Praxisbezogene Datenverarbeitung in der Kardiotechnik –
Anforderung und Realisierung
H. Bock, D. Buchwald, H. Schillings, T. Kober……………………………………………………………………………… 7
Linksventrikuläre Kreislaufunterstützung bei einem 7 Tage alten Neugeborenen
unter Einsatz einer Zentrifugalpumpe
B. U. Lazar, B. Palzer, G. Fitz, J. Lehmann, F. X. Schmid, D. Schranz, H. Oelert…………………………… 14
Bestimmung des Herzminutenvolumens durch computergestützte Auswertung
noninvasiv gewonnener arterieller Pulskurven
M. Rödenbeck, K. Dähnert, S. Vogt, D. Troitzsch………………………………………………………………………….. 19
Neuartige Verfahren zur Verbesserung der Blutverträglichkeit
von Schlauchmaterialien
W. Lemm, W. Kühlein ……………………………………………………………………………………………………………….. 24
Neues aus der Industrie ……………………………………………………………………………………………… 30
Das Klinikportrait
Kerckhoff-Klinik GmbH, Bad Nauheim…………………………………………………………….. 33
Das Portrait
COBE Laboratories GmbH……………………………………………………………………………….. 36
Mitteilungen der DGfK………………………………………………………………………………………………. 38
Kongreßnotizen…………………………………………………………………………………………………………… 41
Kongresse, Veranstaltungen…………………………………………………………………………………………. 42
Heft 3/93
Heft 1/94
Erscheinungstermin
15.10.1993
Erscheinungstermin
22. 2.1994
Einsendeschluß für
Einsendeschluß für
• redaktionelle Beiträge
6. 8.1993
• redaktionelle Beiträge
15.12.1993
• Anzeigenaufträge
17. 9.1993
• Anzeigenaufträge
11. 1.1994
Leitthema:
Leitthema: Langzeitperfusion/
Tachycarde Rhythmusstörungen
extrakorporaler Lungenersatz
Ein Beitrag für unsere Umwelt: Die KARDIOTECHNIK wird auf chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt
3
MEDIZIN IST KUNST-
KUNST IST MEDIZIN
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Editorial
Äa^OL /ZW;
Datenverarbeitung in der Kardiotechnik –
das Leitthema der vorliegenden Ausgabe
der Kardiotechnik ist aktuell, umfassend
und gibt Anlaß zu kritischen Gedanken.
Die Datenaufnahme, aber auch die Verar
beitung der aufgenommenen Daten ist
schon immer selbstverständlicher Be
standteil der Tätigkeit des Kardiotechni-
kers gewesen. Die Methode und Effizienz
der Datenverarbeitung (DV) haben sich
hingegen grundlegend geändert oder un
terliegen in vielen Kliniken einem Wan
del. Das bewährte und sicherlich am wei
testen verbreitete handschriftliche Proto
koll, welches während der OP geführt
wird, war lange Zeit die Datenbasis für
spätere Auswertungen. Die Verarbeitung
der Daten stellte sich, in Abhängigkeit
von der Fragestellung, dann als beson
ders mühsam heraus, wenn sie manuell,
z.B. durch Auszählen oder Aufsummie
ren, durchgeführt werden mußte.
Die Einführung von Computern im Be
reich Kardiotechnik scheint genauso un
aufhaltsam voranzuschreiten, wie in allen
anderen Bereichen des Lebens. Aller
dings ist schon jetzt absehbar, daß sich,
obwohl wir erst am Anfang der Compute
risierung unseres Bereiches stehen, kein
für alle Kliniken gültiger Standard finden
läßt. Klinikspezifische Anforderungen, fi
nanzielle Rahmenbedingungen, aber
auch gebäudetechnische Aspekte führen
zu verschiedenen Ausbaustufen in den
einzelnen Herzchirurgien. Die Variations
möglichkeiten beim Aufbau eines DV-Sy
stems sind mannigfaltig, die Schwerpunk
te liegen in jeder Klinik anders: Compu
ternetzwerk oder Einzelplatzlösung, On
line- oder Off-line-Datenerfassung, indu
strielle oder selbst entwickelte Software.
