CC BY
17
14. Jose K.P. GERT Analysis of a Three Unit Cold Standby System with Single Repair Facility // J. Comput. Math. Sci. 2012. Vol. 3. P. 55-62.
15. Zyryanov, A.A., Dorrer M.G. The algoritnm of business process model translation into the GERT-network model // Bull. KrasGAU. 2012. № 12. P. 13-18.
16. Dorrer M., Dorrer A. Forecasting e-Learning Processes Using GERT Models and Process Mining Tools // Proceeding of the International Science and Technology Conference "FarEastCon 2019". Smart Innovation, Systems and Technologies / ed. Solovev D., Savaley V., Bekker A. P. V. Singapore: Springer, 2020. P. 857-866.
17. Madni A., Madni C., Lucero S. Leveraging Digital Twin Technology in ModelBased Systems Engineering // Systems. 2019. Vol. 7, № 1. P. 7.
18. Dorrer M.G. The prototype of the organizational maturity model's digital twin of an educational institution // J. Phys. Conf. Ser. 2020. Vol. 1691. P. 012121.
19. Dorrer M.G. The digital twin of the business process model // J. Phys. Conf. Ser. 2020. Vol. 1679. P. 032096.
20. Dorrer M., Dorrer A. Forecasting e-learning processes using GERT models and process mining tools // Smart Innovation, Systems and Technologies. 2020. Vol. 172.
Information about author
Сведения об авторе
Михаил Георгиевич Доррер кандидат техн. наук, доц. каф. Информационно-управляющих систем СибГУим. М.Ф.Решетнева Российская Федерация, Красноярск Эл. почта: mdorrer@mail.ru
Michail Georgjewitsch Dorrer
Candidate of Science (Engineering), Associate Prof., Department of Information Control Systems Reshetnev Siberian State University of Science and Technology Russian Federation, Krasnoyarsk E-mail: mdorrer@mail.ru
УДК 004.657 ГРНТИ 76.01.37
DOI: 10.47501/ITNOU.2021.1.43-49
О.В. Михайленко1, Г.Б. Стайков2, ГА. Доррер2
1Сибирский Федеральный Университет 2СибГУ им. М.Ф.Решетнева
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАНДАРТА ОБМЕНА МЕДИЦИНСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ FAST HEALTHCARE INTEROPERABILITY RESOURCES В ЦИФРОВОМ ЗДРАВООХРАНЕНИИ
Fast Healthcare Interoperability Resources (FHIR), международный стандарт обмена цифровыми медицинскими данными, все чаще используется в информационных технологиях здравоохранения. FHIR предполагает облегчить использование электронных медицинских карт (ЭМК), включить мобильные технологии и сделать медицинские данные доступными для крупномасштабной аналитики. На сегодняшний день очень мало обобщенной информации практического использования FHIR в цифровом здравоохранении. В этой статье мы постарались затронуть основные темы, связанные с FHIR в научной литературе. Для этого мы просмотрели наиболее популярные статьи о FHIR в Web of Science и PubMed, и определили основные темы, обсуждаемые в этих статьях.
Цель данной статьи - досконально разобраться в стандарте HL7 FHIR,, рассмотреть использование и принятие стандарта в современных медицинских приложениях и ор-
ганизациях. Таким образом, статья представляет собой обзор научной литературы о FHIR и его современном использовании в цифровом здравоохранении, выявляя основные темы, которые обсуждаются в контексте FHIR в научной литературе. Ключевые слова: международный стандарт обмена цифровыми медицинскими данными HL7, FHIR, ЭМК, анализ, интероперабельность, веб-приловжение
O.V. Mikhailenko 1, G.B. Staykov 2, G.A. Dorrer
1Сибирский Федеральный Университет 2СибГУ им. М.Ф.Решетнева
USING THE FAST HEALTHCARE INTEROPERABILITY RESOURCES HEALTH INFORMATION EXCHANGE STANDARD IN DIGITAL HEALTHCARE The purpose of this article is to thoroughly understand the HL7 FHIR standard, to consider the use and adoption of the standard in modern medical applications and organizations. Thus, the article is a review of the scientific literature on FHIR and its current use in digital healthcare, identifying the main topics that are discussed in the context of FHIR in the scientific literature.
