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Grundlagen Medizininformatik (MDZINF1410)
Eberhard Karls Universität Tübingen
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Lautenbacher 2018
Krankenhausinformationssysteme
Modellierung
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
Warum? zu welchem Zweck?
KIS-Modellierung => KIS-Systembeschreibung � Die Auswahl von KIS-Komponenten und damit die Bewertung ihrer Brauchbarkeit für ein Krankenhaus setzt eine vollständige und widerspruchsfreie Beschreibung der Anforderungen voraus. � Das Management des KIS sowie seiner Komponenten ist auf solche Beschreibungen angewiesen. Management = Planung + Steuerung + Überwachung � Systembeschreibungen sind Grundlage für das Customizing kommerzieller Systeme (Customizing = kundenspezifische Systemanpassungen im Rahmen der durch den Hersteller vorgegebenen Möglichkeiten). � Systembeschreibungen sind Grundlage für die softwaretechnische KIS- Entwicklung (z. Eigenentwicklungen durch das Krankenhaus, kommerzielle Entwicklungen)
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
Übliche KIS-Systembeschreibungen und Zielgruppen
Was ist praktikabel?
KIS-Systembeschreibung Zielgruppe
Prozessmodell (z. BPMN) Fachabteilung, Entwickler
Zustandsmodell (z. UML) Entwickler, Fachabteilung
Datenmodell (z. ERD) Entwickler, Fachabteilung
Klassenstruktur (z. UML) Entwickler
Hardware- und Netzstruktur IT-Administratoren
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
KIS-Systembeschreibungen: Forderung
Die Verständlichkeit des Modells für die Fachabteilungen
(= Anwender! Sekretärinnen, Pfleger, Ärzte, Buchhalter usw.!)
ist Voraussetzung für die
Vollständigkeit und die Widerspruchsfreiheit
der Anforderungsdefinition und hat Vorrang vor der (häufig
implementierungsorientierten) Sichtweise der Entwicklungs-
abteilung!
Eine Systembeschreibung, die von der Zielgruppe vielleicht
"abgenickt", dennoch aber nicht verstanden wird, ist als
Kommunikationsbasis wertlos.
Lautenbacher 2018
Prozessmodellierung mit der BPMN
Business Process Model and Notation
1. Derzeit die aktuellste grafische Notation für die Veran-
schaulichung von Workflows und Geschäftsprozessen
2. Ursprünglich eine Entwicklung der IBM
3. Ab 2005 Standardisierung und Weiterentwicklung durch
die OMG (= Object Management Group, welche auch die
Unified Modeling Language UML verantwortet; Querbe-
ziehungen zur UML sind deshalb nicht zufällig)
4. Sehr umfangreiche Sammlung von Notationselementen,
von denen man allerdings nur einen Teil verwenden muss
5. Die BPMN ist nur eine grafische Notation zur Prozess-
beschreibung (Syntax und Semantik) und keine Methode
im Sinne eines Vorgehensmodells
Lautenbacher 2018
Prozessmodellierung mit der BPMN
BPMN-„Tapete“
Lautenbacher 2018
Prozessmodellierung mit der BPMN
Grafische Notationselemente „light“
Start Paralleles Gateway Exklusives Gateway Ende Aufgabe Teilprozess Datenobjekt Zwischenstand Sequenzfluss Ungerichtete As soziation Gerichtete Assoziation Textanmerkungen können jedem Objekt zugeordnet werden Lautenbacher 2018
Prozessmodellierung mit der BPMN
Beispiel Patientenaufnahme (extrem vereinfacht!!)
Patient Formulare ausfüllen lassen Schon mal hier gewesen? Station informieren Patient begrüßen Neue Akte anlegen Altakte anfordern nein ja Patient auf Station schicken Formulare Neue Fallakte ausgefüllt Prozess- start Akte klar Prozess - Ende Station informiert Frage nach früherem Aufenthalt
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
ER-Modell Patientenstammdaten (sehr vereinfacht!)
Ergänzt durch verbale Beschreibungen! Patient Fall Kostenträger (Kasse, priv.) Fach- abteilung Klinik Kranken- haus Haus- arzt Lautenbacher 2018
Glossar:
Entität, Entitätstyp, Attribute
engl. entity
Entität = Konkretes Objekt, über das Informationen gespeichert
wird, z. der Arzt X, die Fachabteilung y, die Diagnose z.
Entitätstyp = Zusammenfassung von Entitäten mit gleichen
Merkmalsarten im Sinne einer Typisierung, z. der
abstrakte Arzt, die Fachabteilung ....
Umgangssprachlich häufig kurz als Entität bezeichnet.
Entitäten werden durch ihre Eigenschaften (=Attribute)
beschrieben.
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
ER-Modell: James Martin Notation
####### A B
####### A B
####### A B
####### Ein A entspricht genau einem B
####### Ein A entspricht Null oder mehreren B
####### Null oder ein A entspricht einem oder mehreren B
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
ER-Modell Patientenstammdaten (sehr vereinfacht!)
