Batimento Cardíaco XML para Assistência Médica

DB2 pureXML ancora o sistema de documentos orientados ao paciente de um provedor de assistência médica com vários hospitais

Um olhar profundo sobre como a tecnologia DB2 pureXML ancora o sistema de documentos orientados ao paciente de um provedor de assistência médica com vários hospitais.

Ken North, Contributing writer, IT Market Strategy

Ken North é consultor, autor, analista de mercado e editor do www.SQLSummit.com. Ele dá seminários Expert Series e presidiu a série de conferências XML DevCon 200x e as conferências LinkedData Planet e DataServices



02/Jun/2010

DB2 pureXML from the print edition of IBM Data Management magazine

Há uma década, a área acadêmica, o governo e grupos de segmentos de mercado usam o XML para armazenamento de documentos e integração de dados. Provedores de bancos de dados e software, incluindo a IBM, reconheceram o potencial do XML desde cedo: eles ajudaram a definir padrões e linguagens de marcações específicas do mercado baseados em XML e, ao mesmo tempo, trabalharam para integrar o XML ao SQL em suas plataformas de bancos de dados. Primeiro, com o release do IBM DB2 XML Extender, do Informix Web DataBlade e do Informix XSLT DataBlade, então, integrando mais profundamente o suporte XML aos servidores RDBMS a IBM e a Informix avançaram na integração do processamento de banco de dados XML e SQL.

O XML é importante pela ativação de tecnologia para segmentos de mercado múltiplos, particularmente mercados com requisitos de integração, arquivamento e conformidade complexos. Em particular, o mercado de saúde pode tirar proveito de arquiteturas orientadas a serviços (SOAs) e bancos de dados alimentados por SQL/XML para a construção de novos aplicativos e, ao mesmo tempo, tratar de problemas de conformidade e padrões - e para o suporte a sistemas eletrônicos de registro médico.

A ascensão do XML na saúde

A ascensão do XML no mercado de saúde foi direcionada, parcialmente, pela legislação que visou proteger a segurança e a privacidade dos pacientes, incluindo a Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA). Decretada pelo Congresso dos EUA para proteger a cobertura de seguros, a HIPAA inclui padrões para operações e provisões eletrônicas para a privacidade e segurança dos dados e se aplica a solicitações, pagamentos, consulta de benefícios, status de solicitação e outras operações. A HIPAA também requer que o Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA defina regras para a disseminação de informações de saúde.

A tradução desses requisitos para normas usáveis é, frequentemente, o trabalho de organizações de desenvolvimento de normas; uma das mais proeminentes no mercado de saúde é a Health Level Seven (HL7). A HL7 produz normas para operações envolvendo o intercâmbio de dados administrativos e clínicos em domínios da saúde, incluindo o processamento de solicitações, imagem médica e farmácia (veja a barra lateral na parte inferior deste artigo, "HIPAA e HL7"). O mercado de saúde também desenvolveu especificações para um modelo de dados operacionais e um modelo de tabulação de dados de estudo (Clinical Data Interchange Standards Consortium). Essas normas aplicam-se à comunicação entre sistemas internos e entidades externas, como o Food and Drug Administration dos EUA.

Novas normas em vários segmentos de mercado, incluindo o de saúde, induziram ao desenvolvimento de aplicativos habilitados para o XML. Essa nova onda de tecnologia significa que podemos criar aplicativos - frequentemente aplicativos compostos usando sondagem SOA - para acessar dados médicos com uma combinação de serviços interoperáveis e suporte valioso a banco de dados.

Mas, gerenciar grandes quantidades de dados XML de maneira eficiente pode ser um desafio. Com o DB2 9, a IBM introduziu a solução pureXML, que permite armazenamento, indexação e consulta de documentos em formato XML nativo. Várias das principais instituições aproveitaram as vantagens dos recursos nativos do XML do IBM DB2 para criar sistemas que não somente exploram as normas do mercado de saúde, mas também melhoram o acesso aos dados e o desempenho.


