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X Jornadas de Ingeniería Telemática - JITEL 2011
Solución estándar y abierta para interoperabilidad
de dispositivos médicos personales X73PHD
sobre perfil médico Bluetooth HDP
A. Aragüés, J. Escayola, I. Martínez, P. del Valle, P. Muñoz, J.D. Trigo and J. García.
Aragon Institute for Engineering Research (I3A) - Univ. Zaragoza (UZ). c/María de Luna 3, 50018 Zaragoza
{aaragues, javier.escayola, imr, pdelvalle, pmg, jtrigo, jogarmo}@unizar.es
Resumen- Este artículo propone una solución estándar y
abierta, basada en software libre (open source) sobre sistema
operativo Linux para interoperabilidad de dispositivos médicos
personales ISO/IEEE11073 Personal Health Devices (X73PHD)
sobre perfil médico Bluetooth Health Device Profile (BT HDP).
La solución se ha implementado sobre una arquitectura de
capas de abstracción e integrado en un servidor de Historia
Clínica Electrónica (HCE) conforme norma internacional UNEEN/ISO 13606. La arquitectura integra servicios en la nube y,
con la incorporación de los paradigmas de e-Accesibilidad y
usabilidad, constituye una propuesta completamente estándar
para garantizar interoperabilidad de sistemas extremo a
extremo.
Palabras Clave- arquitectura de capas de abstracción,
Bluetooth
Health
Device
Profile,
interoperabilidad,
ISO/IEEE11073, Personal Health Devices, servicios en la nube.
I. INTRODUCCIÓN. INTEROPERABILIDAD Y
ESTANDARIZACIÓN DE DISPOSITIVOS MÉDICOS
La evolución más reciente de las nuevas tecnologías y las
herramientas de la Sociedad de la Información ha
transformado completamente el concepto de e-Salud. La
Ingeniería Telemática (IT) juega aquí un papel imprescindible
para abordar el reto de la integración de diferentes protocolos
de comunicación en soluciones interoperables basadas en
estándares. En este contexto, diversas tendencias tecnológicas
están irrumpiendo con fuerza en el convulso ecosistema de
los nuevos dispositivos (Tablet PCs, Netbooks, Smartphones)
donde la aplicación de una norma que defina el intercambio
de información entre dispositivos médicos se torna
fundamental en un sector tan heterogéneo como la e-Salud. El
estándar internacional para este propósito es ISO/IEEE 11073
Personal Health Devices (X73PHD) [1] y su implantación
comercial viene siendo liderada por diversas iniciativas como
Continua Health Alliance o Integrating the Healthcare
Enterprise (IHE). Estas iniciativas buscan la integración de
X73PHD en los servicios sanitarios y la certificación de
dispositivos X73PHD sobre los perfiles médicos adoptados
para las tecnologías de transporte desde el grupo especial de
trabajo Personal Health Devices Working Group (PHDWG)
[2] para X73PHD: USB Personal Health Device Class (USB
PHDC), Bluetooth Health Device Profile (BT HDP) [3], y
ZigBee Health Care (ZHC).
Este es el primer paso para llegar a una plataforma
totalmente interoperable pero, para lograr niveles óptimos en
la calidad asistencial y continuidad de cuidado de un paciente,
es necesario interactuar con la Historia Clínica Electrónica
(HCE) del paciente para el seguimiento y autocontrol de su
salud. El estándar internacional para lograr interoperabilidad
de HCE entre sistemas sanitarios es UNE-EN/ISO 13606 [4].
Sin embargo, la existencia de normas médicas no garantiza la
correcta implementación de una solución homogénea de eSalud personal dado que la integración de las diferentes
normas en soluciones extremo a extremo todavía sigue siendo
una tarea compleja e intrincada. Así, y a partir de desarrollos
anteriormente publicados [5]-[7], se presenta en este artículo
una propuesta de arquitectura abierta y estándar (denominada
uz.health) para telemonitorización de pacientes integrando las
normas de interoperabilidad ISO/IEEE 11073 y UNEEN/ISO 13606 sobre sistema operativo Linux (ver Fig. 1).
Esta solución se centra en entornos de e-Salud personal y
utiliza la más reciente versión X73PHD. Posibilita una
comunicación agente-manager entre los dispositivos médicos
y un dispositivo Tablet PC, Netbook, etc. a través del interfaz
de red personal (Personal Area Networks, PAN) y diferentes
tecnologías inalámbricas (particularizando en este trabajo
para Bluetooth, que hoy en día es la tecnología inalámbrica
más extendida en los dispositivos de salud personal [8]-[9] y
por lo tanto la candidata principal para desarrollar soluciones
de e-Salud ubicuas). Se homogeneíza la comunicación Wide
Area Network (WAN) con un servidor de HCE, mediante
tecnologías Web Services (WS) y formato eXchange Markup
Language (XML), que garantiza intercambio interoperable de
extractos de HCE conforme a UNE-EN/ISO 13606.
