Aplicação do XML em Sistemas de Informação em Saúde

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1 Aplicação do XML em Sistemas de Informação em Saúde Anderson Dutra Moura, Kristy Soraya Coelho, Alysson Frantz, Marcus Augusto Hochuli Schmeil, João da Silva Dias Programa de Pós-graduação em Tecnologia em Saúde PUCPR, Curitiba-PR, Brasil Resumo - Com o avanço da Web, a linguagem XML (extensible Markup Language) vem se tornando um padrão para armazenamento e interoperabilidade entre sistemas de informação. Esta tendência vem influenciando os Sistemas de Informação em Saúde, em projetos como: Synapses, SynEx, SPIDER, BANTER e MedLEE. Este artigo apresenta o papel do XML nestes projetos e o seu impacto na Informática em Saúde. Palavras-chave: XML, DTD, SGML, HTML, Sistema de Informação em Saúde, World Wide Web. Abstract With Web growing, XML language (extensible Markup Language) is becoming a standard to storage and interoperability information systems. This tendency is affecting Health Information Systems, on projects like: Synapses, SynEx, SPIDER, BANTER and MedLEE. This article shows the XML function on these projects and his impact on Health Informatics. Key words: XML, DTD, SGML, HTML, Health Information System, World Wide Web. Introdução O XML (extensible Markup Language) permite ao usuário criar suas próprias tags - etiquetas ocultas como comentários em páginas Web ou seções de texto em uma página adicionando estruturas aos seus documentos, viabilizando sua utilização tanto na Web, quanto em outros sistemas. Baseado em um conceito simples, o XML está se tornando unanimidade no processo de integração entre sistemas, entre eles os relacionados à informática em saúde. Neste artigo, estaremos apresentando algumas das iniciativas de emprego deste formato e as tentativas de torná-lo um padrão oficial para documentos de saúde. XML, da web para os sistemas de saúde A World Wide Web abriga um número crescente de sistemas para registros médicos, bases de conhecimento, suporte a decisão e educação [1] e está transformando a natureza da prática médica [2]. As aplicações baseadas na Web dependem, primariamente, do HTML (Hypertext Markup Language). O HTML consiste de um conjunto fixo e simples de elementos, indicados por tags, por exemplo <H1>, que descrevem como os documentos deverão ser exibidos pelo programa cliente Web (browser). Isto define um tipo de documento simples com marcações, que descrevem cabeçalhos, parágrafos, listas, ilustrações e, em alguns casos, multimídia. O HTML é uma aplicação específica do SGML (Standard Generalized Markup Language), que usa o padrão internacional ISO 8879:1986 para definir a estrutura e conteúdo de diferentes tipos de documentos eletrônicos [3]. O SGML é uma metalinguagem, que permite aos autores criarem linguagens de marcação para objetivos específicos. Além disto, o SGML é usado, largamente, na indústria, governo e academicamente. Sua complexidade o torna ideal para uso na Web. O XML (Extensible Markup Language) foi desenvolvido para prover extensibilidade, estrutura e qualidade de dados ao SGML, para a criação de aplicações Web robustas e de larga escala [4]. Como o SGML, o XML é uma metalinguagem. Ao contrário do formato fixo do HTML, o XML permite aos autores definirem seus próprios elementos para representar esquemas de bancos de dados ou hierarquias orientadas a objeto. O XML permite as aplicações clientes verificarem dados através de validação estrutural. XML omite as mais complexas e menos usadas partes do SGML, como a declaração SGML e a minimização de tag [5]. Como o XML é um subconjunto do SGML, as ferramentas e parsers SGML podem ser utilizados em documentos XML. O W3C (World Wide Web Consortium), recentemente, adotou o XML como um padrão [6] e grandes desenvolvedores de software, como: Microsoft, Sun Microsystems, Netscape, Adobe e

