2. Ausgabe 1996

Anwendung von Standard-PC's zur automatischen Kurvenführung -ein alternatives Konzept zum computerisierten Informationssystem?

B. Ebens

Einführung

Parallel zu der in den vergangenen Jahren erfolgten Einführung weiterer  Überwachungsgeräte am Intensivbett ist gleichzeitig der Dokumentationsaufwand für das  ärztliche und Pflegepersonal gestiegen. Die entstandene "Datenflut" macht zudem die in Krisensituationen erforderliche kurzfristige Beurteilung des Patientenstatus schwierig. Basis der Dokumentation ist auch heute vielfach noch die am Patientenbett geführte "Fieberkurve" in Form eines mehrseitigen DIN-A3-Journals. Hierin aufgeführt sind sämtliche Meßparameter, die Medikationen sowie  ärztliche und pflegerische Kommentare. Die Betrachtung eines solchen Journals bei einem mittleren bis hohen apparativen Aufwand verdeutlicht die Notwendigkeit einer teilautomatisierten Datenerfassung mit dem Ziel, im Bedarfsfall in kürzester Zeit alle relevanten Daten in sinnvoller Weise auf einem Bildschirm zusammenfassen zu können.

Zudem wissen wir, daß die intensivmedizinische Therapie trotz ständig neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse auch heute noch in Teilen auf Hypothesen beruht. Die  Überprüfung dieser Hypothesen ist durch die Anwendung der nahezu simultanen, PC-gestützten Datenerfassung und einfacher statistischer Weiterverarbeitung mittels kommerziell erhältlicher Software insbesonders auch bei großen Datenmengen möglich geworden.

Letztlich ist von stark zunehmender Bedeutung auch das Interesse der Administration an der lückenlosen Dokumentation erbrachter medizinischer Leistungen, Art und Umfang von Medikationen respektive der hierdurch entstandenen Kosten sowie der Verweildauer behandelter Patienten. Mit dem durch das GSG entstandenen Druck, von der Kostendeckung hin zur Erlösorientierung bei der Patientenbehandlung zu gelangen, wird in der Krankenhausverwaltung intensiv  über die Finanzierung und Einführung geeigneter Verfahren hierzu nachgedacht. Zu vergessen ist bei der Behandlung dieser Thematik auch nicht der Nutzen PC-gestützter Datenerfassungsysteme bei der Erstellung und  Überwachung von Qualitätssicherungssystemen.

Der vorliegende Bericht soll unsere  Überlegungen und Lösungsansätze zur Realisierung eines kostengünstigen, von den Anwendern einfach zu handhabenden Datenerfassungssystems unter Verwendung weithin bekannter Betriebssystemumgebungen und Benutzeroberflächen in zusammengefaßter Form darstellen.

Methodik

Im Zentralkrankenhaus Bremen-Nord wird seit etwa 3 Jahren die Installation eines PC-Netzwerks unter Verwendung von NOVELL^TM Netware mit heute bereits 270 angeschlossenen Terminals betrieben. Neben der Verarbeitung administrativer- und Patientendaten ist das Zentrallabor mit den Bereichen klinische Chemie und Hämatologie angeschlossen.

Die vorhandenen Hard-und Softwarestrukturen sowie der hierfür im Hause angesiedelte Anwender-Support haben unser Konzept zur Entwicklung eines intensivmedizinischen Datenerfassungssystems entscheidend beeinflußt. In konsequenter Weise sollte dabei eine weithin bekannte Benutzeroberfläche zur Anwendung kommen, um so die Einarbeitungsphase und Akzeptanz insbesonders auch im Pflegedienst zu erhöhen. Die verwendeten Hardware-Komponenten bestehen heute aus Pentium^TM- Rechnern mit P75-Prozessoren und 16 MB RAM. Darüber hinaus wurde wegen der Limitierung auf standardmäßig 2 serielle Schnittstellen ein zusätzliches serielles 4-Kanal I/O-Board installiert, welches auch unter WINDOWS^TM verwendet werden kann, sowie ein in der medizintechnischen Industrie entwickelter Datenkonzentrator. Nachdem die Weiterentwicklung einer DOS^TM-Version zur automatisierten Datenerfassung als nicht mehr sinnvoll angesehen wurde, haben wir in 1993 eine vollständige Neuentwicklung unter MS-WINDOWS^TM, z.Zt. Version 3.11, begonnen. Als Betriebssystem kommt MS-DOS^TM V.6.22 zur Anwendung. Die Speicherung erfaßter Daten erfolgt in MS-ACCESS^TM als Standard-WINDOWS^TM-Datenbank. Dies gestattet dem Anwender neben der in unserer Anwendung möglichen Datenpräsentation und -auswertung auch die problemlose Exportierung zu weiteren WINDOWS^TM-Applikationen. Neben den Vorteilen der weiten Verbreitung dieser Soft- und Hardwarestrukturen wurden jedoch auch größere technische Nachteile im Vergleich zu anderen Betriebssystemen wie z.B. UNIX^TM evident.

