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53. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e. V. (GMDS)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie

15. bis 18.09.2008, Stuttgart

Effizientere Anwendungsintegration durch automatisch verarbeitbare Nachrichtenprofile unter HL7 2.x

Meeting Abstract

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  • Marek Václavík - InterComponentWare AG, Walldorf, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie. 53. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds). Stuttgart, 15.-19.09.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocMI12-1

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/gmds2008/08gmds161.shtml

Veröffentlicht: 10. September 2008

© 2008 Václavík.
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Gliederung

Text

Einleitung und Fragestellung

Die Protokollfamilie HL7 Version 2 ist ein etablierter Kommunikationsstandard für nachrichtenbasierten elektronischen Datenaustausch im Gesundheitswesen. Zahlreiche „Freiräume“ im Standard lassen jedoch unterschiedliche, gegenseitig inkompatible Interpretationen zu. Die einzelnen HL7-Dialekte unterscheiden sich vor allem im Aufbau der Nachrichten.

Die Umsetzung einer HL7-Schnittstelle erfordert, als Ergänzung zum Standard, eine ad-hoc Vereinbarung der beteiligten Parteien [1]. Ein Integrationsprojekt auf der Basis von HL7 2.x beginnt typischerweise mit der Feststellung der Unterschiede im Nachrichtenformat [2]. Zu den gängigen Arbeitsmethoden gehören dabei das Studium der Schnittstellendokumentation, Austausch und Analyse von Beispielnachrichten, sowie Integrationstests. In Anwendungsfällen mit zahlreichen und/oder sich häufig ändernden Schnittstellen wird dieser Vorgang regelmäßig wiederholt. Das verursacht einen erheblichen Aufwand, den es zu reduzieren gilt.

Die Effizienz der genannten Abläufe hängt maßgeblich vom erreichten Automatisierungsgrad ab. Dieser kann von einer unsystematischen manuellen Tätigkeit über einen formalisierten und/oder computergestützten Prozess bis zur vollautomatischen Verarbeitung mit Softwarewerkzeugen reichen.

Unter diesen Gesichtspunkten wurden drei Bereiche der Integrationsarbeit auf ihr Rationalisierungspotential untersucht:

1.
Erstellung und Pflege zweckmäßiger Schnittstellendokumentation,
2.
Vergleich von Schnittstellenbeschreibungen ohne Verwendung von Nachrichtenbeispielen,
3.
Überprüfung der Übereinstimmung von Beispielnachrichten mit der Schnittstellenspezifikation.

Material und Methoden

Das Konzept der Conformance Profiles in HL7 stellt eine Methode zur Beschreibung von HL7-Schnittstellen dar. Für eine konkrete Schnittstellenumsetzung ist diese Beschreibung (implementierbares Profil) sehr genau, insbesondere was die Nachrichtenstrukturen betrifft. Welche Daten ein Profil enthalten muss, spezifiziert neben dem Standardtext im Kapitel 2 auch ein XML-Schema (Root-Element HL7v2xConformanceProfile). Durch seine Eigenschaften eignet sich der Profil-Mechanismus als Mittel zur Formalisierung und Automatisierung der oben angesprochenen Arbeitsschritte.

Information über Nachrichtenprofile wurde in den Standards HL7 2.5, 2.6 und 2.7 sowie in Fachforen [3], [4] recherchiert. Theoretische Erkenntnisse wurden durch Evaluierung von frei verfügbaren (F/OSS) Werkzeugen ergänzt. Im Vordergrund standen die Automatisierungsmöglichkeiten durch die Tools.

Ergebnisse

Ad 1. Die Profilspezifikation kann als Vorlage für eine urheberneutrale und somit leichter verständliche Dokumentation dienen. Die Nachrichtenstrukturen einer HL7-Schnittstelle sind aus technischen Gründen an mehreren Stellen hinterlegt: in der Software selbst (proprietäre Repräsentation), in der hausinternen Dokumentation, in der Dokumentation für externe Zwecke etc. Für das Problem der Konsistenzerhaltung bietet sich als Lösung an, von multiplen Quellen lediglich eine manuell zu verwalten („Master“) und die restlichen automatisch generieren zu lassen („Kopien“). Eine Profil-Datei kann dabei als Master-Quelle dienen. Transformationen von „Master“ zu „Kopie“ sind dank Verwendung einer Standardtechnologie (XML) leicht implementierbar. Z.B. ermöglicht das Projekt PDF-Transform [5] unter Verwendung von XSLT die Übersetzung einer Profil-Datei in ein PDF-Dokument. Das Profil-Werkzeug Messaging-Workbench [6] ist in der Lage, Profil-Definitionen als übersichtliches HTML-Dokument exportieren.

Ad 2. Eine automatisierte Feststellung von Differenzen zwischen zwei Profilen kann als Vorstufe der Nachrichtenvalidierung (s. unten) dienen, um grundlegende Unterschiede abzufangen. Leider existieren derzeit keine Werkzeuge, welche die Ähnlichkeit bzw. Identität von zwei HL7-Profilen umfassend überprüfen können. Allgemeine textverarbeitende (z.B. diff) und/oder XML-basierte Werkzeuge (z.B. Altova XMLSpy) können wenigstens einen groben Vergleich erstellen.

Ad 3. Die wahrscheinlich nützlichste Fähigkeit von Profilen ist die Möglichkeit zu überprüfen, ob eine konkrete Nachricht damit übereinstimmt (Validierung gegen das Profil). Die Beziehung zwischen der Nachricht und dem Profil ist dabei vergleichbar mit der Beziehung zwischen einem XML-Dokument und seinem XML-Schema. Einige Validierungsverfahren arbeiten direkt mit dem Nachrichtentext in der „Pipe“-Notation (ER7), andere überführen die Nachricht zuerst in die XML-Syntax (2.xml) und nutzen für die Überprüfung übliche XML-Mittel wie die Schema-Validierung oder Schematron-Rules.

