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Einleitung und Fragestellung: Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur Therapiekontrolle bei Morbus Parkinson [1] sollen Bewegungen von Betroffenen im Alltag aufgezeichnet und dem Arzt in aufbereiteter Form zur Verfügung gestellt werden. Die dafür entwickelte Sensoreinheit wird von den Patienten an den Extremitäten getragen und misst lineare Beschleunigung, Drehrate und Magnetfeld. Bei dem Sensorsystem handelt es sich um ein Wireless Body Area Network (WBAN), in dem das Smartphone als Koordinator dient und die Bewegungsdaten von den Sensoreinheiten empfängt, sammelt und an einen entfernten Telemonitoring-Server weiterleitet. Da Interoperabilität als eine Schlüsselkomponente für den Erfolg eines Telemonitoring-Systems angesehen wird [2], soll durch eine möglichst standardkonforme Übertragung der Bewegungsdaten von einem Smartphone an einen zentralen Server ein interoperables System geschaffen werden.

Material und Methoden: Mit dem Integrationsprofil „Device Enterprise Communication“ der IHE, auf das die Continua Health Alliance bezüglich der Übermittlung von medizinischen Gerätedaten an ein zentrales System verweist, existieren Richtlinien zur standardkonformen Übertragung von gängigen Vitalparametern. Bei den darin referenzierten Standards handelt es sich um HL7 Version 2 und Teile der ISO/IEEE 11073 Standardfamilie. Für den Transport der Nachrichten werden das HL7-spezifische Minimal Lower Layer Protocol oder SOAP-basierte Web Services empfohlen. Diese Richtlinien wurden bereits in mehreren Projekten [3], [4] erfolgreich umgesetzt. Während es sich bei den typischen Werten in diesen Richtlinien um punktuell gemessene Vitalparameter wie Blutdruck oder Gewicht handelt, werden in dem beschriebenen Telemonitoring-System über einen längeren Zeitraum binäre Datenströme aufgezeichnet und übermittelt. Die Übertragung von größeren Mengen an solchen kontinuierlich aufgezeichneten Bewegungsdaten im binären Format findet in den genannten Richtlinien keine Berücksichtigung und auch in der Literatur wird keine alternative Umsetzung für eine standardkonforme Übertragung von Bewegungsdaten an ein zentrales System detailliert beschrieben. Durch die hinsichtlich Datenmenge und Kontinuität der Aufzeichnung ähnliche Charakteristik von EKG-Daten kann eine noch in der Entwicklung befindliche Erweiterung des IHE-Integrationsprofils als erste Orientierung für eine standardkonforme Umsetzung dienen. Diese Erweiterung spezifiziert die Übertragung von kontinuierlich aufgezeichneten Daten wie z.B. EKG-Kurvenzügen innerhalb einer HL7 Nachricht in Form von Arrays aus Zahlen des Dezimalsystems. Aus Gründen der Performance und des Speicherbedarfs soll in dem Parkinson-Telemonitoring-System auf dem Smartphone jedoch keine Umrechnung der Binärdaten ins Dezimalsystem stattfinden. In Anlehnung an diese Erweiterung soll deshalb eine alternative Möglichkeit für die Übertragung der Messdaten in ihrer ursprünglichen binären Form mittels HL7 Version 2 gefunden werden.

Ergebnisse: Ein Konzept zur Verwendung der bereits genannten Standards konnte erarbeitet und in einem Prototyp erfolgreich realisiert werden. Wie in den Richtlinien der IHE empfohlen, wurde eine Kombination aus HL7 Version 2.6 und einem Teil der Standardfamilie ISO/IEEE 11073 für die syntaktische und semantische Interoperabilität der Nachrichten festgelegt.

Für die Übertragung der binären Bewegungsdaten wurde die Verwendung des HL7 Datentyps „Reference Pointer“ bestimmt, der es ermöglicht, die eigentlichen Messwerte in ihrem ursprünglichen Format getrennt von der HL7 Nachricht zu übertragen und in der Nachricht selbst nur noch einen Zeiger auf diese Daten zu übermitteln.

Für den Transport der Nachrichten wurden sowohl SOAP-basierte als auch REST-basierte Web Services in Betracht gezogen. Nach einer Evaluation beider Varianten hinsichtlich systemrelevanter Kriterien wie Übertragung von Binärdaten, Verwendung im Zusammenhang mit mobilen Geräten, Sicherheit, Skalierbarkeit und Performance wurden REST-basierte Web Services zur Übertragung der HL7 Nachrichten an den Server festgelegt. Die HL7 Nachricht wird als Text über diese Web Services an den Server übermittelt. Da die eigentlichen Messwerte getrennt von der HL7-Nachricht übermittelt werden, können sie direkt im binären Format versendet werden.

Bei der Implementierung dieses Konzeptes wurde eine bestehenden Android-Anwendung, die bereits in der Lage war, die Bewegungsdaten der Sensoreinheit zu empfangen und zwischen zu speichern, um Module für die Erzeugung von HL7 Nachrichten und das Konsumieren von REST-basierten Web Services erweitert. Um das Erstellen von HL7 Nachrichten zu erleichtern, wurde eine quelloffene HL7-Programmierschnittstelle für Java namens HAPI eingesetzt. Für die Implementierung des Web Service Clients wurde ein Design Pattern verwendet, das bei der Google I/O Developer Conference im Jahr 2010 zur Konsumierung von REST-basierten Web Services auf Android vorgestellt wurde.

Diskussion: Es konnte gezeigt werden, dass die von der IHE und der Continua Health Alliance zur Übertragung von Vitalparametern vorgeschlagenen Standards auch für die Kommunikation von Bewegungsdaten eingesetzt werden können. Bei der Verwendung von HL7 Version 2 für das beschriebene Telemonitoring-System muss zwischen dem Wunsch nach Interoperabilität und der optimalen Umsetzung für die individuellen Anforderungen abgewägt werden. Da es sich bei HL7 Version 2 um ein textbasiertes Format handelt, ist es nur bedingt dazu geeignet größere Mengen an Binärdaten zu übertragen. So ist für die Übermittlung binärer Daten innerhalb einer HL7 Nachricht eine Base64-Kodierung notwendig, die die Datenmenge typischerweise um ca. 33% erhöht. Dieses Problem kann mit der vorgestellten Alternative der separaten Übertragung der Messwerte umgangen werden und HL7 Version 2 kann somit zu Gunsten der Interoperabilität als Nachrichtenformat akzeptiert werden. Durch die Verwendung von REST-basierten Web Services zur Übermittlung der HL7 Nachrichten an einen zentralen Server wurde von bereits bestehenden Umsetzungen der IHE Richtlinien, wie in [3] und [4] beschrieben, abgewichen. In der durchgeführten Evaluation konnten keine triftigen Gründe gefunden werden, die gegen eine Umsetzung mit REST basierten Web Services sprechen. Eine Alternative zu der Übermittlung der HL7 Nachricht als Text, zeigt eine aktuelle Entwicklung der HL7 International Group. Mit der neuen HL7 Generation FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources) wird ein neuer Ansatz gewählt, der neueste Web-Technologie verwendet und vollständig auf einer REST-basierten Architektur aufbaut [2]. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bewegungsdaten mit den hier beschriebenen Standards übertragen werden können und damit ein gewisses Maß an Interoperabilität erreicht wird. Für ein vollständig interoperables System müsste die Kommunikation von binären Bewegungsdaten mit in die entsprechenden Richtlinien der IHE und der Continua Health Alliance aufgenommen werden.