2 IBM incluíram o suporte a XML em seus produtos [7]. Esforços estão sendo feitos para integrar o XML aos padrões mais utilizados em saúde, como o HL7 [8]. A estrutura de um documento XML pode ser definida em um DTD (Document Type Definition), incluso no documento ou referenciado de uma fonte externa. O DTD especifica o nome dos elementos alojados pelo documento, como um elemento pode aparecer e a ordem de aparição destes elementos. Interconexão e padrões Nesta seção, analisaremos projetos que são resultado do reconhecimento da necessidade que direciona o desenvolvimento para a interconexão e a utilização de padrões para troca de dados, que incluem: o vocabulário médico padrão, padrões para os sistemas de informação hospitalares e padrões para os registros eletrônicos do paciente. O SPIDER (Structured Platform- Independent Data Entry and Reporting) utiliza padrões de informação aberta para armazenar registros, independentes de plataforma, de relatórios estruturados [9]. O SPIDER pode acomodar uma variedade de aplicações relatórios, que contêm conceitos armazenados hierarquicamente [10]. Os conceitos relatados podem ser vinculados a vocabulários externos, como o UMLS (Unified Medical Language System) [11]. O SPIDER apresenta conceitos de relatórios, como objetos gráficos familiares: text window, checkboxes e radio buttons em formulários Web. A hierarquia dos conceitos é preservada, o programa cliente pode mostrar os elementos do formulário, com níveis apropriados de identação. Da entrada de dados, através da interface Web, o SPIDER pode criar relatórios textuais ou documentos XML. Os documentos XML incluem DTDs específicos, que definem os campos de dados e valores permitidos; o relatório fornecido é portável e possui autodefinição [9]. O SPIDER é executado, atualmente, um Netra i5 Sun Internet Server (Sun Microsystems, Palo Alto, CA) e no Netscape Enterprise Server 3.0 (Netscape Communications, Mountain View, CA). O software SPIDER é escrito na linguagem de programação Perl (versão 5.0). Registros médicos são largamente distribuídos e têm forte autonomia local [12]. Freqüentemente, informações sobre pacientes não estão disponíveis quando e onde são necessárias. Possui resultados insuficientes para múltiplas consultas aos dados pessoais do paciente, duplicação de testes desnecessários e outras avaliações e, ultimamente, atraso no recebimento do atendimento apropriado. Synapses [13; 14] e SynEx [14; 15] fazem parte de dois projetos europeus, cujo objetivo é compartilhar registros eletrônicos de saúde através da Internet. Synapses se baseia na especificação do Federated Healthcare Record (FHCR) Server, que fornece acesso integrado a componentes de registros distribuídos. O Synapse Server provê a funcionalidade de um banco de dados federado. Dados individuais do paciente podem ser distribuídos através de vários hospitais e sites da comunidade de saúde, que podem enviar consultas para um servidor localizado em qualquer lugar. Synapses e XML são estruturas de dados orientados a objetos hierarquicamente, com a opção de linkar seus elementos. A transformação do SynOM (Synapses Object Model) para o XML DTD não causaria problemas, em virtude da especificação flexível do XML [16]. O projeto SynEx possui como objetivo integrar um número de componentes - os registros do Synapses Server são apenas um deles - para formar um sistema de informação, onde aplicações cliente poderão acessar uma grande quantidade de dados no auxílio ao serviço de saúde. No SynEx, o servidor de registros foi desenvolvido como um componente aberto, para um projeto de computação distribuída, em um ambiente corporativo e usando tecnologia XML, com suporte para clientes Web. O HL7 (Health Level Seven) fornece um padrão para distribuição de dados através de aplicações computacionais hospitalares [17, 18]. O padrão HL7 é baseado em uma mensagem e utiliza um modelo de evento trigger, que dispara uma mensagem para uma unidade receptora, que irá responder a esta mensagem. Mensagens são definidas por vários eventos trigger. A Organização HL7 também desenvolve padrões para a representação de documentos clínicos (como um sumário de alta e registros de evolução). Estes documentos fazem uso do HL7 Clinical Document Architecture (CDA) [17, 19]. O HL7 CDA Framework tornou-se um padrão HL7 ANSI aprovado em novembro de O CDA é padrão de marcação de documentos, que especifica a estrutura e semântica de documentos clínicos. Um documento CDA é um objeto de informação completo e definido, que pode conter: texto, imagem, sons e outros conteúdos multimídia e atuar como gateway para Registros Médicos Eletrônicos, permitindo o compartilhamento e interoperabilidade de registros médicos eletrônicos. O CDA gera

