HL7/FHIR/IHE/DICOM Auswirkungen für Krankenhäuser

HL7 – Strukturierte Kommunikation im Gesundheitswesen

Health Level Seven International (HL7) ist eine der wichtigsten Organisationen für Standards im Gesundheitswesen. Der Name leitet sich von der siebten Schicht des OSI-Modells ab – der Anwendungsschicht. 🏗️

HL7 hat verschiedene Standards entwickelt, die jeweils unterschiedliche Ansätze verfolgen:

HL7 Version 2.x

Der Veteran unter den Standards, der seit den 1980er Jahren entwickelt wird und noch immer weit verbreitet ist. HL7 v2 nutzt ein textbasiertes Format mit Trennzeichen (Pipes, Hats, etc.) und ist bekannt für seine Flexibilität – was gleichzeitig Stärke und Schwäche ist.

MSH|^~\&|SENDING_APPLICATION|SENDING_FACILITY|RECEIVING_APPLICATION|RECEIVING_FACILITY|20230815102030||ADT^A01|MSG00001|P|2.5||

Diese Nachricht informiert beispielsweise über eine Patientenaufnahme (ADT^A01).

HL7 Version 3 und CDA

V3 basiert auf einem Referenzinformationsmodell (RIM) und nutzt XML. Die Clinical Document Architecture (CDA) ist Teil von HL7 v3 und definiert die Struktur klinischer Dokumente. XML (Extensible Markup Language) bietet hier den Vorteil einer strikten Strukturierung und besseren Validierbarkeit von Nachrichten im Vergleich zu HL7 v2.

FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources)

Der neueste Standard von HL7 kombiniert die besten Aspekte der vorherigen Versionen mit modernen Web-Technologien. FHIR (ausgesprochen wie "fire") arbeitet mit Ressourcen, die über REST-APIs zugänglich sind und in Formaten wie JSON oder XML vorliegen können.

FHIR gewinnt rasant an Bedeutung und wird von großen Akteuren wie Apple, Google und Microsoft in ihren Gesundheitsplattformen implementiert. Als API-basierter Standard ermöglicht FHIR einfachere und schnellere Integrationen als seine Vorgänger.

IHE – Integration der Systeme im klinischen Alltag

Während HL7 Standards definiert, konzentriert sich Integrating the Healthcare Enterprise (IHE) darauf, wie diese Standards in realen klinischen Szenarien angewendet werden sollen. 🔄

IHE ist keine Standardisierungsorganisation im eigentlichen Sinne, sondern eine Initiative, die "Integration Profiles" entwickelt – also Leitfäden für die Implementierung bestehender Standards in spezifischen Anwendungsfällen.

IHE-Profile

Die wichtigsten Profile umfassen:

• XDS (Cross-Enterprise Document Sharing): Für den organisationsübergreifenden Austausch von Dokumenten
• PIX (Patient Identifier Cross-Referencing): Zur Verknüpfung verschiedener Patienten-IDs
• PDQ (Patient Demographics Query): Für Abfragen demografischer Patientendaten
• Scheduled Workflow: Standardisiert den radiologischen Workflow

IHE fördert die Interoperabilität durch jährliche "Connectathons", bei denen Hersteller ihre Implementierungen testen können. Diese praktischen Tests sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Systeme tatsächlich zusammenarbeiten.

DICOM – Standard für medizinische Bildgebung

Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) ist der internationale Standard für medizinische Bilder und zugehörige Informationen. 📷 Entwickelt von der National Electrical Manufacturers Association (NEMA), ermöglicht DICOM die Speicherung, den Austausch und die Darstellung medizinischer Bilddaten.

DICOM ist mehr als nur ein Bildformat – es ist ein umfassendes Framework, das Folgendes umfasst:

Dateiformat

DICOM-Dateien enthalten nicht nur das Bild selbst, sondern auch Metadaten wie Patienteninformationen, Aufnahmeparameter und Untersuchungsdetails. Dies gewährleistet, dass Bilder immer dem richtigen Patienten und der richtigen Untersuchung zugeordnet werden können.

Netzwerkprotokoll

DICOM definiert, wie Bilddaten über Netzwerke übertragen werden – etwa vom Bildgebungsgerät (Modalität) zum Picture Archiving and Communication System (PACS).

Dienstklassen

DICOM spezifiziert verschiedene Dienste wie Storage, Query/Retrieve oder Print, die von kompatiblen Geräten unterstützt werden können.

JSON und XML – Grundlage moderner Interoperabilität

Für den Datenaustausch zwischen Systemen sind standardisierte Datenformate unerlässlich. Zwei Formate haben sich dabei besonders durchgesetzt: XML und JSON. 📄

XML (Extensible Markup Language)

XML ist ein textbasiertes Format, das Daten in einer hierarchischen Struktur organisiert. Es bietet hohe Flexibilität und erweiterte Validierungsmöglichkeiten:

XML wird in vielen HL7-Standards verwendet, insbesondere in HL7 v3 und CDA, und ist nach wie vor wichtig für den Dokumentenaustausch.

