Interoperabilität im Gesundheitswesen

Interoperabilität im Gesundheitswesen

Inhalt

Definition

Interoperabilität ist die Fähigkeit eines Systems, mit entsprechenden anderen Systemen unter Anwendung gemeinsamer Regeln und Standards zusammenzuarbeiten oder zu kommunizieren. Dabei muss beim Empfänger einer Nachricht ein identisches Verständnis über den Inhalt der Information erreicht werden, wie dies beim Sender der Fall ist.

Um die Brücke zwischen einem Informationssender zu einem Informationsempfänger zu schlagen, bedingt es mehrere Voraussetzungen für betreffende IT-Systeme. Ein gegenseitiges Verständnis über eingesetzte Kommunikationswege, Datenformate und Nachrichtinhalte, nehmen dabei eine bedeutende Rolle ein. Für eine korrekte Umsetzung der Interoperabilität muss diese demzufolge auf mehreren Ebenen innerhalb der jeweiligen Systeme beachtet werden.

Ebenen der Interoperabilität

Die Ebenen der Interoperabilität im Gesundheitswesen sind als Struktur, Syntax, Semantik und Organisation definiert. Diese bilden in ihrer Gesamtheit ein Modell der Interoperabilität für (IT-)Systeme bei klinischen Leistungserbringern. Mit diesen Ebenen wird verdeutlicht, dass die technische Ausführung einer Datenkommunikation getrennt von der Interpretation der Nachrichteninhalte und der Steuerung des auslösenden (IT)-Prozesses gesehen werden muss.

Die Ebenen der Interoperabilität im Gesundheitswesen bilden in ihrer Gesamtheit ein Modell der Interoperabilität für (IT-)Systeme bei einem klinischen Leistungserbringer. Das Ebenen-Modell der Interoperabilität illustriert, wie ein einheitliches Verständnis für eine Datenkommunikation bei einem Nachrichtensender und -empfänger erreicht werden kann. 

Dabei sorgt die Ebene der Organisation dafür, systemübergreifende Workflows erst zu ermöglichen. Die Ebene der Semantik, um ein einheitliches Verständnis über die Inhalte zu schaffen. Die Ebene der Syntax sorgt dafür, die einzelnen Informationseinheiten auf zu trennen. Und die Ebene der Struktur ermöglicht die Datenströme zum Austausch zwischen den (IT-)Systemen.

Ebene der InteroperabilitätAufgabe und Inhalte
OrganisationSystemübergreifende Workflows, Prozesse, Rollen, Berechtigungen.
Semantik Gemeinsames und einheitliches Verständnis der Informationseinheiten.
SyntaxInformationseinheiten bzw. einzelne Daten in den Datenströmen.
StrukturDatenströme zum Austausch zwischen den einzelnen Systemen.

Strukturelle Interoperabilität

Mit der strukturellen Interoperabilität wird das Ziel verfolgt, zwei Systeme zu befähigen miteinander kommunizieren und Daten austauschen zu können. Dazu werden einzelnen Datenströme zwischen den verschiedenen IT-Systemen auf Basis von Anschlüssen (seriell, parallel) über diversen Bussystemen (USB, RS32, CAN, PCIe) mit dafür konzipierten (Netzwerk-)Protokollen (TCP/IP, HTTPs, SMTP, FTP) übermittelt. Auf dieser Ebene ist der Inhalt der Nachrichten (Nutzdaten) nicht von den für die Übermittlung notwendigen Kommunikationsdaten zu unterscheiden.
Durch den Einsatz von standardisierten Verbindungen, Client-Server-Architekturen und Internetprotokollen in medizinischen IT-Systemen, ist diese Ebene eher unspezifisch für das Gesundheitswesen. Sie wird vielmehr als allgemeingültig im Zusammenhang mit der Digitalisierung und netzwerkbasierter Kommunikation im Krankenhaus und dessen Infrastrukturen verstanden.

Syntaktische Interoperabilität

Die Ebene der syntaktischen Interoperabilität definiert die einzelnen Informationseinheiten bzw. die Daten innerhalb der Datenströme. Hierbei werden die eigentlichen Nutzdaten (Informationen) von den überflüssigen Kommunikationsdaten bereinigt betrachtet. Die Identifikation der einzelnen Informationseinheiten erfolgt durch Anwendung oder Interpretation verschiedener Regeln (z. B. Trennzeichen) in den unterschiedlichen Formaten (HL7v2, DICOM, CSV, XML, JASON).
Auf dieser Ebene der Interoperabilität ist die meiste Durchdringung von Standardisierungen bei den Leistungserbringern festzustellen. Mit den Formaten HL7 v2 und DICOM existieren zwei explizit für das Gesundheitswesen entwickelten und vielfach angewendeten Formatsysteme. Der Großteil der innerhalb einer Klinik stattfindenden Kommunikationen basieren auf mindestens einem dieser beiden Formate. Nahezu alle notwendigen Datentransformationen für diese klinikinternen Kommunikationen werden auf dieser und der strukturellen Ebene über einen Kommunikationsserver in der klinischen IT-Infrastruktur der jeweiligen Leistungserbringer abgebildet.