3 documentos clínicos no formato XML e estes documentos são encapsulados pela mensagem HL7 e armazenados em um repositório de documentos clínicos, como dados em um banco de dados XML. Suporte a decisão O BANTER (Bayesian Network Tutoring and Explanation) provê suporte a decisão utilizando Redes Bayesianas (RB) como modelo de conhecimento. RB representam graficamente conhecimento probabilístico. Cada nó do grafo da RB representa uma variável estocástica; os possíveis valores de dois ou mais nós de possíveis estados, por exemplo: presente ou ausente, somam 1. Ligações entre variáveis representam influência, expressa como probabilística condicional [20]. O BANTER calcula a probabilidade de diagnósticos potenciais, determina o melhor procedimento para identificar um diagnóstico, questiona o usuário na seleção de um teste diagnóstico otimizado e gera um texto explicando a lógica empregada. BANTER pode ser aplicado em qualquer RB, cujos nós podem ser classificados como hipóteses, observações e procedimentos diagnósticos. A lógica do sistema é conduzida pela base de conhecimento RB, um arquivo de definição de nós, onde o tipo especificando exemplos de problemas tutoriais. BANTER tem sido implementado em uma SPARC station 10 (Sun Microsystems, Palo Alto, CA) e é escrito na linguagem de programação Lisp [20]. Sistemas de registro eletrônico de saúde, ou Electronic Health Record (EHR), estão sendo largamente utilizados no armazenamento de informações clínicas sobre pacientes. Na Austrália, com em outros países, há uma iniciativa para o desenvolvimento de um ambiente para compartilhamento de registros eletrônicos de saúde [21]. A openehr Foundation considerou que o modelo EHR deveria ser genérico o suficiente para armazenar diferentes tipos de dados médicos, e desenvolveu um framework EHR, baseado em metadados, chamado "Good Electronic Health Record" (GEHR). Este framework fornece um modelo de referência, chamado GEHR Object Model (GOM), que pode ser utilizado para representar, genericamente, todos os exames e procedimentos clínicos [21]. Em um sistema GEHR distribuído, o XML é utilizado para codificar extratos EHR, para emissão. Seja enviando ou recebendo um extrato EHR, é essencial para o sistema EHR estar habilitado para validar se o extrato está de acordo com as estruturas e regras requeridas. Como o XML é o formato padrão com o qual os extratos GEHR são distribuídos, faz-se importante à utilização de um método para validar os extratos GEHR formatados em XML. Com isto em mente, a validação é feita em dois níveis: em primeiro lugar, verificando se o extrato EHR é válido em relação ao GOM e, em segundo lugar, se é válido em relação aos arquétipos clínicos associados [21]. Guidelines O XML oferece uma poderosa tecnologia para representação de documentos eletrônicos. Isto permite que seres humanos e computadores acessem a informação no documento e a extraiam para reuso ou modificação [22]. No XML, guidelines são conceituados como uma hierarquia de elementos, unidades básicas de informação, que armazenam dados e definem estruturas pela validação de sua posição na árvore [23]. As tags demarcam texto e fornecem etiquetas que caracterizam o conteúdo semântico do elemento. Aplicar tags em um documento não requer habilidades de programação, mas isto pode criar uma representação computacional do conhecimento contido em um guideline. Um DTD modela o nome dos elementos alocados e atributos no documento, o conteúdo de cada elemento e a estrutura do documento, por exemplo, ordem e cardinalidade de cada elemento. Um parser de validação pode assegurar se um documento taggeado está de acordo com o DTD. Um parser, como o Internet Explorer 6, pode ler um documento XML e povoar uma árvore na memória, expondo todos os elementos e atributos para manipulação pela aplicação [24]. A aplicação pode, por exemplo, selecionar certos componentes para apresentação ao usuário, por exemplo, custos, ou interagir com fatos em um banco de dados clínico para prover apoio a decisão com guidelines. Várias organizações combinam seus esforços para desenvolver, disseminar, implementar e administrar o conhecimento armazenado em guidelines através do seu ciclo de vida. Não surpreendentemente, os modelos que têm sido criados para representar este conhecimento variam, dependendo da orientação da organização. Modelos despontam, pois quem constrói e evolui guidelines práticos tende a enfatizar descrições dos métodos utilizados no desenvolvimento, problemas encontrados nos testes e manutenção e detalhes sobre os responsáveis, objetivos; entretanto, eles,