Keywords: standard in modern medical applications and organizations HL7, FHIR,, EHR, analysis, interoperability, Web application
Введение
Идея и создание Электронной медицинской карты (ЭМК) [1, с. 447-475] произвели революцию в здравоохранении по всему миру и его практике. В последние три десятилетия развитие и внедрение ЭМК в медицинских организациях подпитывается экспоненциальным ростом вычислительной техники, удешевлением цифровых хранилищ, компьютерных сетей и поддержкой государственных программ, таких как Федеральный проект «Создание единого цифрового контура в здравоохранении на основе единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения (ЕГИСЗ)». [2]
Сбор данных о пациентах в электронном формате практически устранил все недостатки бумажного формата и позволил обмениваться данными между информационными системами здравоохранения. Для реализации целей ЭМК сообщество (специалисты из таких областей, как здравоохранение, информационные системы, компьютерная безопасность, информатика, государственная политика и т. д.) разработало множество структурных и семантических стандартов для представления, обмена и обеспечения последовательной семантической интерпретации медицинских данных пациента.
Например, ASTM Continuity Care Record (CCR) [3, с. 245-297], HL7 Continuity Care Document (CCD) [4, с. 3-7], HL7 Clinical Document Architecture (CDA) [5, с. 17-21] и HL7 Reference Information Model (RIM) являются одними из наиболее выдающихся стандартов. Вкратце, ASTM CCR - это совместная работа ASTM, Массачусетского медицинского общества и других медицинских организаций для получения сводки состояния здоровья пациента (жалобы, лекарства, аллергии, план ухода и т. д.).
CCD Health Level 7 (HL7) был разработан компанией HL7 в консультации с ASTM, чтобы объединить преимущества ASTM CCR и HL7 CDA. HL7 CDA - это стандарт на основе XML, предназначенный для определения структуры и семантики данных пациента в качестве клинического документа для обмена. Обмен документами CDA может осуществляться с помощью сообщений HL7 V2 или V3 [5, с. 189-212], протоколов обмена данными о состоянии здоровья, таких как XDS, HTTP и т. д. Как HL7 V2, так и HL7 V3 поддерживает рабочие процессы медицинских организаций, но HL7
V3 основан на формальной методологии, моделировании и объектно-ориентированных принципах.
RIM HL7 является краеугольным камнем дизайна и разработки системы обмена сообщениями HL7 V3. Эксперты объединяют HL7 RIM, семантическую терминологию или онтологические стандарты, а также принципы, основанные на моделях, для анализа и разработки консенсусных стандартов взаимодействия информационных систем здравоохранения [6, с. 283-301].
Помимо этих стандартов, в Европе также определили множество стандартов здравоохранения. Health informatics - Electronic Health Record Communication (EN 13606) [7] стандарт определяет строгую и стабильную информационную архитектуру для связи части или всего ЭМК с другими системами. Стандарт Health Informatics Service Architecture (HISA 12967) [8] основан на сервисориентированной архитектуре (SOA), которая обеспечивает руководства по разработке модульных открытых информационных систем. OpenEHR [9, с. 760-764] - спецификация и реализация ЭМК с открытым исходным кодом, основанная на концепции архетипов.
В 2011 году HL7 впервые представила Resources for Healthcare (Ресурсы для здравоохранения) - новый стандарт для лучшей оперативной совместимости в цифровом здравоохранении. Вскоре после этого стандарт был переименован в Fast Healthcare Interoperability Resources (FHIR) (произносится как «огонь») и расширил предыдущие спецификации HL7 (такие как HL7 V2 и V3) с помощью современных веб-технологий для обеспечения свежего взгляда на стандарт здравоохранения [10].
Большинство вышеупомянутых стандартов здравоохранения были разработаны или установлены до появления смартфонов, мобильных медицинских приложений и передовых технических возможностей. Стандарт FHIR можно рассматривать как мэшап между эталонной информационной моделью HL7 (RIM) [6, с. 275-281] и веб-сервисом REST, который позиционируется для использования мобильных вычислений. Концептуально FHIR фундаментально основан на концепции «Ресурса» - фундаментального модуля данных, доступ к которому можно получить с помощью URL-адреса через REST. Например, данные о пациенте формируются путем агрегирования ресурсов FHIR, таких как информация о пациенте, посещение, состояние, процедура, лекарство, наблюдение, иммунизация и план ухода.
На сегодняшний день FHIR определяет около 140 ресурсов, которые предназначены для покрытия типичных случаев, но могут быть расширены при необходимости.
Таким образом, медицинскую карту пациента можно рассматривать как совокупность ресурсов FHIR, доступ к которым можно получить с помощью URL-адреса. При доступе по URL-адресу ресурсы передаются в формате XML или JSON. Ресурсы визуально представлены с помощью UML-диаграммы классов, XML, JSON или RDF-формата. Кроме того, агрегирование данных пациента с использованием независимых ресурсов FHIR позволяет осуществлять детальный контроль над данными пациента.