Primärschlüsselattribute sind unterstrichen. Zusätzlich ist eine detaillierte Beschreibung der Attribute usw. erforderlich! Entitätstypen Attribute Patient Pat-ID, Patientenname, Geburtsdatum, Geschlecht... Behandlungsfall Fall-ID, Pat-ID, Beginn, Ende, Hausarzt-ID.. Hausarzt Hausarzt-ID, H-Name, H-Anschrift, H-Telefon.. Kostenträger Kostenträger-ID, K-Name, K-Art, K-Anschrift.. Fachabteilung Abteilung-ID, Klinik-ID, Abt-Bezeichnung, ... Klinik Klinik-ID, Klinik-Bezeichnung, ...
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
ER-Modell Klinischer Befund (sehr vereinfacht!)
Entitätstypen Attribute Patient Pat-ID, Patientenname, Geburtsdatum, Geschlecht... Behandlungsfall Fall-ID, Pat-ID, Beginn, Ende, ... Auftraggeber Auftraggeber-ID, Auftraggeber-Name, ... Untersuchungs- auftrag Auftrag-ID, Fall-ID, Auftraggeber-ID, AufDatum, AufBeschreibung, ... Untersuchung Unt-ID, Auftrag-ID, UntZeitpunkt, UntStelle-ID, Arzt- ID, UntMethode ... Untersuchungs- stelle UntStelle-ID, UntStelleName, UntStelleArt, ... Verantwortl_Arzt Arzt-ID, ArztName, ... Einzelergebnis Ergeb-ID, Unt-ID, ErgWert, ErgStatus, ErgBeschreibung, ErgZeitpunkt, ... Lautenbacher 2018
ER-Modellierung: Achtung! Achtung!
- Auflösung von M:N-Relationen
- Normalisierungen nach 1NF, 2NF, 3NF, BCNF (im
Wesentlichen handelt es sich hier um die gezielte Zerlegung
von Relationen zur Vermeidung von Einfüge-, Änderungs-
und Löschanomalien).
In der Kommunikation mit dem Anwender ignorieren wir
eiskalt die später beim Datenbankdesign auf jeden Fall
notwendigen Schritte, wie z.
Das ist Gegenstand einer Datenbankvorlesung!
Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
Hardware und Netzstruktur
Eher langfristig zu planen (> 5 Jahre): Netz-Infrastruktur Eher kurzfristig zu planen (< 5 Jahre): Rechner-Infrastruktur
- Server
- Clients
- Peripheriegeräte aller Art (Drucker, Barcode-Leser, Scanner, ...)
- Vernetzte Medizingeräte (Laborautomaten, Geräte der digitalen Bildverarbeitung, ...)
- Passive Netzkomponenten (Gebäudeverkabelung)
- Aktive Netzkomponenten (Router, Gateways, Switches ...)
- Internet-Zugänge (z. über Firewall-Systeme, sichere telemedizinische Netze, ...) Lautenbacher 2018
Modellierung eines KIS
Hardware und Netz: Subsysteme
Subsysteme (seit 1995 fast immer Client-Server-Modell) z. für: Labor, Radiologie, Sono, Endoskopie, Digitales Archiv Kommunikationsnetz Server Datenbank
- zentrale Dienste Client Client Client Netzdrucker Client Barcode- leser Medizingerät z. Labor- automat o.
Lautenbacher 2018 B 1 R T 1 R B 2 R T 2 R 2 0 7 0 8 0 9 0 1 4 0 1 5 0 1 7 0 S e rv e rB e rg 1 8 0 3 0 4 0 5 0 1 0 0 1 2 0 1 3 0 1 6 0 S e rv e r 1 9 0T a l 2 3 0 2 5 4F a s t E th e rn e t 2 0 0V M C O R E S e r v e r 1 3 5 1 2 3 X 1 R M o d u ln u m m e r R o u te r 1 G ig a b itE th e rn e t 1 0 G ig a b it E th e r n e t L e ge n d e : B e rg T a l U K T -K lin ik n e tz S c h e m a d a r s te llu n g M o d u lü b e rs ic h t [Quelle: F. Schäfer, UKT] Lautenbacher 2018 ISDN Internet Em ails Em ails ISD N Einwahl M odem / U niversitäts-Netz Klinik-Netz R ufbereitschaft R em ote AccessAuthenticate I-Net I-Net R em oteUser SAP-B2BServer Bestelldaten Dienstleister Externe Gartenstrasse VPN BodelshausenBöblingen ... Kliniknetz über VPN Firew all E-Mail-Serverftp, Telnet externer W ebserver E-M ail undSpam filter Virenscanner Internet- undProxyserver [Quelle: F. Schäfer, UKT]
Lautenbacher 2018
Krankenhausinterne Kommunikation
Lautenbacher 2018
Rechnerunterstützte Kommunikation im KIS
Warum überhaupt?
