Università degli Studi di Roma "Tor Vergata" Facoltà di Ingegneria. Laurea Specialistica in Ingegneria Medica

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1 Università degli Studi di Roma "Tor Vergata" Facoltà di Ingegneria Laurea Specialistica in Ingegneria Medica Corso di Infrastrutture Informatiche Ospedaliere 2 Sistemi informativi in ambito sanitario. Cartella clinica elettronica e Monodose Un esempio concreto: Ospedale Morgagni-Pierantoni di Forlì Docente: Prof. A. Bertagnoli Studenti: Francesca Romana Cappelli Francesco Runco

2 Indice Introduzione..pag.3 Sistemi Informativi basati su web.....pag.4 - Architettura dei sistemi informativi...pag.6 - Script engine e Application server. pag.7 - I livelli fisici...pag.9 - Architetture basate sui servizi...pag.11 - Progettazione dei sistemi informativi... pag.13 Sistemi informativi ospedalieri...pag.17 - Cartella clinica elettronica....pag.20 - Monodose.pag.28 - Integrazione Monodose e Cartella clinica pag.32 Un esempio concreto: Ospedale Morgagni-Pierantoni di Forlì.. pag.35 Conclusioni. pag.38 2

3 Introduzione I risultati ottenuti dalla ricerca scientifica in campo biomedico uniti all innovazione tecnologica in ambito sanitario hanno permesso importanti progressi nell ambito medico e nella pratica clinica. Nelle organizzazioni complesse come quelle sanitarie la ricerca di performance assistenziali e gestionali caratterizzate da maggiore efficacia, sicurezza, qualità ed efficienza è inevitabilmente affidata a strumenti che siano in grado di sviluppare una forte interazione tra le tecnologie da un lato e la medicina, la sanità e la gestione dall altro. Nuovi processi di prevenzione, cura e riabilitazione, insieme ai nuovi metodi di organizzazione, gestione ed erogazione dei servizi socio-sanitari anche a distanza (telemedicina), rappresentano la strada da seguire - per poter fronteggiare l aumento di domanda di prestazioni, venendo così incontro alle esigenze di salute della popolazione, in particolar modo legate al suo invecchiamento e alla cronicità di alcune malattie; - per superare gli ostacoli fisici e le barriere organizzative; - per realizzare dei percorsi assistenziali più adeguati alle esigenze degli utenti; - per fornire delle informazioni trasparenti, utili ad orientare la scelta dei servizi; - per supportare l attività quotidiana di professionisti ed operatori; - per governare in modo efficiente la produzione e l erogazione dei servizi e delle prestazioni assistenziali. L informatica diventa sempre più importante anche all interno delle aziende sanitarie dove svolge un ruolo cruciale in particolare per quanto concerne l innovazione in ambito amministrativo ed organizzativo. Accedere alle informazioni dei pazienti e consultare tutti i dati disponibili con la massima rapidità e versatilità è un valore aggiunto per una struttura sanitaria efficiente e moderna. 3

4 Sistemi informativi basati su web Un sistema informativo è l insieme coordinato delle definizioni, delle classificazioni, delle procedure, degli strumenti, delle rilevazioni e degli indicatori mediante il quale si riesce a produrre e offrire informazioni in modi e tempi utili ai fruitori del sistema stesso. L analisi di questa definizione fa emergere due aspetti: uno di carattere umano,evidenziato nella prima parte,l altro di matrice informatica,che prende corpo nella seconda parte. Il lato umano evidenzia l esigenza di avere delle regole comuni e indicative al fine di scambiare e divulgare informazioni. L aspetto informatico, invece, mette in risalto la necessità di offrire informazioni in tempi adeguati, rapportati alle necessità della società attuale. Prima della diffusione di internet, della telefonia mobile e dei più svariati strumenti telematici, i sistemi informativi avevano un supporto esclusivamente cartaceo. L evoluzione della società, sempre più telematica e distribuita, ha portato le aziende ad avere la necessita di possedere sistemi informativi diffusi su una più vasta area geografica e a far uso di tecnologia web. Quest ultima permette infatti di offrire informazioni e servizi, in tempi ragionevoli, a utenti che si trovano in parti diverse del mondo. La tecnologia web è lo stato attuale di un processo che ha avuto inizio negli anni 60 con la diffusione dei mainframe, ossia macchine dotate di una certa capacità elaborativa e collegate ad un dato numero di terminali stupidi,la cui funzione era soltanto quella di mostrare i risultati delle elaborazioni che avvenivano esclusivamente nel mainframe. Negli anni 70 e 80 i terminali iniziarono ad essere dotati di una migliore capacità elaborativa, sorsero così i primi sistemi informativi distribuiti su una determinata area geografica (a tal proposito si pensi ai database posseduti dai vari enti regionali). Negli anni 90 l hardware, fino ad allora piuttosto costoso, assunse prezzi sempre più ragionevoli, fino a permettere la diffusione dei PC nelle abitazioni. Ciò favorì maggiormente, almeno in un primo momento, la diffusione dei sistemi informativi distribuiti. A partire dagli anni 90, però, tale diffusione andò scemando a causa dei problemi legati alla manutenzione e all aggiornamento dei software. Spesso i costi di manutenzione si rivelavano infatti molto più alti dei costi di produzione del software stesso. Un altro problema era costituito dal fatto che i database distribuiti non fossero molto efficienti in fase di scrittura soprattutto per quel che riguarda la necessità di coordinare la fase di scrittura 4

