Information technology aspects of large-scale implementation of automated surveillance of healthcare-associated infections

PRAISE network: Maaike S. M. van Mourik, Stephanie M.van Rooden, Mohamed Abbas, Olov Aspevall, Pascal Astagneau, Marc J. M. Bonten, Elena Carrara, Aina Gomila-Grange, Sabine C. de Greeff , Sophie Gubbels, Wendy Harrison, Hilary Humphreys, Anders Johansson, Mayke B. G. Koek, Brian Kristensen, Alain Lepape, Jean-Christophe Lucet, Siddharth Mookerjee, Pontus Naucler, Zaira R. Palacios-Baena, Elisabeth Presterl, Miquel Pujol, Jacqui Reilly, Christopher Roberts, Evelina Tacconelli, Daniel Teixeira, Thomas Tängdén, John Karlsson Valik, Michael Behnke, PetraGastmeier.[Introduction] Healthcare-associated infections (HAI) are a major public health concern. Monitoring of HAI rates, with feedback, is a core component of infection prevention and control programmes. Digitalization of healthcare data has created novel opportunities for automating the HAI surveillance process to varying degrees. However, methods are not standardized and vary widely between different healthcare facilities. Most current automated surveillance (AS) systems have been confined to local settings, and practical guidance on how to implement large-scale AS is needed.[Methods] This document was written by a task force formed in March 2019 within the PRAISE network (Providing a Roadmap for Automated Infection Surveillance in Europe), gathering experts in HAI surveillance from ten European countries.[Results] The document provides an overview of the key e-health aspects of implementing an AS system of HAI in a clinical environment to support both the infection prevention and control team and information technology (IT) departments. The focus is on understanding the basic principles of storage and structure of healthcare data, as well as the general organization of IT infrastructure in surveillance networks and participating healthcare facilities. The fundamentals of data standardization, interoperability and algorithms in relation to HAI surveillance are covered. Finally, technical aspects and practical examples of accessing, storing and sharing healthcare data within a HAI surveillance network, as well as maintenance and quality control of such a system, are discussed.[Conclusions] With the guidance given in this document, along with the PRAISE roadmap and governance documents, readers will find comprehensive support to implement large-scale AS in a surveillance network.This network has been supported under the 7th transnational call within the Joint Programming Initiative on Antimicrobial Resistance (JPIAMR), Network Call on Surveillance (2018) and was thereby funded by ZonMw (grant 549007001). This project also received support from the COMBACTE MAGNET EPI-Net project funded by the Innovative Medicines Initiative Joint Undertaking under grant agreement 115523 | 115620 | 115737 | 777362, resources of which are composed of financial contribution from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) and EFPIA companies in kind contribution. J.K.V. was supported by grants from Region Stockholm and Vinnova.Peer reviewe

Information technology aspects of large-scale implementation of automated surveillance of healthcare-associated infections

INTRODUCTION: Healthcare-associated infections (HAI) are a major public health concern. Monitoring of HAI rates, with feedback, is a core component of infection prevention and control programmes. Digitalization of healthcare data has created novel opportunities for automating the HAI surveillance process to varying degrees. However, methods are not standardized and vary widely between different healthcare facilities. Most current automated surveillance (AS) systems have been confined to local settings, and practical guidance on how to implement large-scale AS is needed. METHODS: This document was written by a task force formed in March 2019 within the PRAISE network (Providing a Roadmap for Automated Infection Surveillance in Europe), gathering experts in HAI surveillance from ten European countries. RESULTS: The document provides an overview of the key e-health aspects of implementing an AS system of HAI in a clinical environment to support both the infection prevention and control team and information technology (IT) departments. The focus is on understanding the basic principles of storage and structure of healthcare data, as well as the general organization of IT infrastructure in surveillance networks and participating healthcare facilities. The fundamentals of data standardization, interoperability and algorithms in relation to HAI surveillance are covered. Finally, technical aspects and practical examples of accessing, storing and sharing healthcare data within a HAI surveillance network, as well as maintenance and quality control of such a system, are discussed. CONCLUSIONS: With the guidance given in this document, along with the PRAISE roadmap and governance documents, readers will find comprehensive support to implement large-scale AS in a surveillance network