O desafio dos registros médicos eletrônicos

Com quantias relativamente grandes de dados sendo modificados com rapidez e frequência, grandes organizações de saúde confiam muito no XML. O Sistema de Saúde da UCLA é uma dessas organizações: um provedor de assistência médica com vários hospitais com uma diversidade de aplicativos clínicos e de saúde. Ele inclui o Centro Médico Ronald Reagan da UCLA, o Centro Médico e o Hospital Ortopédico de Santa Monica, o Hospital Infantil Mattel da UCLA e o Hospital Neuropsiquiátrico Resnick da UCLA, assim como os escritórios do Grupo Médico da UCLA Medical Group de cuidados primários e cuidados especiais. A equipe de mais de 2 mil médicos lida com mais de 1 milhão de visitas clínicas e 80 mil visitas hospitalares por ano.

Um sistema de saúde desse tamanho deve processar grandes quantidades de dados diariamente, incluindo atualizações de históricos médicos; testes de laboratório; imagens de ressonância magnética, tomografia computadorizada (CT) e angiografia por tomografia computadorizada; dados de entrada, alta e transferência; pedidos de farmacêuticos. Todos esses dados devem ser armazenados de maneira segura e confiável (e, consequentemente, arquivados de maneira inteligente) e, ao mesmo tempo, permanecerem acessíveis on demand. Além disso, os dados devem ser fáceis de serem pesquisados, transmitidos e organizados por uma grande variedade de funcionários espalhados em vários locais. Adicione a necessidade de inserir e atualizar informações de maneira fácil e rápida e você estará se deparando com uma peça complexa da infraestrutura de TI.

O Sistema de Saúde da UCLA atende a essas demandas com seu sistema de documentação orientado a pacientes (PODS), um repositório de registros médicos eletrônicos (EMR) que fornece recursos de armazenamento e recuperação para mais de 20 milhões de documentos. Em uma visão mais ampla, o PODS é uma fonte importante de informações sobre pacientes para a SOA estendida (xSOA) do sistema de gerenciamento de documentos da UCLA. Em conjunto com o PODS, a xSOA fornece interfaces visualizadoras para um sistema de informações farmacêuticas da GE BDM, para sistema para casos agudos da CliniComp Essentris, para um sistema de dados clínicos da Orion Soprano e para um portal de formulários. O xSOA Central Document Bus conecta-se ao arquivamento de imagens e sistema de comunicações (PACS) da GE, a aplicativos clínicos e imagens e ao repositório PODS. O Image Bus fornece acesso às imagens de diagnóstico de pacientes, ao passo que o Forms Bus lida com uma grande variedade de formulários eletrônicos usados pelos Serviços de Saúde da UCLA. Um Message Bus HL7 fornece comunicações em conformidade com a HL7.

Combinando uma SOA com bancos de dados DB2, o PODS fornece acesso a registros de pacientes para 2 mil médicos e 3 mil enfermeiras. O sistema suporta mais de 400 formulários eletrônicos para entrada de dados; esses formulários substituem os mil formulários de papel usados anteriormente, ajudando a eliminar erros devido à interpretação errônea da caligrafia ou campos em branco. O banco de dados contém informações de cerca de 2 milhões de pacientes e cresce em 12 mil documentos por dia com a adição de novos resultados de exames, anotações médicas e outros dados relacionados a pacientes. O PODS inclui um repositório de documentos e um repositório de metadados, emparelhando arquivos de registro médico com um banco de dados DB2. O PODS armazena arquivos de imagens de registro médico em servidores de arquivo; ele usa um banco de dados IBM DB2 para armazenar metadados correspondentes e um array de armazenamento anexado à rede para arquivos de imagem, incluindo PDFs e texto.

Quando um documento é inserido no sistema, ele é armazenado em um servidor de arquivos e indexado em um banco de dados DB2. Documentos não são deletados, pois o repositório do PODS também funciona como um archive de dados dos pacientes. Para garantir a sobrevivência e a alta disponibilidade para operações 24x7, a arquitetura do PODS inclui servidores e bancos de dados redundantes, com replicação de dados para a sincronização entre servidores de bancos de dados.