5 stessa,che avviene in punti geografici diversi. La sempre maggiore diffusione di internet in questo arco di tempo ha permesso lo sviluppo di applicazioni software più complesse e più efficienti nel rispondere alle esigenze della società. Ciò ha contribuito ulteriormente a portare la tecnologia web ad imporsi prepotentemente grazie ad alcune peculiarità che la caratterizzano. In particolar modo la tecnologia web risponde bene ad una serie di problemi di elaborazione, grazie sostanzialmente a due particolari: 1. l applicazione è centralizzata, tutto il processo elaborativo avviene perciò sul lato server e non sul lato client. La necessità di aggiornamenti interessa perciò soltanto il lato server rendendo tale operazione veloce ed efficiente; 2. il server è facilmente accessibile. Mentre nei sistemi distribuiti l aggiunta di un client comporta una grossa spesa, con un server a disposizione per aggiungere un client è sufficiente un collegamento ad internet. Di contro vengono elencati gli svantaggi fondamentali relativi ai sistemi informativi basati sul web: 1) Il primo problema è relativo alla sicurezza ed è principalmente legato al fatto che il sistema informativo si trova su internet. Sul server si decide cosa mostrare ai client, ma gli hacker possono raggiungere tutte le informazioni bucando il sistema. E necessario raggiungere un trade-off tra la probabilità che il sistema sia violato e la quantità di informazioni esposte sul server: + informazioni mostrate - sicurezza - informazioni mostrate + sicurezza Il grado di penetrabilità del sistema può essere minimizzato con determinate misure di sicurezza, ma non sarà mai nullo per il semplice fatto di essere su internet. Le informazioni su un calcolatore sono al sicuro solo se questo è spento ed è scollegato dalla rete. 2) Le interfacce hanno il pregio di essere usate su ogni PC perché lette da qualsiasi browser, ma hanno il limite di essere scritte in HTML, un tipo di linguaggio (markuplanguage) poco potente per ben definire un interfaccia che risponda a determinate esigenze. Nel tempo i browser sono diventati sempre più potenti,al punto di essere in grado di far girare programmi. Ciò ha portato ad importanti ripercussioni sul sistema 5

6 informativo che passa così da una situazione in cui costituiva uno strumento di pura divulgazione (si rifà perciò ad un HTML puro e accessibile a tutti), ad una situazione in cui le applicazioni del sistema informativo stesso permettono di attuare una serie di funzionalità. A questo punto l accesso alla parte del server mostrata al client è ristretto ad un certo numero di utenti dotati di particolari browser, o loro plug-in, richiesti per accedere al sito. Inoltre plug-in aggiuntivi permettono non solo di visualizzare la pagina, ma anche di eseguire delle applicazioni su di essa. Architettura dei sistemi informativi : Gli elementi essenziali di un sistema Web sono: - server web - script engine - application server - DBMS server A monte dell organizzazione di tali applicazioni c è, ovviamente, un mapping di quelli che sono i livelli logici che sono stati individuati nel tempo: -livello di presentazione: gestire le modalità di interazione con l utente; -livello di elaborazione: si occupa delle funzioni da mettere a disposizione all utente; -livello di gestione dei dati: si occupa della gestione dell informazione, eventualmente con accesso ai database o a sistemi legacy. La separazione e l indipendenza di tali livelli non erano state del tutto comprese all epoca dei vecchi sistemi informativi distribuiti. Grazie alla distinzione dei livelli è più semplice individuare errori e più immediato riscontrare dove e come incidono un aggiornamento o un cambiamento all interno del sistema informativo. Ad esempio il cambiamento di qualche funzionalità porterà alla modifica della parte applicativa, mentre una variazione delle informazioni porterà alla modifica della parte dedicata alla gestione dei dati. Fondamentalmente il server web si occupa della fase di presentazione delle informazioni verso i client, restituendo a chi ne fa richiesta pagine HTML statiche. Lo script engine è un 6

7 livello applicativo che genera pagine dinamiche. Lo script engine genera pagine dinamiche interagendo con l application server o con il DBMS server. L elaborazione delle pagine dinamiche produce delle pagine html che vengono poi restituite al Web server che le inoltrerà successivamente all utente che ne ha fatto richiesta. L application server implementa la logica di business dell applicazione ed in alcuni casi svolge il ruolo di contenitore di componenti e oggetti. Il DBMS si occupa infine dell accesso e della gestione dei dati. Nei vecchi sistemi informativi degli anni 80, dove ancora non si parla di internet, il client, dotato di capacità elaborativa (PC), era collegato direttamente al database. Di conseguenza il livello di elaborazione ed il livello di presentazione non erano separati e ciò ha portato alle problematiche caratteristiche dei sistemi distribuiti. La distinzione dei livelli logici è invece netta nei sistemi web. In particolar modo la parte di elaborazione è di competenza esclusiva del lato server, mentre quella di presentazione è esclusiva del lato client, dove sono visualizzati i risultati ottenuti dal server. Un aggiornamento del sistema web, quindi, consiste in un aggiornamento del solo lato server, mentre i client sparsi per il mondo continueranno a ricevere nuove pagine HTML, senza aver nessun impatto con la modifica avvenuta (sul PC-client non è stato fatto nulla). Script engine e Application server: L esigenza di garantire prestazioni sempre più complesse ha portato all evoluzione dello script engine e dell application server, importanti ad esempio nella gestione di pagine HTML dinamiche. Lo script engine è un applicazione del server web che permette l esecuzione dei programmi. Un application server è un software che fornisce l'infrastruttura e le funzionalità di supporto, sviluppo ed esecuzione di applicazioni e componenti server in un contesto distribuito. Il server web è ubicato in una determinata posizione all interno della rete internet e ascolta le chiamate http (protocollo di comunicazione) provenienti dal client. Quando il server viene contattato cerca la pagina HTML richiesta e poi la invia al PC-utente. Le pagine dinamiche, cioè quelle che cambiano le informazioni mostrate a seconda dell input immesso dal client al momento della richiesta, necessitano di particolari elaborazioni rispetto alle pagine statiche. Tale compito è svolto dallo script engine che oltre a gestire le pagine statiche si occupa perciò anche di quelle 7

