Synchroner und asynchroner Modus 272 4.5.2 Adressierung oder das sog. Routing" 275 4.5.2.1 Direkte Adressierung 275 4.5.2.2 Indirekte Adressierung 276 4.5.2.3 Inhaltsbezogene Adressierung 277 4.5.3 Sichere Kommunikation und Datenschutz 278 4.5.3.1 Rechtliche Normen 278 4.5.3.2 Gefährdungen 279
INHALTSVERZEICHNIS ix 4.5.3.3 Maßnahmen 280 4.5.3.4 Durchführung 282 4.5.3.5 Zukünftige standardisierte Sicherheits-Verfahren 283 4.5.4 Übersicht über das Kommunikationssystem 284 4.6 Evaluation 285 4.6.1 Korrektheit 286 4.6.2 Stabilität und Zuverlässigkeit 288 4.6.3 Last- und Antwortzeitverhalten 290 4.7 Diskussion 295 4.7.1 Abteilungsübergreifende Kommunikation 296 4.7.1.1 Radiologie 297 4.7.1.2 Zentrallabor 298 4.7.1.3 Mikrobiologie 299 4.7.1.4 Administration 299 4.7.2 Verhalten bei mehreren Systemen 302 4.7.3 Weitere Anwendungsfelder von HL7 303 4.7.4 Kommunikations- vs. Endanwendungen 306 5 Zusammenfassung und Ausblick 307 5.1 Interpretationen der HL7-Nachricht 309 5.1.1 Die HL7-Nachricht als Datentransporter 309 5.1.2 Ganzheitliche Sicht der HL7-Nachricht 311 5.2 HL7 und die elektronische Krankenakte 313 5.2.1 Die datenbank- oder objektorientierte Sicht 314 5.2.2 Die dokumentenorientierte Sicht 318 5.2.3 Die Bedeutung von HL7 als Mittler 324 Literaturverzeichnis 333 Verzeichnis der Abkürzungen 353 Abbildungsverzeichnis 357 Tabellenverzeichnis 359