Post on 05-Apr-2015
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
Ergebnisse
Bilder
Eignung
Überweisung
Abrechnung
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 / HL7
X12N
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 Type10 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>^~\&</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
Referenz-informations-modell
Spezifikation von DatentypenSpezifikation von Datentypen
Spezifikation von Termi-nologien
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