- Patient Sigi Sehrkrank wird mit Myokardinfarkt als Notfall
aufgenommen (Aufnahmeuntersuchung, EKG, Medikamentierung
usw.)
- Er wird zur weiteren Versorgung auf die Intensivstation verbracht
(Intensivdokumentation)
- Laboruntersuchungen werden ebenso wie eine radiologische
Untersuchung umgehend angefordert
- Die Ergebnisse werden auf die Intensivstation gebracht und ...
- Sigi Sehrkrank wird medikamentös behandelt und ...
- nach viertägigem Aufenthalt kommt Sigi Sehrkrank auf eine
Normalstation der Inneren Medizin ...
- wo weitere Maßnahmen (z. Planung einer Bypass-Versorgung)
eingeleitet werden
Lautenbacher 2018
Semantik- und Daten-Integration
System 1 System 2
Semantik-IntegrationSemantik-Integration
Daten-IntegrationDaten-Integration
ist Bedingung für Lautenbacher 2018
Problem Semantik-Integration
Beispiel: Inkonsistente Bezeichungen
Problem: Meist gibt es keine systemübergreifend gültigen einheitlichen Bezeichnungen für dieselben Dinge, Geräte, Untersuchungsmethoden usw. Beispiele:
- Der Laborparameter „Gammaglutamyltransferase“ wird im Laborsystem mit dem Kürzel „GGT“ und im Intensivdokumentationssystem mit „Gamma-GT“ geführt. Was sind die Folgen?
- Keine Einigung über die einheitliche Bezeichnung von Untersuchungsmethoden bei deren Anforderung: „Lungenübersichtsaufnahme“ statt „Thorax p.“. Was sind die Folgen? Lösungsansatz: Vereinbarungen über kontrollierte Vokabularien (z. LOINC-Codes für Untersuchungsmethoden) Aufbau umfangreicher Thesauri mit Querverweisen auf Synonyme, die wiederum in die Subsysteme integriert werden müssten (??)
Lautenbacher 2018
Semantik-Integration Lösungsbeispiel
Logical Observation Identifiers Names and Codes (LOINC) Lautenbacher 2018
Problem Daten-Integration
Beispiel: Integration heterogener Medien
Problem: Ein KIS hat einen konventionellen und einen rechnerunterstützten Teil. Die Informationen liegen einerseits in Papierform, andererseits digital vor. Der für medizinische Entscheidungen erforderliche Überblick geht verloren. Beispiele:
- Eine elektronische Patientenakte, die keine konventionellen Röntgenbilder oder Papierdokumente einweisender Ärzte enthält.
- Laborbefunde eines Patienten liegen, je nach Herkunft, via Intranet abrufbar sowie auch in Papierform (z. externe Ergebnisse) vor. Lösungsansatz: Digitalisierung von Massen konventioneller Medien ist oft zu kostspielig (das Uniklinikum nimmt dies aber zur Zeit in Angriff).
Lautenbacher 2018
Subsystem im KIS
Subsysteme (fast immer Client-Server-Modell)
z. für: Labor, Radiologie, Sono, Endoskopie, Digitales Archiv
Kommunikationsnetz
Server
Datenbank
+ zentrale
Dienste
Client Client Client
Netzdrucker
Client
Barcode-
leser
Medizingerät
z. Labor-
automat o.
KIS-Netz KIS-Netz
Lautenbacher 2018
Heterogenität der KIS-Komponenten
Warum stammt nicht alles aus einer Hand?
1. Organisationsstruktur eines Krankenhauses:
Abteilungen mit eigenen Interessen, eigener IT-Strategie
2. Entwicklungsprozess der IT im Krankenhaus:
Schrittweise über viele Jahre, die Altsysteme bleiben im
Einsatz (Austausch wäre zu teuer)
3. Aufgaben der klinischen Organisationseinheiten:
Unterschiedlichster Art und Ausgestaltung, häufige
Anpassung an den medizinischen Fortschritt
Kein einzelner, real existierender IT-Hersteller kann alle
wichtigen Aufgaben zufriedenstellend abbilden!
Lautenbacher 2018
Kommunikation im KIS
Datenaustausch zwischen Subsystemen (Beispiele!)
und so weiter ... ... ... ... ... sendet empfängt sendet empfängt Abteilungs- empfängt sendet Subsystem (z. OP, Kardio, ...) Labor-Subsystem empfängt sendet sendet empfängt Radiologiesystem sendet empfängt Medizinische empfängt Basisdokumentation Patientenverwaltung sendet empfängt und Abrechnung Klinische Aufträge Befunde, Berichte Leistungs- daten Patienten- Stammdaten Daten Subsysteme Lautenbacher 2018
Kommunikation im KIS
Patientenstammdaten: Entity Relationship Modell
Patient Behandlungsfall hat Nächster Angehöriger Kostenträger Aufenthalt finanziert Zuweisender Arzt weist zu hat
Gmi05u - folien
Kurs: Grundlagen Medizininformatik (MDZINF1410)
Universität: Eberhard Karls Universität Tübingen
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