С момента своего появления FHIR набирает все большую популярность и все больше принимается промышленностью. В 2018 году шесть крупных технологических компаний, включая Amazon, Google, IBM и Microsoft, обязались устранить барьеры для взаимодействия в области здравоохранения и подписали письмо, в котором прямо упоминается FHIR как новый стандарт обмена медицинскими данными [11]. Аналогичным образом, проект Argonaut объединяет поставщиков технологий и организации-провайдеры для ускорения использования FHIR в цифровом здравоохранении [12]. Приложение Apple Health уже в основном использует FHIR. С SMART on FHIR, плат-
формой для совместимых приложений [13, с. 899-908], можно ожидать, что FHIR в будущем получит еще большую популярность в цифровом здравоохранении.
Использование FHIR для обмена медицинскими данными может обеспечить потенциальные преимущества в большом количестве областей, включая ЭМК, мобильные приложения, переносные устройства, поддержка клинических решений или аналитика больших данных. Поскольку технология FHIR все еще относительно нова, очень мало обобщенной информации ее текущего использования в цифровом здравоохранении. В этом обзоре литературы мы стремимся устранить этот пробел и исследовать, какие темы цифрового здравоохранения наиболее связаны с FHIR. Для этого мы просмотрели наиболее популярные научные публикации о FHIR в Web of Science и PubMed и сгруппировали их по различным тематическим категориям.
Анализ научной литературы
Основываясь на названии и аннотации (и полном тексте, если это необходимо), определили основные темы, которые лучше всего описывали содержание каждой статьи:
- Мобильные и веб-приложения;
- Медицинские устройства;
- ЭМК;
- Поддержка принятия решений;
- Аналитика.
Определив основные темы, связанные с использованием FHIR в цифровом здравоохранении мы проанализировали их аннотации и краткое содержание. Как и следовало ожидать, «Мобильные и веб-приложения» и «Медицинские устройства» (включая, например, статьи о носимых датчиках) были основными темами, связанными с FHIR. Многие публикации в этих категориях были связаны с платформой SMART on FHIR для интероперабельных приложений [13, с. 899-908]. С его растущим внедрением технологическими компаниями FHIR, как можно ожидать, станет еще более важным в этой области в будущем.
Интересно, что лишь относительно небольшое количество статей было связано с широкой категорией "Аналитика". Поскольку технология FHIR все еще относительно нова, это может быть связано с тем, что большинство проектов FHIR все еще находятся на начальных этапах разработки, больше связанных с реализацией и определениями данных, а не с крупномасштабным анализом данных.
Что касается ежегодного числа публикаций FHIR, то резкое увеличение числа публикаций с момента его введения, свидетельствует о высоком интересе к FHIR в медицинском сообществе. Это также говорит о том, что FHIR может увидеть более быстрое внедрение ИТ в здравоохранении, чем другие стандарты. Однако количество публикаций FHIR, по-видимому, выровнялось в 2020 году, что говорит о том, что интерес к FHIR мог бы достичь максимума. Интересно будет посмотреть, подтвердятся ли эти наблюдения в ближайшие годы или число публикаций снова изменится.
Изучение географии публикаций показало, что основное внимание уделяется Соединенным Штатам. Другими странами, которые занимали видное место с точки зрения публикаций FHIR, были Германия и Австрия, вероятно, отражающие национальные инициативы, направленные на улучшение обмена цифровыми медицинскими данными, такие как немецкая инициатива по медицинской информатике [14-17] или электронная медицинская карта "ELGA" в Австрии [18, с. 155-163].
Анализ текста тезисов выявил, что неудивительно, типичные слова, связанные с цифровым здоровьем (данные, интероперабельность, ЭМК и т. д.), А также подтвердил наше предыдущее наблюдение о том, что многие статьи были связаны с разработкой моделей данных (о чем свидетельствует частое использование слова модель(и), в тезисах).
Наше исследование включало статьи о FHIR, перечисленные в Web of Science и PubMed, поэтому темы, связанные с FHIR в других секторах (например, коммерческие), могут отличаться от представленных. Чтобы лучше оценить принятие FHIR в информационных технологиях здравоохранения (которое может быть независимым от более «академического» интереса к FHIR в научном сообществе), будущие исследования могли бы более тщательно изучить состояние реализации проектов FHIR.