Alle denkbaren Kombinationen finden
sich in der Praxis. Industrielle, professio
nelle Produkte, die spezifisch auf den Be
reich Kardiotechnik abgestimmt sind, exi
stieren nur wenige, und alle sind, wenn
auch in unterschiedlichem Maße, an den
jeweiligen Herz-Lungen-Maschinen-Typ
gebunden.
In verschiedenen Abteilungen wurden
eigene Softwarelösungen entwickelt, die
sicherlich ihre Berechtigung haben, zu
mal sie den spezifischen Anforderungen
am nächsten kommen. Andererseits sind
Kardiotechniker in der Regel keine DV-
Spezialisten, die in der professionellen
Programmentwicklung trainiert sind. Das
Machbare bei der Verarbeitung von Pa
tientendaten wird bei näherer Betrach
tung durch juristische Vorgaben (Daten
schutz) und technische Reglementierun
gen (MedGV) deutlich eingeschränkt.
Die Industrie ist gefordert, in engster Zu
sammenarbeit mit dem Kardiotechniker
finanzierbare Lösungen zu entwickeln.
Diese wenigen Beispiele zeigen deutlich
die Inkohärenz im Zusammenspiel Kar-
diotechnik/Datenverarbeitung. Die Be
dienung von Computern im OP während
der Durchführung der Perfusion bedeutet
die zusätzliche Bedienung eines Gerätes,
welches primär nichts mit der eigentli
chen Aufgabe, nämlich der Steuerung der
Extrakorporalen Zirkulation, zu tun hat.
Mittelpunkt ist und bleibt der Patient und
dessen bestmögliche Versorgung. Nur in
diesem Sinne wird sich in der Zukunft das
Tätigkeitsgebiet des Kardiotechnikers mit
der Datenverarbeitung als festem Be
standteil weiterentwickeln.
Dipl.-Ing. Dirk Buchwald
Ltd. Kardiotechniker
Bochum
KARDIOTECHNIK 2/93
5
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E
H. Bock‘, D. Buchwald2, H. Schillings3,
T Kober4
‘ Abt. Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie,
Georg-August-Universität Göttingen
2 Klinik für Herz- und Thoraxchirurgie,
Universitätsklinik Bergmannsheil, Bochum
3 Abt. Medizinische Informatik,
Georg-August- Universität Göttingen
4 Abt. SARNS/CDI, 3M Medica GmbH, Borken
Praxisbezogene
Datenverarbeitung in der
Kardiotechnik-
Anforderung und Realisierung
Zusammenfassung
Der vorliegende Artikel zeigt die theoreti
sche und praktische Verwirklichung eines
Datenverarbeitungssystems in der Kar
diotechnik. Die Anforderungen seitens
des Kardiotechnikers, die historische Ent
wicklung und Verwirklichung der Hard
ware sowie die konzeptionelle Grundlage
für die Software eines Clinical Informa
tion Systems (CIS) werden dargestellt.
Die Umsetzung aller Anforderungen
wird an einem Beispiel aus der Praxis er
läutert.
Schlüsselwörter
Klinisches Informationssystem (CIS),
Computer-Netzwerk, GISI/OP, Doku
mentation, Perfusionsaufzeichnungen.
Summary
This article describes the theoretical and
practical realization of a computer docu
mentation system for the use d uring CPB.
The required profile of perfusionists, the
historical development and realization of
the hardware as well as the conceptional
fundamentals for the software of a Clini
cal Information System (CIS) will be re
presented. The conversion in all demands
will be shown in a practical example.
Keywords
Clinical Information System (CIS), Com
puter-Network, GISI/OP, Documenta
tion, Perfusion records.
