Automated integration of archetypes into electronic health record systems based on the Entity-Attribute-Value model

Abstract

Um den Austausch von Inhalten elektronischer Gesundheitsakten für die integrierte Patientenversorgung (ICEHR) in einem offenen Netzwerk von EHR Systemen zu ermöglichen werden einheitliche Kommunikationsstandards benötigt. Einige dieser Standards basieren auf dem Zwei-Modell-Ansatz, dem Prinzip Information und Wissen zu trennen.<br />Ein Referenz Modell bildet dabei die Informationsebene indem es die Struktur und die Semantik der "Bausteine" beschreibt, aus denen medizinische Informationen aufgebaut werden können. Eine Instanz dieses Modells, ein EHR Extrakt, enthält die tatsächlichen medizinischen Daten.<br />Um bestimmte klinische Konzepte zu beschreiben wird das Archetyp Modell eingebunden, die Wissensebene. Eine Instanz des Archetyp Modells, genannt Archetyp, definiert Einschränkungen auf das Referenz Modell und beschreibt somit ein einzelnes medizinisches Konzept. Ein archetypkonformes EHR-Extrakt enthält die medizinische Information zu jenen klinischen Konzepten, welche in den zugrundeliegenden Archetypen definiert werden. Ziel dieser Arbeit ist es nun in einem EHR System für integrierte Versorgung archetypkonforme Datenerfassung zu ermöglichen. Aus einem bestimmten Archetyp soll automatisch ein Formular generiert werden um später ein EHR-Extrakt aus den erfassten Daten erzeugen zu können welches diesem Archetyp entspricht. Ein Archetyp referenziert nur die eingeschränkten Teile des Referenz Modells. Das Referenz Modell enthält alle obligatorischen Teile für ein gültiges EHR Extrakt. Es werden beide Informationsquellen benötigt um ein archetypkonformes EHR Extrakt zu erzeugen. Um die Informationen des Archetyps und die Informationen aus dem Referenzmodel zusammenzuführen muss eine Zwischenstruktur aufgebaut werden. Das Modell dieser Zwischenstruktur wird in der folgenden Arbeit als MModel bezeichnet. Ein MArchetype ist eine Instanz dieses Modells. Ein MArchetype repräsentiert den ursprünglichen Archetyp einschließlich der zusätzlich benötigten Informationen aus dem Referenz Modell. Im nächsten Schritt wird dieser MArchetype auf das Datenmodell eines EHR Systems abgebildet. Dazu wird im Vorhinein ein Mapping für jede Klasse innerhalb des MModels definiert. Nachdem eine entsprechende Datenstruktur im EHR System aufgebaut wurde kann ein Formular generiert werden mit dem die entsprechenden Daten gemäß dem Archetyp erfasst werden können. Um die vorgestellte Methode zu testen wurde das MModel für das Referenz Modell von openEHR implementiert. Das klinisches Studiensystem ArchiMed wurde als Test-EHR System ausgewählt, welches an der Medizinischen Universität entwickelt wurde und dort im Einsatz ist. Mithilfe der beschriebenen Vorgehensweise wurden für 27 openEHR Archetypen automatisch Formulare generiert.

In an open environment of electronic health record (EHR) systems based on integrated care EHRs, communication standards are needed for the exchange of EHR data. Some of these standards are based on the Two-Model-Approach, which separates information and knowledge. A reference model representing the information layer defines the structure and the semantics of "building blocks" out of which any medical information may be composed. An instance of that model is called EHR extract and contains the actual clinical data. The knowledge layer is represented by an archetype model used to specify clinical concepts. An instance of an archetype model is called archetype and defines constraints on the reference model. An archetype-conformant EHR extract represents the medical information for certain clinical concepts, which are described by the underlying archetypes. The goal of this thesis is to enable data entry within an integrated care EHR system according to a given archetype. Referring to that archetype a data entry form should be generated automatically to be able to create an EHR extract according to the original archetype out of the collected data. An archetype refers only to the constrained part of the reference model.<br />The reference model contains all information required to create a valid EHR extract. Both sources have to be combined to create a valid EHR extract according to the archetype. Therefore an intermediate data structure is needed. The data model defined to create this structure is called MModel in this thesis. An instance of that MModel is called MArchetype. An MArchetype represents the original archetype with the additional required non-constrained information of the reference model.<br />In the next step a data structure within the EHR system is created according to the MArchetype. Therefore a mapping will be defined for every class of the MModel. Out of the created data structure a data entry form can be generated to collect data referring to the original archetype. To test the presented method the MModel was implemented for the reference model of openEHR. The clinical trial system ArchiMed developed at the Medical University of Vienna was chosen as test EHR system. Using the described procedure data entry forms were automatically generated within ArchiMed for 27 openEHR archetypes.