Front-Line Physicians' Satisfaction with Information Systems in Hospitals

Day-to-day operations management in hospital units is difficult due to continuously varying situations, several actors involved and a vast number of information systems in use. The aim of this study was to describe front-line physicians' satisfaction with existing information systems needed to support the day-to-day operations management in hospitals. A cross-sectional survey was used and data chosen with stratified random sampling were collected in nine hospitals. Data were analyzed with descriptive and inferential statistical methods. The response rate was 65 % (n = 111). The physicians reported that information systems support their decision making to some extent, but they do not improve access to information nor are they tailored for physicians. The respondents also reported that they need to use several information systems to support decision making and that they would prefer one information system to access important information. Improved information access would better support physicians' decision making and has the potential to improve the quality of decisions and speed up the decision making process.Peer reviewe

Managing healthcare transformation towards P5 medicine (Published in Frontiers in Medicine)

Health and social care systems around the world are facing radical organizational, methodological and technological paradigm changes to meet the requirements for improving quality and safety of care as well as efficiency and efficacy of care processes. In this they’re trying to manage the challenges of ongoing demographic changes towards aging, multi-diseased societies, development of human resources, a health and social services consumerism, medical and biomedical progress, and exploding costs for health-related R&D as well as health services delivery. Furthermore, they intend to achieve sustainability of global health systems by transforming them towards intelligent, adaptive and proactive systems focusing on health and wellness with optimized quality and safety outcomes. The outcome is a transformed health and wellness ecosystem combining the approaches of translational medicine, 5P medicine (personalized, preventive, predictive, participative precision medicine) and digital health towards ubiquitous personalized health services realized independent of time and location. It considers individual health status, conditions, genetic and genomic dispositions in personal social, occupational, environmental and behavioural context, thus turning health and social care from reactive to proactive. This requires the advancement communication and cooperation among the business actors from different domains (disciplines) with different methodologies, terminologies/ontologies, education, skills and experiences from data level (data sharing) to concept/knowledge level (knowledge sharing). The challenge here is the understanding and the formal as well as consistent representation of the world of sciences and practices, i.e. of multidisciplinary and dynamic systems in variable context, for enabling mapping between the different disciplines, methodologies, perspectives, intentions, languages, etc. Based on a framework for dynamically, use-case-specifically and context aware representing multi-domain ecosystems including their development process, systems, models and artefacts can be consistently represented, harmonized and integrated. The response to that problem is the formal representation of health and social care ecosystems through an system-oriented, architecture-centric, ontology-based and policy-driven model and framework, addressing all domains and development process views contributing to the system and context in question. Accordingly, this Research Topic would like to address this change towards 5P medicine. Specifically, areas of interest include, but are not limited: • A multidisciplinary approach to the transformation of health and social systems • Success factors for sustainable P5 ecosystems • AI and robotics in transformed health ecosystems • Transformed health ecosystems challenges for security, privacy and trust • Modelling digital health systems • Ethical challenges of personalized digital health • Knowledge representation and management of transformed health ecosystems Table of Contents: 04 Editorial: Managing healthcare transformation towards P5 medicine Bernd Blobel and Dipak Kalra 06 Transformation of Health and Social Care Systems—An Interdisciplinary Approach Toward a Foundational Architecture Bernd Blobel, Frank Oemig, Pekka Ruotsalainen and Diego M. Lopez 26 Transformed Health Ecosystems—Challenges for Security, Privacy, and Trust Pekka Ruotsalainen and Bernd Blobel 36 Success Factors for Scaling Up the Adoption of Digital Therapeutics Towards the Realization of P5 Medicine Alexandra Prodan, Lucas Deimel, Johannes Ahlqvist, Strahil Birov, Rainer Thiel, Meeri Toivanen, Zoi Kolitsi and Dipak Kalra 49 EU-Funded Telemedicine Projects – Assessment of, and Lessons Learned From, in the Light of the SARS-CoV-2 Pandemic Laura Paleari, Virginia Malini, Gabriella Paoli, Stefano Scillieri, Claudia Bighin, Bernd Blobel and Mauro Giacomini 60 A Review of Artificial Intelligence and Robotics in Transformed Health Ecosystems Kerstin Denecke and Claude R. Baudoin 73 Modeling digital health systems to foster interoperability Frank Oemig and Bernd Blobel 89 Challenges and solutions for transforming health ecosystems in low- and middle-income countries through artificial intelligence Diego M. López, Carolina Rico-Olarte, Bernd Blobel and Carol Hullin 111 Linguistic and ontological challenges of multiple domains contributing to transformed health ecosystems Markus Kreuzthaler, Mathias Brochhausen, Cilia Zayas, Bernd Blobel and Stefan Schulz 126 The ethical challenges of personalized digital health Els Maeckelberghe, Kinga Zdunek, Sara Marceglia, Bobbie Farsides and Michael Rigb