4 eventualmente, fornecem poucos detalhes para recomendações de conceituação. Por exemplo, o modelo NGC (National Guideline Clearinghouse) contém a maioria dos conceitos encontrados na literatura de serviços de saúde, mas possui somente uma linha para as recomendações mais importantes. Por outro lado, pesquisadores da área de informática modelam guidelines com grandes detalhes, mas falham no relato das preocupações dos serviços de saúde comunitários, bem como evidências e qualidade, predileções potenciais dos patrocinadores e desenvolvedores, testes de validação [25]. Um dos mais ambiciosos esforços para construir uma representação de guideline eletrônico é o GLIF (Guideline Interchange Format) do Intermed Collaboratory. GLIF inclui módulos para o nome de um guideline e seus autores, proposta e critério de elegibilidade, mas isto especifica somente um componente, definido vagamente, chamado didatics para prover informação de suporte. A ênfase do GLIF é na especificação detalhada das recomendações do guideline. A base do modelo apresentado pelo Laboratory of Computer Science, Massachusetts General Hospital [26] é a passagem de mensagens contendo estruturas de dados hierárquicos. Isto é permitido pelas interações flexíveis entre os módulos de consulta e lógico, bem como, a engine do guideline e o cliente. Como o XML suporte estruturas de dados hierárquicos, ele é ideal como formato de mensagem para envio e recebimento de mensagens oriundas de um serviço automático de guideline. Como o formato de mensagem pode servir como uma interface genérica para serviços de guideline. Isto não é muito diferente do princípio de utilização do XML como um formato de distribuição para dados de saúde [27]; de fato, como a engine do guideline deveria solicitar dados de um registro médico, o DTD para determinados formatos enviados, deveria representá-los de várias maneiras, sendo utilizado para distribuição de informação de registros médicos. Registro eletrônico médico O projeto desenvolvido pelo Computer Science Department, Queens College of CUNY e pelo Department of Medical Informatics, Columbia University, resultou em uma linguagem de processamento natural chamada MedLEE4, que está sendo utilizada pelo New York Presbyterian Health Care (NYPH) e pelo Columbia Presbyterian Medical Center desde fevereiro de O MedLEE foi desenvolvido como um processador genérico para um domínio médico. Sendo utilizado, inicialmente, para radiografias torácicas, e expandido para os domínios de mamografia, resultados radiológicos, resultados patológicos, ecocardiograma, eletrocardiograma e sumários de alta. Um número de evoluções do sistema foram realizadas como os domínios de relatórios para radiografias torácicas, mamografia e sumários de alta [28, 29, 30], o que demonstra a efetividade na identificação de condições clínicas específicas, e que isto foi, efetivamente, utilizado [31] para o aumento da qualidade do atendimento ao paciente. Um dos formatos de saída do MedLEE é o XML. O modelo de representação do XML para a saída estruturada do XML é descrito com mais detalhes por Friedman [32]. O modelo abaixo ilustra a saída XML para uma mastectomia parcial do seio direito. O nome da tag corresponde ao tipo de informação sendo representada. Em adição, a tag pode conter tags internas, que são modificadores. Por exemplo, procedimento é um tipo de informação. Ele possui um atributo v, cujo valor é ressecção e uma tag inserida, que é um modificador bodyloc (body location, cujo valor é seio). Bodyloc também possui uma região modificada (com valor direito). A representação XML forma uma árvore que pode ser visualizada graficamente. Brasil O Brasil também tem realizado projetos que fazem uso do XML como padrão de comunicação de dados, como: A Agência Nacional de Saúde Suplementar (ANS) estabeleceu um padrão de Troca de Informação em Saúde Suplementar (TISS) para registro e intercâmbio de