Grundlagen
Die Entwicklungen der Medizin auf dem
Gebiet der Herzchirurgie und Anästhesie
ermöglichten, langdauernde und aggressi
ve operative Eingriffe im Thorax vorzu
nehmen. Mit der Herz-Lungen-Maschine
erweiterten sich die Möglichkeiten der
chirurgischen Interventionen in der offe
nen Herzchirurgie und machten damit
die Kardio- und Perfusionstechnik zu ei
nem neuen Fachgebiet mit einer immer
umfangreicheren und leistungsfähigeren
technischen Ausstattung. Neben der an
fangs alleinigen Aufgabenstellung der
Durchführung der extrakorporalen Zirku
lation bei herzchirurgischen Eingriffen
ergaben sich mit der Zeit zwangsläufig
neue Tätigkeiten in den prä- und postope
rativen Bereichen, wie z. B. Einsätze mit
der IABP, Rechts-/Linksherz-Unterstüt-
zungsperfusionen, Kunstherzen usw.
Die ersten Herz-Lungen-Maschinen wa
ren einfache elektromechanische Geräte
mit ölhydraulischen oder Zahnradgetrie
ben. Das Flußvolumen der arteriellen
Pumpe wurde aus Tabellen abgelesen.
Mit mechanischen Meßeinrichtungen
wurden der Perfusionsdruck und die Gas
dosierung gemessen.
Die Wandlungen in der Medizintechnik
mit den fortschreitenden Innovationen
auf dem Gebiet der Digitaltechnik und
Mikroelektronik bieten heute neue Mög
lichkeiten in der Konstruktion und Her
stellung von Herz-Lungen-Maschinen
und Geräten des perfusionstechnischen
Umfeldes. Der Einsatz programmge
steuerter Mikroelektronik ermöglicht
die Realisierung komplexer, genau auf
die jeweilige Aufgabe zugeschnittener
Steuer- und Regelfunktionen.
Für die Überwachung und Protokollie
rung der immer umfangreicher werden
den Datenfluten reicht ein handgeschrie
benes Protokoll nicht mehr aus. Die Mög
lichkeit, durch den Einsatz von Mikro
computern eine vollständige und repro
duzierbare Dokumentation des Perfusi
onsgeschehens zu erhalten, bietet sich an.
Es ist sicherlich sinnvoll, das Verfahren
als Bestandteil eines EDV-Gesamtkon-
zeptes in der prä-, intra- und postoperati
ven Phase zu betreiben.
Um eine Nutzung derartiger Gesamtkon
zepte durch den Anwender sicherzustel
len, sollen Computerprogramme in Ko
operation von entsprechend qualifizier
ten Informatikern, Ingenieuren für die
Entwicklung und Anpassung der Geräte
konfigurationen und dem mit medizini
schen und perfusionstechnischen Abläu
fen vertrauten Kardiotechniker entwik-
kelt werden. Nur eine gute Zusammenar
beit kann eine für alle zufriedenstellende
Lösung anbieten und verhindern, tech
nisch Machbares an der Benutzerrealität
vorbei zu entwickeln.
Für ein Gesamtkonzept ist ein System zu
entwerfen, das von der Patienteneinbe
stellung bis zur Entlassung des Patienten
reicht. Im einzelnen sollten folgende
Funktionen erfüllt werden:
– Patienteneinbestellung
– Operationsplanung
– Datenerfassung während der
Operation
– Bereitstellung von Daten für den
OP-Bericht
– Datenerfassung in der Intensivpflege
– Daten für den Verlegungsbericht
von der IP
– Bereitstellung von Daten für den
Arztbrief
– Bereitstellung von Daten für
statistische Zwecke
– Bereitstellung von Daten für wissen
schaftliche Fragestellungen
Ein solches Gesamtkonzept setzt voraus,
daß eine Vernetzung aller Bereiche einer
Klinik, von der Patientenadministration
bis zurNormalpflegestation, vorhanden ist.
Uns interessiert hier in erster Linie der
Arbeitsplatz des Kardiotechnikers im
Operationssaal. Auch bei einer Einbin
dung in einem Gesamtkonzept sollte
dieser Arbeitsplatz auf den Funktions
bereich zugeschnitten sein.