O armazenamento de metadados do banco de dados DB2 contém, atualmente, 30 milhões de linhas de informação. Os metadados são armazenados em XML, usando o mecanismo XML nativo do DB2 9. De acordo com o Dr. Charles Wang, gerente arquiteto dos Serviços de Computação do Centro Médico da UCLA, mais de 400 esquemas usados para PODS estão em conformidade com a linguagem de esquema XML W3C. O software PODS mapeia esses diferentes esquemas em um esquema virtual único para todo o sistema. O sistema usa uma composição de quatro teclas para criar um identificador exclusivo para um documento emparelhado com seus metadados.

Para garantir a privacidade do paciente, o design do PODS usa um modelo de segurança multinível. Além dos recursos de segurança integrados do DB2, a arquitetura do software inclui um manipulador de documentos e metadados que está integrado a um serviço de segurança. Ele também possui segurança baseada em funções e um recurso de conexão única. Segurança, controle de simultaneidade, processamento paralelo e atualizações são algumas das vantagens de usar o DB2 para o armazenamento de esquemas e documentos XML, ao invés de lidar com esses problemas de maneira ad hoc ao usar um sistema de arquivos para gerenciar esquemas e documentos XML.


Sistema de Saúde da UCLA constrói sobre SOA

A implementação do PODS é um bom exemplo de como uma SOA permite que aplicativos diferentes usem serviços essenciais - neste caso, serviços para acessar informações do paciente. Documentos são inseridos no sistema através de uma interface de serviços de documento e são colocados em filas. A arquitetura do PODS inclui o IBM WebSphere MQ para sistemas de mensagem assíncronos e enfileiramentos. Para sistemas de mensagens HL7, o Sistema de Saúde da UCLA usa o Sun SeeBeyond eGate Integrator, que, de acordo com o Dr. Wang, é "o padrão de toda a organização para todas as interfaces."

O gerenciador de filas do PODS opera com uma fila de entrada, uma fila de exceção e uma fila de replicação. Os serviços padrão para gerenciar metadados e arquivos de imagem fornecem interfaces de programação de aplicativos (APIs) para fazer upload, fazer download, consultar e atualizar documentos. O sistema suporta auditoria gerando um relatório de todas as atividades no banco de dados, exceto uploads.


A evolução do PODS

A implementação do PODS do Sistema de Saúde da UCLA suporta acesso à documentação do paciente com recursos do DB2 pureXML para carregamento, consulta e atualização de dados. Ele fornece um conjunto de interfaces de serviços da Web que permitem a sistemas clínicos fazerem upload e consultar dados.

As versões mais recentes do sistema são PODS3 e PODS4. Ambas são construídas sobre uma SOA, mas usam diferentes recursos DB2 para o processamento de XML. Para sistemas de mensagens XML na forma de serviços da Web baseados em SOAP, o PODS3 e PODS4 usam uma combinação dos softwares Systinet e IBM WebSphere. No entanto, a implementação do PODS4 marcou uma transição do DB2 XML Extender para os recursos pureXML do DB2 9. Por exemplo, o DB2 9 introduziu o suporte a um recurso definido pelo padrão SQL:2003, um tipo de coluna XML tratado como um tipo de dado de primeira classe. É possível usar o tipo XML em instruções de Linguagem de Definição de Dados (DDL), funções e procedimentos armazenados.

Um outro benefício da transferência para o DB2 9 é o mecanismo de armazenamento híbrido e otimizador de consulta que "entende" XML (mapeando para álgebra relacional para consultas envolvendo XML). A migração para o PODS4 não modificou os requisitos funcionais do PODS, mas o processamento XML simplificou o processamento de metadados e, ao mesmo tempo, atingiu os objetivos de tempo de resposta e escalabilidade do sistema.

O processo de upload ilustra a diferença entre o PODS3 e o PODS4. Quando havia o upload de um documento PDF, por exemplo, o processo de upload do PODS3 armazenava o documento e um arquivo de metadados XML em um servidor de arquivos EMC. Ele decompunha os metadados para ser usados pelo mecanismo de armazenamento SQL do DB2 como um XCollection, um tipo implementado pelo DB2 XML Extender. O upload também validava o esquema usando um analisador do IBM WebSphere Application Server e indexava o caminho para os arquivos PDF e XML no banco de dados do DB2. A transação do DB2 associada a um upload incluía gerar um ID de documento exclusivo, registrar o upload na tabela de históricos de atividade e executar um SQL INSERT em 18 tabelas. O processo de upload do PODS4 trata os metadados do documento XML de maneira diferente. Ao invés de armazenar metadados em 18 tabelas, o processo de upload do PODS4 os salva usando colunas do DB2 do tipo XML e faz uma consulta INSERT em quatro tabelas.


