ARTEMİS: Sağlık Bilgi Sistemlerinin Birlikte Çalışabilirliği için Geliştirilen Web Servis ve P2P Tabanlı bir “Birlikte İşlerlik” Platformu

http://www.srdc.metu.edu.tr/webpage/projects/artemis/

Prof. Dr. Asuman Doğaç
Yazılım Araştırma ve Geliştirme Ünitesi
ODTÜ
http://www.srdc.metu.edu.tr/~asuman/

Avrupa Komisyonu 6. Çerçeve Programı tarafından desteklenen ve ODTÜ Yazılım Araştırma ve Geliştirme Ünitesinin ana yüklenici ve koordinatör olduğu Artemis projesi sağlık bilgi sistemlerinin birlikte çalışırlığını amaçlamaktadır. Ülkemizin Sağlık Yazılım sektöründe önemli bir yeri olan TEPE Teknolojide bu projede anahtar rollerden birini üstlenmiş olup, sahip oldukları  “Corttex” yazılımını, bu proje desteği ile P2P bazlı ve Web servis tabanlı bir sistem haline getireceklerdir. Artemis projesi 1 Ocak 2004 tahinde başlamış olup 30 ay sürecektir. Projenin toplam bütçesi 2,957,604.00 Euro olup, Avrupa Komisyonunun desteği 1,989,000.00 Eurodur. Projenin diğer ortakları, ALTEC (Yunanistan), Kuratorium Offis (Almanya), University of Southampton, IT Innovation Center (İngiltere) ve South and East Belfast Health and Social Services Trust (İngiltere)dir.

Günümüzde kullanılan Sağlık Bilgi sistemlerinin büyük çoğunluğu özel kullanımlar için geliştirilmiş olup çoğunlukla sağlık kurumlarının belli bölümlerine hizmet vermektedirler. Bunun ötesinde bir hastanın sağlık kayıtları birlikte çalışamayan birden fazla sağlık kurumunda bulunuyor olabiliyor. Tüm bunlar sağlık personelinin bir hastanın sağlık kayıtlarının tamamına ulaşmasını çok zorlaştırıyor. Bu projenin amacı bu problemlere çözüm olarak, Sağlık Bilgi Sistemleri için Web Servis tabanlı P2P altyapısı üzerinde bir “birlikte işlerlik” platformu oluşturmaktır.
Günümüzde yaygın olarak  kullanılan sağlık standartlarından, CEN TC251, GEHR ve HL7 de sağlık bilgi sistemlerininin birlikte işlerlik problemini çözmeyi amaçlıyor. Ancak bu standartlara uygun geliştirilmiş çok sayıda sistem olmasına rağmen, sağlık sektöründe bilişim sistemlerinin arasındaki birlikte işlerlik problemi aşağıda sıralanan sebeplerden dolayı hala çözülebilmiş değildir:

• Öncelikle, adı geçen standarltlardan bazıları tamamen otamatik olarak veri işlemesini destekleyecek düzeyde birlikte işlerliği hedeflememektedir. Örneğin, Elektronik Hasta Kaydı tabanlı standartlardan ENV 13606 (CEN) ve GEHR hasta kayıtlarının bilgisayar yardımıyla daha iyi anlaşılabilmesi ve daha iyi  kategorize edilebilmesi amacıyla; hasta kayıtlarının anlamlı parçalarını tanımlamışlardır.

• Sistemler standartlardan birine uygun geliştirilmiş olsalarda başka bir standarda uyan bir sistemle birlikte işlerlik problemi hala geçerlidir. Aslında bütünleşik sağlık bilgi sistemlerinin önündeki en büyük engel degişik standartların birbirleriyle iletişim problemidir.