Für eine vollständige Dokumentation des
Operationsablaufes sollten folgende Da
ten zur Verfügung stehen:
1. Patientendaten:
– Stammdaten
– Patientennummer
– präoperative Diagnose
– Risikofaktoren
– vorgesehene Operation
– präoperative Laborwerte
2. Herz-Lungen-Maschine-Daten:
– Ausstattung der Herz-Lungen-
Maschine
– Spezifikation des verwendeten
Oxygenators
KARDIOTECHNIK 2/93
7
– Spezifikation der verwendeten Filter
– arterielle und venöse Kanülen
– Primärfüllung des HLM-Systems
– Operationsteam
Zur automatischen Datenaufnahme ist
die Taktfrequenz der verschiedenen Si
gnalquellen zu klären. Für die überwie
gende Anzahl der Parameter reicht sicher
lich ein 30- oder 60-Sekunden-Intervall
aus. Kontinuierlich zu erfassen sind:
1. vom Patientenmonitor:
– Herzfrequenz
– arterieller Druck
– zentralvenöser Druck
– Temperaturen (ösophageal, rektal)
2. von der Herz-Lungen-Maschine:
– Perfusionsvolumen
– Perfusionsdruck
– Druck vor dem arteriellen Filter
– Druck vor dem Membranoxygenator
– Bluttemperaturen (arteriell, venös)
– Oj-Flow
– Fi-O2
– CO2-Flow
3. von Peripheriegeräten:
– O2-Sättigung
– Blutgaswerte
– Urinausscheidung
– Wassertemperatur vom
Hypo-/Hyperthermiegerät
Die Datenübernahme erfolgt über digita
le oder analoge Schnittstellen. Bei älteren
Geräten ist eine Anpassung erforderlich.
Neue Geräte verfügen in der Regel über
externe V24-Schnittstellen. Aus den ge
wonnenen Primärdaten sollen weitere Pa
rameter berechnet werden, die für die
Steuerung der Perfusion von Nutzen sind
(z. B. Gefäßwiderstand, Differenzdrücke,
O2-Transferraten des Oxygenators).
Die Dokumentation häufig wiederkeh
render Ereignisse ist sinnvollerweise über
fest zugeordnete Funktionstasten zu rea
lisieren (wie z. B. part. Bypass, tot. Bypass,
Aorta auf/zu, Blutentnahmen usw.).
Ebenso ist es erforderlich, über ein Klar
textfeld Eingaben vornehmen zu können.
Die Software
In der Fachliteratur werden Softwaresy
steme mit primär klinischer Ausrichtung
als CIS (Clinical Information System)
oder PDMS (Patient Data Management
System) bezeichnet. In der Regel sind sol
che Informationssysteme in den Daten
verbund des Krankenhausinformations
systems (KIS) eingebunden. Unabhängig
vom Einsatzgebiet ist allen CIS gemein
sam, daß klinische Anwender verschiede
ner Anwendergruppen direkt mit dem Sy
stem kommunizieren. Der Akzeptanz
kommt in einem CIS also ein hoher Stel
lenwert zu.
Ein Softwaresystem zum Einsatz im OP
ist ein klassisches Beispiel für ein CIS; es
muß den unterschiedlichen Anforde
rungsprofilen des im OP arbeitenden
Teams aus Chirurgen, Anästhesisten, Kar-
diotechnikern und Pflegepersonal sowie
der Verwaltung genügen. Nur ein umfas
sendes integriertes OP-Informationssy-
stem kann allen Aspekten gerecht wer
den. Im Rahmen dieser Arbeit wollen wir
uns auf diejenigen Komponenten eines
solchen Informationssystems beschrän
ken, die die Arbeit des Kardiotechnikers
direkt oder indirekt unterstützen.
Anforderungen an die Software
Ein CIS sollte als praxisbezogenes, offe
nes System konzipiert sein. Die Software
sollte soweit wie möglich auf Standards
basieren [1] und sollte folgenden Ge
sichtspunkten genügen:
(a) Unterstützung routinemäßiger Ar
beitsabläufe ohne Mehrbelastung. Um
die Akzeptanz zu erreichen, die benötigt
wird, um die Vollständigkeit und Validität
der Daten sicherzustellen, muß die Sum
me der Leistungen eines CIS die system
immanenten Nachteile für alle beteilig
ten Nutzergruppen mehr als kompensie
ren [2],
(b) Intuitive Nutzeroberfläche. Die Be
dienung des Systems muß allgemeinen
Bedienungsstandards genügen.