8 dinamiche. Una peculiarità degli attuali application server, che si pongono ad un livello di elaborazione superiore rispetto agli script engine, è la capacità di gestire una sessione. Il protocollo di comunicazione http è stateless, quindi ogni richiesta è gestita separatamente ed è fine a se stessa. Una seconda richiesta fatta dallo stesso client è vista perciò dal lato server come una nuova richiesta fatta da un qualsiasi client. Questa è una situazione scomoda se si pensa ad una applicazione che deve tener memoria delle pagine richiamate precedentemente, come ad esempio l acquisto di un oggetto su internet. La sessione consente di conservare la storia dell esecuzione dell applicazione in corso. L application server offre proprio gli strumenti per aprire una sessione e perciò permette di conservare lo stato, ossia una serie di informazioni che racchiudono in se la storia dell esecuzione delle applicazioni. L'application server è composto da moduli realizzati secondo standard ben definiti, tra cui il protocollo HTTP, normalmente utilizzato per la trasmissione di informazioni sul web. I moduli normalmente presenti in un application server sono: - contenitore di componenti server-side, cioè contiene al suo interno applicazioni e procedure presenti sul server: servelet; - gestore degli accessi degli utenti e della sicurezza. Un esempio a riguardo sono i sistemi di sicurezza delle banche; non è banale assicurarsi che un utente con una determinata password sia sempre lo stesso; - gestore degli accessi ai database o a sorgenti di dati esterni. L application server, infatti, offre meccanismi che permettono l accesso ai diversi DBMS. Si apre a questo punto una problematica legata al fatto che le informazioni distribuite su più DBMS sono gestite con programmi diversi, dal momento che gli stessi database sono nati in tempi diversi e si sono via via integrati al sistema informativo di cui fanno parte. Nasce, allora, l esigenza di far interagire diverse tipologie di applicazioni tra loro, alla base delle quali ci sono le più disparate tecnologie che con il tempo si sono affermate e poi sono state superate e accantonate. L application server offre meccanismi che garantiscono interoperabilità tra i diversi sistemi; - gestione delle transazioni. Nel momento in cui si accede al DBMS si devono compiere operazioni tra loro atomiche. Ciò si traduce nel fatto che finché non viene portata a termine un operazione, nessun altro può accedere al dato che si sta utilizzando. Ad esempio nel caso di più acquisti su internet, dopo aver inserito un 8

9 dato budget, è necessario verificare in tempo reale, tra un acquisto e il successivo,se il capitale inserito è ancora disponibile; - interazione con i sistemi legacy. Si tratta di sistemi molto vecchi. Ad esempio molte banche usano da decenni mainframe su cui girano programmi ormai datati, che essendo del tutto efficienti continuano ad essere utilizzati. A tal proposito l application server deve essere dotato di strumenti che permettano l interazione con tali sistemi; - componenti che permettono di migliorare le prestazioni,tra cui: 1. connection pool. Tra client e server, indipendentemente dalla particolare applicazione in atto, c è sempre un determinato insieme di connessioni aperte. Ciò ottimizza i tempi, evitando di dover aprire e poi chiudere una connessione che da li a poco sarà riaperta nuovamente. 2. load balancer. Sono presenti più CPU su una stessa macchina e l application server che deve eseguire il programma, decide di farlo girare sulla CPU al momento meno carica. 3. Caching. Tutte le informazioni sono sul disco fisso, ma quelle di immediato utilizzo sono già caricate in RAM e pronte per essere elaborate dalla CPU. Tipicamente le tecnologie su cui si basano gli application server sono due: Microsoft.NET e Java di Sun. I livelli fisici: Nei sistemi distribuiti, gli strati software sono installati su livelli hardware (detti tier), di diversa capacità elaborativa. Nell ottica di percorrere l evoluzione a cui nel tempo è andata incontro l architettura dei sistemi web, la prima domanda da porsi è la seguente: Quanti e quali livelli fisici occorrono? Dal punto di vista fisico, un applicazione può essere configurata con: 9

10 un livello di distribuzione (one tiered): tutti e tre i livelli software sono assegnati ad un unico tier, sono cioè sulla stessa macchina. Questa configurazione è tipica dei sistemi informativi più semplici. Il principale vantaggio di questa configurazione è costituito dalla semplicità di installazione e manutenzione poiché si deve gestire una sola macchina. Più propriamente in questi casi si parla di siti vetrina, dove non c è nessun tipo di interazione con il client che si limita alla lettura della pagina web. Un difetto di questo tipo di configurazione è che qualsiasi problema,a livello hardware o software,interrompe il servizio. Per ovviare a tale problema si ricorre ad una strutturazione detta cluster, in cui invece di utilizzare una sola macchina se ne usano due o più. Quando si blocca una macchina ne parte un altra. Ciò garantisce la continuità del servizio. Il cluster presenta anche il vantaggio di aumentare il la potenza di calcolo potendo distribuire il carico di lavoro su più macchine che in tal caso lavorano contemporaneamente. due livelli di distribuzione (two tiered): i livelli applicativi sono divisi tra la stazione di lavoro dell utente (un personal computer) e il tier che ospita i dati (server dati). Questa configurazione consente perciò una separazione tra il livello di presentazione, che avviene sul server, ed il livello di gestione dei dati, che avviene su un altra macchina a cui nessun client può accedere. Il server web è il punto di accesso per tutti gli utenti, mentre il database, protetto da firewall, è un punto d accesso per utenti selezionati (utenti intranet). A questo punto emerge la differenza tra utenti internet e utenti intranet. Internet è la rete esterna e permette l accesso al server web da parte di tutti i client, mentre intranet rappresenta un rete interna che va dal server al database e alla quale ha accesso un limitato numero di utenti. Un Sito Internet è perciò accessibile da tutta la rete, e ha come obiettivo principale proprio quello di garantire la possibilità di accedere al sistema all insieme più ampio possibile di utenti. Per un Sito Intranet invece l accesso è limitato dall interno dell organizzazione. Lo spazio che si trova tra le reti internet e intranet è denominato zona demilitarizzata (DMZ), ovvero zona franca. Il motivo di tale denominazione risiede proprio nella questione appena affrontata: tutti gli utenti attraverso internet accedono al 10

