Diseño de una pasarela HL7/EN 13606 para el intercambio de …cci.fundaciobit.org/cci_files/documents/PasarelaCASEIB... · 2014-06-03 · 50 XXIV Congreso Anual de la Sociedad Española

ISBN: 84-9769-160-1 49

XXIV Congreso Anual de la Sociedad Española de Ingeniería Biomédica • Pamplona, 6, 7, 8 de noviembre de 2006

Diseño de una pasarela HL7/EN 13606 para el intercambio de información de Telemonitorización domiciliaria de pacientes

R. González Couto1, L. Alonso Nevado1, R. Somolinos Cristobal2, P. de Toledo Heras1, A. Muñoz Carrero2, F. del Pozo Guerrero1, C. Hernández Salvador2, F. Tous Llull3, P. Ferriol Monserrat3

1 Grupo de Bioingeniería y Telemedicina, Universidad Politécnica de Madrid, España {rgonzalez, lalonso, paula}@gbt.tfo.upm.es

2 Laboratorio de Bioingeniería y Telemedicina. Hospital Universitario Puerta de Hierro, Madrid, España. 3 Fundación IBIT, Palma de Mallorca, España.

ResumenEste trabajo describe el desarrollo de una pasarela software que permite la traducción de resultados de telemonitorización domiciliaria de pacientes desde el formato estándar HL7 a extractos compatibles con la norma europea EN 13606 de Historia Clínica Electrónica Interoperable. Este prototipo forma parte de la plataforma middleware desarrollada por el proyecto “Red de Telemedicina”, y se podrá integrar en el futuro con diferentes sistemas de telemonitorización para dotarles de interoperabilidad, en el marco de aplicaciones de e-salud. En paralelo, el trabajo describe, las modificaciones llevadas a cabo en un sistema concreto de telemonitorización domiciliaria para que pueda comunicarse directamente con un servidor de historia clínica electrónica compatible EN 13606, usando los mismos extractos mencionados anteriormente.

1. Introducción Los sistemas de telemedicina orientados a la gestión de la enfermedad crónica tienen un gran potencial como herramienta que permita controlar los costes que estos pacientes están generando a los sistemas sanitarios actuales, y al mismo tiempo ofrecer una asistencia integrada, continua y de calidad. En el caso de la diabetes, la insuficiencia cardiaca congestiva y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, existen múltiples experiencias que apuntan en este sentido [1]-[5].

En este marco se están desarrollando diversas aplicaciones que permiten la telemonitorización domiciliaria de pacientes para realizar un seguimiento continuado de su evolución y prevenir recaídas antes de que estas se produzcan. Tradicionalmente esta información se viene almacenando en repositorios independientes de los sistemas de historia clínica del hospital o primaria, lo que resulta perjudicial para el objetivo de ofrecer una asistencia integrada y con continuidad entre niveles.

Para paliar este problema es esencial dotar a los sistemas de telemedicina de interfaces que permitan su comunicación con los repositorios de datos de historia clínica y que estén basados en estándares.

Con este objetivo, el Grupo de Bioingeniería y Telemedicina de la Universidad Politécnica de Madrid, la Fundación Ibit y el Grupo de Bioingeniería del Hospital Puerta de Hierro han desarrollado una serie de componentes middleware que permiten almacenar información de telemonitorización domiciliaria en un servidor de Historia Clínica Electrónica (HCE) basado en la norma del Comité Europeo de Estandarización EN-13606 para la interoperabilidad de HCE [6], desarrollado por este último grupo. Este desarrollo se integra en la plataforma diseñada por la Red de Telemedicina (Red Temática de Investigación cooperativa “Nuevos servicios sanitarios basados en Telemedicina”) [7], una plataforma genérica para la prestación de servicios de telemedicina compuesta de componentes middleware estándar y cuyo elemento central es el mencionado servidor de Historia Clínica.

Hoy en día hay dos normas principales en el dominio de la Historia Clínica Electrónica, la norma EN 13606 del Comité Europeo de Estandarización (CEN) [8] y HL7 [9], que están comenzando a converger en algunos aspectos. La principal diferencia entre ellas es que EN 13606 estandariza la arquitectura genérica de una historia clínica electrónica comunicable, mientras que HL7 se limita a definir mensajes estándar para la comunicación de los tipos de información que se transmiten usualmente entre sistemas. La última versión de HL7, HL7 v3.0, propone una arquitectura genérica para documentos clínicos (Clinical Document Architecture, CDA), que está más cercana al objetivo de la norma del CEN. La norma EN 13606 tiene su principal ventaja en el hecho de que es resistente a cambios y ampliable sin necesidad de modificar el modelo, simplemente añadiendo nuevos arquetipos; su mayor inconveniente actual es que todavía se encuentra en desarrollo, por lo que aún no hay implementaciones funcionando de la misma.