En la Sección II se plantean las reglas en las que se
sustenta el diseño de la solución, proponiendo una
arquitectura de capas de abstracción y detallando el núcleo
central conforme al estándar X73PHD. En la Sección III se
describe la implementación de la arquitectura propuesta
garantizando las especificaciones de X73PHD. En la Sección
IV se analiza la integración con el nuevo perfil médico BT
HDP como tecnología de transporte recomendada por
X73PHD. En la Sección V se discute la integración con el
servidor de HCE y los servicios de usuario basados en la
nube. Finalmente, en la Sección VI se discuten las
conclusiones y líneas futuras de trabajo.
Fig. 1 Esquema de la plataforma de telemonitorización 100% estándar.
ISBN: 978-84-694-5948-5
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X Jornadas de Ingeniería Telemática - JITEL 2011
En la parte inferior izquierda, se localizan los botones para
poder contactar con el centro de salud, consultar el HCE o
realizar una medida manual que no esté planificada.
Además, en la parte superior central, se han incluido una
serie de pestañas bajo las que se distribuyen los servicios de
usuario: tareas y eventos, correo, mensajes instantáneos y
contactos. En Fig. 9(b), se presenta la pantalla de selección
de parámetros para el proceso de adquisición de signos
vitales desde los dispositivos médicos. Este proceso sigue
cuatro pasos: seleccionar el tipo de dispositivo, seleccionar
el protocolo de comunicaciones del dispositivo, seleccionar
la tecnología de transporte usada por el dispositivo y, en
caso de que fuera necesario, configurar los parámetros de la
tecnología de transporte. En Fig. 9(b) se muestra un
ejemplo de selección de un tensiómetro X73PHD desde un
Tablet PC mediante tecnología BT HDP. Finalmente, en la
última pantalla mostrada en Fig. 9(c), se observa el
procedimiento completo de medida conforme al modelo de
comunicación X73PHD. En la columna lateral derecha, a
modo didáctico, se ha colocado un analizador de protocolo
pudiendo observar los diferentes estados por los que pasa el
núcleo X73PHD. Una vez completada la medida, ésta se
enviará al servidor de HCE en formato el XML siguiendo el
esquema detallado en el apartado anterior (ver Fig. 8).
(a) Pantalla principal de la plataforma de telemonitorización.
(b) Pantalla de selección de parámetros para adquisición de medidas.
(c) Ejemplo de medida de presión arterial sobre perfil médico BT HDP.
Fig. 9. Interfaz gráfico implementado como prueba de concepto.
VI. CONCLUSIÓN
En este artículo se ha propuesto el diseño de una solución
estándar y abierta para telemonitorización de pacientes,
basada en ISO/IEEE 11073 e UNE-EN/ISO 13606, según
una arquitectura de capas de abstracción. La implementación
de la arquitectura incluye el nuevo perfil médico Bluetooth
HDP y se ha integrado con un servidor de HCE y servicios de
usuario basados en la nube. Esta propuesta contribuye, con
una alternativa abierta e interoperable, al cerrado mercado de
las soluciones comerciales. El diseño propuesto permite a
desarrolladores externos trabajar juntos extendiendo las
funcionalidades de la solución con nuevos servicios de valor
añadido, otras tecnologías de transporte, etc.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a Santiago Carot-Nemesio del proyecto Morfeo
OpenHealth (Universidad Rey Juan Carlos I) su asesoramiento técnico en
esta contribución. Este trabajo ha sido parcialmente subvencionado por los
proyectos TIN2008-00933/TSI del Ministerio de Ciencia e Innovación
(MICINN) y Fondos Europeos para el Desarrollo Regional (FEDER), TSI020100-2010-277 y TSI-020302-2009-7/Plan Avanza I+D del Ministerio de
Industria, Turismo y Comercio, y PI029/09 del Gobierno de Aragón.
REFERENCIAS
[1] ISO/IEEE11073 - Personal Health Devices standard (X73PHD). Health
Informatics. [P11073-00103. Technical report-Overview] [P11073104zz. Device specializations] [P11073-20601. Application profile –
Optimized exchange protocol]. http://standards.ieee.org. [04/11].
[2] Personal Health Devices Working Group (PHDWG). IEEE Standards.
http://standards.ieee.org/PHDworkgroup/. [04/11].
[3] Bluetooth Health Device Profile (BT HDP) v1.0 rev00 Bluetooth
Special interest Group (SIG). http:// www.bluetooth.com. [04/11].
[4] ISO/EN13606 - CEN/TC251. EHR Communication Standard. Parts 1-5.
http://www.medicaltech.org. [04/11].