Die Validierung kann getrennt von der eigentlichen Anwendung durchgeführt werden. Im Projektstadium der Machbarkeitsstudie reicht also dem Empfänger lediglich eine Validierungsumgebung und eine Nachrichtenprobe vom Sender, um die Schnittstellenkompatibiliät einzuschätzen. Validierung kann auch für QA-Tests (bei eingehenden Nachrichten) und für robusteres Echtzeitverhalten (bei ausgehenden Nachrichten) verwendet werden. Die Messaging Workbench [6] beispielsweise kann im sog. Server-Modus Nachrichten sogar in Stapelverarbeitung validieren. Einen Validator als Programmierinterface (API) bietet die Java-Library HAPI [7] an.

Diskussion

Im Vergleich zu manuellen und teilautomatisierten Verfahren ist eine vollautomatische Lösung zwar am effizientesten, aber auch mit dem größten Einführungsaufwand verbunden. Somit lohnt sie sich vor allem für Szenarien mit hohem Integrationsbedarf, wie die Anbindung neuer Systeme an einen zentralen Kommunikationsserver im Krankenhaus [8] oder kundenspezifische Schnittstellenanpassungen für ein kommerzielles Softwareprodukt.

Die Idee, Definitionen von HL7-Nachrichtenstrukturen automatisiert zu verwalten, ist nicht neu. Man denke z.B. an das Projekt „HL7-Datenbank“ [9] oder an herstellerspezifische Formatdateien diverser Kommunikationsserver. Gegenüber diesen spezialisierten und proprietären Lösungen besitzt das XML-Schema HL7v2xConformanceProfile dank seiner Verankerung im Standard hervorragende Voraussetzungen für allgemeine Akzeptanz und breite Portabilität.

Der Profil-Mechanismus wird durch HL7 weiter präzisiert und verbessert, so dass entdeckte Unzulänglichkeiten und Probleme in der nächsten Version (2.7) behoben sein sollen [4].

Obwohl die frei verfügbaren profilverarbeitenden Tools eine brauchbare Reife erreicht haben, besteht hier weiterhin Verbesserungbedarf. Trotz beachtlichem Funktionsumfang weisen die Werkzeuge Defizite in den Bereichen Stabilität, Usability, Support, Portabilität und API-Verfügbarkeit auf. Verschiedene Standardisierungsorganisationen (u. a. HL7 und Integrating Healthcare Enterprise – IHE) engagieren sich in der Entwicklung von Werkzeugen, die den Anforderung eines Produktivbetriebs gewachsen sind [1].

Trotz ihrer Vorteile sind Profile keine universelle Lösung für alle Probleme von HL7 2.x. Sie fördern lediglich die syntaktische Interoperabilität. Die erfolgreiche Validierung einer Nachricht macht es wahrscheinlicher, aber nicht sicher, dass sie aus der Empfängersicht „korrekt“ befüllt ist. Umfassende semantische Interoperabilität ist mangels eines expliziten Datenmodells in HL7 Version 2 weiterhin schwerlich zu erwarten. Immerhin jedoch dürfte die Beschreibung des Use Cases als Teil des Nachrichtenprofils semantische Inkompatibilitäten leichter aufdeckbar machen.

Nachrichtenprofile ermöglichen es, HL7 2.x weniger als „Verhandlungsrahmen“ und umso mehr als Standard anzuwenden. Passende Werkzeuge sind in der Lage, diesen Prozess in der täglichen Praxis zu erleichtern.


Literatur

1.
Snelick R, Rontey P, Gebase L, Carnahan L. Towards Interoperable Healthcare Information Systems: The HL7 Conformance Profile Approach. IESA 2007. Interoperability for Enterprise Software and Applications Conference. 28.-30.03.2007, Funchal, Portugal.
2.
Shaver D. Interfacing Insights for Hospitals: Supporting Each Stage of an HL7 Project with the Right Approach. Whitepaper. Online: http://www.neotool.com/resources/whitepapers/Interfacing-Insights-for-Hospitals (18.04.2008)
3.
Health Level 7 (HL7) Standard Version 2.5, ANSI/HL7 V2.5-2003, Final Standard. 2003.
4.
Implementation Conformance TC list. Online: http://lists.hl7.org/read/?forum=impl (03.04.2008). Externer Link
5.
McKenzie L, Puyenbroek J. PDF Transform. Online: http://hl7api.sourceforge.net/conf/Conf_FOP.zip (04.04.2008)
6.
Rontey P. Messaging Workbench. Software, Ver. 6.6. 2008. Online: http://www.hl7.org/Library/Committees/Conf/MWB%20Rel%206%2D6%2Ezip (04.04.2008)
7.
HAPI. HL7 API Library. Online: http://hl7api.sourceforge.net (04.04.2008) Externer Link
8.
Wentz B, Kraska D, Knispel S, Prokosch HU. 10 Jahre Erlanger Kommunikationsdrehscheibe - der Weg zu einer zukunftssicheren Integrationsplattform. 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), 12. Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie. Freiburg im Breisgau, 12.-15.09.2005. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2005. Doc 05gmds545. Verfügbar unter: http://www.egms.de/en/meetings/gmds2005/05gmds387.shtml Externer Link
9.
Oemig F. Zugriff auf die HL7 Datenbank nun auch in Deutschland verfügbar. HL7-Mitteilungen Nr. 6, 2000: 13