Будущее FHIR
На прошедшей конференции HIMSS20 в выступлении «HL7 FHIR: Что нового и что будет дальше» Микки Трипати (президент и генеральный директор Массачусетско-го совместного проекта eHealth и менеджер проекта Argonaut) заявил, что FHIR вызывает большой ажиотаж, потому что у людей завышенные ожидания относительно того, что FHIR может сделать в том, что касается доступа к данным. По его словам - «при неправильном внедрении технология может стать, скорее, мокрым одеялом, чем чем-то полезным». Медицинские стандарты в сфере информационных технологий очень важны. В настоящее время FHIR готов к использованию для обмена медицинской информацией, такой как лекарственные средства и лабораторные результаты, называемой «Основные данные США для интероперабельности». Интерфейс прикладного программирования FHIR API доступен для большинства основных систем ЭМК для доступа пациентов к данным, например, через Apple Health Record, который основан на спецификациях Argonaut Project FHIR. Однако в настоящее время он не используется поставщиками для обмена информацией. И, как новый стандарт, он еще не готов к обмену более специализированной информацией, например, если онколог хочет получить конкретную информацию о гене или биомаркере. По его оценке, 85% больниц имеют FHIR в своих системах, ссылаясь на данные Управления национального координатора медицинских информационных технологий. FHIR постепенно развивается каждый год. HL7 FHIR продолжает сильную траекторию в области внедрения, стимулируемую ONC и центрами оказания медицинской помощи, включающими FHIR в свои будущие форматы взаимодействия. [19]
Эра COVID-19 заставила пациентов и поставщиков медицинских услуг осознать важность доступа к медицинским данным и беспрепятственного обмена данными между поставщиками, пациентами и плательщиками. Несмотря на то, что данные о состоянии здоровья легко доступны, существует большой вопрос о том, доходят ли они до людей значимым образом. Таким образом, здесь участие поставщиков медицинских услуг в сфере информационных технологий, поставщиков и плательщиков более важно для качественного оказания медицинской помощи [20].
Грэм Грив, создатель FHIR, рассказал аудитории на конференции Digital Health Rewired (15 марта, 2021), что проект вращается вокруг расширения прав и возможностей пациента. «FHIR, является ведущим стандартом обмена медицинскими данными будущего, и "очень ориентирован на пациента"».
Как можно заметить, ключевым моментом будущего развития FHIR - является ориентация на пациента, расширение возможностей пациента и улучшение его жизни -эти вещи не всегда одинаковы, но они очень тесно связаны. Грив, который имеет опыт работы в области лабораторной медицины и разработки программного обеспечения,
также подчеркнул, что в настоящее время ключевым направлением во всем мире является «передача данных в руки пациентов», но это может быть не обязательно то, чего хочет пациент. «То, что действительно отличает людей, - это не данные, а услуги, но данные - это предварительное условие для того, чтобы иметь возможность предоставлять эти услуги», - сказал он. Так же он отметил, что проект FHIR, заключается в том, что услуги вращаются вокруг пациентов и вокруг поставщика услуг. «Это те пользователи, которых мы хотим увеличить, мы хотим, чтобы учреждения служили им, а не наоборот»[21].
Заключение
В нашем исследовании представлена история возникновения, обзор научной литературы, и аналитика о FHIR. Исследуя темы, связанные с использованием FHIR в цифровом здравоохранении, мы определили модели данных и терминологию, а также мобильные и веб-приложения и медицинские устройства в качестве основных тем, обсуждаемых в научной литературе. Анализ был дополнен исследованием временных тенденций и географии публикаций FHIR. Авторы считают, что статья может помочь исследователям и медицинским специалистам в сфере информационных технологий оценить текущий интерес к FHIR в научном сообществе и его потенциальное влияние на цифровое здравоохранение.
Литература
1. Shortliffe E.H., Cimino J.J. Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine. - London: Springer-Verlag, 2006. 811 с. 2. Федеральный проект «Создание единого цифрового контура в здравоохранении на основе единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения (ЕГИСЗ)» - Министерство Здравоохранения Российской Федерации, 2019 - [Электронный ресурс]. URL: https://minzdrav.gov.ru/poleznye-resursy/natsproektzdravoohranenie/tsifra (дата обращения: 02.03.2021).
3. Ferranti J.M., Musser R.C., Kawamoto K., Hammond W.Ed. The Clinical Document Architecture and The Continuity Of Care Record: A Aritical Analysis - USA: Journal of the American Medical Informatics Association, 2006. 13(3). С. 245-297.
4. D'Amore J.D., Sittig D.F., Ness R.B. How the Continuity of Care Document Can Advance Medical Research and Public Health - USA: American Journal of Public Health, 2012. 102(5). С. 3-7.
5. Boone K.W., Bramer M.A. The CDA TM book - London: Springer-Verlag, 2011. 293 с.
6. Benson T., Grieve G. Principles of Health Interoperability: SNOMED CT, HL7 and FHIR (Health Information Technology Standards) 3rd ed. - London: Springer-Verlag, 2016. 416 с.