Otra iniciativa interesante en el dominio de la HCE es OpenEHR [10], un trabajo de normalización impulsado por la Foundation openEHR, con sede en Australia y que guarda muchos puntos en común con EN13606.

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La norma EN13606 está basada en la separación entre conocimiento (hechos y afirmaciones recogidos a lo largo del tiempo y que son ciertos para todas las entidades del dominio - “el septum atrial separa las aurículas en el corazón humano”) e información (hechos u opiniones que son ciertas para entidades específicas - “Juan Español tiene un defecto en el septum atrial”). Esta separación se implementa mediante un doble modelo: de referencia,que recoge las características estables de la información que no van a variar a lo largo del tiempo y de arquetiposque modela los conceptos del dominio, que pueden variar según el conocimiento científico evolucione. Basando el desarrollo de los sistemas en el modelo de referencia, éstos se protegen frente a los cambios en el conocimiento, que únicamente implicarían una actualización de los arquetipos

Para la definición de los arquetipos, la norma recurre al lenguaje de descripción de arquetipos ADL (Archetype Definition Language). ADL es esencialmente un lenguaje que permite establecer restricciones sobre el modelo de referencia, definiendo de esa manera qué tipo de información puede contener un determinado arquetipo. Cada arquetipo individual (por ejemplo el arquetipo de “presión arterial”, o el de “informe de alta”) puede cambiar para adaptarse a nuevas prácticas clínicas, mientras que el lenguaje ADL y el modelo de arquetipos son estables y forman parte de la norma.

Un elemento fundamental de la norma es el modelo de comunicación (Figura 1), que especifica cómo se puede intercambiar información entre dos sistemas de historia clínica. El elemento intercambiado es el extracto, que puede contener cualquier tipo de información clínica, y que se genera basándose en los diferentes arquetipos definidos. Si fuese necesario para interpretar completamente un extracto, el sistema receptor puede consultar los arquetipos primarios a los que está referido, que se deben encontrar en un repositorio común.

Figura 1. Modelo de comunicación en la norma EN 13606. (Original de David Lloyd, UCL)

A la hora de diseñar una plataforma genérica para el desarrollo de sistemas de telemedicina se decidió apostar por la norma EN13606 por su mayor flexibilidad y su capacidad para crecer y adaptarse a un escenario con información heterogénea que procede de diferentes fuentes. Sin embargo, considerando que las pocas aplicaciones de telemedicina que hoy en día disponen de

un interfaz estándar (por ejemplo el sistema Motohealth – Motorota Inc, Florida, USA [11]) se han basado en HL7, se ha decidido desarrollar una pasarela que permite la traducción entre esas normas, aumentando así la interoperabilidad de la plataforma de la Red de Telemedicina.

El objetivo del trabajo presentado es diseñar un prototipo que permita comunicar con un servidor de historia clínica basado en la norma EN 13606, tanto desde un sistema de telemonitorización propietario como desde cualquier sistema de telemedicina con interfaz HL7.

2. Material y Métodos Con este doble objetivo se inició el trabajo definiendo un extracto conforme a la norma EN 13606 que contenga la información de telemonitorización domiciliaria necesaria, y que lógicamente es común para ambos desarrollos (sistema propietario / sistema basado en HL7).

Posteriormente se analizó el Servidor de HCE EN 13606 desarrollado por el Hospital Puerta de Hierro en el Marco de la Red de Telemedicina. Este servidor tiene en la actualidad dos interfaces posibles, basadas respectivamente en Corba y Web Services (SOAP, Simple Object Access Protocol).

sensores

ConformadorNorma CEN 13606

Gateway domicilario

WebService

Repositorio de datos HCEEN 13606

PLATAFORMA PROYECTO “RED DE

TELEMEDICINA”(DESCRIPCIÓN SIMPLIFICADA)

Extracto 13606

Aplicaciones de Telemedicina existentes con Interfaz HL7

Servidor de telemonitorización

Emisor

Servidor HL7 (SOAP)

Intérprete

Mensaje HL7 ACK

Confirmacion

Red personal de telemonitorización (Perseia)