Tüm bunların yanında, Web Servis Modeli sağlık endüstrisine aşılması zor birlikte işlerlik problemlerini çözmek icin ideal bir platform sağlamaktadır.  Web Servisler varolan yazılımları sarmalayarak farklı uygulamaların birlikte işlerliğini sağlayabilirler. Sağlık alanında Web Servis kullanımının getirileri şu şekilde özetlenebilir:

• Elektronik hasta kayıtlarının dokümantasyonunu standartlaştırmak yerine kayıtlara WSDL ve SOAP yolu ile ulaşılmasını standartlaştırarak sağlık bilgi sistemlerinin birlikte işlerliğini mümkün kılmak.
• Sağlık Bilgi Sistemleri aynı veriyi değişik şekillerde sunmak için oluşturulan standartların hızla çoğalması problemi ile karşı karşıyadır. Web Servisler birbirinden farklı hatta birbirlerine rakip standartlara uyumlu yazılmış uygulamaların pürüzsüz bir şekilde birlikte işlerliğini mümkün kılar.
• Web servisler, sağlık kuruluşlarının varolan servislerininin başkaları tarafından da kullanılmasını sağlayarak, kurumların dışarı açılmalarını desteklerler.
• Kurumlara özel olarak yazılmış uygulamaları Web Servisler haline getirerek yazılımların ömrü uzatılmış olur.

Ancak anlamsal olarak zenginleştirilmediklerinde Web Servislerin kullanım alanının çok sınırlı olduğu yaygın olarak kabul edilmiş bir gerçektir. Bununla birlikte sağlık bilgi sistemleri HL7, CEN TC251, ISO TC215 and GEHR gibi standartlar yoluyla çok büyük ölçüde ilgi alanı bilgisi sunan az alanlarından briridir. Bu projede bu bilgiler ontolojiler haline getirilip Web Servisleri anlamsal olarak zenginleştirmek amacıyla kullanılacaktır.

Bu projede önerilen Web servis mimarisi global olarak üzerinde anlaşılan ontolojiler önermiyor. Bunun yerine sağlık kurumları, kullanılan standartlardaki anlamsal farlılıkları önerilen aracı (mediator) komponenti yardımıyla anlaşılabilir hale getirebilirler.  Sağlık kurumları kendi ontolojilerini var olan standardtları baz alarak tasarladıktan sonra, aracı (mediator) komponent (Şekil 2) da bu standart ontolojileri kullanarak ontoloji eşleştirme araçları yardımıyla anlamsal bütünlüğü sağlar. İkili anlamsal eşleşmeler en iyi Eşler-Arası (Peer-to-Peer) paradigmasını kullanarak modellenebildiğinden, aracılar arası iletişim P2P olarak tasarlanacaktır (Şekil 1). P2P platformu olarak Sun tarafından geliştirilen JXTA altyapısı kullanılacaktır. Kullanılan P2P mimari, aynı zamanda Web Servis Depolarının da dağınık bir ortamda bulunmasını sağlayacaktır. Böylece Medikal Web Servisleri P2P Web Servis depolarından anlamsal özellikleri aracılığıyla  bulunabilecektir.

Şekil 1 – P2P altyapısı ve sistem topolojisi

Bu proje çerçevesinde, sağlık bilişim sistemleri için Web servis tabanlı P2P mimaride bir “birlikte işlerlik” (interoperability) platformu geliştirilecektir. Sağlık bilgi sistemleri için Medikal Ontolojiler tanımlanacak, bu ontolojilerin yarı-otamatik şekilde birbirlerine çevrilebilmesi için ontoloji eşlemeleri geliştirilecektir. Medikal Web Servisler bu ontolojiler yardımıyla anlamsal olarak zenginleştirilip, P2P mimarisi dahilinde Web Servis Depolarında (ebXML ve/veya UDDI) saklanacak, ya da mimarideki “peerlar” üzerinde özellikleri ilan edilecektir. Bu sayede Medikal Bilişim sistemlerinin aradıkları servisleri anlamsal özelliklerine göre dağınık ortamda bulmaları sağlanaraktan farklı standartlara göre geliştirilmiş Medikal Bilişim sistemlerinin “birlikte işlerlik” problemi ortadan kaldırılacaktır.

Şekil 2 – Aracı yapısı

Bu Proje Ne gibi Yenilikler İçeriyor?

Medikal bilgi sistemlerinin “birlikte işlerlik” problemini çözmek için birçok standard önerilmiştir. Bunlar arasından en dikkat çekenleri HL7,(1) CEN/TC251 (2) ve GEHR(3)dır. Bu stadartlaştırma gayretlerini ikiye ayırabiliriz; HL7 gibi mesaj tabanlı yaklaşımlar ve CEN ve GEHR gibi Elektronik Hasta Kaydı (EHR)  tabanlı yaklaşımlar.