[5] I. Martínez et al. “Implementación integrada de plataforma telemática
basada en estándares para monitorización”. JITEL, pp. 505-512, 2007.
[6] I. Martínez et al. “Optimización de una plataforma telemática para
monitorización de pacientes para u-Salud”. JITEL, pp. 374-381, 2008.
[7] I. Martínez et al. “Plataforma Telemática de Integración de Estándares
End-to-End para Salud Personal”, JITEL pp. 156-163, 2009.
[8] M. Miyazaki, “Wireless Healthcare – Bluetooth and Beyond”. Business
Briefing: Medical Device Manufacturing and Technology: 65-67, 2005.
[9] X. Zhao et.al, “A Telemedicine System for Wireless Home Healthcare
Based on Bluetooth and the Internet” Telemed J e-Health:10(s2), 2004.
[10] S. Carot-Nemesio et al. “The OpenHealth FLOSS Implementation of the
X73-20601 standard”, Open Source Software Workshop OSEHC, 2010.
[11] Productos BT HDP certificados por Continua: Tensiómetros
Omrom/HEM-7081-IT y
A&D/UA-767PBT-C, pulsioxímetros
Nonin/Onyx-II9560 y Nonin/WristOx2-3150, báscula A&D/UC321PBT-C, podómetro Omron/HJ-721IT y analizador de masa corporal
Omron/HBF-2061T. http://www.continuaalliance.org. [04/11].
[12] Jungo BTware. http://www.jungo.com. [04/11].
[13] Stollmann BlueCode+. http://www.stollmann.de. [04/11].
[14] Toshiba Bluetooth. http://aps2.toshiba-tro.de/bluetooth. [04/11].
[15] Ethermind Stack. http://www.mindtree.com. [04/11].
[16] BlueZ. http://www.bluez.org. [04/11].
[17] Bluetooth Special Interest Group. http://www.bluetooth.org [04/11].
[18] DBus. http://dbus.freedesktop.org/. [04/11]
[19] Device Enterprise Communication (DEC) Profile PCD-01. IHE-PCD.
http://wiki.ihe.net/index.php?title=pcd_profile_dec_overview. [04/11].
[20] Subscribe to Patient Data (SPD) Profile PCD-02. IHE-PCD Technical
Committee.
http://www.ihe.net/Technical_Framework/upload/IHE_
PCD_TF_Supplement_SPD_PC_2007-07-18.pdf . [04/11].
[21] IHE-XDR.
http://wiki.ihe.net/index.php?title=Cross
enterprise_
Document_Reliable_Interchange. [04/11].
[22] HL7 – PHM. http://www.hl7.org/special/Committees/projman/search
able ProjectIndex.cfm?action=edit&ProjectNumber=209. [04/11].
[23] A. Mense et al.,"Healthy interoperability: A standard based framework
for integrating personal monitoring and personal health device data into
medical information systems”, J Inf Techn Health, 7(4):214-221, 2010.
[24] I. Martínez et al., "Recent innovative advances in telemedicine:
standard-based designs for personal health", IJBET, 2010.
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X Jornadas de Ingeniería Telemática - JITEL 2011
Armonización de protocolos de comunicación
propietarios y estándares sobre una plataforma
integrada de e-Salud para telemonitorización
J. Escayola, I. Martínez, P. del Valle, A. Aragüés, P. Muñoz, J.D. Trigo and J. García.
Aragon Institute for Engineering Research (I3A) - Univ. Zaragoza (UZ). c/María de Luna 3, 50018 Zaragoza
{javier.escayola, imr, pdelvalle, aaragues, pmg, jtrigo, jogarmo}@unizar.es
Resumen- Este artículo presenta el diseño e implementación
de una plataforma integrada de e-Salud (Integrated Health
Platform, IHP) para telemonitorización de pacientes que
armoniza múltiples estándares de conectividad ofreciendo un
sistema de gestión técnico-sanitaria orientada a entornos
personales. Entre otros, integra las normas internacionales de
interoperabilidad ISO/IEEE 11073 para dispositivos médicos
personales e UNE-EN ISO 13606 para intercambio de Historia
Clínica Electrónica (HCE). La solución propone diversos
módulos para modelado, gestión, operación y actualización de
dispositivos médicos. Además, dispone de un protocolo de
seguridad para seguimiento remoto por parte de personal
autorizado. Esta propuesta de integración
de equipos
propietarios y estándares garantiza interoperabilidad a todos
los niveles y constituye una solución real para la problemática
del sistema sanitario.
Palabras Clave- interoperabilidad, modelado y actualización
de dispositivos médicos, protocolos de comunicación,
seguimiento de pacientes.
I.