Servidor Historia Clínica EN 13606

Módulo de adqusiciónde datos

k i

Extracto 13606Confirmacion

Mensaje HL7 ORU^R01

Pasarela HL7/13606

sensores

ConformadorNorma CEN 13606

Gateway domicilario

WebService

Repositorio de datos HCEEN 13606

PLATAFORMA PROYECTO “RED DE

TELEMEDICINA”(DESCRIPCIÓN SIMPLIFICADA)

Extracto 13606

Aplicaciones de Telemedicina existentes con Interfaz HL7

Servidor de telemonitorización

Servidor de telemonitorización

Emisor

Servidor HL7 (SOAP)

Intérprete

Emisor

Servidor HL7 (SOAP)

Intérprete

Mensaje HL7 ACK

ConfirmacionConfirmacion

Red personal de telemonitorización (Perseia)

Servidor Historia Clínica EN 13606

Módulo de adqusiciónde datos

k i

Módulo de adqusiciónde datos

k ikkk iii

Extracto 13606ConfirmacionConfirmacion

Mensaje HL7 ORU^R01

Pasarela HL7/13606

Figura 2. Desarrollos realizados en este trabajo y marco en el que se integran.

El estudio de las ventajas e inconvenientes de ambos sistemas nos llevó a selección de Web Services, por ser hoy en día una tecnología más aceptada y por lo tanto más factible su integración en escenarios hospitalarios reales.

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Además, se constató que para el equipo de trabajo implicado era mucho más sencilla de manejar, posiblemente por estar más cercana a su experiencia previa. Como implementación se ha elegido el servidor SOAP AXIS de Apache, usando un servidor web Apache Tomcat.El paso final fue el desarrollo de los módulos software necesarios (Figura 2): el conformador 13606 que se integra en el gateway de telemonitorización domiciliario (desarrollo propietario) y la pasarela HL7/13606 para la interoperabilidad con sistemas basados en HL7. El lenguaje de programación utilizado es java, y el entorno de desarrollo Borland Java Builder, que dispone de librerías específicas para la generación de Web Services. La versión de HL7 sobre la que se ha trabajado es la 2.3.1.

3. Resultados

3.1. Generación de arquetipos en lenguaje ADL

Se generaron diferentes arquetipos primarios en lenguaje ADL (Archetype Definition Language), cada uno de los cuales se corresponde con un elemento de información clínica relevante en escenarios de telemonitorización domiciliaria de pacientes (temperatura, presión arterial, saturación de oxígeno en sangre y concentración de glucosa en sangre). Cada arquetipo contiene diferentes datos como el tipo de dispositivo de medida, número de serie del dispositivo o el dato clínico en cuestión. También se generó un template que especifica la manera de organizar y agrupar los anteriores de manera ordenada y orientado a crear el extracto final. Para los arquetipos primarios se revisó el trabajo ya existente (publicado por OpenEHR). Para garantizar que los arquetipos se adecuaban a las normas del lenguaje ADL se utilizó la herramienta ADL workbench 1.2, desarrollada por esa misma organización.

3.2. Diseño del extracto EHR EXTRACT

COMPOSITION (arquetipo)

Datos demográficos

ENTRY: Temperatura (arquetipo)

ELEMENT: Tomador

ELEMENT: Atestador

ELEMENT: Tipo_Disp

ELEMENT: Nombre_Disp

ELEMENT: Temperatura

ELEMENT: Localización

ENTRY: Presion_Arterial (arquetipo)

ELEMENT: Tomador

ELEMENT: Atestador

ELEMENT: Tipo_Disp.

ELEMENT: Nombre_Disp

ELEMENT: Num_serie

ELEMENT: Sistólica

ELEMENT: Diastólica

ELEMENT: Media

ELEMENT: Pulso

ELEMENT: Localización

ENTRY: Saturacion_O2 (arquetipo)

ELEMENT: Tomador

ELEMENT: Atestador

ELEMENT: Tipo_Disp.

ELEMENT: Nombre_Disp

ELEMENT: Num_serie

ELEMENT: Saturacion_O

ELEMENT: Localización

ENTRY: Glucosa(arquetipo)

ELEMENT: Tomador

ELEMENT: Atestador

ELEMENT: Tipo_Disp.

