Komunikacijski protokoli i norme u...

1

Komunikacijski protokoli i norme u zdravstvu

Kolegij: Biomedicinska informatika

Predavač: doc.dr.sc. Miroslav Končar

Email: [email protected]

Biomedicinska InformatikaMiroslav Končar 2

Sadržaj

• Uvod

• Ključne norme, protokole i industrijske asocijacije relevantne za radiologiju

– HL7

– IHE

– DICOM

• Zaključak


Norme i interoperabilnost

• Fundamentalni uvjet za prihvat rješenja i korištenje dotupnih usluga od strane korisnika

• Financijski aspekti

– “Ekonimija skale” – više kvalitete za manje novca

– Održivost projekata

– Neovisnost kupca i dobavljača (vendor lock in)

• Klinički i medicinski učinci

– Longitudinalni pogled u stanje pacijenta

– Podaci prate osobu, a ne obratno

– Smanjenje pogrešaka

Jedan od ključnih čimbenika uspješnosti


Trošak ne-interoperabilnosti

• The West Health Institute (WHI) recently testified to U.S. Congress, and released an estimate that system and device interoperability could save over $30 billion a year in the U.S. healthcare system alone, while simultaneously improving patient care and hospital safety.

• Uncoordinated care costs America an average of $240 billion a year, according to a study based on analysis of more than 9 million insured lives in five states in US (IOM, 2012)

http://www.westhealth.org/institute/interoperability

http://info.calgaryscientific.com/blog/bid/216303/How-healthcare-software-will-help-high-quality-healthcare-to-survive


Razine interoperabilnosti rješenja

Razine interoperabilnosti

Tehnička razina Zakonski okvirPoslovni

procesiSemantika

eZdravstvo zahtjeva multidisciplinarne timove, ključne eksperte, i jasno definirano upravljanje projektima


Interoperabilnost u eZdravstvu

Bolničko okruženje


DICOM Norma

• DICOM – Digital Imaging and Communication in Medicine

• Norma koja definira upravljanje, pohranu, ispis i prijenos medicinskih slika

• Odnosi se primarno na dvije razine normiranja

– Format same slike

– Komunikaciju korištenjem Internet protokola

• Cilj DICOM norme je omogućiti integraciju različitih modaliteta od strane različitih dobavljača u jedinstveni PACS – Picture Archiving and Communication Network

• Norma je razvijena od strane American College of Radiology (ACR) and National Electrical Manufacturers Association(NEMA) – NEMA ima copyright na normu

• ISO 12052:2006 Health informatics -- Digital imaging and communication in medicine (DICOM) including workflow and data management

• http://medical.nema.org/standard.html

http://medical.nema.org/standard.html


DICOM Norma – Format podataka

• DICOM Informacijski Objekt => Klasa => Instanca

– Apstrakcija (objekt), formalni opis (klasa) i reprezentacija entiteta od interesa (instanca)

– Sastavljen od tzv atributa, koji se u pravilu sadrži dva tipa podataka

• Tekstualne podatke koje definiraju kontekst slike – ime pacijenta, identifikatori, modalitet,

• “pixel” podatke – slika ili slike (JPEG, lossless kompresije)

• Atributi su odvojeni, što onda omogućuje izradu multimedijalnih arhiva, odnosno korištenje podataka za sekundarne svrhe

• Većina podataka i polja je opcionalna


DICOM Norma - Komunikacija

• DICOM norma definira usluge nad informacijskim objektima (tzv. Service Classes) - Produce, Store, Display, Process, Send, Retrieve, Query or Print

• Service Class povezuje jedan ili više informacijskih objekata sa jednom ili više radnji koje treba obaviti na istima

• Sukladno tome, govorimo o Service-Object Pair Class (definicija akcije i informacijskih objekata bez sadržaja) i Instance (definicija koja uključuje sadržaj)

• http://www.dicomlibrary.com/dicom/sop/

http://www.dicomlibrary.com/dicom/sop/


DICOM – Komunikacijski servisi

• DICOM servisi i objekti prenose se koristeći mrežne protokole (online), odnosno preko sustava za pohranu (offline)

