Die seit Jahren immer stärker fortschreitende Digitalisierung im Gesundheitswesen bedingt eine ständige Weiterentwicklung sowie eine immer höhere Komplexität und Vernetzung der IT-Systeme. Das umfasst nicht nur den akut-stationären Bereich von der Aufnahme bis hin zum High-Tech-Operationssaal, sondern auch die ambulante Gesundheitsversorgung von der Hausarztpraxis bis hin zur fachärztlichen Spezialbetreuung sowie die Bereiche Rehabilitation und Pflegedienste. Nur so können die kommenden Herausforderungen des Gesundheitswesens qualitativ und kostenmäßig bewältigt werden. Denn auch das Gesundheitswesen insgesamt steht vor enormen Veränderungen von reaktiver zu mehr proaktiver Medizin, von einrichtungsbezogener Sichtweise zu patientenzentrierter Versorgung bis hin zum Einsatz künstlicher Intelligenz und humanoider Robotik für Spitzenmedizin und zur Unterstützung stationärer Pflegedienste. Gerade im Pflegebereich bedarf es künftig einer gravierenden Unterstützung durch Informationssysteme, zumal bis 2050 die Zahl der Pflegebedürftigen auf ca. 4 Mio. ansteigen wird (Görres 2015).

Im Folgenden werden ausgewählte Trends und Herausforderungen für die Weiterentwicklung rechnergestützter Informationssysteme dargestellt.

Interoperabilität und Interoperabilitätsplattformen

Technische, syntaktische, semantische und serviceorientierte Interoperabilität sind eine Grundvoraussetzung für die Kommunikation zwischen IT-Systemen und die sachgerechte Interpretation der kommunizierten Daten und Informationen. Sie sind damit eine unabdingbare Notwendigkeit für die digitale Transformation des Gesundheitswesens (Steyer 2010). Wenngleich durch die Aktivitäten von HL7 und IHE Deutschland viel erreicht wurde, gibt es erst seit Ende 2021 mit dem Interop Council ein zentrales Forum zur Koordinierung der Interoperabilitätsaktivitäten. Die US-Regierung hatte das Problem bereits 2004 erkannt und mit der Gründung des Office of the National Coordinator for Health Information Technology (ONC) die Koordinierung zu Standards und Interoperabilität dem ONC übertragen, das mit der Reference Edition: 2023 Interoperability Standards Advisory (ONC 2023) dafür detaillierte Forderungen bzw. Empfehlungen vorgibt.

Interoperabilitätsplattformen (IOP’s) haben sich gegenüber den Kommunikationsservern der 90er und 2000er Jahre, damals auch als HL7-Server oder Integration Engine bezeichnet (Steyer 2013), in ihrer Zweckorientierung und Funktionalität stark verändert. Sie verbessern nicht nur die Interoperabilität, sie ermöglichen auch bessere Servicekonzepte und sorgen für eine höhere Systemsicherheit. Die IT-Infrastruktur gewinnt mit IOP’s an Funktionalität, Transparenz und Skalierbarkeit. Durch ihre Konfigurierbarkeit sind IOP’s in der Lage, unterschiedliches Eventverhalten der IT-Systeme sowie unterschiedliche Datenformate und Datenmodelle zu harmonisieren und anwendungsfall-übergreifend zu definieren. Durch die Einbindung eines Terminologiedienstes (z.B. Terminologieserver) garantiert die IOP außerdem einheitliche Benennungen und Kodierungen der Informationen (Terminologien, Ontologien, Klassifikationen). Damit wird eine weitgehende Unabhängigkeit von der Struktur der eingesetzten Systeme hinsichtlich Datenmodellen, Datenbanken, Programmiersprachen, Betriebssystemen sowie Transport- und Nachrichtenprotokollen erreicht, was insbesondere bei Best of Breed - Systemlandschaften unabdingbar ist. Durch Einbindung eines Master Patient Indexes (MPI) gewährleistet die IOP auch die Orchestrierung von Suchvorgängen und das Auffüllen des Clinical Data Repository (CDR) über Einrichtungsgrenzen hinweg, wobei ein (FHIR-basiertes) ID-Management die erforderliche Zugriffssicherheit (auch von Portalen auf die IOP) gewährleistet.