ELEMENT: Nombre_Disp

ELEMENT: Num_serie

ELEMENT: Glucosa

ELEMENT: Tiempo

Figura 3. Esquema del extracto XML que contiene la información de telemonitorización

La estructura del extracto generada se puede ver en la Figura 3. Se ha recurrido a un elemento Composition del modelo de referencia, que contiene a su vez cinco

entradas (entry), correspondientes cada una de ellas a un dato clínico obtenido de la monitorización domiciliaria de paciente

3.3. Pasarela HL7/13606 para datos de telemonitorización domiciliaria

Entre los diferentes mensajes HL7 que pudieran ser aceptados por la pasarela se consideró implementar los relacionados con altas de pacientes (ADT, Admisión,discharge and transfer en nomenclatura HL7) por un lado y los relacionados con observaciones por otro. Sin embargo, por la concepción de la norma EN 13606 la información demográfica se almacena en un servidor diferente (un servicio de identificación de pacientes, PID, lo que por otro lado es cada vez más frecuente en escenarios reales), lo que nos ha llevado a descartar la implementación de mensajes tipo ADT.

Nos concentramos entonces en los mensajes relacionados con observaciones, para actuar como pasarela que almacene los resultados de telemonitorización domiciliaria obtenidos en otros componentes de la Plataforma Red de Telemedicina. Por la concepción del servidor HCE de la red resulta más adecuado trabajar en el modo de HL7 unsolicited update (actualizaciones no solicitadas) que en el modo query (petición respuesta), por lo que este ha sido el modo elegido.

La Pasarela HL7/13606 recibe la información médica en un mensaje ORU^R01 de la versión 2.3.1 de HL7. que contiene información concerniente a una observación realizada a un paciente, en este caso, información de telemonitorización.

MSH1|^~\\&|MotoHealthCIv1.0|Hospital_Clinic|CDB||||ORU^R01|K172|P

PID|1|012|||Amigo^Juan||||||Calle Princesa|98211|91-345-67-89

OBR|11|CHEST XRAY LATERAL|R|198703291530|19873290800|||JBM|N||||| Dr. Watson

OBX|113||28716^MDC_CONC_GLU_ART^ISO_MDC_1^Concentration^milligram_of_glucose_per_deciliter_of_blood^local|3|110|null^null^null^Mg/dL^miligram_per_deciliter^local||N||F|||||| |

OBX|114|CE|150302^MDC_PRESS_CUFF_DIA^ISO_MDC_1^DIA^Diastolic^local||80|266016^MDC_DIM_MMHG^ISO_MDC_1^mmHg^millimeters_of_mercury^local|30-45||||F

Figura 4. Mensaje HL7 recibido.

El mensaje se estructura en cuatro segmentos:

MSH (Message header segment): Cabecera del mensaje, que indica, entre otras cosas, su tipo. PID (Patient identification segment): Identificación del paciente OBR (Observation request segment): Segmento que identifica la observación realizada. OBX (Observation result segment): Segmento que contiene los resultados de monitorización de pacientes. Habrá tantos segmentos como observaciones realizadas.

Tras la recepción, via Servicio Web, del mensaje ORU^R01, la pasarela lo analiza y obtiene de él la información relevante, a partir de la cual crea el extracto 13606, que es en definitiva un archivo XML, y que es enviado, también usando el protocolo SOAP al Servidor

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de Historia Clínica 13606. En las figuras 4 y 5 se representa de forma esquematizada el tipo de transformación realizada por la pasarela.

La pasarela consta tres módulos (Figura 2):

1. Servidor HL7: receptor de los mensajes ORU^R01 en formato HL7 originados por el servidor de telemonitorización.

2. Intérprete: módulo que crea el extracto según la norma EN 13606, a partir del mensaje ORU^R01.

3. Emisor: módulo que envía los extractos según se van creando al Servidor de HCE. A su vez, recibe del servidor la respuesta informando de la validez o no del extracto enviado y gestiona los mensajes ACK (acuse de recibo) para el servidor de telemonitorización.

<ENTRY> <name originalText="Glucosa" /> ................................. <ELEMENT> <name originalText="Glucosa" /> <rc_id assigningAuthorityName="Hosp_Clinic" extension="0009" /> <sensitivity codeValue="Clinical" codingSchemeName="CEN:Sensitivity"/> <composer assigningAuthorityName="Hosp_Clinic " extension="Dr. Clos"/> <value> <PQ value="110"> <property codeValue="Glucosa" displayName="Valor de la Glucosa" /> <unit codeValue="Mg/dL" codingSchemeName="" /> </PQ> </value>

</ELEMENT> </ENTRY>

Figura 5. Parte del extracto 13606 generado (correspondiente a la información de niveles de

glucosa).