• Internet Protokoli za prijenos podataka

– TCP/IP

– Web tehnologije

• Conformance statement – definicija koje servise, objekte i komunikacijske protokole podržava pojedini dobavljač


DICOM Norma - Ograničenja

• DICOM norma cilja na tehničku interoperabilnost u vidu komunikacije i pohrane slika i radioloških nalaza

– Ne ulazi u definicije tzv. radiology workflows – radnih okvira komunikacija na razini poslovne logike

• DICOM je u pravilu ograničen na radiologiju – prijenos podataka izvan radiologije, kao što je integracija nalaza u Elektronički zdravstveni zapis, odnosno RIS sustav je van okvira definicije

• DICOM norma pretpostavlja čitav niz opcionalnosti u sadržaju, čime se smanjuje prostor i mogućnosti plug-and-play interoperabilnosti

• Kao rješenje... HL7 norma te IHE profili, kao “nadogradnja” u cilju cjelokupne interoperabilnosti


HL7

• Misija – “To provide standards for the exchange, management and integration of data that support clinical patient care and the management, delivery and evaluation of healthcare services.”

• www.hl7.org

• Povijest udruge

– Udruga osnovana 1987. godine

– HL7 Inc i 30 službenih podružnica po svijetu (HL7 Hrvatska)

• www.hl7.hr

– Posljednja službena inačica – HL7v3 (ANSI norma)

http://www.hl7.org/

http://www.hl7.hr/


HL7 motivacija

• Smanjenje broja potrebnih sučelja

– Point-to-point - N čvorova uključuje n*(n-1)/2 sučelja

• Mrežno okruženje – “HL7 sabirnica”

HL7


HL7 skup normi

• Aplikacijski protokol za elektroničku izmjenu podataka u zdravstvenim sustavima

– HL7v2, HL7v3

• Normizacija arhitekture kliničkih dokumenata – CDA

• Ostalo

– Normizacija reprezentacije znanja – Arden Syntax

– Specifikacije komponenata za upravljanje kontekstom – CCOW

– Podrška za razmjenu zdravstvenih informacija koristeći object request brokere i komponente

– Vokabulari i kodni sustavi

– Rad u području sigurnosti, privatnosti, povjerljivosti i odgovornosti


HL7v2.x

• Prvi značajniji pomaci prema ciljevima zadanim misijom

• Jednostavna i efikasna primjena u bolničkim okruženjima, posebno kad se radi o administrativnim funkcijama

• Implementacije

– ADT (Admission, Dishcarge, Transfer)

– Naručivanje laboratorijskih pretraga

• HL7v2 Message = n(Segmenata) = n(N*(Message Fields))

• Specijalni karakteri za odvajanje segmenata, polja, komponenata

• Kodiranje

– HL72.4 - ASCII kodiranje i delimiteri

– HL7v2.5 – XML format


Primjer HL7v2 poruke

MSH|^~\&|GHH LAB|ELAB-3|GHH OE|BLDG4|200202150930||ORU^R01

|CNTRL-3456|P|2.4<cr>

PID|||555-44-4444||EVERYWOMANÊVEÊ^^^^L|JONES|196203520|F|||153 FERNWOOD

DR.^^STATESVILLEÔH^35292||(206)3345232|(206)752-121||||

AC555444444||67-A4335ÔH^20030520<cr>

OBR|1|845439^GHH OE|1045813^GHH

LAB|15545^GLUCOSE|||200202150730|||||||||555-55-5555^PRIMARY^PATRICIA

P^^^^MD^^LEVEL SEVEN HEALTHCARE, INC.

|||||||||F||||||444-44-4444^HIPPOCRATES^HOWARD H^^^^MD<cr>

HL7 Segment Message Field


HL7v2.x pravila konstrukcije poruka

• Procesiranje poruka

– Ignoriraju se segmenti, polja, komponente i pod-komponente i dodatna ponavljanja polja koji nisu očekivani

– Segmenti koji su očekivani, a nisu prisutni interpretiraju se kao da sadrže sva prazna polja