INTRODUCCIÓN. INGENIERÍA TELEMÁTICA Y E-SALUD
El estilo de vida del ser humano ha cambiado por
completo a lo largo del último siglo. La alimentación, en vez
de avanzar hacia una mejor calidad en pro de la salud del
organismo acorde con los avances en conocimientos de
medicina, parece haberse dirigido progresivamente hacia el
exceso y la falta de cuidado. Por otro lado, los horarios de
trabajo y el estrés han venido creciendo exponencialmente,
llevados por una era en la que únicamente parece importante
el tiempo que no se aprovecha. Y, como han demostrado
diferentes técnicas, el cuerpo humano no ha sido diseñado
para la vida que se intenta vender cada día. Sin embargo, en
esta primera década del siglo XXI, los avances en las
Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) y
especialmente en el ámbito de la Ingeniería Telemática (IT)
vuelven a revolucionar la medicina desde que Hipócrates la
desvinculó de la mitología en el siglo IV A.C. Las
aplicaciones y servicios de soporte orientados al paciente dan
el salto definitivo de la salud convencional a la telemedicina
[1]. Todo ello no sólo es debido a que la IT se ha optimizado,
permitiendo resolver problemas y limitaciones derivadas de
algunas tecnologías obsoletas sino que, además, permite
plantear nuevos casos de uso para aplicaciones sanitarias no
concebibles previamente [2]. En este contexto, el nivel de
complejidad que han alcanzado los nuevos dispositivos
médicos debido a la escalada tecnológica de los últimos años,
ha provocado que incluso los médicos tengan que
especializarse además en este conocimiento científico-
técnico. Además, han de adquirir las habilidades necesarias
para el manejo y operación de los equipos, muchas veces a
cargo del personal técnico especializado. Por todo ello, el
concepto actualmente de “certificar en Informática Médica” a
los profesionales de la salud está teniendo cada vez más
repercusión.
Pero no sólo los médicos se ven afectados por esta
revolución tecnológica. Con la evolución del mercado de la
electrónica y el consumo, los fabricantes han sido capaces de
descubrir un nuevo nicho de mercado en la salud personal [3],
y los propios pacientes o usuarios adquieren dispositivos
médicos asequibles tanto en precio como en configuración y
complejidad de uso. Así, surge un nuevo paradigma sanitario
que contempla la posibilidad de que el propio paciente pueda
tener una actitud, no solo colaborativa en cuanto al
seguimiento de las enfermedades, sino preventiva llevando a
cabo el autocontrol de su propia salud [4]. Desde entonces, la
IT ha participado de este nuevo reto proporcionando recursos
para el desarrollo de aplicaciones innovadoras donde el
paciente es capaz de adquirir la medida de sus señales vitales
y transmitirlas con seguridad al centro sanitario para su
almacenamiento y posterior procesamiento.
Este nuevo enfoque, basado en la motivación y la
búsqueda de la actitud participativa, supone que los ámbitos
de aplicación se extiendan a entorno de paciente, desplegando
nuevas redes de área personal y corporal (Personal/Body
Area Network, PAN/BAN) [5], [6]. Las tecnologías sobre las
que se sustentan estas PAN/BAN comparten una serie de
características: bajo consumo de energía, radios de cobertura
del orden de metros y protocolos de comunicación de baja
carga sin debilitar la seguridad en la transmisión. Gracias a su
implantación en el ámbito cotidiano y su mejora al coexistir
varias alternativas en paralelo favoreciendo la competitividad,
estas tecnologías han supuesto indiscutiblemente un factor
decisivo para la orientación de los dispositivos médicos hacia
el usuario y su ecosistema personal [7]. La prueba ha sido la
rama de evolución que han tenido los dispositivos médicos
hacia los dispositivos de salud personal: portables, adaptables
al vestuario y más eficientes (aunque con limitaciones de
autonomía, funcionalidad y calidad de los sensores debido a
factores computacionales) [8].
En este contexto, los fabricantes de dispositivos médicos
han dotado a sus equipos de sistemas y protocolos con el
propósito de permitir la comunicación de las medidas
obtenidas como valor añadido al producto. Tradicionalmente,
las tecnologías de transmisión empleadas han sido: puerto
serie (generalmente interfaz RS-232, aunque también eran
habituales los interfaces propietarios), inalámbrico (mediante
ISBN: 978-84-694-5948-5
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X Jornadas de Ingeniería Telemática - JITEL 2011
Por último, IHP implementa la posibilidad de poder
realizar un envío manual o programado de la información
obtenida del paciente a través de los dispositivos a un
servidor remoto de HCE implementado conforme a UNE-EN
ISO 13606. A pesar de compartir aspectos de seguridad
similares al módulo RCM, éste módulo es en cambio
unidireccional y contiene además datos relativos a
usuario/paciente, en concreto su identidad, al menos con
respecto al centro sanitario correspondiente. El protocolo de
envío consiste básicamente en la elaboración de un XML
diseñado con el objetico de minimizar el procesado necesario
para la verificación y posterior e incorporación en el HCE del
paciente. Un esquema funcional de la aplicación completa
(IHP, cliente remoto y servidor EHR en el hospital) se
muestra en la Fig. 6.