JSON (JavaScript Object Notation)

JSON hat sich als leichtgewichtigere Alternative zu XML etabliert. Es ist kompakter, leichter zu lesen und zu verarbeiten:

JSON ist besonders für webbasierte Anwendungen und APIs geeignet und wird im FHIR-Standard bevorzugt. Durch seine einfache Struktur benötigt es weniger Overhead in der Datenübertragung und ist für Entwickler intuitiver zu handhaben.

Bedeutung für die Interoperabilität

Die Wahl zwischen XML und JSON ist oft eine Frage des Anwendungsfalls:

• XML bietet mehr Strukturierungs- und Validierungsmöglichkeiten, was bei komplexen medizinischen Dokumenten wichtig sein kann
• JSON ist leichtgewichtiger und effizienter, besonders in modernen Web- und Mobilanwendungen
• Moderne Standards wie FHIR unterstützen beide Formate, um maximale Flexibilität zu bieten

Zusammenspiel der Standards

Die wahre Stärke dieser Standards liegt in ihrem Zusammenspiel. Stell Dir vor, ein Patient durchläuft einen typischen Krankenhausaufenthalt: 🏥

1. Aufnahme: HL7-Nachrichten übermitteln die Patientendaten ins Krankenhausinformationssystem (KIS)
2. Bildgebung: Der Arzt fordert per HL7-Nachricht eine CT-Untersuchung an (nach IHE Scheduled Workflow)
3. Durchführung: Die CT-Bilder werden im DICOM-Format erfasst und gespeichert
4. Befundung: Der Radiologe erstellt einen Befund, der als CDA-Dokument strukturiert wird
5. Entlassung: Ein Arztbrief wird erstellt und via XDS-Profil für andere Einrichtungen zugänglich gemacht

Dies zeigt, wie die Standards ineinandergreifen:

ISiK – Der deutsche Weg zur Standardisierung

Ein bedeutender Schritt in der deutschen Gesundheitslandschaft ist die Initiative "Informationstechnische Systeme in Krankenhäusern" (ISiK). 🇩🇪 ISiK stellt einen verbindlichen Standard für den Austausch von Gesundheitsdaten über standardisierte Schnittstellen dar.

Rechtliche Grundlage und Zielsetzung

Die gematik erarbeitet ISiK im Rahmen ihres gesetzlichen Auftrags nach § 373 SGB V. Ziel ist es, eine einheitliche Basis für die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen im Krankenhaus zu schaffen.

Technische Umsetzung

Das "ISiK-Basismodul" beschreibt FHIR-Ressourcen, die ein Primärsystem in Form von Datenobjekten über das REST-basierte Application Programming Interface (API) überträgt. Dieser Ansatz nutzt moderne Webtechnologien und folgt dem FHIR-Standard, wodurch eine zeitgemäße und zukunftssichere Implementation gewährleistet wird.

Anwendungsfälle

ISiK unterstützt zahlreiche use-case-übergreifende Funktionalitäten, wie:

• Suche nach Patienten anhand demografischer Kriterien (Name, Adresse, Geburtsdatum)
• Abfrage der Versicherungsinformationen eines Patienten
• Abfrage aller Diagnosen eines Patienten
• Suche nach dem aktuellen Aufenthalt eines Patienten
• Suche nach Fallinformationen anhand einer Fallnummer

Erweiterte Anwendungsfälle

In Kombination mit weiteren Profilen und Standards ermöglicht ISiK auch komplexere Szenarien:

• Integration mobiler (Mess-)Geräte ohne eigene Server-Infrastruktur
• Integration selten eingesetzter Subsysteme für die interoperable Übertragung von Patientendaten
• Integration von Entscheidungsunterstützungssystemen
• Standardisierter Ansatz für Massendatentransfer zwischen Systemen
• Integration von webbasierten Applikationen von Drittherstellern in Primärsysteme ("Fremdaufruf")

ISiK stellt einen wichtigen Baustein in der Digitalisierungsstrategie des deutschen Gesundheitswesens dar und unterstützt Krankenhäuser bei der Umsetzung gesetzlicher Anforderungen und der Verbesserung ihrer IT-Infrastruktur. 🏆

Webbasierte Zugriffe via APIs – Der moderne Ansatz

Eine der wichtigsten Entwicklungen in der Healthcare IT ist der Übergang von nachrichtenbasierten zu API-basierten (Application Programming Interface) Integrationsansätzen. 🌐 Diese Entwicklung revolutioniert die Art und Weise, wie Gesundheitssysteme miteinander kommunizieren.

Was sind APIs im Gesundheitswesen?

APIs sind Schnittstellen, die es Anwendungen ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Im Gesundheitswesen folgen moderne APIs meist dem REST-Paradigma (Representational State Transfer), das standardisierte HTTP-Methoden (GET, POST, PUT, DELETE) nutzt, um Ressourcen abzurufen oder zu manipulieren.