Insbesondere für die erforderliche Prozessorientierung der IT-Systemlandschaft und für die Bereitstellung strukturierter, diskreter und normierter Informationen zur Unterstützung einer effizienten Medikation (wie AMTS) und der klinischen Entscheidungsunterstützung (CDSS) sowie für die Einbeziehung künstlicher Intelligenz (Neuronale Netze, Deep Medicine etc.), die anwendergerechte Bereitstellung von klinischen Informationen für Patientenportale und die Kommunikation mit Zu- bzw. Einweisern (Zuweiserportale) ist eine IOP als zentrale Komponente einer modernen IT-Infrastruktur künftig eine unabdingbare Voraussetzung.

Seitens der Architektur sollte die IOP serviceorientiert sein und auf einem Enterprise Service Bus (ESB) beruhen. Der Vorteil einer serviceorientierten Architektur (SOA) besteht darin, für die Informationsflüsse der gekoppelten IT-Systeme wiederverwendbare Services modellieren und kombinieren zu können, um nicht nur eine Datenintegration, sondern auch eine Integration von Behandlungs- und Ablaufprozessen zu realisieren. Unterstützt wird die Enterprise Service Bus - Technologie durch wiederverwendbare technologieunabhängige, sprachneutrale Komponenten im Rahmen der sog. Service Component Architecture (SCA), da diese relativ problemlos Komposition und Deployment von neuen und bestehenden Servicekomponenten erlaubt. Gartner geht davon aus, dass in den USA 2025 bereits 20 % aller Patienten, Kostenträger und Leistungserbringer über derartige digitale Plattformen kommunizieren werden (Singh et al. 2021). Für weitergehende Informationen wird auf Spinner und Henkel (2022), die Deloitte Studie (2021) sowie Dehne und Henkel (2022) verwiesen.

Vernetzung zur patientenzentrierten Versorgung

Informationssysteme für den Paradigmenwechsel von der einrichtungs- und fallbezogenen zur patientenzentrierten Gesundheitsversorgung stehen schon lange national (Steyer 2015, Steyer 2017) als auch international (Mitchell et al. 2019, Kwame & Petrucka 2021) im Fokus künftiger IT-Strategien, insbesondere hinsichtlich von Patient Engagement/Empowerment (Kotun 2023) und personalisierter Medizin (Byers 2023). Um die Vernetzung zwischen Gesundheitseinrichtungen und über Sektorengrenzen hinweg zu realisieren, sind Interoperabilität und damit die beschriebenen Interoperabilitätsplattformen wichtige Voraussetzungen, auch für den Zugriff auf Behandlungsdaten via Patientenportale und die Integration von Apps auf mobilen Geräten einschließlich der Datenübernahme von Wearables zur Unterstützung von Patient Engagement. Zur Förderung der App-Integration wurde in den USA die Healthcare App-Plattform SMART (Mandl 2022) mit Unterstützung des genannten ONC auf der Basis von FHIR API’s entwickelt sowie das Argonaut Projekt initiiert (Marquard 2021) und ein Federal Trusted Exchange Framework and Common Agreement (TEFCA) konzipiert, um die Teilhabe der Patienten an dem US-Vernetzungsprojekt „Qualified Health Information Networks (QHINs)“ zu sichern (Mandel et al. 2021).

Ein weiterer Aspekt der patientenzentrierten Versorgung, der aber hier nur erwähnt werden kann, ist der Nutzen für die Versorgungsforschung (Population Health Management) und die Sekundärnutzung von Behandlungsdaten für die Forschung (z.B. im Rahmen der MI-Initiative).