VI. CONCLUSIÓN
La plataforma diseñada propone un nuevo planteamiento
de integración que ofrece un ecosistema de dispositivos
orientados a diferentes ámbitos de uso y con protocolos de
comunicación estándares y propietarios. Tecnológicamente, la
propuesta de modelado de dispositivos combina sus
posibilidades individuales en torno a una aplicación centrada
en el paciente con servicios de gestión homogeneizada. El
modelo de dispositivo y la información gestionada están
diseñados siguiendo el estándar X73PHD e integrados
mediante ficheros XML con un servidor remoto de HCE
conforme a UNE-EN ISO 13606. Esta propuesta garantiza
interoperabilidad a todos los niveles y constituye una solución
real y abierta para la problemática del sistema sanitario.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha sido parcialmente subvencionado por los proyectos TIN200800933/TSI del Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN) y Fondos Europeos
para el Desarrollo Regional (FEDER), TSI-020100-2010-277 y TSI-0203022009-7/Plan Avanza I+D del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, y
PI029/09 del Gobierno de Aragón.
REFERENCIAS
[1] Wooton, R., & Craig, J. (2006). “Introduction to Telemedicine (2nd ed.)”.
Oxford: Marston Book Services Limited.
[2] Korhonen, J., and Parkka, M. (2003). “Health Monitoring in the Home of the
Future: Wear it well”. IEEE Eng Med Biol Mag 22(3), 66-73.
[3] Simons, D. (2008). “Consumer Electronics Opportunities in Remote and
Home Healthcare”. IEEE Int Conf on Consumer Electronics, 1-2.
[4] Anderson, R. M., & Funnell, M. M. (2005). “Patient empowerment:
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
Fig. 6 Esquema funcional completo
V. TENDENCIAS FUTURAS
Teniendo en cuenta la experiencia obtenida con esta
implementación, los hábitos de los usuarios con respecto a las
nuevas tecnologías y las posibilidades que éstas ofrecen, se
valora la posibilidad de migrar hacia un entorno ubicuo y
portátil, en el que las tecnologías de transferencia
inalámbricas (especialmente aquellas que disponen de perfiles
de interoperabilidad como Bluetooth o ZigBee) juegan un
papel importante de cara a la usabilidad y versatilidad del
sistema.
Finalmente es necesaria, como evolución natural de la
plataforma, la adopción de protocolos de comunicación
bidireccionales desde el centro remoto de gestión que, como
medio contenedor, ofrezcan no sólo la transferencia de
información relacionada con el paciente (monitorización y
consulta de datos), sino además un servicio de gestión remota
de carácter técnico/sanitario.
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
reflections on the challenge of fostering the adoption of a new paradigm”.
Patient
Education
and
Counseling
57(2),
153-157.
doi:
10.1016/j.pec.2004.05.008.
Van Langenhove, L. (Ed.). (2007). “Smart Textiles for Medicine and
Healthcare: Materials, Systems and Applications”. CRC press, Woodhead
Publishing Ltd.
Yang, G.Z. (2006). “Body Sensor Networks”. Springer-Verlag London
Limited.
F. Axisa et al., (2005). "Flexible technologies and smart clothing for citizen
medicine, home healthcare, and disease prevention," IEEE Trans Inf Technol
Biomed, vol. 9, pp. 325-36.
Bonato P. (2010). “Wearable sensors and systems”. IEEE Engineering in
Medicine and Biology Magazine 29(3):25–36.
Reynolds M. et al. (2007). “Can telemonitoring systems interoperate? Review
of the suitability of existing stantards for adaptable telecare provision”.
Healthcare Comp Conf of British Comp Soc, 104–115.
Withings [On line] http://www.withings.com/en/index/. Last visit: 06/2011
Santos MR, Bax MP, Kalra D. (2010). “Building a logical EHR architecture
based on ISO 13606 standard and semantic web technologies”. Stud Health
Technol Inform. 160(Pt 1):161-5.
Warren, S. et al. (2006). “Lessons learned from applying interoperability and
information exchange standards to a wearable point-of-care system”.
Transdisciplinary Conf Distr Diagn Home Healthcare, 101-104.
Jeong I., Jun S., Lee D., Yoon H., (2007). “Development of Bio Signal
Measurement System for Vehicles”. Int Conf on Convergence Information
Technology, 1091-1096.
Yao, J., Schmitz, R., & Warren, S. (2005). “A Wearable Point-of-Care
System for Home Use That Incorporates Plug-and-Play and Wireless
Standards”. IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,
9(3): 363-371.