11 server, ma qui si fermano, senza aver accesso ad intranet, a meno che siano in possesso delle dovute autorizzazioni. Anche alla configurazione two-tired è possibile applicare il concetto di cluster garantendo così continuità del servizio e maggiore potenza di calcolo. tre livelli di distribuzione (three tiered): i tre livelli applicativi sono suddivisi fra altrettanti tier dedicati. Questo sistema, oltre ad essere più efficiente, è anche più sicuro rispetto ai precedenti, perche per entrare nel database è necessario superare più firewall. Lo svantaggio della configurazione three-tired, che come abbiamo sottolineato consta di tre livelli fisici e quindi di diverse macchine, è proprio la gestione di quest ultime. Non è banale coordinare tanti cluster e tre firewall. Un concetto importante che si è sviluppato sulla parte intranet è la possibilità di gestire i dati, cioè i dischi che contengono i dati, con un architettura chiamata SAN, storage area network. La SAN è una rete che permette l accesso a dischi condivisi. In tale architettura sparisce la relazione biunivoca che associa un disco ad una sola macchina e viceversa. I dischi condivisi sono diversi e ad essi fanno riferimento più macchine che possono leggere e scrivere su uno stesso hard-disk. Ciò ha permesso di adottare politiche di sicurezza e di gestione dei dati più forti e complesse rispetto alla situazione del singolo disco che fa riferimento ad un'unica macchina. Architetture basate sui servizi: I miglioramenti relativi agli strumenti con i quali si realizzano le applicazioni e l esigenza di offrire agli utenti servizi facilmente accessibili hanno portato allo sviluppo di sistemi informativi basati su web che prevedono un architettura che si focalizza sui servizi stessi. Per capire quest ultimo concetto è necessario partire dallo sviluppo dei linguaggi di programmazione. I linguaggi di programmazione delle ultime generazioni sono linguaggi orientati agli oggetti e promuovono il riuso di classi o oggetti. Non avendo a disposizione un background informatico non si ha alternativa nell accettare come esaustiva la seguente definizione superficiale e generica di oggetto: 11

12 << un oggetto è un entità trattata come unica dal calcolatore e consta di un insieme di dati e di una serie di funzioni che permettono di elaborare questi dati >>. I dati sono manipolati solo ed esclusivamente dalle funzioni definite nell oggetto stesso e ciò garantisce un loro corretto utilizzo. L oggetto è comunque un elemento piccolo rispetto all intero sistema informativo e per risolvere al meglio il problema dell interoperabilità tra i diversi componenti del sistema informativo stesso si preferisce focalizzare l attenzione sui servizi. L utente richiede e vuole interagire con i servizi e non con gli oggetti. Nel momento in cui si crea un servizio bisogna definire ciò che offre e garantire che sia facilmente accessibile a tutti. Viene allora spontaneo pensare ad un servizio basato su web e da qui ad architetture basate sui servizi che mettano a disposizione le più disparate informazioni. I servizi si focalizzano su alcune funzionalità precise (presentazione dati, estrazione di informazioni, realizzazione di una attività aziendale fornita in modo standard dall interfaccia del servizio). I diversi servizi comunicano tra loro e con i client degli utenti finali attraverso interfacce ben definite. La comunicazione può avvenire attraverso un semplice passaggio di messaggi fra servizi o mediante procedimenti più complessi in cui un insieme di servizi si coordinano per realizzare un obiettivo comune. In generale l idea è quella di avere un servizio che implementa una certa funzionalità ed espone un interfaccia ben definita, un registry, ossia un luogo noto in cui il servizio pubblica l interfaccia, e un client che scopre i servizi disponibili accedendo al registry. Lo schema che ne risulta è il seguente: service directory cerca registra le sue interfacce invoca service consumer service La service directory rappresenta il registry, ossia l elenco dei servizi. Il service consumer rappresenta il client che richiede un servizio. 12