Vorteile webbasierter APIs

• Echtzeit-Zugriff: Daten können bei Bedarf abgerufen werden, statt regelmäßige Batch-Übertragungen durchzuführen
• Granularer Zugriff: Es können gezielt einzelne Datenpunkte abgefragt werden, statt komplette Dokumente zu übertragen
• Reduzierte Komplexität: REST-APIs sind leichter zu implementieren als traditionelle Nachrichtensysteme
• Entwicklerfreundlichkeit: Web-Entwickler können mit vertrauten Techniken arbeiten, ohne Spezialwissen im Gesundheitswesen
• Skalierbarkeit: API-Infrastrukturen lassen sich leichter skalieren und in moderne Cloud-Architekturen integrieren

FHIR als API-Standard

FHIR wurde speziell als API-basierter Standard entwickelt und ist optimal für die webbasierte Integration geeignet:

GET https://krankenhaus-api.de/fhir/Patient?family=Mustermann&given=Max

Dieser einfache HTTP-Aufruf könnte alle Patienten mit dem Namen "Max Mustermann" zurückgeben – deutlich einfacher als traditionelle HL7-Implementierungen.

APIs als Enabler für Innovation

Webbasierte APIs ermöglichen neue Anwendungsfälle, die mit traditionellen Standards schwer umsetzbar waren:

• Mobile Gesundheits-Apps, die direkt auf klinische Daten zugreifen können
• Patientenportale mit Echtzeit-Informationen
• Telemedizinlösungen mit direkter Integration ins KIS
• Forschungsdatenbanken mit anonymisierten Daten aus klinischen Systemen
• KI-basierte Entscheidungsunterstützungssysteme mit Zugriff auf relevante Patientendaten

Die API-Entwicklung im Gesundheitswesen wird weiter an Bedeutung gewinnen und ist ein zentraler Baustein für die digitale Transformation. 🚀

Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen

Trotz der Fortschritte bleibt die volle Interoperabilität im Gesundheitswesen eine Herausforderung. 🚧 Zu den größten Hürden zählen:

Technische Herausforderungen

• Unterschiedliche Implementierungen: Selbst wenn zwei Systeme denselben Standard verwenden, können Details der Implementierung variieren
• Legacy-Systeme: Ältere Systeme ohne moderne Schnittstellen sind noch immer weit verbreitet
• Semantische Heterogenität: Unterschiedliche Bedeutungen desselben Begriffs in verschiedenen Systemen

Organisatorische Herausforderungen

• Wettbewerbsumfeld: Hersteller haben nicht immer ein Interesse an vollständiger Interoperabilität
• Datenschutzbedenken: Besonders in Deutschland stellen hohe Datenschutzanforderungen eine zusätzliche Komplexitätsebene dar
• Fehlende Anreize: Die Kosten für Interoperabilität tragen oft die Anbieter, während der Nutzen bei Patienten und dem Gesundheitssystem insgesamt liegt

Aktuelle Entwicklungen

Die gute Nachricht: Es gibt bedeutende Fortschritte. Besonders vielversprechend sind:

• Die Gematik treibt mit der Telematikinfrastruktur 2.0 die digitale Vernetzung voran
• Das Krankenhauszukunftsgesetz (KHZG) fördert gezielt digitale Infrastrukturen
• FHIR gewinnt als API-basierter, moderner Standard zunehmend an Bedeutung
• Die Initiative Interop Council bringt internationale Akteure zusammen
• ISiK schafft verbindliche Standards für deutsche Krankenhäuser
• JSON und REST-APIs werden zunehmend zum De-facto-Standard für moderne Integrationen

Fazit

Interoperabilität im Gesundheitswesen ist keine technische Spielerei, sondern eine zwingende Voraussetzung für bessere Patientenversorgung, effizientere Prozesse und neue digitale Anwendungen. 🚀

Die Standards HL7, IHE und DICOM bilden das Fundament für ein vernetztes Gesundheitssystem. Während HL7 die Sprache für den Datenaustausch definiert, gibt IHE Leitlinien für die Anwendung in realen Szenarien, und DICOM sorgt für die einheitliche Handhabung medizinischer Bilder.

Moderne Datenformate wie JSON und XML sowie webbasierte APIs revolutionieren zusätzlich die Art und Weise, wie Systeme kommunizieren. Nationale Initiativen wie ISiK schaffen dabei den rechtlichen und technischen Rahmen für verbindliche Standards in deutschen Gesundheitseinrichtungen.

Die Herausforderungen sind komplex, aber die Richtung ist klar: Hin zu APIs, cloud-basierten Lösungen und patientenzentrierten Ansätzen. Mit FHIR, modernen IHE-Profilen und weiterentwickelten DICOM-Anwendungen stehen die Werkzeuge bereit.

Für Klinikmanager bedeutet dies: Interoperabilität muss Teil jeder IT-Strategie sein. Die Standards zu verstehen ist der erste Schritt, um fundierte Entscheidungen zu treffen und die digitale Transformation voranzutreiben.