(c) Anpassung an die Dynamik des medi
zinischen und organisatorischen Um
felds. Bedingt durch die Dynamik in der
Kardiochirurgie und der sich verändern
den Anforderungsprofile ist ein CIS stets
ein dynamisches System. Die Software
muß dieser Dynamik Rechnung tragen.
(d) Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.
Es muß nachvollziehbar sein, wer wann
welche Daten in das System eingegeben
hat.
(e) Datenschutz und Datensicherheit.
Hier steht vor allem die Gewährleistung
der Verfügbarkeit der Anwendungen und
der damit erzeugten Daten im Vorder
grund. Darüber hinaus muß sicherge
stellt werden, daß jeder Anwender nur
diejenigen Daten bearbeiten kann, zu
deren Verwendung er befugt ist.
(f) Nutzung der Multivalenz von Daten.
Unter Multivalenz wird in der Medizini
schen Informatik verstanden, daß einem
Eintrag unter verschiedenen Blickwin
keln verschiedene Bedeutungen zukom
men können [3]. Die multiple Verwertung
eines Eintrags setzt allerdings standardi
sierte Schnittstellen zwischen verschiede
nen Softwareprodukten voraus, um
Mehrfacheingaben zu vermeiden.
(g) Integration in den Datenverbund der
Klinik [4],
Wie setzt GISI diese Forderungen um?
GISI/OP realisiert diese Anforderungen
durch einen Nutzer-fokussierten Ansatz;
es ist das Ergebnis einer interdisziplinä
ren Zusammenarbeit von Kardiotechni-
kern und Ärzten der Abteilung für Tho
rax-, Herz- und Gefäßchirurgie und Infor
matikern der Abteilung für Medizinische
Informatik der Georg-August-Universi-
tät Göttingen [5, 6], Die ständige Rück
kopplung zwischen Anwendern und Ent
wicklern bewirkt eine Akzeptanz auf ho
hem Niveau. Seit 1984 wird GISI/OP in
immer wieder aktualisierten Programm
varianten zur routinemäßigen Dokumen
tation aller Operationen am offenen Her
zen eingesetzt.
Die Hardwarebasis
GISI/OP wurde von Anfang an konse
quent als ein lokales Netzwerk (LAN) in
Client-Server-Architektur konzipiert. Je
der Arbeitsplatz ist mit einem PC ausge
stattet; Aufgaben dieses PCs sind die Rea
lisierung der Nutzeroberfläche, die Ab
wicklung von Ein-/Ausgaben und die lo
kale Datenakquisition von medizintech
nischen Geräten. An der Herz-Lungen-
Maschine im OP, im Labor des OP, im Bü
ro des leitenden Kardiotechnikers, im Se
kretariat oder im OP-Büro können spe
ziell auf die Anforderungen dieses Ar
beitsplatzes abgestimmte Arbeitsstatio
nen konfiguriert werden. Alle PCs sind
über ein auf Ethernet basierendes Netz
werk mit einem zentralen File-Server-Sy-
stem verbunden. Aufgaben des File-Ser-
ver-Systems sind die zentrale Datenhal
tung aller dynamischen Datenbanken/
Dateien, die Druckaufbereitung und die
Integration von Daten aus anderen Syste
men.
Im Sinne einer möglichst breiten Skalier
barkeit des Systems können auch Einzel
platzsysteme ohne Netzwerkeinbindung
generiert werden.