13 Il service è il servizio vero e proprio. Il client che ha bisogno di usufruire di un determinato servizio accedendo alla directory contenente l elenco dei servizi può scegliere il servizio di cui necessita e scoprire la sua interfaccia. In questo modo il client viene a conoscenza solo delle informazioni necessarie per usufruire del servizio che ha richiesto,la cui interfaccia è stata precedentemente registrata, dal gestore del sistema, nella service directory. Progettazione dei sistemi informativi: Nella progettazione dei sistemi informativi basati su web la soluzione è quella di seguire un processo di sviluppo sistematico. Ciò implica la necessità di fornire indicazioni sull ordine delle attività, sugli elaborati che devono essere sviluppati in ogni fase, sui criteri di controllo e valutazione del sistema realizzato. Il ciclo di vita dello sviluppo di un sistema informativo ha carattere iterativo. C è una fase iniziale che riguarda la pianificazione del progetto, seguono una serie di fasi che verranno eseguite un numero necessario di volte, per arrivare alle fasi conclusive, in cui il sistema realizzato viene installato. Nella fase di pianificazione l obiettivo è quello di produrre un piano di progetto che fornisca le indicazioni generali (vincoli di tempo,risorse,obiettivi). In particolar modo è necessario individuare: i prodotti o i risultati della fase; gli attori coinvolti (il management dell organizzazione che ha commissionato il progetto,i referenti,o stakeholders, interni o esterni all organizzazione stessa,gli esperti del dominio,che conoscono la struttura e le implicazioni del problema da trattare,gli utenti finali a cui è destinato il sistema); il processo metodologico; le relazioni con le altre fasi. Per costruire un modello adeguato dell interazione dell utente con il sistema viene stabilita una squadra di utenti (o UX - User experience Team), composta da esperti nella progettazione della navigazione nel sito, della presentazione grafica, nella comunicazione e da rappresentanti delle diverse tipologie di utenti del sistema. Le successive fasi di 13

14 progettazione vengono svolte da figure tradizionali nello sviluppo di sistemi software e sistemi informativi. La qualità di un sistema informativo è valutata sulla base di parametri quali: - navigabilità (sequenza di presentazione delle informazioni); - accessibilità (informazioni accessibili a tutti); - leggibilità (informazioni comprensibili); - affidabilità (Funzionamento h24); - manutenibilità (rinnovamento); - sicurezza (protezione informazioni riservate). Nelle fasi iniziali del progetto rientra l analisi dell azienda e dei problemi da risolvere, nonché una prima indagine sui sistemi già disponibili e sulle possibilità di integrazione nella realizzazione del sistema. Contemporaneamente viene sviluppato un modello di dominio in cui vengono identificati i principali aspetti del dominio applicativo di interesse e gli attori. A partire da tale analisi viene sviluppato un documento di vision, in cui vengono delineati gli obiettivi del sistema, e le sue funzionalità. Il documento di vision esprime il contesto e le finalità dell intero progetto. Segue la realizzazione di un piano di progetto, in cui si fa riferimento ai tempi,ai costi,alle persone coinvolte e alle risorse necessarie. Inizia a questo punto un ciclo di iterazione comprendente fasi di raccolta e analisi dei requisiti, di implementazione e test sull ambiente di sviluppo. La raccolta dei requisiti avviene tramite l analisi della documentazione disponibile e effettuando interviste rivolte agli stakeholders. Essa mira a raggiungere una descrizione del sistema priva di ambiguità, che consenta di procedere con le fasi di progettazione 14

15 successive. Il risultato di questa fase sarà un insieme di documenti di progetto che descrivono i requisiti. Tali requisiti si dividono in: - funzionali: descrivono le funzionalità che il sistema dovrà avere (le operazioni che sarà possibile effettuare,da chi dovranno essere effettuate,eventuali interazioni con altri sistemi,ecc.); - non funzionali: descrivono le caratteristiche che coincidono con le aspettative dell utente (prestazioni,affidabilità,usabilità,sicurezza,ecc.); - architetturali: descrivono i principali vincoli architetturali e le loro motivazioni (design,tipi di browser su cui deve funzionare il sistema,specifiche hardware,piano di test,ecc.); I requisiti inizialmente vengono espressi in forma testuale, e numerati per facilitarne l individuazione nella successiva fase di analisi. Nella specifica dei requisiti si passerà poi a rappresentazioni più formali, che prevedono l uso di modelli concettuali. La funzionalità principali del sistema vengono rappresentate utilizzando la notazione UML dei casi d uso (use-case). Un caso d uso individua una funzionalità del sistema con cui l utente interagisce. I casi d uso contengono una rappresentazione di come il sistema informativo si comporta rispetto a interazioni di utenti. Gli utenti possono essere persone che utilizzano il sistema o altri sistemi informativi che interagiscono con esso. I passi progettuali da percorrere nella realizzazione di un diagramma di casi d uso sono: identificare gli attori; identificare i casi d uso, ossia i servizi forniti dal sistema informativo agli attori che interagiscono con esso; disegnare un diagramma dei casi d uso,che rappresenta ad alto livello tutte le funzionalità del sistema; documentare i casi d uso,cioè associare ad essi la descrizione di ciò che si vuole fornire. La documentazione del caso d uso spesso comprende la realizzazione di altri diagrammi, tra cui UML Activity Diagram, che descrive la sequenza delle attività per ogni singolo caso 15

16 d uso, e UML Sequence Diagram,che sottolinea la sequenza temporale delle attività definite nell Activity Diagram. La documentazione iniziale prodotta come risultato dell analisi dei requisiti si propone di rappresentare, ad alto livello, come l applicazione dovrà essere vista dall utente finale per quel che riguarda, ad esempio, schermate e percorsi di navigazione.. 16