Processamento simplificado e em conformidade com as normas

A mudança do PODS3 para o PODS4 com o DB2 9 simplificou muito a administração do banco de dados e as tarefas de replicação do Sistema de Saúde da UCLA. A arquitetura do PODS3 usava o DB2 8 com o XML Extender e um banco de dados que consistia em 28 tabelas. A estrutura do banco de dados do PODS4, usando colunas XML, necessitou apenas de 10 tabelas e eliminou 20 procedimentos armazenados usados pelo PODS3.

Devido ao fato de o Sistema de Saúde da UCLA usar XML para metadados do paciente, o suporte a um novo formulário eletrônico na coleção do PODS envolve a criação da definição de dados ou esquema para conteúdos de formulário. DBAs lidando com um fluxo constante de novos formulários querem soluções eficientes para definir novos tipos de dados, como resultados de testes. A mudança para o DB2 9 reduziu a quantidade de tempo necessário para adicionar novos formulários e esquemas ao sistema: o suporte a um novo formulário no PODS4 leva, geralmente, duas horas, comparado às duas semanas que levava com o PODS3.

Em qualquer segmento de mercado, normas são essenciais para a interoperabilidade e intercâmbio eficiente de dados. O XML tornou-se uma ferramenta poderosa para os provedores de assistência médica, em parte por oferecer uma ferramenta efetiva para marcação e para definir vocabulários para o intercâmbio e arquivamento de dados. No entanto, aplicativos robustos necessitam de uma infraestrutura de gerenciamento de dados confiável. O PODS ilustra como um provedor de assistência médica está lidando com o desafio da criação, armazenamento e intercâmbio de registros médicos eletrônicos. Com o PODS, o Sistema de Saúde da UCLA - assim como outras instituições de saúde - adotaram a tecnologia XML e iniciaram um caminho que leva a registros médicos eletrônicos sofisticados, conformidade com as diretrizes HIPAA e normas HL7 e um aumento na produtividade.


HIPAA e HL7

A H7 tem desenvolvido normas criadas para tratar da legislação HIPAA desde 1996, quando ela formou um grupo de trabalho Claims Attachment para padronizar as informações necessárias para processar solicitações de seguro. Naquele mesmo ano, a HL7 começou a trabalhar ativamente com XML através de seu grupo de interesse especial SGML/XML. A entrega inicial era de seis anexos recomendados para o processamento de solicitações.

Desde então, a HL7 desenvolveu uma especificação para sistemas de mensagem, uma Arquitetura de Documento Clínico (CDA) e um Modelo de Informações de Referência (RIM). A HL7 trabalhou também em um padrão para o envio eletrônico para o Relatório de Casos de Saúde Pública (PHCR) de CDA para departamentos de saúde pública locais e estaduais. Com o amadurecimento das normas, o XML se tornou um componente técnico cada vez mais importante. Por exemplo, a primeira versão do CDA definiu uma arquitetura XML para o intercâmbio de documentos clínicos baseado em Definições de Tipo de Documento (DTDs) XML, incluso na especificação com semântica definida usando o RIM da HL7 e vocabulários codificados registrados da HL7. O release futuro da versão 3 do CDA espera usar somente codificação XML.

"O suporte nativo do IBM DB2 a XML permite que ele armazene conteúdo no formato do padrão do mercado de saúde CDA da HL7," diz Karla Norsworthy, vice-presidente, padrões de software da IBM. "A IBM está comprometida com a interoperabilidade e a inovação na saúde através de padrões abertos. Vimos os benefícios da flexibilidade, tempo para o mercado e inovação que vêm de padrões abertos amplamente adotados como Java, XML e de normas de saúde desenvolvidas em organizações como a HL7."


Recursos

IBM DB2 pureXMLWiki de ativação do DB2 pureXML

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