7. ISO 13606-1:2008 Health informatics. Electronic health record communication - International Organization for Standardization, 2008. - [Электронный ресурс]. URL: https://www.iso.org/ru/standard/40784.html (дата обращения 02.03.2021).
8. ISO 12967-1:2009 Health informatics. Service architecture - International Organization for Standardization, 2009. - [Электронный ресурс]. URL: https://www.iso.org/standard/50500.html (дата обращения 02.03.2021).
9. Beale T., Heard S. Kuhn K. An Ontology-based Model of Clinical Information -Netherlands: MEDINFO, 2007. С. 760-764.
10. FHIR is a standard for health care data exchange - HL7.org 2011+. FHIR Release 4 (Technical Correction #1) (v4.0.1), 2019. - [Электронный ресурс]. URL: https://www.hl7.org/fhir/ (дата обращение 04.03.2021).
11. Information Technology Industry Council - Cloud Healthcare Pledge , 2018 -[Электронный ресурс]. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. - URL: https://www.itic.org/public-policy/CloudHealthcarePledge.pdf (дата обращение 04.03.2021).
12. About the Argonaut Project - HL7 International, Argonaut Project Wiki, 2020. -[Электронный ресурс]. URL: https://argonautwiki.hl7.org/ (дата обращение 04.03.2021).
13. Mandel J.C., Kreda D.A., Mandl K.D., Kohane I.S., Ramoni R.B., SMART on FHIR: A Standards-based, Interoperable Apps Platform For Electronic Health Records -USA: Journal of the American Medical Informatics Association, 2016. 23. С. 899-907.
14. Prasser F., Kohlbacher O., Mansmann U., Bauer B., Kuhn K.A. Data Integration for Future Medicine - Germany: Methods of Information in Medicine, 2018. 57. С. 57-65.
15. Haarbrandt B. An Open Platform Approach to Enhance Care and Research across Institutional Boundaries - Germany: Methods of Information in Medicine, 2018. 57. С. 66-81.
16. Prokosch H.U. Medical Informatics in Research and Care in University Medicine. A Large Data Sharing Network to Enhance Translational Research and Medical Care - Germany: Methods of Information in Medicine, 2018. 57. С. 82-91.
17. Winter A. Smart Medical Information Technology for Healthcare. Data Integration based on Interoperability Standards - Germany: Methods of Information in Medicine, 2018. 57. С. 92-105.
18. Herbek S. The Electronic Health Record in Austria: A Strong Network Between Health Care and Patients - Austria: European Surgery, 2012. 44. С. 155-163.
19. Forecasting the future of HL7 FHIR at HIMSS20 - Healthcare Finance, 2020 -[Электронный ресурс]. URL: https://www.healthcarefinancenews.com/news/forecasting-future-hl7-fhir-himss20 (дата обращение 06.03.2021).
20. The Role Of FHIR In 2021. Healthcare Delivery - CAPMINDS, 2020. -[Электронный ресурс]. URL: https://www.capminds.com/blog/the-role-of-fhir-in-2021-healthcare-delivery/ (дата обращение 06.03.2021).
21. Rewired 2021: FHIR creator highlights patient empowerment importance — Digital Health, 2021. - [Электронный ресурс].URL: https://www.digitalhealth.net/2021/03/fhir-creator-stresses-the-importance-of-patient-empowerment-at-rewired/ (дата обращение 06.03.2021).
Сведения об авторах
Олег Вячеславович Михайленко
аспирант.
Сибирский Федеральный Университет Россия, Красноярск Эл. почта: olegchrist@gmail.com Геннадий Борисович Стайков
Магистрант
СибГУ им. М.Ф.Решетнева Российская Федерация, Красноярск Эл. почта: neko1936@yandex.ru Георгий Алексеевич Доррер Д-р техн. наук, проф. каф. информационно-управляющих систем СибГУ им. М.Ф.Решетнева Российская Федерация, Красноярск Эл. почта: g_a_dorrer@mail.ru
Information about authors
Oleg Vladislavovich Mikhailenko
Postgraduate
Siberian Federal University
Russian Federation, Krasnojarsk E-mail: olegchrist@gmail.com Gennadiy Borisovich Staykov
PHD student
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology
Russian Federation, Krasnojarsk E-mail: neko1936@yandex.ru Georgy Alekseevich Dorrer
Dr. Techn. Sciences, Prof., Reshetnev Siberian State University of Science and Technology Russian Federation, Krasnoyarsk E-mail: g_a_dorrer@mail.ru