ISO/IEEE11073 - Personal Health Devices standard (X73-PHD). Health
informatics. [11073-00103. Technical report - Overview] [11073-104xx.
Device specializations] [11073-20601. Application profile - Optimized
exchange protocol]. [On line] http://standards.ieee.org/. Last visit: 06/2011.
IEEE SA - PHD - Personal Health Device (2010). [On line]
http://standards.ieee.org/develop/wg/PHD.html. Last visit: 06/2011.
Committee European Normalisation / Tech Committee 251 (CEN/TC251).
[On line] http://www.centc251.org. Last visit: 06/2011.
IHE. [On line] http://www.ihe.net/. Last visit: 06/2011.
Continua Health Alliance. [On line] http://www.continuaalliance.org/. Last
visit: 06/11.
Microsoft HealthVault. [Online] http://www.healthvault.com/personal/index.
Last visit: 06/2011.
Google Health. [On line] www.google.com/health. Last visit: 06/2011.
In The Hand’s 32feet. [On line] http://inthehand.com/content/32feet.aspx.
Last visit: 06/2011.
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X Jornadas de Ingeniería Telemática - JITEL 2011
Integración de modelos de información según los
estándares de interoperabilidad en e-Salud
UNE-EN ISO 13606 e ISO/IEEE11073
P. Muñoz1, I. Martínez1, A. Muñoz2, P. del Valle1, A. Aragüés1, J. Escayola1, J.D. Trigo1, J. García1
1
Instituto de Investigación en Ing. Aragón (I3A) - Univ. Zaragoza (UZ), c/ María de Luna, 1. 50018. Zaragoza
Unidad Inv. Telemedicina e-Salud - Inst. Salud Carlos III (ISCIII), Av/Monforte de Lemos, 5. 28029. Madrid
1
{pmg, imr, pdelvalle, aaragues, javier.escayola, jtrigo, jogarmo}@unizar.es, 2{adolfo.munoz}@isciii.es
2
Resumen- Este artículo propone la integración de los modelos
de información definidos en los estándares internacionales
UNE-EN ISO 13606 (para intercambio interoperable de
extractos de historia clínica electrónica) e ISO/IEEE 11073
(para comunicación interoperable de dispositivos médicos).
Para ello, se presenta un estudio comparativo entre los modelos
de información específicos de UNE-EN ISO 13606 e ISO/IEEE
11073. A partir de este estudio, se ha implementado una
arquitectura multicapa soportada sobre tecnologías Web
Services y dotNet, que incluye el nuevo conjunto armonizado de
DATA_TYPEs ISO 21090 para el intercambio de información
sanitaria, lo que constituye una propuesta integrada basada en
estándares extremo a extremo.
Palabras Clave- Electronic Health Record (EHR),
interoperabilidad extremo a extremo, HealthCare Information
System (HCIS), UNE-EN ISO 13606, ISO/IEEE 11073.
I.
INTRODUCCIÓN
La necesidad de compartir información entre distintos
sistemas de información sanitarios (HealthCare Information
Systems, HCIS) es primordial a la hora de emitir un
diagnóstico correcto y preciso. Dentro del complejo contexto
de especificación de la información médica existen varios
hándicaps para garantizar interoperabilidad en el intercambio
de la historia clínica electrónica (Electronic Healthcare
Record, EHR) del paciente [1]. Además, se está apostando
unir los dos grandes ámbitos en el cuidado de la salud: el
sanitario (centrado en el profesional en todos sus niveles de
atención) y el extra-sanitario (entorno domiciliario,
residencial o ubicuo que podrían incorporarse a la EHR). Por
ello, es imprescindible establecer paralelismos entre los
extremos de la comunicación: la interoperabilidad de
dispositivos médicos (actualmente liderado por la familia de
normas internacionales ISO/IEEE 11073, X73 [2]) y entre
sistemas sanitarios (cuyo principal exponente es la norma
internacional UNE-EN ISO 13606 [3]).
Este artículo propone la integración de los modelos de
información definidos en ambos estándares internacionales.
En la Sección II se detalla un estudio de ambas normas para
identificar los valores a incluir en la EHR a partir de los
datos obtenidos por los dispositivos médicos remotos.
Además, se analiza la reciente evolución de DATA_TYPEs a
la nueva recomendación ISO 21090 y se presenta la
arquitectura multicapa implementada para permitir el
intercambio de EHR generadas a partir de la adquisición
remota de datos de telemonitorización. Las conclusiones se
dan en la Sección III.