– Polja i komponente koji su očekivani unutar segmenta, a nisu uključeni interpretiraju se kao da nisu prisutni

• Razine potvrde

– Accept Acknowledgement

– Application Acknowledgement

• Z segmenti, tipovi poruka i događaji – lokalne poruke


HL7 verzija 2.x - problemi

• Proces izrade 2.x poruka u potpunosti ad hoc

– Ne postoji eksplicitna metodologija

– Ne postoje formalne upute za konstrukciju poruka

– Većina polja u poruci su opcionalna

• Dinamički model – odgovornosti aplikacije, potvrde primitka

• Rezultat => interoperabilnost različitih HL7v2.x implementacija nije zajamčena i praktički nemoguća!!!


HL7v3 pristup

• Proces je predočen kao eksplicitno dokumentirana metodologija

– Izrada modela slučajeva uporabe (engl. Model Driven Approach)

– Uvođenje informacijskih modela korištenjem UML notacije

• Uključuje referentni model, specifikacije vokabulara i tipova podataka, modeliranje i dinamičke zahtjeve poruka

• Značajno limitirana opcionalnost u porukama

• Problemi

– Dugačak proces učenja

– Lokalizacija na razini non-USA zemalja

– Nedostatak stabilnih alata za razvoj


HL7 CDA

• HL7 CDA – Clinical Document Architecture

• HL7v2.x i v3 su primarno messaging specifikacije –dinamika, tranzicija podataka, komunikacija, procesi

• Zašto CDA?

– Dokumenti su zapravo najprirodnija metoda iskazvanja zdravstvenog stanja

– Zdravstveni djelatnici su navikni na komunikaciju dokumentima

– Svi zdravstveni zapisi (pa i oni elektronički) uključuju dokumente –registre i repozitorije

– Fragmenti podataka su korisni za određeno vrijeme i u određenom kontekstu; za osiguranje perzistencije, dokument treba biti (digitalno) potpisan

Courtesy of Mr. Rene Spronk, Ringholm


HL7 CDA – Ključne postavke

• Interoperabilnost

– Ljudska razina

• Kopiranje papirnatog svijeta u elektronički

– Računalna razina

• Pohranjivanje i upravljanje kliničkim podacima

• Očuvanje konteksta

• Arhiviranje na konzistentan način – omogućuje ponovo korištenje dokumenata

• Ideja ispunjenja zahtjeva na obje razine

– Trenutna osiguranje ljudskog procesiranja – očuvanje osnovne forme dokumenta

– Iterativno dodavanje tagova prema XML notaciji kako bi se dokument dao računalno obrađivati


HL7 CDA – Ciljevi i primjena

• Perzistentnost

• Upravljanje arhivama

• Mogućnost autentikacije

• Cjelovitost

• Ljudska razina čitljivosti

• Očuvanje konteksta

• Dodatni podaci za računalno procesiranje

• Podrška upravljanju različitih formata podataka

• Primjeri u primjeni

– Otpusno pismo

– Recept

– Uputnica


Struktura CDA dokumenta

• kontekst u kojem se dokument nalazi

• ključni podaci za izmjene dokumenata

• klinički podaci o pacijentu

• XML hijerarhija – podaci podijeljeni u sekcije, paragrafe, liste i tablice


Struktura CDA dokumenta


HL7 CDA Header

• Identifikacija dokumenta (ID, kategorija, naslov, datum, verzija)

• Jezik, povjerljivost, autorizacija, patient consent

• Digitalni potpisi

• Primatelj sadržaja

• Menadžer dokumenta

• Upisnik dokumenta (osoba koja je fizički unjela podatke u dokument)

• Odgovorne osobe

• Pacijent

• Autor

• ...


HL7 CDA Body

Nestrukturirani sadržaj

Strukturirani sadržaj


Razine HL7 CDA


HL7 CDA – Level 1

• običan narrative text sa dodatnim formatiranjem

<component>

<!– History -->

<section>

<title>29.08.2005: History</title>

<text>Onset of asthma in his teens. He was hospitalized twice last year, and alreadytwice this year.