Cloud-Computing

Cloud-Computing mit den Ausprägungsformen Infrastructure as a Service (IaaS), Platform as a Service (PaaS), Software as a Service (SaaS) und Data as a Service (DaaS) sowie den Realisierungen in Form von Private Cloud, Public Cloud, Hybrid Cloud und Community Cloud (Steyer 2014, Griebel et al. 2015) ist auch im deutschen Gesundheitswesen vor allem wegen der rechtlichen Rahmenbedingungen ein seit langem diskutiertes Thema. Ganz anders verhält es sich global (vor allem in den USA), hier wird von 2022 bis 2027 ein Zuwachs des Umsatzes bei Cloud-Anwendungen im Gesundheitswesen von 39,4 Mrd. USD auf 89,4 Mrd. USD prognostiziert (MarketsandMarkets 2022). McKinsey rechnet sogar mit einem Zuwachs bis 2030 auf 100 bis 170 Mrd. USD (Gilbert et al. 2021). Die Stärkung der Position im Cloud-Markt war schließlich auch der Grund, weshalb Oracle 2022 für 28 Mrd. USD Cerner gekauft hat und nicht, um Produkte Cerner Millennium und Cerner i.s.h.med weiter zu entwickeln. Diane Comer, VP und CITO bei Kaiser Permanente, meinte: “The use of Oracle Cloud HCM is a key step in our strategy to simplify and modernize our technology.” Trotzdem wird auch international Cloud-Computing in der Industrie stärker als im Gesundheitswesen genutzt (Bose et al. 2022). Ein wesentlicher Aspekt moderner Cloud-Anwendung im Gesundheitswesen (vor allem für PaaS) ist die zunehmende Verfügbarkeit FHIR-basierter Cloud-API’s, womit die drei „Großen“ Microsoft (Microsoft 2022), Oracle (Cruft & Alymer 2022) und Google (Google 2023) um Marktanteile werben.

Jedoch werden auch im deutschsprachigen Raum zunehmend Cloud-Anwendungen im Gesundheitswesen sowohl im ambulanten Bereich (z.B. Ebert 2021) als auch für Krankenhäuser (Pfund 2022) postuliert. Ohne hier ausführlich auf Chancen und Risiken von Cloud-Computing eingehen zu können, werden Cloud-Anwendungen auch im deutschen Gesundheitswesen künftig eine steigende Bedeutung erlangen, was auch die Erwartungen der Telekom sind (Telekom 2021).

Weitere Trends mit Auswirkungen auf künftige Informationssysteme im Gesundheitswesen

Es gibt eine Reihe weiterer Entwicklungen und Trends, die wegen der Begrenzung des Beitrags nur punktuell genannt werden können.

Dazu gehören:

• Systeme der Künstlichen Intelligenz (KI) zur ärztlichen Entscheidungsfindung und Therapie, zur Ablauforganisation im medizinischen Betreuungsprozess, zur Managementunterstützung bei chronischen und seltenen Erkrankungen sowie in der medizinischen Forschung, der Medizintechnik und für die Robotik. Der bisher hauptsächliche Einsatz von KI in der bildgebenden Diagnostik (Radiologie, Zytologie, Histologie u.a.) wird laut Analysten in Zukunft zwar weiter steigen, aber letztendlich nicht einmal 10 % gegenüber dem KI-Einsatz im Robotik-Bereich betragen (Deloitte 2022). Inzwischen ist die KI mit einem prognostizierten jährlichen Wachstum von 39,8 % ein beträchtlicher Wirtschaftsfaktor (MordorIntelligence 2022), wobei auch hier zunehmend Cloud-Technologien (s.o.) Anwendung finden. Damit ist der Fortschritt der KI-Anwendungen im Gesundheitswesen vergleichbar mit dem in anderen Bereichen (McKinsey 2022). Einen aktuellen internationalen Überblick mit vielen Quellen geben z.B. Chaddad et al. (2023).
• Blockchain Technologien, die vor einigen Jahren von Gartner als ein gewaltiger Hype im Gesundheitswesen angesehen wurden, sind etwas in der Versenkung verschwunden, aber im Zusammenhang mit Künstlicher Intelligenz immer noch aktuell (Formica-Schiller 2021). Großer Förderer von Blockchain Technologien im Gesundheitswesen war und ist John Halamka, ehem. CIO am Beth Israel Deaconess Medical Center, jetzt Präsident der Mayo Clinic und Innovations-Professor an der Harvard Medical School. Seine Publikationen (Auswahl) als Autor oder Coautor sind lesenswert, wenn man mehr über Blockchain Technologien im Gesundheitswesen erfahren möchte (z.B. Halamka et al. 2018, Fatoum et al. 2021, Abernethy et al. 2022).
• Hyperkonvergente Infrastrukturen (HCI) sind softwaredefinierte Lösungen einer Kombination aus Virtualisierungstechnologie und einheitlicher Verwaltung. Sie sind eine wichtige Methode, die Heterogenität von IT-Systemen und Plattformen zu harmonisieren. Mit HCI ist die Zielsetzung verbunden, virtualisierte, skalierbare Rechen-, Speicher- und Netzwerkressourcen und Virtualisierungsfunktionen bereitzustellen, die alle über eine einzige Plattform verwaltet werden können. Diese sind im Zusammenhang mit neuen Architekturen für KIS/KAS und der beschriebenen IOP sicher eine Option für die Zukunft. Einen guten Überblick über die Sinnfälligkeit von HCI im Gesundheitswesen gibt ein Webinar von Nutanix zusammen mit der Medical University of South Carolina (Nutanix 2022).
• Holistische Technologien verfolgen eine ähnliche Zielsetzung wie hyperkonvergente Infrastrukturen, indem ein komplexes Computersystem als eine Einheit betrachtet und behandelt wird (McLaughlin 2022). Erreicht wird das, indem für ein komplexes (modular aufgebautes) IT-System gleiche Entwicklungswerkzeuge, ein generisches Datenmodell, modulübergreifende Workflows und natürlich insgesamt eine gemeinsame Datenbank Anwendung finden. In Kombination mit der im Folgenden genannten Low Code Nutzung (LCAP) eröffnet sich damit auch für Neuentwicklungen von Krankenhausinformationssystemen eine Perspektive, vor allem auch, weil interne Schnittstellen damit entfallen und das IT-Management insgesamt wesentlich erleichtert wird.
• Low Code Applikations Plattformen (LCAP) sind integrierte Entwicklungsumgebungen, bei denen auf vorgefertigte Standardsoftwaremodule zurückgegriffen wird, die über intelligente Metadaten verknüpft werden (daher auch oft No Code Plattformen genannt). Im Normalfall handelt es sich um standardisierte Module für das Datenmodell (z.B. für die relationale Datenbank), die Anwendungslogik (Arbeitsabläufe der Applikation), die Nutzer-Schnittstelle (Front-End-Bereich) und die Einbindung externer Datenquellen (z. B. über REST-API‘s). So will z.B. die Charitè die Low-Code-Plattform von Neptune Software nutzen, um eigene Anwendungen (Ergänzungen zu SAP) zu entwickeln (Mutzbauer 2021). Einen anschaulichen Überblick zu LCAP gibt Deloitte (2021a). Gartner rechnet damit, dass bereits 2025 20 % aller Neuentwicklungen im Gesundheitswesen auf der Technologie von LCAP beruhen (McKathy & Smith 2023). Erwähnt sei noch, dass einige LCAP-Plattformanbieter inzwischen auch Elemente der Low-Code-Entwicklung mit professionellen Entwicklungswerkzeugen kombinieren und so eine Verbindung von „Low-Code“ mit „Pro-Code“ realisieren.

Auf weitere Entwicklungen wie Open Source (z.B. openEHR und Mirth) und Natural Language Processing (NPL), um nur einige zu nennen, kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden.

Fazit

Wenngleich Digitalisierung und Informationssysteme im Gesundheitswesen gegenüber der Industrie und dem Bankensektor einen enormen Aufholbedarf haben, so sind in letzter Zeit doch beachtenswerte Entwicklungen hinsichtlich Interoperabilität, Einsatz künstlicher Intelligenz und Nutzung moderner Entwicklungsumgebungen zu verzeichnen und künftig weiter zu erwarten (Gartner 2022). Da die digitale Transformation einen Kulturwandel bedingt, werden sich die Aufgaben des CDO, CIO und/oder CMIO immer mehr vom bisherigen IT-Leiter zum Manager entwickeln müssen, was insbesondere bei Cloud-Computing erforderlich ist. Geschäftsführungen und Vorstände wiederum sind in der Verantwortung, für die genannten IT-Manager den erforderlichen Freiraum zur Entwicklung und Umsetzung neuer Ideen zu schaffen und für ihre Teams eine adäquate Vergütung sicherzustellen.

Autor: Dr. Günter Steyer, Berlin
Foto: Adobe Stock / wladimir1804

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