Clinical foundations and information architecture for the implementation of a federated health record service

Clinical care increasingly requires healthcare professionals to access patient record information that may be distributed across multiple sites, held in a variety of paper and electronic formats, and represented as mixtures of narrative, structured, coded and multi-media entries. A longitudinal person-centred electronic health record (EHR) is a much-anticipated solution to this problem, but its realisation is proving to be a long and complex journey. This Thesis explores the history and evolution of clinical information systems, and establishes a set of clinical and ethico-legal requirements for a generic EHR server. A federation approach (FHR) to harmonising distributed heterogeneous electronic clinical databases is advocated as the basis for meeting these requirements. A set of information models and middleware services, needed to implement a Federated Health Record server, are then described, thereby supporting access by clinical applications to a distributed set of feeder systems holding patient record information. The overall information architecture thus defined provides a generic means of combining such feeder system data to create a virtual electronic health record. Active collaboration in a wide range of clinical contexts, across the whole of Europe, has been central to the evolution of the approach taken. A federated health record server based on this architecture has been implemented by the author and colleagues and deployed in a live clinical environment in the Department of Cardiovascular Medicine at the Whittington Hospital in North London. This implementation experience has fed back into the conceptual development of the approach and has provided "proof-of-concept" verification of its completeness and practical utility. This research has benefited from collaboration with a wide range of healthcare sites, informatics organisations and industry across Europe though several EU Health Telematics projects: GEHR, Synapses, EHCR-SupA, SynEx, Medicate and 6WINIT. The information models published here have been placed in the public domain and have substantially contributed to two generations of CEN health informatics standards, including CEN TC/251 ENV 13606

Rethink Digital Health Innovation: Understanding Socio-Technical Interoperability as Guiding Concept