II. ESTUDIO DE COMPATIBILIDAD ENTRE LOS ESTÁNDARES
INTERNACIONALES ISO/EN13606 E ISO/IEEE11073
ISO/IEEE 11073 (X73) [2] es el estándar internacional
para la transferencia interoperable de datos provenientes de
dispositivos médicos. El modelo de información (Domain
Information Model, DIM) de X73 permite definir las
especificaciones de cualquier dispositivo médico mediante
una estructura jerárquica compuesta por: Virtual Medical
Object (VMO), Medical Device System y Virtual Medical
Device (MDS y VMD), Channel Object y el resto de clases
de medida y contenedores de información: numeric, sample
array, real-time sample array (RT-SA), enumeration,
complex metric y persistent metric (PM-segment).
UNE-EN ISO 13606 [3] es la norma internacional para
transferencia interoperable de cualquier extracto de la EHR
de un paciente. Se caracteriza por usar un Modelo de
Referencia (definido en UNE-EN ISO 13606-1), que incluye
elementos genéricos para la transmisión de la información
clínica sustentando la interoperabilidad sintáctica y,
complementado por el uso de un Modelo de Arquetipos
(definido en UNE-EN ISO 13606-2), la interoperabilidad
semántica. Este Modelo de Referencia estructura la
información usando los siguientes bloques lógicos:
EXTRACT, FOLDER, COMPOSITION, SECTION,
ENTRY, CLUSTER y ELEMENT.
ISO/IEEE 11073 y UNE-EN ISO 13606 no presentan
similitudes evidentes, aunque se pueden encontrar estructuras
comunes a partir de un estudio comparativo de ambos
modelos de información. Es posible hacer una primera
aproximación del ISO/IEEE 11073 VMO al bloque lógico
COMPOSITION de UNE-EN ISO 13606, ya que VMO es el
objeto sobre el que se establecen relaciones con el resto de
objetos numéricos, mientras que COMPOSITION es la
estructura contenedor que acabará conteniendo los datos
clínicos. Además, dentro de cada EHR hay diversos campos a
ser cubiertos (e.g. el paciente al que pertenecen, el tipo de
medida clínica, la fecha y hora, etc.) y algunos de esos datos
han de ser proporcionados por el dispositivo médico. Por
todo ello, es necesario hacer un estudio comparativo de los
posibles valores que pueden tener las estructuras definidas en
ambos modelos. En la Tabla I se muestra el detalle de cada
bloque lógico definido en UNE-EN ISO 13606 distinguiendo
entre sus atributos principales y por asociación (con *),
indicando a qué DATA_TYPE corresponden, si son
mandatory (MND) y si podrían estar vinculados o no a la
norma X73.
ISBN: 978-84-694-5948-5
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X Jornadas de Ingeniería Telemática - JITEL 2011
• ITEM. Aunque ITEM es una entidad abstracta, presenta
algunos atributos de gran importancia en entornos de
telemonitorización y que heredarán tanto CLUSTER como
ELEMENT. Destacan obs_time, para recoger la fecha y
hora exactas en la que los datos médicos fueron adquiridos
(utilizando cualquiera de las marcas temporales
mencionadas ya que el instante temporal en el que se
adquiere una medida no tiene por qué ser el mismo que el
instante en el que se ingresan los datos en el HCIS) e
ítem_category, para diferenciar según los modelos de
conocimiento médico lo que representa el núcleo de la
medida y otro tipo de anotaciones como el protocolo
seguido o la información de contexto.
• CLUSTER. Es una estructura que sirve para organizar
información compleja. Dentro de un CLUSTER se pueden
encontrar otros CLUSTERs y/o ELEMENTs. Como ocurría
con ENTRY, su atributo meaning (o name) podría no
obtenerse por asignación directa X73, aunque al comparar
esta entidad con RT-SA el mapeo entre el atributo type
(MDC_ATTR_ID_TYPE) y un determinado concepto clínico
puede ser directo (e.g. curva pletismográfica).
• ELEMENT. Es la unidad contenedora más baja que
almacena los DATA_VALUE. El atributo meaning (y
name) se puede adquirir directamente a partir del atributo
type (MDC_ATTR_ID_TYPE) de X73.
Para completar esta descripción, se listan el resto de bloques
lógicos UNE-EN ISO 13606, indicando qué atributos
incluyen y cuál es su vinculación (si la tienen) con X73:
• AUDIT_INFO. Representa información del momento
(cuándo) y el responsable (quién) del envío de la
información médica, tanto en la adquisición inicial del dato
médico como en sus sucesivas versiones (si las hubieras).
• ATTESTATION_INFO. Da soporte a cualquier tipo de
testimonio o prueba de que la información médica es
auténtica (e.g. cuando se realiza una ecografía o prueba
similar, en diversos países debe quedar constancia de qué
imagen mostraba la pantalla cuando se hizo el diagnostico).
• FUNCTIONAL_ROLE. Documenta la participación de
una tercera persona, dispositivo o componente software
cuando se obtiene la información médica.
• RELATED_PARTY. Identifica la relación entre
subject_of_information y subject_of_care.
