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Schlichting, S, Ingenerf J (2005). Modellierung von Behandlungspfaden mittels des HL7 RIM.
In: Tolxdorff, T, Steyer, G (eds.). Telemed 2005 - bit for bit - Halbzeit auf dem Weg
zur Telematikinfrastruktur. Berlin: Aka (ISBN 3-89838-064-5), 302-308.
Modellierung von Behandlungspfaden mittels des HL7 RIM
Stefan Schlichting, Josef Ingenerf
Institut für Medizinische Informatik
Universität zu Lübeck
Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck
Email: stefan.schlichting@imi.uni-luebeck.de oder ingenerf@imi.uni-luebeck.de
Zusammenfassung. Das HL7 RIM stellt ein generisches konzeptuelles Modell für
den gesamten Bereich des Gesundheitswesens dar. Über den eigentlichen Verwen-
dungszweck zur Modellierung von Nachrichten hinaus, kann generell die Erstellung
eines Informationsmodells für beliebige Anwendungssysteme abgeleitet werden. Als
standardisierter Ausgangspunkt wird mit dem RIM eine syntaktische und semantische
Interoperabilität hinsichtlich der verwendeten Objekttypen und ihrer Relationen si-
chergestellt, z.B. im Hinblick auf erzeugte XML-Dokumente. Das RIM ist als UML-
Klassendiagramm verfügbar. Unter Verwendung mehrerer Entwicklungswerkzeuge
lässt sich der Softwareentwurf unterstützen. In diesem Beitrag wird über Erfahrungen
berichtet, die bei der Verwendung des HL7 RIM für die Modellierung und Implemen-
tierung von Behandlungspfaden in einer mobilen Anwendung gewonnen werden
konnten.
1 Einleitung
Das MoCPa-Projekt (Mobile Clinical Pathways) befasst sich mit der Entwicklung eines
mobilen, standardbasierten Informationssystems zur Unterstützung von Behandlungspfa-
den [1]. Das Informationssystem soll im Bereich der Interdisziplinären Notaufnahme des
Universitätsklinikums Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, zur Unterstützung der Be-
handlung nach Notfallprozessplänen (NOPs) eingesetzt werden. Die an der Behandlung
beteiligten Personen verwenden PDAs, um die noch zu erledigenden Schritte anzuzeigen
bzw. die erfolgten Arbeitschritte inklusive der Befunddaten zu dokumentieren. Eines der
Basiskonzepte ist der Einsatz einer XML-basierten Workflow-Engine [2] zur Darstellung
einer Instanz eines Behandlungspfades (im Folgenden als Patientenpfad bezeichnet). Dazu
wird ein Behandlungspfad mittels eines XML-Dokumentes beschrieben, das als Template
für einen Patientenpfad dient. Dieses wird dazu verwendet, anhand der bisher dokumentier-
ten Arbeitsschritte die nächsten Arbeitsschritte des Patientenpfades zu bestimmen und diese
zu visualisieren. Das Template eines Behandlungspfades ist eine Instanz eines generischen
Informationsmodels zur Darstellung von Behandlungspfaden, das in Anlehnung an das
HL7 RIM Version 3 (Reference Information Model) [3] entwickelt wurde. Es definiert
jedoch ähnlich wie das Informationsmodell im bIT4health-Projekt [4] kein DMIM (Do-
main Message Information Model), sondern verwendet lediglich die Klassen und Datenty-
pen des RIMs. Dieser Ansatz ermöglicht die Wiederverwendung eines einmal erstellten
Behandlungspfades durch weitere Systeme, da die Syntax und die Semantik auf einem
anerkannten Standard aufbauen. In diesem Beitrag werden die Vorgehensweise und Erfah-
rungen bei der Erstellung des Informationsmodells zur Darstellung von Behandlungspfaden
mittels des HL7 RIM beschrieben. Des Weiteren wird beschrieben, wie ein konkreter NOP
auf die Klassen des Informationsmodells abgebildet und in das XML-Format umgesetzt
wird.