Diese Dissertation sucht nach einem theoretischem Grundgerüst, um komplexe, digitale Gesundheitsinnovationen so zu entwickeln, dass sie bessere Erfolgsaussichten haben, auch in der alltäglichen Versorgungspraxis anzukommen. Denn obwohl es weder am Bedarf von noch an Ideen für digitale Gesundheitsinnovationen mangelt, bleibt die Flut an erfolgreich in der Praxis etablierten Lösungen leider aus. Dieser unzureichende Diffusionserfolg einer entwickelten Lösung - gern auch als Pilotitis pathologisiert - offenbart sich insbesondere dann, wenn die geplante Innovation mit größeren Ambitionen und Komplexität verbunden ist. Dem geübten Kritiker werden sofort ketzerische Gegenfragen in den Sinn kommen. Beispielsweise was denn unter komplexen, digitalen Gesundheitsinnovationen verstanden werden soll und ob es überhaupt möglich ist, eine universale Lösungsformel zu finden, die eine erfolgreiche Diffusion digitaler Gesundheitsinnovationen garantieren kann. Beide Fragen sind nicht nur berechtigt, sondern münden letztlich auch in zwei Forschungsstränge, welchen ich mich in dieser Dissertation explizit widme. In einem ersten Block erarbeite ich eine Abgrenzung jener digitalen Gesundheitsinnovationen, welche derzeit in Literatur und Praxis besondere Aufmerksamkeit aufgrund ihres hohen Potentials zur Versorgungsverbesserung und ihrer resultierenden Komplexität gewidmet ist. Genauer gesagt untersuche ich dominante Zielstellungen und welche Herausforderung mit ihnen einhergehen. Innerhalb der Arbeiten in diesem Forschungsstrang kristallisieren sich vier Zielstellungen heraus: 1. die Unterstützung kontinuierlicher, gemeinschaftlicher Versorgungsprozesse über diverse Leistungserbringer (auch als inter-organisationale Versorgungspfade bekannt); 2. die aktive Einbeziehung der Patient:innen in ihre Versorgungsprozesse (auch als Patient Empowerment oder Patient Engagement bekannt); 3. die Stärkung der sektoren-übergreifenden Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Versorgungpraxis bis hin zu lernenden Gesundheitssystemen und 4. die Etablierung daten-zentrierter Wertschöpfung für das Gesundheitswesen aufgrund steigender bzgl. Verfügbarkeit valider Daten, neuen Verarbeitungsmethoden (Stichwort Künstliche Intelligenz) sowie den zahlreichen Nutzungsmöglichkeiten. Im Fokus dieser Dissertation stehen daher weniger die autarken, klar abgrenzbaren Innovationen (bspw. eine Symptomtagebuch-App zur Beschwerdedokumentation). Vielmehr adressiert diese Doktorarbeit jene Innovationsvorhaben, welche eine oder mehrere der o.g. Zielstellung verfolgen, ein weiteres technologisches Puzzleteil in komplexe Informationssystemlandschaften hinzufügen und somit im Zusammenspiel mit diversen weiteren IT-Systemen zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung und/ oder ihrer Organisation beitragen. In der Auseinandersetzung mit diesen Zielstellungen und verbundenen Herausforderungen der Systementwicklung rückte das Problem fragmentierter IT-Systemlandschaften des Gesundheitswesens in den Mittelpunkt. Darunter wird der unerfreuliche Zustand verstanden, dass unterschiedliche Informations- und Anwendungssysteme nicht wie gewünscht miteinander interagieren können. So kommt es zu Unterbrechungen von Informationsflüssen und Versorgungsprozessen, welche anderweitig durch fehleranfällige Zusatzaufwände (bspw. Doppeldokumentation) aufgefangen werden müssen. Um diesen Einschränkungen der Effektivität und Effizienz zu begegnen, müssen eben jene IT-System-Silos abgebaut werden. Alle o.g. Zielstellungen ordnen sich dieser defragmentierenden Wirkung unter, in dem sie 1. verschiedene Leistungserbringer, 2. Versorgungsteams und Patient:innen, 3. Wissenschaft und Versorgung oder 4. diverse Datenquellen und moderne Auswertungstechnologien zusammenführen wollen. Doch nun kommt es zu einem komplexen Ringschluss. Einerseits suchen die in dieser Arbeit thematisierten digitalen Gesundheitsinnovationen Wege zur Defragmentierung der Informationssystemlandschaften. Andererseits ist ihre eingeschränkte Erfolgsquote u.a. in eben jener bestehenden Fragmentierung begründet, die sie aufzulösen suchen. Mit diesem Erkenntnisgewinn eröffnet sich der zweite Forschungsstrang dieser Arbeit, der sich mit der Eigenschaft der 'Interoperabilität' intensiv auseinandersetzt. Er untersucht, wie diese Eigenschaft eine zentrale