Die Vernetzung mehrerer bettseitiger PC's wurde mittels Ethernet unter Nutzung der WINDOWS^TM-Netzwerk-Möglichkeiten als einfache, leicht handhabbare Umgebung realisiert. Die Bett-zu-Bett-Kommunikation respektive der Datenspiegelung ist als dezentrales Netzwerk realisiert.

In der anästhesiologischen Intensivstation (Direktor: Dr. med. K. Hankeln) unseres Hauses wird eine Patienten-Überwachungsanlage zur Erfassung der Standard-Vitalparameter

- EKGTemperatur Pulsoximetrie(SaO2)

- RespirationInvasive Drucke (art./venös) Herz-Zeit-Volumen

Die beschriebenen Parameter werden in unterschiedlichen Konfigurationen automatisiert vom Datenerfassungssystem ausgelesen. Neben der seriellen Datenerfassung von Beatmungsgeräten nimmt die Erfassung von Infusionsdaten aufgrund der Vielzahl pro Patient eingesetzter Druck-Infusionsapparate einen weiten Bereich ein.

Ergänzend bestehen komplexe Möglichkeiten zur manuellen Eingabe von Ereignissen,  ärztlichen und pflegerischen Kommentaren, Schwerkraft-Infusionsdaten sowie einem Medikamenten-Verordnungs- und Applikationsplan. Die Speicherung von Patientendaten einschließlich der Eingangs -und Verlaufsdiagnosen ist selbstverständlich. Der Anwender ist in der Lage, zur Laufzeit beliebig weitere Geräte mit dem PC zu konnektieren und die Meßdatenerfassung zu starten, ohne die Notwendigkeit der aufwendigen Konfiguration von Parametergruppen.

Bei der Programmcode-Entwicklung entsteht jedoch eben durch die Realisierung dieses Anwender-Komforts ein erheblicher Aufwand, da MS-DOS^TM bekanntermaßen kein Multitasking-fähiges Betriebssystem darstellt. Somit können durch die Zuweisung von Interrupts, die nicht bereits vom System verwendet werden, zwar weitere serielle Ports unter einem Interrupt angesprochen werden, die gleichzeitige  Öffnung zweier oder mehrerer Ports ist jedoch nicht möglich.

Bis heute ist ein einheitliches, firmenübergreifendes Protokoll zur  Übertragung medizinischer Daten von Diagnostik- und Therapiegeräten nicht gefunden worden. Der größte Teil am Markt befindlicher Systeme arbeitet nach dem Prinzip des Data-Polling und der  Übertragung in ASCII-Format, womit sich die Gemeinsamkeiten dann auch bereits erschöpfen. Beispielhaft wird das Verhalten des erwähnten Datenkonzentrators beschrieben.

Datenspeicherung

Bei der Wahl der eingesetzten Datenbankumgebung wurde konsequenterweise auf WINDOWS^TM-Standarddatenbanken zurückgegriffen. Diese sind z.Zt. MS-ACCESS^TM sowie MS-FOXPRO^TM. Bei beiden Systemen handelt es sich um SQL-fähige, relationale Datenbanken. Die Festlegung auf MS-ACCESS^TM basierte auf dem Vorhandensein des sogenannten "Database-Engine" in der Programmierumgebung VISUAL BASIC 3.0 PROFESSIONAL, verbunden mit den schnelleren Möglichkeiten zur Manipulation von Datenbankstrukturen, sowie den ausreichend kurzen Zugriffszeiten bei der Trendaufbereitung erfaßter Daten.

Bei der Auswahl der Speicherintervalle ist dem zu erwartenden Festplatten-Speicherbedarf Rechnung zu tragen. Unsere Erfahrungen bei der rechnergestützten Datenerfassung an postoperativ, intensivpflegebedürftigen, beatmeten Patienten, z.T. mit temporärem Nierenversagen und einer Gesamt-Verweildauer von etwa 14 Tagen auf der Intensivstation, zeigen bei Speicherintervallen von 10 Minuten einschl. der manuellen Dokumentationen einen Speicherbedarf von bis zu 8 MB.

Infusionsdaten-Management

Das Themengebiet des Infusionsdaten-Managements, von den Geräteherstellern auch als "Liquid- oder Fluid-Management" bezeichnet, hat sich für uns als außerordentlich komplex und bei der Softwareentwicklung schwierig erwiesen.

Bei der Verarbeitung dieser Daten kommen diverse Parameter zum Tragen. Dies sind nicht nur die mittels Druckinfusionsapparaten und Schwerkraftinfusionen applizierten Volumina, sondern auch Bolus-Medikamente und bei hämodialysierten Patienten die Filtratverluste bzw. zugeführten Substituatmengen. Ferner sind Volumenverluste  über Magensonden durch Reflux, enterale Ernährung sowie bei chirurgischen Patienten Verluste  über Wunddrainagen zu berücksichtigen. Letztlich auch zu berücksichtigen ist, wie der Anwender vom System zu informieren ist, falls die automatisierte Infusionsdatenerfassung nach technischem Defekt ausfällt und eine lückenlose Dokumentation weiterhin ermöglicht wird.