Semantische Interoperabilität

Mit der sehr komplexen Ebene der semantischen Interoperabilität wird das Ziel verfolgt, ein gemeinsames Verständnis der übermittelten Informationseinheiten (Begriffe oder Codes) in allen beteiligten Systemen des Senders und des Empfängers herzustellen. Dies wird über Ordnungssysteme wie einfachere Wertetabellen (HL7, DICOM) oder komplexere Nomenklaturen (ATC, LOINC),Klassifikationen und Taxonomien (ICD-10, OPS) erreicht. Diese Umsetzungen bilden sehr spezifische Anwendung oder Umsetzungen für das Gesundheitswesen.
Die Verwaltung und Pflege der Ordnungssysteme, wird einheitlich von externen Akteuren wahrgenommen. Für einen Nachrichtensender ist es ausreichend eine Referenz auf das jeweils gültige Ordnungssystem innerhalb der Nachricht anzugeben, um eine semantische Interoperabilität für das übermittelte Datum bei dem Nachrichtenempfänger zu erreichen.
Die korrekte Umsetzung bzw. Codierung von Begriffen oder Werten innerhalb der medizinischen Behandlungsprozesse, bedingt jedoch eines erhöhten manuellen Einsatzes von dafür ausgebildeten Fachkräften. Eine automatische Codierung der semantischen Bedeutung im Gesundheitswesen ist zum aktuellen Zeitpunkt eine große Herausforderung. Diese kann eventuell in Zukunft durch einen verstärkten Einsatz von prädiktiven Algorithmen bzw. künstlicher Intelligenz (KI) weiter vereinfacht werden.

Organisatorische Interoperabilität

Über die Ebene der organisatorischen Interoperabilität wird eine übergreifende und organisierte Form der Kommunikation von mindestens zwei voneinander getrennten Organisationen koordiniert. So können systemübergreifende Prozesse unterstützt und aufeinander abgestimmt werden. Dabei kommen (standardisierte) Integrationen von Kommunikationsdiensten zum Einsatz, die unter Zuhilfenahme von Frameworks versuchen, übergreifende Workflows, Rollen- und Berechtigungskonzepten in den getrennten IT-Systemen abzubilden.
Für das Gesundheitswesen existiert auf dieser Ebene der Interoperabilität nur sehr wenig Standards. Mit der Initiative Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) besteht jedoch ein umso mächtigeres und international etabliertes Framework. Damit werden evaluierte Nutzungsempfehlungen für die Anwendung von bereits existierenden Standards in speziellen klinischen Anwendungsszenarien definiert. Dies sind unter anderem ein einrichtungsübergreifender Dokumentenaustausch oder die telemedizinische Befundung von Röntgenbildern. Innerhalb dieser so genannten IHE-Profile werden einzelne Kommunikationsströme unterschiedlicher Akteure unter Einhaltung der syntaktischen und semantischen Interoperabilität abgebildet.

Ebene der InteroperabilitätAufgabe und InhalteStandards im Gesundheitswesen
OrganisationSystemübergreifende Workflows, Prozesse, Rollen, Berechtigungen.*Frameworks: IHE-Profile
Semantik Gemeinsames und einheitliches Verständnis der Informationseinheiten.

*Klassifikationen, Taxonomien: ICD-10, OPS

*Nomenklaturen: ATC, LOINC

*Wertetabellen: in HL7 und DICOM

SyntaxInformationseinheiten bzw. einzelne Daten in den Datenströmen.*Formate: HL7 V2, DICOM, CSV, XML, JSON
StrukturDatenströme zum Austausch zwischen den einzelnen Systemen.

*Protokolle: TCP/IP, HTTP(S), SMTP, FTP

*Anschlüsse: seriell, parallel

*Bussysteme: USB, RS32, CAN, PCIe

Bedeutung

Ein Datenaustausch, der im Rahmen einer medizinischen Behandlung eines Patienten zwischen verschiedenen Systemen stattfindet, steht in einem besonders wichtigen Zusammenhang mit der Interoperabilität. Die Bedeutung von Schnittstellen dieser Systeme untereinander und deren einzelne Fähigkeiten zu Interoperabilität sind ein entscheidender Aspekt bei der erfolgreichen Integration von klinischen IT-Systemen. Die Interoperabilität dieser Systeme untereinander in einem medizinischen Anwendungskontext ist notwendig, um die Versorgungsqualität zu verbessern und Patientensicherheit mittels digitaler Informationsverarbeitung sicherzustellen.

 

Nick Seidel
Nick Seidel