HL7 sağlık alanındaki olayları “Hasta Kayıt”, “Tanı Sonuçları Raporlama”, “Finansal İşlemler” gibi başlıklar altında toplamış, ve bu tip olaylar çerçevesinde tarafların birbirlerine yollayabilecekleri mesaj yapılarını XML kullanarak standard hale getirmiştir.

Diğer taraftan Elektronik Hasta Kaydı (EHR)  tabanlı standartlar ise hastaların klinik bilgileri için “metadata” yani veriyi tanımlayacak bigi tanımlama yoluna gitmişlerdir. Bir başka deyişle, bu standartlar, tek bir Elektronik Hasta Kaydı standardı önermektense, klinik modellerin üzerine kurulabileceği anlamlı yapı taşları tanımlamaya çalışmışlardır.

Bu projede her iki yaklaşımın sonuçları kullanılarak Medikal Web Servisleri anlamsal olarak zenginleştirebilecek model ontolojiler geliştirilecek; daha da önemlisi bu yapı taşları ile kategorize edilmiş farklı standartlardaki ontolojilerin birlikte çalışmasını sağlayacak  bir platform olşturulacaktır. Bu iş “Ontoloji Eşleştiricileri” yardımıyla başarılacaktır. Genel olarak Ontoloji Eşleştirme gayretlerine bakarsak, üç temel basamaktan oluştuğunu görürüz. Bunlar keşif, ifade etme ve çalıştırma olarak özetlenebilir. Keşif basamağında ontolojilerin içindeki yapı birimlerinin anlamsal olarak ilşkileri çıkarılır. Bu iş yarı-otamatik olarak dilbilim algoritmaları kullanılarak yapıldığı gibi tamamen insanlar tarafından da yapılabilir. Bulunan anlamsal ilşkiler daha sonra otamatik olarak ontoloji objelerini birbirlerine çevirmede kullanılır.
Bu projede literatürde yoğun olarak kullanılan Ontoloji Eşleştiricilerinden kamuya açık bir yazılım olan MAFRA(4) kullanılacaktır. MAFRA aracığıyla ontolojiler arasındaki ilişkier ve çevirimler tanımlanabilir.

Geliştirilen Medikal Ontolojilerle anlamsal olarak zenginleştirilmiş Web servislerinin herkes tarafından kolayca bulunabilmesi için, bu servislerin herkese açık saklayıcılarda tutulması gerekmektedir. Web servisleri saklayıcısı olarak ebXML ve UDDI günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. ebXML, OASIS ve Birleşmiş Milletler Ticareti Kolaylaştırma ve Elektronik Ticaret Merkezi (UN/CEFAT) tarafından tanımlanmıştır. EbXML saklayıcısı (registry) ticaret yapan ortaklar arasındaki bilgi paylaşımını sağlamak için bir takım servisler sunar. UDDI ise IBM, Microsoft ve Ariba tarafından önerilen bir Web Servis depo mimarisidir.

Peer-to-Peer (eşler arası, P2P) işleme, bilgisayarların kaynaklarının ve servislerinin sistemler arasında aracısız değişimine dayalı bir sistemdir. Bunu başarmak için genellikle “anahtar kelimelere” dayalı bir arama mekanizması geliştirilmiştir. Sağlık bilişim sistemleri için gerekli servisleri bulabilmek için P2P bir mimari kullanılacaktır. Böylece servislerin özellikleri tekbaşlarına bir Web sayfasında ya da bir servis deposunda ilan edilmiş olsa bile servislerin bulunabilmesi sağlanacaktır. Ancak var olan genellikle “anahtar kelimelere” dayalı arama mekanizması servislerin anlamsal özelliklerini de sorgulayacak şekilde geliştirilecektir.

Projenin P2P mimarisi için Sun tarafından geliştirilen kamuya açik bir yazılım olan JXTA kullanılacaktır. JXTA P2P bir mimari için gerekli tüm protokollerin spesifikasyonunu ve bunun yanında bu protokollerin JAVA programlama dilinde implementasyonunu sağlamaktadır.
Proje ile ilgili daha detaylı bilgiye http://www.srdc.metu.edu.tr/webpage/projects/artemis/ adresinden ulaşılabilir.