dados entre operadoras de planos privados de assistência à saúde e prestadores de serviços de saúde. A proposta da ANS utiliza padrões já existentes e disponíveis em outros bancos de dados e sistemas de informações, permitindo uma compatibilização com os diversos sistemas de informação em saúde hoje existentes, possibilitando melhorias na utilização das informações coletadas [33]. O Padrão de comunicação do padrão TISS para a troca de informação entre operadoras e prestadores é a linguagem de marcação XML/Schema [33]. O Cartão Nacional de Saúde é um instrumento que possibilita a vinculação dos procedimentos executados no âmbito do Sistema Único de Saúde (SUS) ao usuário, ao profissional que os realizou e também à unidade de saúde

5 onde foram realizados. Para tanto, é necessária a construção de cadastros de usuários, de profissionais de saúde e de unidades de saúde. A partir desses cadastros, os usuários do SUS e os profissionais de saúde recebem um número nacional de identificação [34]. No nível de aplicação, os terminais de atendimento e os servidores municipais comunicam-se através de um conjunto de documentos XML, cujas definições foram acordadas entre o Ministério da Saúde e os fornecedores contratados para o desenvolvimento do projeto, e independem de lote, de modelo do terminal e de sistema operacional do servidor municipal. Do nível municipal para os níveis superiores, a comunicação ocorre ora através de documentos XML, ora através do mecanismo de replicação do sistema gerenciador de banco de dados Oracle. Para isso, foi definido um padrão de comunicação, que utiliza modelos denominados Document Type Definition (DTD) [34]. Conclusão Com base no contexto deste artigo, o XML aparece como um formato que pode facilitar o processo de integração de Sistemas de Informação em Saúde. A união de organizações de saúde, órgãos governamentais e desenvolvedores na utilização da Web e XML, como padrão, pode levar a integração entre Sistemas até então isolados, gerando conhecimento, suporte a decisão e um aumento na qualidade do atendimento ao paciente. Referências [1] Lowe, H.J. et al, The World Wide Web: a review of an emerging Internet based technology for the distribution of biomedical information. J Am Med Informatics Assoc, n.3, p [2] Cimino, J.J Beyond the superhighway: exploiting the Internet with medical informatics. J Am Med Informatics Assoc, n.4, p [3] International Standards Organization ISO 8879, Information processing Text and office systems Standard Generalized Markup Language (SGML). Geneva: International Standards Organization. [4] Bosak, J XML, Java, and the future of the Web. The World Wide Web Journal, vol.2, n.4. [5] Clark, J Comparison of SGML and XML: World Wide Web Consortium Note. World Wide Web Consortium. Disponível em: [http://www.w3.org/tr/note-sgml-xml ] Acesso em 01 mai [6] Connolly, D. and Bosak, J., Extensible Markup Language (XML). World Wide Web Consortium. Disponível em: [http://www.w3.org/xml/]. Acesso em 01 mai [7] EDI News, XML touted as cure for EDI ills. CommerceNet. Disponível em: [http://www.commerce.net/members/portfolios/tec hnology/edi/xml-edi/0804edi.html]. Acesso em 02 mai [8] HL7 SGML/XML Special Interest Group, The Kona Proposal. Health Level Seven. Disponível em: [http://www.mcis.duke.edu/standards/hl7/committ ees/sgml/]. Acesso em 02 mai [9] Kahn Jr., C.E., Self-documenting structured reports using open information standards. Medinfo. [10] Kahn Jr., C.E., A generalized language for platform-independent structured reporting. Methods Inf Med, n.36, p [11] Lindberg, D.A.B. et al, The Unified Medical Language System. Methods Inf Med, n.32, p [12] Networking Health, Prescriptions for the Internet. Disponível em: [http://www.cs.tcd.ie/publications/tech-reports/]. Acesso em 20 ago [13] Jung, B. and Grimson, J., Synapses/SynEx goes XML, Proceedings of the Medical Informatics Europe '99 Conference (MIE99), p [14] Grimson, W. et al, Federated Healthcare Record Server The Synapses Paradigm. International Journal of Medical Informatics, vol.52, p [15] SynEx, Disponível em: [http://www.gesi.it/synex]. Acesso em 20 ago [16] Jung, B. et al, Using XML for Seamless Integration of Distributed Electronic Patient

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