Die Softwarebasis
GISI ist in M realisiert. M (früher
MUMPS [7]) ist eine ANSI-genormte hö
here Programmiersprache mit integrier
tem Datenbanksystem. M ist in der Medi
zin entstanden (Massachusetts General
8
KARDIOTECHNIK 2/93
Hospital, Boston, USA) und basiert auf
Standards. Dies betrifft die Sprache sel
ber (praktisch auf jedem Rechnersystem
unter jedem Betriebssystem implemen
tierbar) wie auch seine Schnittstellen zu
anderen ANSI-genormten Softwaresyste
men (SQL, X-Windows etc.) und sonsti
gen auf dem Markt etablierten Standards
(u. a. MS-Windows, MS-DOS).
Auf PC ist M unter DOS als eigenständi
ges Multitasking-/Multiuser-System im
plementiert. Die Netzwerkeinbindung
bedarf keines selbständigen Netzbe
triebssystems, sondern bedient sich zur
Vernetzung eigener Mechanismen, die je
doch mit anderen Netzwerkprotokollen
kompatibel sind. Somit kann eine ver
netzte M-Anwendung wie GISI/OP in
ein existierendes Novell- oder DECnet-
Netzwerk eingebunden werden.
Integration
GISI/OP ist ein CIS mit Schnittstellen
zur Integration von Daten aus dem Kran
kenhausinformationssystem. Patienten
stammdaten, Daten der Transfusionsme
dizin, Daten der OP-Planung und vor al
lem die Laborwerte werden regelmäßig
vom KIS übernommen und in die GISI-
eigenen Datenbestände integriert. Aber
GISI/OP dient anderen Systemen auch
als Datenquelle: Ein Auszug relevanter
OP-Daten wird an die GlSI-Programm-
variante zur Unterstützung der Doku
mentation des postoperativen Verlaufs
übermittelt, und dem KIS werden Daten
zur Abrechnung der Sonderentgelte für
HLM-Operationen übergeben. Zur Stan
dardisierung dieser Schnittstellen zwi
schen GISI/OP und anderen Systemen
soll in Zukunft das standardisierte HL-7
Protokoll [1] verwendet werden.
Multivalenz
Die primäre Ausrichtung von GISI/OP
ist die routinemäßige Unterstützung des
Kardiotechnikers während der extrakor
poralen Zirkulation; GISI liefert die not
wendige Tiefe der Anwendungen, um ma
nuelle Verfahren patientenbezogener Do
kumentation durch rechnergestützte Ver
fahren abzulösen. Dennoch hieße es, der
Vollständigkeit der Datensammlung und
der Multivalenz dieser Daten keine Be
deutung zukommen zu lassen, wenn sich
die Leistungen des Systems auf die intra
operative Phase beschränkten.
GISI/OP leistet Unterstützung bei der
Auswertung patientenbezogener Daten
für Forschung, Qualitätskontrolle, Lei
stungsstatistik und Therapiekontrolle.
Häufiger wiederkehrende oder standardi
sierte Auswertungen sind vorformuliert
(wie z. B. die automatische Generierung
der Daten für die Qualitätssicherung in
der Herzchirurgie); für weitergehende
Fragestellungen bietet GISI/OP privile
gierten Anwendern ein umfangreiches
Spektrum an Werkzeugen für selbstdefi
nierte Anfragen an die Datenbanken. Au
ßerdem wird eine Schnittstelle zum Da
tenexport im SAS-Format angeboten.
Die Hardware
Die Grundvoraussetzung, um eine erfolg
reiche Datendokumentation zu verwirkli
chen, ist eine entsprechende Hardware
plattform, die einen durchgehenden Da
tenfluß von der Datenquelle bis zum Do
kumentationssystem ermöglicht.
Eine Benutzung von Standards hat hier
einen großen Einfluß auf die Realisie
rung, die Flexibilität für zukünftige Er
weiterungen und die Pflege eines solchen
Dokumentationssystems.
Bis heute liegt diesbezüglich bei den Her
stellern datenerzeugender Geräte noch
einiges im argen. Es werden die unter
schiedlichsten Datenschnittstellen, spe
zielle Steckverbindungen, zum Teil äu
ßerst komplexe Datenprotokolle angebo
ten, zum Teil sind notwendige Schnittstel
len auch nicht verfügbar.
Rückblick auf die