</text>

</section>

</component>

Level 1


HL7 CDA – Level 2

• Kodiranje sekcija unutar CDA body za računalno procesiranje

<component>

<!– History -->

<section>

<code code="10164-2“ codeSystem="2.16.840.1.113883.6.1"

codeSystemName="LOINC"/>


<text>Onset of asthma in his teens. He was hospitalized twice last year, and alreadytwice this year.

</text>

</section>

</component>

Level 2


HL7 CDA – Level 3

• Kodiranje pojednih klučnih riječi unutar sekcija CDA tijela za dodatno računalno procesiranje

<component>

<section>

<code code="10164-2" codeSystemName="LOINC"

codeSystem="2.16.840.1.113883.6.1“ />


<text>Onset of <content ID="a1">asthma</content> inhis teens. He was hospitalized twice last year, and already twice this year. </text>

<entry typeCode="COMP">

<observation>

<code code="195967001“codeSystem="2.16.840.1.113883.6.96"

codeSystemName="SNOMED CT"

displayName="Asthma">

<originalText>

<reference value="#a1"/>

</originalText>

</code>

</observation>

</entry>

</section>

</component>

Level 3


Primjer

• Consolidated CDA - link

Discharge Summary 1.xml

32

Integrating the Healthcare EnterpriseIHE

http://www.ihe.net


IHE - Uvod

• IHE – Integrating the Healthcare Enterprise

• Globalna, neprofitna inicjativa sa nacionalnim podružnicama

• Osnovana 1998. u SAD-u na inicjativu RSNA i HIMSS-a

• Zajednički okvir za harmonizaciju i implementaciju normi u zdravstvu.

• Uključuje komunkaciju između

– Aplikacija

– Sustava

– Različitih domene

• Osigurava jednostavan prijenos zdravstvenih informacija unutar i između organizacija, regija, te komunikaciju na državnim razinama


IHE je implementacijski okvir, a ne norma!

• Promovira nepristranu selekciju i koordinirano korištenje postojećih normi u e-Zdravstvu, kao i široko prihvaćene IT prakse za implementaciju slučajeva uporabe u zdravstvu

• Podržava jednoznačnu i jasnu oprabu postojećih normi poput HL7, ASTM, DICOM, ISO, IETF, OASIS itd

• IHE implementacijski okvir definira ograničenja i odabir konfiguracijskih opcija pri primjeni gore navedenih normi kako bi unaprijedio komunikaciju između pojedinih sustav


IHE - Motivacija

• Norme u eZdravstvu (i šire...) su

– Fundamentalne – rješavaju osnovne probleme interoperabilnosti i komunikacija

– Široke – podložne različitim implementacijama i interpretacijama

– Relativno uske u primjeni – rješavaju određen segment komunikacije i poslovanja, te ne uzimaju u obzir odnose između pojedinih domena

– Kompleksne i mnogobrojne – vrlo često zapravo redundantni i ne sinhronizirani

– Fokusirane na pojedine implementacije – implementacije norme rješavaju problem samo za to određenu normu

• Ideja IHE – osigurati jednoznačan i jednostavno primjenjiv proces implementacije višestrukih normi


IHE: Connecting Standards to Care

• IHE – forum koji okuplja stručnjake i donosi preporuke kako integrirati rješenja i sustave koristeći norme

www.ihe-europe.net


IHE Domene

• Preko 200 industrijskih proizvođča

• 10+ tehničkih okvira

• 100+ integracijskih profila

• Testiranja na “Connectathon-ima”

Radiology (18 profiles)

IT Infrastructure for Healthcare (20 profiles)

Cardiology (7 profiles)

Laboratory (6 profiles)

Radiation Oncology (3 profiles)

Patient Care Coord. (5 profiles)

Pathology

Eye Care (4 profiles)

1999

Veterinary

Endoscopy

Pharmacy

Public Health, Quality and Research

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Patient Care Devices (3 profiles)