Bei Betrachtung der heute am Markt befindlichen Infusionsapparate fällt zunächst die große Vielfalt der  über serielle Schnittstellen  übertragenen Meßparameter und Geräteinformationen auf. Aus unserer Sicht sind von praktischer Bedeutung jedoch lediglich die am Gerät eingestellte Förderrate wie auch, von allergrößter Bedeutung in Hinsicht auf die Patientensicherheit, die Wahl des mit der jeweiligen Pumpe applizierten Medikaments. Unser Datenerfassungssystem berechnet das applizierte Volumen aus der Anwendungsdauer und der am Gerät eingestellten Förderrate. Unter Einbeziehung der bereits erwähnten Parameter wird mittels "Mausklick" zu jedem beliebigen Zeitpunkt die Bilanzierung durchgeführt und im Patientenjournal angezeigt. Auch hier kommt, wie bei den  übrigen Auswertungen, konsequent die Datenbankabfrage mittels SQL zur Anwendung. Das Problem der Weiterführung der Infusionsdokumentation nach Auftreten technischer Defekte bei der Datenübertragung konnte bis heute noch nicht zufriedenstellend gelöst werden und ist Gegenstand der derzeitigen klinischen Erprobung.

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit haben wir das Ergebnis unserer bisherigen, nunmehr etwa 3-jährigen Entwicklungsarbeit zum Themenkreis der automatisierten, intensivmedizinischen Datenerfassung vorgestellt. Das PC-basierende System besteht in den Hard- und Softwarekomponenten aus frei am Markt erhältlichen Geräten und Programmen bzw. Betriebssystemen. Letztere beeinflussen jedoch in besonderer Weise die Grenzen, indem unter MS-DOS^TM und WINDOWS 3.11^TM ein Multitasking nicht möglich ist und somit die parallele Verarbeitung von seriell erfaßten Daten, Speicherung in die Datenbank sowie die gleichzeitige Anwendung anderer WINDOWS^TM-Applikationen schwierig sind. Dennoch erfordert die Softwareentwicklung einen erheblichen Aufwand, um die zahlreichen Tasks innerhalb der Anwendung in zeitlich korrekter Folge abarbeiten zu können. Zu erwägen ist heute, ob die Portierung der Anwendung etwa unter OS/2 oder in naher Zukunft WINDOWS '95^TM als echte Multitasking-Betriebssysteme sinnvoll ist.

Diesen Problemen stehen jedoch die Vorteile bei der Anwendung von WINDOWS^TM-Applikationen gegenüber, die aufgrund der weiten Verbreitung der Benutzeroberfläche den Einweisungs- und Schulungsbedarf für das Personal gering halten. Zudem besteht durch die Verwendung eines Standard-Datenbanksystems die nahezu unbegrenzte Möglichkeit, mit geringem Aufwand, Daten zu filtern und in reduzierter Form anderen Bereichen innerhalb eines Klinik-Informationssystems (KIS) zur Verfügung zu stellen bzw. aus anderen Anwendungen Daten in die eigene Anwendung zu importieren (z.B. Kosten je Verbrauchseinheit von Medikamenten). Ein weiterer, wesentlicher Vorteil unseres Programms besteht in der engen Abstimmung zwischen Softwareentwicklung und Bedürfnissen der Anwender. Die Benutzerführung wie auch die Gestaltung der Bildschirm-oberflächen orientiert sich streng an der bisherigen Papier-Dokumentation.

Da zukünftig der teilautomatisierten Datenerfassung nicht nur zum Zwecke der zentralen papierlosen Dokumentation; sondern letztlich aus forensischen Gründen eine wachsende Bedeutung zukommt, ist besonders aus der Sicht des Entwicklers die Industrie aufgefordert, Standards bei der Datenübertragung mittels serieller Schnittstellen zu entwickeln. Im Rahmen des auf europäischer Ebene bearbeiteten Projekts TANNIT sind unter Beteiligung der Industrie hierzu erste Ansätze geschaffen worden. Aber auch Teilbereiche wie die beschriebenen Probleme bei der eindeutigen Zuordnung von applizierten Medikamenten und den online-erfaßten Daten müssen gelöst werden.

Last but not least wird der Nutzen hinsichtlich Rationalisierungsmaßnahmen bei der Personalplanung im Bereich der Intensivpflege kontrovers diskutiert. Eigene Erfahrungen wie auch Beobachtungen in anderen in- und ausländischen Kliniken zeigen, daß bei der umfassenden, rechnergestützten Dokumentation eher ein gegenüber dem heutigen Stand zunehmender Personalbedarf im medizinischen Bereich wie auch dem des hauseigenen Supports entsteht, da ohne die extensive, detailliertere Dateneingabe durch das  ärztliche- und Pflegepersonal der  ökonomische Nutzen dieser Techniken gering bleibt.

Keywords
Intensivmedizin, Dokumentation, Standard-PC, teilautomatisierte Datenerfassung

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