17 Sistemi informativi ospedalieri Lo sviluppo e l organizzazione dei Sistemi Informativi Sanitari (SIS) ha avuto un forte impulso per l affermarsi dei processi di rinnovamento del sistema sanitario nazionale. Il Servizio Sanitario Nazionale (SSN) è costituito dal complesso delle funzioni,delle strutture,dei servizi e delle attività destinate alla promozione,al mantenimento e al recupero della salute fisica e psichica della popolazione. Tale istituzione nasce in risposta all esigenza di garantire in modo gratuito l assistenza sanitaria a tutti i cittadini italiani e di assicurare il massimo coordinamento tra le attività di prevenzione e quelle di cura di tutti gli organi,istituzione e servizi che operano in tale settore. Tale processo ha portato alla necessità di adottare una gestione manageriale sia per il vertice aziendale (Direzione Generale, Sanitaria ed Amministrativa) sia per i vertici dei reparti (Primari,Responsabili). Sistema Direzionale: fornisce alla direzione lo strumento per monitorare gli eventi aziendali significativi. Sistema Informativo Sanitario: raccoglie tutte le informazioni sanitarie. Sistema Informativo Amministrativo: si occupa di contabilità,gestione dei consumi,dei magazzini e del personale, assistenza e manutenzione,ecc. Un sistema informativo viene sviluppato per gestire un insieme di attività; l informazione viene utilizzata per misurare lo stato delle attività e per prendere decisioni sulle attività(azioni gestionali). Le finalità di un sistema informativo in ambito sanitario riguardano proprio la gestione di informazioni utili alla misura ed alla valutazione dei 17

18 processi gestionali e clinici al fine di ottimizzare le risorse impiegate nel conseguimento degli obiettivi istituzionali e ottimizzare le modalità di comunicazione. I sistemi Informativi ospedalieri e territoriali hanno perciò il compito di supportare, attraverso l utilizzo di modalità informatiche, i fabbisogni informativi e le funzionalità di base dell area della gestione sanitaria aziendale. Idealmente un sistema informativo ospedaliero dovrebbe essere come una fotografia dello stato dell ospedale stesso. Per quanto riguarda gli aspetti architetturali un sistema informativo ospedaliero efficiente dovrebbe essere costituito da più parti, come ad esempio: 1. Db relativo ai pazienti 2. Acquisizione dati 3. Sistema di accettazione, trasferimento e dimissione 4. Valutazione e trattamento del paziente Il database deve essere sviluppato con l obiettivo di tendere all interoperabilità tra i vari dipartimenti, ossia deve permettere di avere una conoscenza longitudinale del paziente,sia dal punto di vista sanitario che da quello economico. Tali sistemi per medici devono essere sviluppati con l integrazione di sistemi di supporto alle decisioni, sistemi basati sull implementazione di protocolli clinici. Devono permettere al medico responsabile di avere tutte le informazioni relative ad ogni paziente, anche quelle provenienti da reparti diversi, al fine di garantire una maggior precisione, velocità e sicurezza nelle diagnosi. I dati all interno dei database possono essere strutturati secondo le richieste dei reparti, ma si deve prevedere un protocollo comune standard per poter interfacciare le varie parti in modo semplice e sicuro. 18

19 Deve perciò esistere un protocollo generalizzato per consentire di condividere le informazioni sul paziente sia da parte dei vari operatori sanitari sia da parte di altri sistemi software. Inoltre sono fondamentali le codifiche standard per poter passare al sistema informativo nazionale informazioni epidemiologiche utili alla ricerca. Per quel che riguarda il sistema di acquisizione dei dati è bene che esso sia reso il più possibile automatizzato per aumentare l affidabilità dei dati raccolti. Il tipo di dato codificato è preferibile, ma in alcuni casi si può correre il rischio di rendere i dati stessi incomprensibili. Per ovviare a tale fenomeno devono essere create delle codifiche nazionali accettate o delle interfacce con dei traduttori dei dati. Dati relativi all accettazione,al trasferimento a alla dimissione del paziente sono necessari per il sistema demografico, amministrativo e assicurativo. I dati principali in questo contesto sono rappresentati dal codice fiscale,necessario per identificare in modo univoco il paziente, e dalla cartella clinica longitudinale del paziente. Un altra parte del sistema informativo ospedaliero è quella relativa all organizzazione dei trattamenti del paziente, come ad esempio: - pianificazione degli interventi infermieristici e terapeutici - riabilitazione - distribuzione della forza lavoro - distribuzione degli usi dei vari macchinari diagnostici e terapeutici Un altra applicazione fondamentale fa riferimento alla possibilità di seguire il paziente dopo la dimissione, soprattutto nei casi cronici. 19

20 Cartella clinica elettronica La cartella clinica elettronica o informatizzata (Electronic Medical Record - EMR) è uno strumento sempre più utilizzato nelle realtà ospedaliere. Seppure l introduzione della cartella clinica elettronica stenti a diffondersi in Italia, in altri Paesi il suo uso è entrato nella pratica quotidiana. Un sistema di cartella clinica elettronica è un ambiente applicativo complesso la cui struttura è basata su un database contenente le informazioni cliniche. La struttura di base di una cartella clinica elettronica, in generale, consente a tutto il personale clinico di redigere e rivedere la documentazione, stilare ordini sia di farmaci sia di terapie ed esami e di gestire il prontuario farmaceutico. I prodotti di nuova realizzazione consentono infatti di integrare completamente la gestione della farmacia e della somministrazione dei farmaci in risposta alla crescente attenzione rivolta alla diminuzione dei rischi del paziente. La cartella clinica elettronica è sia un punto di registrazione fedele di tutti i dati che riguardano il paziente, sia uno strumento attivo capace di evidenziare risultati di analisi fuori norma; gestire statistiche per suggerire comportamenti (esempio: indicazione della durata media di un ricovero per tipo di patologia); gestire protocolli e linee guida che suggeriscono come comportarsi in un determinato frangente clinico; suggerire la ripetizione di esami quando troppo vecchi. Gli scopi della normale Cartella Clinica possono essere sintetizzati in quanto segue: Facilitare cura del paziente Raccolta cronologica del processo di cura Comunicazione fra il personale Raccolta dati a fini medico/legali Rimborso Ricerche retrospettive e prospettiche La cartella clinica raccoglie perciò tutte le descrizioni degli eventi sanitari di una persona, relativi alla sua interazione con una struttura sanitaria. La cartella clinica cartacea può diventare così estremamente voluminosa. Ciò contribuisce a rendere laboriosa la creazione di una copia, la consultazione e la ricerca tempestiva di dati,l aggiornamento nei tempi 20