IHE Ključne komponente

1. ACTOR - Definicija sudionika u vrlo jasno definiranim ulogama

– Apstrakcija pojedine funkcije u IT sustavu

– U pravilu softver podržva više od jednog sudionika

2. TRANSACTIONS - Sudionici u zdravstvu uključeni su u vrlo jasno definirane transakcije

3. INTEGRACIJSKI PROFIL – skup izmjena informacija u “stvarnom svijetu”, koji onda rješava integracijski problem

– Opisan je kontekst u koje se profil nalazi

– Definirani sudionici (Actors) – tj. Sustavi koji su uključeni

– Definirane transakcije – što ti sustavi moraju/trebaju/mogu raditi


IHE Ključni koncepti - ACTOR

• Predstavlja skup aplikacijskih uloga i odgovornosti koje snosi pojedini sustav

• Uvijek postoji jasno mapiranje na aplikacije u realnom svijetu

• Obično aplikacije podržavaju višestruke IHE sudionike

• Primjeri

– Izdavatelj naloga za laboratorijsku pretragu

– Ispunitelj naloga za laboratorijsku pretragu

– Prijam pacijenta, otpust i transfer (ADT)

– Registar dokumenata

– Repozitorij dokumenata


IHE Ključni koncepti - TRANSACTION

• Set interakcija ili poruka između dva sudionika koji se odnosi na određenu aktivnost

• Jednoznačno definira kako sudionici moraju surađivati kako bi se ispunio određeni zadatak

• Koristi postojeće norme poput HL7, DICOM, EN 13606 EHR Extract, ...

Order Placer Order FillerPlacer order management

[LAB-1]


IHE Ključni koncepti – INTEGRACIJSKI PROFIL

• Fokusira se na rješavanje integracijskog problema

– Skup izmjena informacija iz realnog svijeta koji je podržan od određenog skupa sudionika i transakcija (prema nekoj normi)

• Primjeri

– Autentikacija korisnika

– Dohvat informacija za prikaz

– Naručivanje laboratorijskih pretraga

– Izmjena kliničnih dokumenata

Referenced

standard

(e.g. HL7)Detailed messaging

info --------------------------Roles

Integration Profile

Actor Actor Actor…

Tra

nsa

ctio

n

Tra

nsa

ctio

n

Tra

nsa

ctio

n

Tra

nsa

ctio

n

Tra

nsa

ctio

n

………


IHE Tehnički okvir

• IHE Tehnički okvir (Technical Framework) –implementacijski okvir za svaki od integracijskih profila

• Jedan Tehnički okvir u pravilu obuhvaća više integracijskih profila

• Tehnički okvir koncipirani su na slijedeći način

– Volume 1

• Integracijski profili i sadržaj informacija

• Definiraju sudionike i transakcije, odnosno module sadržaja

– Volume 2+

• Implementacijske specifikacije transakcija ili modula sadržaja


IHE Integracijski profili - Radiologija


IHE Integracijski profili – RadiologijaPrimjer

• Scheduled Workflow (SWF)

– Osigurava integritet i konzistentnost informacija o pacijentu i pretragama, prilikom naručivanja iste, odnosno obrade pacijenta

– Omogućava korisnicima i informaciju da li su slike i rezultati dostupni u arhivama, ili se vežu na neki drugi proces, kao što su izvješća

– Centralni koordinacijski servis (notifikacije termina, završetak obradbe, i slicno)


Zaključak

• Integracija radiološke opreme u bolničke mreže i sustave:

– DICOM – povezivanje različitih modeliteta u PACS mreže

– HL7 – integracija podataka iz radiologije sa ostalim sustavima u bolnici (RIS, BIS)

– IHE – definicija workflows, certifikacija aplikacija

• Oprema koju koristite sadržava specifikacije, implementation guides, and conformance statements za navedene norme, sa ciljem da osigura integraciju opreme u sustave/mreže

• Imati na umu

– U pravilu, nema plug-and-play integracije

– Troškovi integracije i održavanja mogu biti neodrživi bez pravilnog planiranja i ulaganja u timove i znanja

Komunikacijski protokoli i norme u...

Documents

Transcript of Komunikacijski protokoli i norme u...