2 Hintergrund
Das RIM beansprucht, ein generisches Modell für den gesamten Bereich des Gesundheits-
wesens vorzulegen, das mit seinen sechs Basisklassen an anderer Stelle bereis ausführlich
beschrieben wurde [5], weswegen hier nur kurz darauf eingegangen wird. Die sechs Basis-
klassen des RIMs, die auch als Backbone bezeichnet werden, sind Act, Participation, Role,
Schlichting, S, Ingenerf J (2005). Modellierung von Behandlungspfaden mittels des HL7 RIM.
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Entity sowie Act Relationship und Role Relationship. Acts stellen dabei jegliche Art von
Handlungen im Rahmen des Gesundheitswesens dar wie etwa Prozeduren oder Beobach-
tungen, die an einem Patienten durchgeführt werden. In die Klasse der Entities fallen Per-
sonen, Organisationen oder Gegenstände. Jede Entity kann in verschiedenen Rollen an
einer oder mehreren Handlung teilnehmen. Handlungen und Rollen können wiederum
untereinander in Beziehung stehen. Durch die Integration des USAM (Unified Service
Action Model) [6, 7] in das RIM ist es möglich, einen Workflow zu repräsentieren. Die
Hauptbestandteile des USAM lassen sich in der Form der Handlung (Act), der Beziehung
zwischen Handlungen (Act Relationship) und der Statusattribute einer Handlung im RIM
wieder finden. Der mood-Code ist ein Attribut zur Beschreibung des Modus einer Hand-
lung und erlaubt es, eine Handlung als „definiert“, „geplant“, „beauftragt“ oder „durchge-
führt“ zu deklarieren. Ein weiteres wichtiges Statusattribut ist der so genannte status-Code,
der über den Modus hinaus den aktuellen Status einer Aktivität beschreibt. Hierzu zählen
u.a. die Zustände „neu“, „aktiv“, „abgeschlossen“ und „überholt“. Die Beziehungen zwi-
schen Handlungen können durch Attribute gekennzeichnet sein, die die temporalen oder
konditionalen Beziehungen zwischen den Handlungen beschreiben. So gibt etwa das Attri-
but „sequenceNumber“ die Position der Handlung in einer Reihe von Handlungen an oder
es wird mittels des Attributes „activityTime“ die genaue Uhrzeit einer beabsichtigten
Handlung festgelegt. Des Weiteren bietet das USAM die Möglichkeit, Konditionale auszu-
drücken. Hierzu werden Handlungen in einem der „predicate moods“ beschrieben, die dazu
verwendet werden, die tatsächlich durchgeführten Handlungen mit diesen Konditionalen zu
vergleichen und ggf. weitere Aktivitäten zur Durchführung freizugeben.
3 Methoden
Die Erstellung des Informationsmodells erfolgte in drei Schritten. Zunächst wurden die
bisher papiergestützten NOPs sowie weitere Behandlungspfade analysiert und als „Story-
boards“ verwendet, um von diesen ausgehend typische Komponenten eines Behandlungs-
pfades zu ermitteln. Die dabei ermittelten Komponenten lassen sich in zwei Kategorien
einteilen und seien im Folgenden skizziert:
1. Module: Ein Pfad eines Patienten ist meistens in einzelne Pfadabschnitte aufge-
teilt. Hierzu zählen etwa die Aufnahme, Diagnostik, Therapie und die Entlassung,
wobei jeder dieser Pfadabschnitte wieder selbst andere Teilabschnitte beinhalten
kann.
2. Handlungen: Die Handlungen sind die eigentlich durchgeführten Aktivitäten. Hier
lassen sich folgende Elemente ausmachen:
• Allgemeine Beobachtungen (diagnostische Prozeduren), z.B. die Abklärung, ob
der Patient Diabetiker ist, oder die Bestimmung des Blutdrucks.
• Therapeutische Prozeduren, z.B. Eingipsen bei Knochenbruch,
• Medikamentengabe, z.B. die Gabe von Infusionslösungen oder die Verabrei-
chung eines Medikamentes.