21 previsti. La cartella clinica elettronica risolve buona parte di questi inconvenienti garantendo in primo luogo maggiore affidabilità,efficienza e tempestività. Le sezioni che costituisco nel loro insieme la Cartella Clinica sono: Anagrafica: contiene dati necessari per l identificazione del paziente (nome,cognome,data di nascita,indirizzo,telefono,professione,ecc), per consentire contatti sia durante il ricovero (contatti con i familiari) che successivamente alla dimissione e per un eventuale stratificazione del paziente in una certa classe di rischio (es. range di età, professione pericolosa, ); Accettazione: viene assegnato un codice al paziente, e viene registrato il reparto in cui il paziente sarà degente e il motivo del ricovero. Il problema principale e la scelta del codice di identificazione, che deve essere ovviamente univoco per garantire l identificazione del paziente; Anamnesi: è la storia clinica del paziente. E importante inoltre tener conto anche della storia clinica dei familiari in modo particolare per quel che riguarda malattie ereditarie e per i fattori di rischio che possono essere comuni (es. legati all ambiente e alle abitudini di vita). Si divide in una sezione patologica, riguardante le malattie (es: malattie dell infanzia, allergie, intolleranze, interventi subiti,ecc.), e in una sezione fisiologica, riguardante lo sviluppo della persona (es: età della prima mestruazione, tipo di parto, vaccinazioni,ecc.). E prossima o remota a seconda che si riferisca alla ricerca dei motivi che hanno portato all attuale ricovero oppure alla storia passata; Esame obiettivo: contiene tutte le informazioni che si possono acquisire visitando il paziente e usando semplici strumenti ambulatoriali. Si parla di esame obiettivo generale per intendere l insieme delle informazioni che vengono raccolte indipendentemente dal motivo del ricovero (tipicamente: peso, altezza, temperatura, pressione, frequenza cardiaca, ecc.) e di esame obiettivo specifico riferendosi all insieme delle informazioni che riguardano più specificatamente il motivo del ricovero; Diario Clinico Giornaliero: registra tutto ciò che accade al paziente durante il ricovero. Esistono una sezione medica e una infermieristica. In quest ultima 21

22 rivestono particolare importanza le informazioni relative alla somministrazione di farmaci (ora, dosaggio, unità di misura, via di somministrazione, ecc.). Le informazioni cliniche sono molto difficili da rappresentare in modo uniforme e dettagliato, secondo le necessità di operatori sanitari diversi. Il diario clinico può essere sviluppato sulla base di diversi modelli: - Orientati temporalmente (collezione di dati sequenziali): - Orientati al problema (organizzazione temporale in una classificazione per problemi): - Orientati alla sorgente informativa (organizzazione temporale in una classificazione per sorgente dei dati): Richiesta accertamenti: raccoglie richieste di visite specialistiche,spesso da parte di esperti esterni al reparto,di esami di laboratorio,di esami strumentali,ecc.; 22

23 Dimissione: include la SDO e lettera di dimissione, che di solito viene indirizzata al medico di famiglia. La SDO, scheda di dimissione ospedaliera, è lo strumento di raccolta delle informazioni relative ad ogni paziente dimesso dagli istituti di ricovero pubblici e privati in tutto il territorio nazionale. Costituisce la sintesi delle informazioni contenute nella cartella clinica Attraverso la SDO vengono raccolte, nel rispetto della normativa che tutela la privacy, informazioni essenziali alla conoscenza delle attività ospedaliere utili sia agli addetti ai lavori sia ai cittadini. Le schede di dimissione sono compilate dai medici che hanno avuto in cura il paziente ricoverato; le informazioni raccolte e codificate sono trasmesse alle Regioni e da queste al Ministero della salute. Segue un esempio di SDO: Un aspetto fondamentale per quanto riguarda le prestazioni del sistema riguarda la facilità di immissione e di recupero dei dati e la disponibilità 24 ore su 24 e in luoghi facilmente accessibili e compatibili con le modalità di lavoro. I flussi informativi presso una struttura ospedaliera possono risultare estremamente articolati. E fondamentale garantire 23

24 interoperabilità, ossia la possibilità di scambiare informazioni e utilizzare procedure mediante stazioni di lavoro con caratteristiche hardware e software diverse. Da questo punto di vista un aspetto di estrema importanza risiede nella necessità di standardizzare la cartella clinica dal punto di vista: 1. Semantico : ogni cartella clinica informatizzata deve contenere le stesse informazioni, strutturate nello stesso modo. 2. Terminologico : i campi possono avere nomi diversi se il nome corrisponde ad un termine contenuto in un sistema di nomenclatura e codifica riconosciuto a livello nazionale o internazionale. Un termine è associato ad un concetto medico e diversi termini possono essere utilizzati per esprimere lo stesso concetto. 3. Sintattico : standardizzare il linguaggio per lo scambio di informazioni. L HL7(Health Level 7) è lo standard ANSI per la generazione di messaggi standardizzati. Il nome si riferisce al livello 7 (applicazione) dello standard ISO/OSI per la comunicazione. Nasce per scambiare informazioni relative ad un paziente (e.g. SDO),divide i messaggi in segmenti e li identifica con il nome del paziente. Ogni tipologia di messaggio ha la sua struttura (nome, cognome, Ospedale, nome del medico, ecc). I dati devono essere inoltre adeguatamente strutturati per poter fornire funzionalità avanzate. Per l inserimento di nuovi dati e per il recupero di informazioni devono essere garantite semplicità e rapidità. L'operazione di formattazione si esplica normalmente con il posizionamento del singolo dato all'interno di un contesto di riferimento, consentendo, in ogni momento, la sua individuazione e la lettura delle relazioni con altri dati. E inoltre importante che il sistema di gestione delle 24