Rolle für Innovationsvorhaben in der Digital Health Domäne einnehmen soll. Denn Interoperabilität beschreibt, vereinfacht ausgedrückt, die Fähigkeit von zwei oder mehreren Systemen miteinander gemeinsame Aufgaben zu erfüllen. Sie repräsentiert somit das Kernanliegen der identifizierten Zielstellungen und ist Dreh- und Angelpunkt, wenn eine entwickelte Lösung in eine konkrete Zielumgebung integriert werden soll. Von einem technisch-dominierten Blickwinkel aus betrachtet, geht es hierbei um die Gewährleistung von validen, performanten und sicheren Kommunikationsszenarien, sodass die o.g. Informationsflussbrüche zwischen technischen Teilsystemen abgebaut werden. Ein rein technisches Interoperabilitätsverständnis genügt jedoch nicht, um die Vielfalt an Diffusionsbarrieren von digitalen Gesundheitsinnovationen zu umfassen. Denn beispielsweise das Fehlen adäquater Vergütungsoptionen innerhalb der gesetzlichen Rahmenbedingungen oder eine mangelhafte Passfähigkeit für den bestimmten Versorgungsprozess sind keine rein technischen Probleme. Vielmehr kommt hier eine Grundhaltung der Wirtschaftsinformatik zum Tragen, die Informationssysteme - auch die des Gesundheitswesens - als sozio-technische Systeme begreift und dabei Technologie stets im Zusammenhang mit Menschen, die sie nutzen, von ihr beeinflusst werden oder sie organisieren, betrachtet. Soll eine digitale Gesundheitsinnovation, die einen Mehrwert gemäß der o.g. Zielstellungen verspricht, in eine existierende Informationssystemlandschaft der Gesundheitsversorgung integriert werden, so muss sie aus technischen sowie nicht-technischen Gesichtspunkten 'interoperabel' sein. Zwar ist die Notwendigkeit von Interoperabilität in der Wissenschaft, Politik und Praxis bekannt und auch positive Bewegungen der Domäne hin zu mehr Interoperabilität sind zu verspüren. Jedoch dominiert dabei einerseits ein technisches Verständnis und andererseits bleibt das Potential dieser Eigenschaft als Leitmotiv für das Innovationsmanagement bislang weitestgehend ungenutzt. An genau dieser Stelle knüpft nun der Hauptbeitrag dieser Doktorarbeit an, in dem sie eine sozio-technische Konzeptualisierung und Kontextualisierung von Interoperabilität für künftige digitale Gesundheitsinnovationen vorschlägt. Literatur- und expertenbasiert wird ein Rahmenwerk erarbeitet - das Digital Health Innovation Interoperability Framework - das insbesondere Innovatoren und Innovationsfördernde dabei unterstützen soll, die Diffusionswahrscheinlichkeit in die Praxis zu erhöhen. Nun sind mit diesem Framework viele Erkenntnisse und Botschaften verbunden, die ich für diesen Prolog wie folgt zusammenfassen möchte: 1. Um die Entwicklung digitaler Gesundheitsinnovationen bestmöglich auf eine erfolgreiche Integration in eine bestimmte Zielumgebung auszurichten, sind die Realisierung eines neuartigen Wertversprechens sowie die Gewährleistung sozio-technischer Interoperabilität die zwei zusammenhängenden Hauptaufgaben eines Innovationsprozesses. 2. Die Gewährleistung von Interoperabilität ist eine aktiv zu verantwortende Managementaufgabe und wird durch projektspezifische Bedingungen sowie von externen und internen Dynamiken beeinflusst. 3. Sozio-technische Interoperabilität im Kontext digitaler Gesundheitsinnovationen kann über sieben, interdependente Ebenen definiert werden: Politische und regulatorische Bedingungen; Vertragsbedingungen; Versorgungs- und Geschäftsprozesse; Nutzung; Information; Anwendungen; IT-Infrastruktur. 4. Um Interoperabilität auf jeder dieser Ebenen zu gewährleisten, sind Strategien differenziert zu definieren, welche auf einem Kontinuum zwischen Kompatibilitätsanforderungen aufseiten der Innovation und der Motivation von Anpassungen aufseiten der Zielumgebung verortet werden können. 5. Das Streben nach mehr Interoperabilität fördert sowohl den nachhaltigen Erfolg der einzelnen digitalen Gesundheitsinnovation als auch die Defragmentierung existierender Informationssystemlandschaften und trägt somit zur Verbesserung des Gesundheitswesens bei. Zugegeben: die letzte dieser fünf Botschaften trägt eher die Färbung einer Überzeugung, als dass sie ein Ergebnis wissenschaftlicher Beweisführung ist. Dennoch empfinde ich diese, wenn auch persönliche Erkenntnis als Maxim der Domäne, der ich mich zugehörig fühle - der IT-Systementwicklung des Gesundheitswesens