• Scores als eine Aggregation von Beobachtungen, z.B. der IPSS (Internationaler
Prostata Symptomen Score) bei einer benignen Prostatahyperplasie,
• Checklisten, z.B. OP-Checklisten zur Vorbereitung einer OP oder Patienten-
Checklisten für die Vorbereitung auf einen stationären Aufenthalt,
• sekundäre Handlungen [8], d.h. Handlungen, die die oben genannten primären
Handlungen unterstützen und begleiten wie etwa administrative Handlungen o-
der der fachliche Austausch zwischen Kollegen.
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Abb. 1 Übersicht über das Informationsmodell zur Beschreibung von Behandlungspfaden
Die Analyse hat des Weiteren ergeben, dass jeder Behandlungspfad neben den eigentli-
chen Handlungskomponenten des Pfades weitere Komponenten besitzt, die im Nachfol-
genden als Header-Komponenten bezeichnet werden. Zu diesen zählen Einschluss- und
Ausschlusskriterien für die Anwendung des Pfades, mögliche Risiken für den Patienten bei
der Anwendung des Pfades oder die Ziele, die bei der Behandlung erreicht werden sollen.
Die Einschlusskriterien eines Pfades beschreiben die Voraussetzungen, die erfüllt werden
müssen, damit ein Patient diesem Behandlungspfad zugewiesen werden kann. Im
Gegensatz dazu legen die Ausschlusskriterien fest, welche Patienten nicht mit diesem
Behandlungspfad behandelt werden dürfen und damit zu einem Abbruch der begonnen
Behandlung führen [1].
Im zweiten Schritt wurden die Komponenten, deren Beziehungen sowie die beteiligten
Akteure den RIM Klassen und deren Attributen zugeordnet. Das resultierende Informati-
onsmodell wird in Abb. 1 skizziert. Die Header-Komponenten sind in der Abbildung 1 der
Übersichtlichkeit halber weitestgehend weggelassen. Nur die Entity „Patient“ stellt eine
solche Komponente dar. Mit ihr ist es möglich Klassen von Patienten zu beschreiben, für
die der Behandlungspfad angewendet werden kann. Beispielsweise kann so ein ge-
schlechtsspezifischer Pfad definiert werden.
Um deutlich zu machen, dass ein Pfad keine feste Arbeitsanweisung darstellt, sondern
vielmehr einen Behandlungskorridor beschreibt, von dem im Individualfall abgewichen
werden kann, werden sämtliche Handlungen durch die Verwendung des mood-Codes „Ab-
sicht“ mit dem status-Code „aktiv“ als beabsichtigte Handlung deklariert. Falls eine Hand-
lung nur in einigen speziellen Patientenpfaden durchgeführt werden soll, wird dies durch
die Verwendung des status-Codes „neu“ spezifiziert. Zur Festlegung der Reihenfolge der
Komponenten eines Moduls können die oben beschriebenen Attribute der Handlung bzw.
der Relation „is-component“ verwendet werden. Des Weiteren ist die Spezifizierung von
Vorbedingungen mittels der Relation „precondition“ verbunden mit einer Handlung im
Modus „criterion“ möglich.
Der letzte Schritt erzeugt aus diesem Informationsmodell mit Hilfe der verfügbaren
Tools Visio RMIM-Designer, RoseTree und dem HL7-Schema Builder ein XML-Schema,
welches die XML-Templates validieren müssen. Nach der Umsetzung eines Pfades in ein
XML-Template werden diese von der Workflow-Engine zur Visualisierung des Patienten-
pfades benutzt. Der Zusammenhang zwischen dem Informationsmodell und dem Template
sowie die Funktionsweise der mobilen Anwendung sind in der Abb. 2 dargestellt.