25 cartelle cliniche sia dotato di opportune connessioni con altri sistemi informativi garantendo lo scambio di informazioni tra i diversi reparti, la trasferibilità delle informazioni tra specialisti e luoghi diversi, la facilità di consultazione con banche dati bibliografiche, i collegamenti con basi di dati e con registri istituzionali e la gestione elettronica dei documenti economici (rimborsi, ticket). A tal fine è importante armonizzare quanto più possibile i formati tra le diverse discipline e tra le diverse strutture sanitarie, per realizzare interfacce omogenee. I vantaggi evidenti dall'adozione di tale sistema risiedono nel poter consentire l'archiviazione dei dati secondo le procedure standard più frequentemente utilizzate, rappresentare i dati in diverse categorie e poter visionare, in ogni momento, la mappa storica dell'intero processo. Diminuisce inoltre la possibilità di errore da parte dei medici, sia per quel che riguarda la trascrizione che la comunicazione dei dati. Le informazioni sono aggiornate in tempo reale e tutti i dati immessi, pronti per essere immediatamente condivisi, costituiscono la storia sanitaria elettronica del paziente, utile anche nel caso di un successivo controllo o ricovero. Anche il personale infermieristico trae benefici dal maggior controllo e dalla straordinaria facilità di accesso ai dati, che portano a un risparmio in termini di tempo e riduzione dei potenziali errori. L introduzione della cartella clinica elettronica può soltanto migliorare la gestione delle informazioni in termini di velocità, chiarezza, coerenza e accessibilità, di conseguenza la fase iniziale del progetto deve consistere nell analisi dei processi e nella selezione di quei processi che si vuole migliorare sia nel breve sia nel lungo termine. Sebbene l introduzione di una cartella clinica elettronica in un piccolo ospedale sia un progetto molto costoso, questo investimento è certamente ripagato dal miglioramento della qualità delle cure offerte, dalla riduzione degli sprechi legati ad esami, o a procedure, non necessari secondo la migliore pratica clinica e dalla diminuzione del rischio per i pazienti. Recenti studi mostrano che 25

26 un test radiologico su quattro è ripetuto perché i risultati sono stati persi o messi fuori posto e che circa 3 pazienti ospedalizzati su muoiono a causa di una reazione avversa ai farmaci somministrati. Fondamentale nei progetti di questo genere è il coinvolgimento del personale medico e la credibilità del leader clinico del progetto, oltre che l orientamento a supporto dei clinici del team di progetto. Uno degli errori più frequenti nell introduzione di nuovi strumenti software nel settore ospedaliero è quello di voler modificare le procedure utilizzate dal personale clinico per adattarle all uso del sistema informatico. Se piccoli adattamenti sono in generale necessari, è fondamentale che l introduzione di un sistema di cartella clinica si basi su un attenta analisi dei workflow utilizzati nella pratica clinica. Il prodotto deve, infatti, permettere un miglioramento delle procedure senza che le stesse siano stravolte e senza modificare le pratica clinica. Particolare cura va posta nell analisi degli elementi su cui si fonda la sicurezza e la stabilità dei sistemi informatici. La cartella clinica elettronica per poter sostituire le cartelle cartacee deve dimostrare di essere un sistema altamente affidabile e disponibile. Per questo l intera infrastruttura tecnologica di base deve essere progettata in modo da consentire un funzionamento continuo e senza interruzioni. E necessario prestare attenzione della riservatezza dei dati contro possibilità di lettura ed uso non autorizzati, con uno stretto meccanismo di autenticazione, basato, nel caso peggiore, almeno su password di accesso differenziate per utente. Necessaria è anche la protezione dei dati in caso di perdite o modifiche accidentali (back-up). Si tutelano così sia gli aspetti legati alla confidenzialità delle informazioni sia quelli legati alla privacy dei pazienti. 26

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28 Monodose In Italia, ogni anno, su 8 milioni di ricoveri in strutture pubbliche, circa 320mila pazienti (4%) denunciano danni. Tra gli errori maggiormente diffusi, compaiono quelli sulla terapia farmacologica, come scambio di farmaci, errori di somministrazione o dosaggi. A partire dalla fine degli anni 90 la sicurezza della terapia farmacologica costituisce uno dei problemi affrontati da tutte le organizzazioni sanitarie soprattutto in tema di gestione del rischio. Accanto al problema della sicurezza, c è poi anche quello della gestione oculata delle risorse, in termini economici, organizzativi e logistici. In risposta alle esigenze degli ospedali, Swisslog Italia (sede italiana della società svizzera Swisslog,che fornisce soluzioni logistiche automatizzate per ospedali e farmacie), ha sviluppato PillPick, un innovativo sistema per la distribuzione di medicinali monodose negli ospedali, caratterizzato dalla verifica di ogni singolo passaggio: dalla prescrizione, alla preparazione in farmacia della terapia giornaliera per ogni paziente, alla somministrazione. In pratica all'arrivo del paziente viene applicato un braccialetto elettronico sul quale vengono inseriti tutti i dati riguardanti la terapia. Tali dati possono essere letti e modificati in tempo reale con i «lettori» in dotazione a infermieri e medici. Il computer, letta la ricetta giornaliera, provvede a prelevare le esatte dosi del farmaco, confezionare un pacchetto con nome, 28