• LINK. Sirve para definir la relación entre distintos
RECORD_COMPONENTs, como relaciones causa/efecto.
A partir de las consideraciones anteriores y de la
especificación de parámetros de ISO/EN13606-5 para el
intercambio de extractos de EHR, se ha implementado una
arquitectura multicapa basada en tecnologías Web Services y
desarrollada en C#, incluyendo un Internet Information
Server (IIS) de páginas web dinámicas ASP.Net. Para evaluar
el diseño realizado y su integración con otros sistemas
interoperables de HCE se han desarrollado una serie de
pruebas centradas en la arquitectura multicapa y los posibles
problemas derivados de la evolución de los nuevos
DATA_TYPE, de TS14796 a ISO 21090 [5] [6]. En
concreto, y a partir de una recopilación de las medidas de
obligada implementación en las diferentes especializaciones
publicadas a fecha de redacción, todos ellas asimilables a
elementos Physical Quantity (PQ) y Coded Value (CD.CV)
se realizaron diferentes pruebas de integración de estos
DATA_TYPEs junto con otros como Instace Identifier (II) o
Time Interval (IVL<TS>), necesarios para la correcta
construcción del EHR_EXTRACT.
Los resultados de estas pruebas fueron completamente
satisfactorios, comprobando la integridad de la solución
propuesta, y constituyeron una conferencia invitada en
“CEN/ISO EN 13606 Invitational Workshop” [7], el principal
foro de desarrolladores de UNE-EN ISO 13606, donde se
seleccionaron las experiencias más representativas de 12
países que han adoptado la norma en sus soluciones.
III. CONCLUSIÓN
En este artículo se ha propuesto un estudio comparativo
entre los estándares internacionales UNE-EN ISO 13606 e
X73 para la integración de sus modelos de información. A
partir de este estudio, se ha implementado una arquitectura
multicapa soportada sobre tecnologías Web Services y
dotNet, lo que constituye una propuesta integrada extremo a
extremo. Esta arquitectura soporta el nuevo conjunto de
DATA_TYPEs definidos por ISO 21090 y facilita el acceso
a todo tipo de datos mediante la implementación de múltiples
interfaces. Los resultados de validación garantizan la
aplicabilidad del estudio propuesto.
AGRADECIMIENTOS
Los autores quieren agradecer a Dipak Kalra (CEN/TC 251-WG1 Task
Force 13606: EHRCom), Carolina Hernández y Francisco Ramos (Técnicas
Competitivas S.A.) y Roberto Somolinos (Hospital Univ. Puerta de Hierro)
por su asesoramiento técnico. Este trabajo ha sido parcialmente
subvencionado por los proyectos TIN2008-00933/TSI del Ministerio de
Ciencia e Innovación (MICINN) y Fondos Europeos para el Desarrollo
Regional (FEDER), TSI-020100-2010-277 y TSI-020302-2009-7/Plan
Avanza I+D del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, PI08-1148 del
Fondo de Investigación Sanitaria (FIS) Plan Nacional de I+D+i y PI029/09
del Gobierno de Aragón
REFERENCIAS
[1] B. Blobel, “Advanced EHR architectures: promises or reality”, Methods Inf
Med, vol. 25, pp. 95-101, 2006.
[2] ISO/IEEE11073 Point-of-Care (X73-PoC). Health informatics. [Part 1.
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Medical Device Data Language (MDDL)] [Part 2. Medical Device
Application Profiles (MDAP)] [Part 3. Transport and Physical Layers].
ISO/IEEE11073 - Personal Health Devices standard (X73-PHD). Health
informatics. [P11073-00103. Technical report - Overview] [P11073-104xx.
Device specializations] [P11073-20601. Application profile - Optimized
exchange protocol]. [On line] IEEE Standards Association webpage:
http://standards.ieee.org/. Last visit: 03/2011.
ISO/EN13606. CEN/TC251 – ISO/TC215. Electronic Healthcare Record
(EHR) Communication. Part 1: Reference Model, Part 2: Archetype Model,
Part 3: Reference Archetypes, Part 4: Security and Part 5: Interface”. [On
line] http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=40784. Last
visit: 03/2011.
SNOMED-CT. International Health Terminology Standards Development
Organization (IHTSDO). [On line] http://www.ihtsdo.org/
TS14796 DATA_TYPEs for Use in Health Care Data Interchange. [On line]
www.cen.eu - http://isotc.iso.org. Last visit: 03/2011.
ISO 21090. International Standard Health Informatics – Harmonized
DATA_TYPEs for information exchange. [On line] http://isotc.iso.org. Last
visit: 03/2011.
CEN/ISO
EN13606
invitational
workshop.
[On
line]
http://pangea.upv.es/en13606/
index.php/en13606-invitational-workshopmadrid-june-2010. Last visit: 03/2011.
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