Tabelle 1. Mapping des Einschlusskriteriums „Akute Pankreatitis“ auf die Klasse „Einschlusskriteri-
um“ des Informationsmodells und Darstellung im XML-Template
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Behandl.pfad-
Komponente Mapping auf Klasse des
Informationsmodell Darstellung im XML-Template
Einschlusskrit.:
Verdachtsdiagnose
Akute Pankreatitis
ICD-10: K85.-
Einschlusskriterium
(Beobachtung):
Code: Verdachtsdiagnose
Mood: intent
Status: aktiv
Title: Akute Pankreatitis
Wert (ConceptDescriptor):
code: K85.-
codeSystem: ICD10
displayName:
Akute Pankreatitis
<Einschlusskriterium moodCode= ’INT’>
<code displayName = ‘Verdachtsdiagnose’/>
<title>Akute Pankreatitis</title>
<statusCode code=’active’/>
<value xsi:type=’CD’ code=’K85.-‘
codeSystem=’ICD10’
displayName= ’Akute Pankreatitis’/>
</ Einschlusskriterium >
Im Folgenden soll die Umsetzung des NOPs „Abdomen“ in das XML-Template erläutert
werden Der NOP „Abdomen“ dient der Behandlung von Patienten mit dem Einschlusskri-
terium des abdominalen Schmerzes, hierunter fallen etwa Patienten mit den Diagnosen
Gastritis, Akute Pankreatitis oder Gallenblasensteine. Die Ausschlusskriterien für diesen
Behandlungspfad sind Schock, Peritonismus, Koterbrechen, Blutungen oder traumatische
Ursachen für die abdominalen Bauchschmerzen. Als Beispiel soll in Tabelle 1 die Reprä-
sentation des Einschlusskriteriums „Akute Pankreatitis“ im XML-Dokument gezeigt wer-
den.
Die Behandlung nach NOP „Abdomen“ ist in sechs Pfadabschnitte unterteilt. Zunächst
erfolgt die Aufnahme des Patienten inklusive der Durchführung einer Anamnese. Die
nächsten Abschnitte sind die pflegerischen und die ärztlichen Vorbereitungen der Behand-
lung. Der vierte Abschnitt beinhaltet die Diagnostik und umfasst etwa eine Sonographie
oder in speziellen Fällen ein Röntgen-Thorax. Die folgenden Abschnitte sind die Therapie
und bei Bedarf die stationäre Aufnahme bzw. die Entlassung des Patienten.
Abschließend soll die Umsetzung der Handlung „Sonographie“ (Tabelle 2) betrachtet wer-
den. Hierbei ist die Besonderheit der Definition einer Prozedur im RIM zu beachten. Intui-
tiv würde man eine „Sonographie“ auf die Klasse Prozedur abbilden, da es einen entspre-
chenden OPS-301-Code gibt. Dies widerspricht jedoch der Semantik des HL7 RIM, das
eine Prozedur als eine Handlung definiert, die als direkte Folge eine Änderung des physi-
kalischen Zustands des Zielobjektes hat. Dies gilt jedoch gemäß der Semantik des HL7
RIM nicht für die Sonographie, weshalb sie auf die Klasse „Beobachtung“ abgebildet wer-
den muss.
Tabelle 2. Mapping der Beobachtung „Sonographie“ auf die Klasse „Beobachtung“ des Informati-
onsmodells und Darstellung im XML-Template
Behandl.pfad-
Komponente Mapping auf Klasse des
Informationsmodell Darstellung im XML-Template
Beobachtung:
Sonographie
des Oberbauchs
OPS: 3-008
Beobachtung:
Mood: intent
Status: aktiv
Title: Sonogr. d. Ober-
bauchs
Code (ConceptDescriptor):
code: 3-008
codeSystem: OPS
displayName:
Sonogr. d. Oberbauchs
<Beobachtung moodCode=’INT’>
<code code=’3-008‘ codeSystem=’OPS’
displayName=
’Sonographie des Oberbauchs’/>
<title> Sonographie des Oberbauchs</title>
<statusCode code=’active’/>
</Beobachtung>
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Abb. 2 Verwendung des Informationsmodells zur Erzeugung eines XML-Schemas. Die papierge-
stützten Notfallsprozesspläne werden in ein XML Dokument umgesetzt, welches das XML-Schema
validiert. Dieses Dokument wird zur Darstellung des Behandlungspfades auf dem PDA verwendet.