3.4. Conformador EN13606 integrado en el gateway domiciliario

Para dar cumplimiento al otro objetivo de este trabajo, disponer de un sistema de telemonitorización que pudiese integrarse directamente en la plataforma middleware de la Red de Telemedicina, se ha modificado un desarrollo ya existente en el Grupo de Bioingeniería y Telemedicina de la UPM [12], de manera que el gateway de la red personal de telemonitorización Perseia pueda traducir las medidas de sus diferentes sensores directamente al formato EN 13606 y hacerlos llegar a través de un cliente SOAP al servidor HCE. (Figura 2).

4. DiscusiónEl trabajo presentado se encuentra todavía en una fase exploratoria y se espera que su desarrollo se consolide de forma paralela a la norma EN 13606, y que esté condicionado por el proyecto de armonización entre HL7 y el grupo de trabajo correspondiente del CEN. Existen otros trabajos destinados a traducir información almacenada en bases de datos al formato EN 13606 [13], aunque no conocemos ningún trabajo que aborde la integración de datos originalmente en mensajes HL7.

Los arquetipos propuestos en este trabajo están lejos de ser útiles para los propósitos de la norma EN 13606, ya que se circunscriben a un escenario muy concreto, todo lo contrario del objetivo final, donde un arquetipo debe ser el marco de referencia que convierta en información un determinado conjunto de datos. Su valor podría estar más bien en aportar el punto de vista de la e-salud a la hora de definir arquetipos genéricos para conceptos como la presión arterial o la medida de glucosa en sangre.

AgradecimientosEste trabajo ha sido financiado parcialmente por la Red Temática de Investigación Cooperativa Nuevos Servicios de Salud basados en Telemedicina (FIS GO3/117 y FIS PI051686).

Referencias [1] C. Maiolo, EI. Mohamed, CM. Fiorani A. de Lorenzo,

"Home telemonitoring for patients with severe respiratory illness: the Italian experience", Journal of Telemedicine and Telecare, Vol. 9, No. 2, pp. 67-71, 2003.

[2] Salvador CH, Carrasco MP, de Mingo MA et al. "Airmed-cardio: a GSM and Internet services-based system for out-of-hospital follow-up of cardiac patients". IEEE Trans Inf Technol Biomed.Vol 9, No 1, pp 73-85. 2005.

[3] De Toledo P, Jimenez S, Del Pozo F, Roca J, Alonso A, "Telemedicine experience for chronic care in COPD", IEEE Trans Inf Technol Biomed. vol 10, 3, 567-573. 2006.

[4] Schofield et al. “Early outcomes of a care coordination enhanced telehome care program for elderly veterans with chronic heart”. Telemed J E Health. 2005 11(1):20-7.

[5] Gomez EJ et al. “Telemedicine as a tool for intensive management of diabetes The DIABTel experience,” Comput. Methods Programs Biomed. vol. 69, pp. 163–177. 2002.

[6] Muñoz A et al. [Electronic Health Care Record Server compliant with EN13606 standard] (Spanish). Informatics and Health (I+S), nº 51, pp. 47-52, 2005.

[7] De Toledo P, García A et al. Sistemas de Telemedicina Domiciliaria basados en una Arquitectura Middleware Genérica. Informática y Salud Nº51, pp 41-46.2005.

[8] European Normalisation Committee CEN/TC 251 Health Informatics Technical Committee CEN/TC251 WG I. Health Informatics-Electronic Healthcare Record Communication: Reference Model. prEN 13606-1, 2003.

[9] Health Level Seven Standards Developing organization. Disponible en www.hl7.org

[10] OpenEHR Foundation. http://www.openehr.org/ [11] De Toledo P, Lalinde W, del Pozo F, Thurber D, et al.

Interoperability of a Mobile Health Care Solution with Electronic Healthcare Record Systems. Proceedings of the 28th IEEE EMBS Annual International Conference. 2006.

[12] Jiménez-Fernández S, Araujo Á, Cobo A et al. PERSEIA: a Biomedical Wireless Sensor Network to Support Healthcare Delivery for the Elderly and Chronically Ill. Proceedings 28th IEEE EMBS Annual International Conference. 2006.

[13] Maldonado JA, Robles M, Crespo P. Integration of distributed healthcare records: publishing legacy data as XML documents compliant with CEN/TC251 ENV13606. Proceedings 16th IEEE Symposium on Computer Based Medical Systems, pp. 213-218 (2004).