4 Diskussion
Bei der Erstellung des Informationsmodells anhand der vorhandenen NOPs hat sich ge-
zeigt, dass das HL7 RIM ein mächtiges Informationsmodel ist, das durch die Integration
des USAM nicht nur zur Modellierung von Nachrichten verwendet werden kann, sondern
auch als Grundlage zur Modellierung eines Informationsmodell im Gesundheitswesen
dienen kann. Die Verwendung der vorhandenen Tools erleichtert des Weiteren den Model-
lierungsprozess und ermöglicht, die entsprechenden XML-Schemata aus dem Modell zu
generieren. Die beispielhafte Modellierung des NOPs „Abdomen“ hat die Praktikabilität
dieses Ansatzes gezeigt, jedoch stehen die Tests für die Verwendung der mobilen Applika-
tion noch aus, da sich das Projekt erst in einem fortgeschrittenen Entwicklungsstatus befin-
det. Die Umsetzung hat auch gezeigt, dass die Handlungen des Pflegedienstes noch nicht
vollständig durch die Klassen des RIMs repräsentiert werden können. Dieses Problem ist
jedoch schon von Danko et al. [9] bekannt, wo Lösungsvorschläge präsentiert werden.
Erste Demonstrationen der Visualisierung des Behandlungspfades stießen auf großes
Interesse seitens der angesprochenen Ärzte und Pflegekräfte. Die vorhandene Werkzeugun-
terstützung bei der Ableitung des XML-Schemas für Notfallspläne aus dem RIM erlaubt
ein produktives Vorgehen. Allerdings musste für die eigentliche XML-Kodierung der indi-
viduellen Notfallprozesspläne (NOPs) auf übliche XML-Editoren wie etwa XMLSpy von
Altova (www.altova.com) zurückgegriffen werden. Obwohl also die Validierung der Er-
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gebnisdokumente vereinfacht wird, ist das händische Umsetzen der papiergestützten Be-
handlungspfade in XML-Dokumente sowie deren Pflege mit Standard-XML-Editoren zwar
möglich, jedoch aufwändig. Um dieses Problem zu beheben soll in naher Zukunft ein
Werkzeug entwickelt werden, das es ermöglicht, die Behandlungspfade mittels einer Mo-
dellierungssprache wie etwa UML zu modellieren und diese Modelle dann in das XML-
Format zu exportieren.
5 Literatur
1. Kahla-Witzsch H, Geisinger T: Clinical Pathways in der Krankenhauspraxis. Stuttgart: Kohl-
hammer, 2004.
2. Workflow Management Coalition: Terminology & Glossary, 1999, http://www.wfmc.org.
3. HL7 Version 3: http://www.hl7.org.
4. Liebschner Th, Ocke S, Saring S, Schmidt K, Bunz H: Erarbeitung einer Strategie zur Einführung
der Gesundheitskarte – Informationsmodell; Projektgruppe bIT4health, Version 1.1, 08/2004.
5. Blobel B, Oemig F: HL7 Version 3: Konzept, Methoden, Werkzeuge, Teil 1. HL7-Mitteilungen
12; pp 12-18
6. Schadow G, Russler DC, Mead CN, McDonald CJ: Integrating medical information and knowl-
edge in the HL7 RIM. Proc AMIA Symp. 2000;:764-8.
7. Schadow G, Russler D, Mead C, Case J, McDonald C: The Unified² Service Action Model. In-
dianapolis: Regenstrief Institute for Health Care; 1999.
8. Koch O: Unterstützung von einrichtungsübergreifenden Kommunikationsprozessen in der integ-
rierten Gesundheitsversorgung. Telemedizinführer Deutschland 2005;Medizin-Forum AG, Ober-
Mörlen; 106-9.
9. Danko A, Kennedy R, Haskell R, Androwich IM, Button P, Correia CM, Grobe SJ, Harris MR,
Matney S, Russler D: Modelling nursing interventions in the act class of the HL7 RIM Version 3.
Journal of Biomedical Informatics 36 (2003): 294-303.
