Schlussbericht Vorhaben HiGHmed an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG)

Abstract

Hintergrund, Problematik und Zielsetzung: Als einer der drei Gründungsstandorte des HiGHmed-Konsortiums (neben Heidelberg und Hannover) wurde die Universitätsmedizin Göttingen (UMG) auch in der Aufbau- und Vernetzungsphase der Medizininformatik-Initiative (MI-I) von 2018 bis 2022 vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Übergeordnete Ziele der Initiative sind u.a. die Entwicklung und der Einsatz von innovativen Informationsinfrastrukturen, um durch die Nachnutzung von Daten aus der klinischen Routineversorgung die medizinische Forschung zu verbessern und Forschungsergebnisse schneller in der Patientenversorgung nutzbar zu machen. Diese Daten liegen häufig in unstrukturierter und nicht standardisierter Form vor, was eine umfängliche und standardisierte Nachnutzung sowohl lokal als auch standortübergreifend erschwert oder sogar unmöglich macht. Zu Beginn der MI-I und des HiGHmed-Projektes fehlten allgemein geeignete Verfahren und Infrastrukturen für sowohl die lokale Datenextraktion/-integration als auch für eine standortübergreifende Nachnutzung - standardisierte Schnittstellen für den Datenaustausch, abgestimmte interoperable Datenrepräsentationen fehlten. Mit der MI-I sollten daher in einem föderierten Ansatz lokale Medizinische Datenintegrationszentren (MeDICs) an den in den Konsortien organisierten (Universitäts-)Kliniken und Einrichtungen der Universitätsmedizin aufgebaut und miteinander vernetzt werden. Aufgabe des aufzubauenden Medizinischen Datenintegrationszentrums an der UMG (UMG-MeDIC) war es, entsprechend der Konzeption eine zentrale lokale Infrastruktur, unter Berücksichtigung geltender Anforderungen von Ethik, Datenschutz und IT-Sicherheit, zu implementieren und die Vernetzung innerhalb von HiGHmed und konsortienübergreifend organisatorisch, regulatorisch und technisch zu realisieren. Die lokalen Infrastrukturen und Kernprozesse sollten zudem anhand von drei in HiGHmed spezifizierten klinischen Use Cases entwickelt und erprobt werden. Neben dem wissenschaftlichen Nutzen der klinischen Use Cases sollten vor allem die Machbarkeit erprobt und der Mehrwert der Nachnutzung von Routinedaten über die MeDICs eruiert werden. Zudem war die lokale Umsetzung der Anforderungen einer föderierten, Konsortien übergreifenden Datenbereitstellung an die MeDICs adressiert. Ein weiteres Ziel war die Stärkung medizininformatischer Kompetenzen. Vorgehen und Aufgaben: Mit Bewilligung wurde das Vorhaben an der UMG, inklusive einer Aufstockung für das Jahr 2022 sowie einer Verlängerung für das Jahr 2023, umgesetzt. HiGHmed wurde an der UMG aus dem UMG-MeDIC heraus und in den Use Cases zusammen mit den beteiligten Kliniken der UMG koordiniert. Als Gründungsstandort war die UMG hierbei nicht nur fachlich an sämtlichen HiGHmed-weiten Aufgaben beteiligt, sondern koordinierte aus den verschiedenen Bereichen heraus klinisch sowie medizininformatisch zusammen mit den entsprechenden Partnerstandorten die klinischen HiGHmed Use Cases. Darüber hinaus koordinierte die UMG die Bearbeitung der Themen zur Analytik, zum Datenschutz, zum Rollout und zur Lehre, sowie arbeitsteilig zur Ethik in den entsprechenden HiGHmed-weiten Arbeitspaketen. Die UMG beteiligte sich zudem interdisziplinär an der inhaltlichen Arbeit in den Arbeitsgruppen der MI-I. So hat das UMG-MeDIC u.a. in der MI-I-Task Force „Audit“ an der Erstellung eines Kriterienkatalogs für das (externe) Audit der MI-I Datenintegrationszentren mitgearbeitet und wurde selbst Mitte 2021 umfassend und positiv auditiert — inklusive des HiGHmed-Use Cases Kardiologie. Die in HiGHmed und auf Ebene der MI-I sukzessiv entwickelten Anforderungen, Prozesse und Verfahren des Data Sharing, die Spezifikationen des Kerndatensatzes, die Einigung auf semantische Standards (Hl7 FHIR) u.v.a. erforderte entsprechend technische, organisatorische und datenschutzgerechte Maßnahmen, die beim Aufbau quasi aller lokalen Strukturen und Prozesse des UMG-MeDICs erarbeitet, umgesetzt und erprobt werden mussten - von der Datenextraktion bis zu Datenbereitstellung. Ergebnisse: Im UMG-MeDIC wurde eine Aufbauorganisation etabliert, mit der diese zu leistenden Aufgaben entsprechend erfüllt und einhergehende An- und Herausforderungen bewältigt werden konnten. Die entsprechenden lokalen Datenquellen wurden erschlossen, die Architektur mit den (technischen) Kernkomponenten des UMG-MeDIC entsprechend der Planungen aufgebaut und die erforderlichen technischen Prozesse etabliert. Das vom UMG-MeDIC hierfür erstellte lokale Datenschutzkonzept wurde vom Datenschutzbeauftragten der UMG abgenommen und, entsprechend der spezifizierten organisatorischen und technischen Maßgaben, in der geplanten Architektur umgesetzt. So wurden Verfahren und Prozesse der Pseudonymisierung implementiert, um die pseudonymisierten Daten folgend in das entwickelte klinische Data Ware House (DWH) des UMG-MeDIC laden zu können. Die wesentlichen Daten aus den klinischen und administrativen Informationssystemen wurden entsprechend den Anforderungen (HiGHmed-Use Case und MI-I-Kerndatensatz (KDS) – Basismodule) in die Infrastruktur des UMG-MeDIC integriert. Die Möglichkeit zur De-Pseudonymisierung von Daten ist unter Beachtung rechtlicher Maßgaben implementiert. Grundsätzlich ist das DWH so gestaltet, dass strukturierten Patientendaten der UMG aus beliebigen Datenquellen übernommen werden können. Das UMG-MeDIC entwickelte zudem ein Metadatenmodell und implementierte eine Metadatenbank, welche für jedes Datenitem im UMG-MeDIC entsprechende Zuordnungen ermöglicht. Die auf das DWH aufsetzenden Architekturkomponenten sind interoperabel und für verschiedene Formate angelegt. Die Datenmodellierung der HiGHmed-Anwendungsfälle im openEHR-Format erfolgte kollaborativ mit den Domänenexpert:innen aller beteiligten Partnerstandorte über den zentralen Clinical Knowledge Manager (CKM). Die für die HiGHmed-Use Cases erforderlichen openEHR-Plattformen wurden lokal implementiert, die Daten wurden projektbezogen und pseudonymisiert aus dem DWH selektiert und in die jeweilige openEHR-Plattform geladen. Für die erforderlichen Analysen und Anwendungen wurden entsprechend die spezifizierten Routinedaten für die Use Cases über das UMG-MeDIC im standardisierten Prozess der Datennutzungsbeantragung bereitgestellt. Mit Festlegung der MI-I auf den Standard HL7 FHIR für den föderierten, konsortienübergreifenden Datenaustausch, sowie für die Anbindung der einzelnen Standorte an das Forschungsdatenportal Gesundheit (FDPG), war die Kommunikationsschnittstelle spezifiziert. Das erforderte, im Sinne der semantischen Interoperabilität, das Mapping von Daten auf HL7 FHIR einschließlich deren lokalen Speicherung in einem lokalen FHIR-Store. Gemäß den Vorgaben durch die Basismodule des MI-I KDS wurde ein Blaze-FHIR-Store implementiert und unter Berücksichtigung lokaler datenschutzrechtlicher Vorgaben aus dem DWH befüllt. Für den föderierten Datenaustausch war das UMG-MeDIC an der Spezifikation des in HiGHmed entwickelten Data Sharing Framework (DSF) beteiligt. Das DSF wurde im MeDIC implementiert und erfolgreich im folgenden HiGHmed-internen DSF-Projektathon erprobt. Das DSF wurde im späteren Verlauf von der MI-I als Kommunikationsweg vorgesehen und sukzessive funktional erweitert. Hierbei wurden, im Zuge neuer zur Verfügung gestellter DSF-Updates, mehrere Tests der jeweils angepassten Implementierung erforderlich. Die funktionale Anbindung an das FDPG wurde seitens der MI-I sukzessive erweitert. Das DSF dient inzwischen auch im UMG-MeDIC der Annahme von Datennutzungsanfragen über das FDPG genauso wie dazu, um z.B. standortübergreifende Machbarkeitsanfragen über das FDPG automatisiert auf dem Datenbestand des implementierten FHIR-Store zu beantworten, d.h. um die Verfügbarkeit von Patientendaten aus der Routineversorgung über das UMG-MeDIC für eine Forschungsanfrage durchführen zu können. Das implementierte DSF dient zudem projektbezogen dazu, mit anderen Standorten über deren Datenintegrationszentren diese Daten auszutauschen sowie projektbezogen an Datenmanagementstellen der MI-I zu senden. Weitere Ergebnisse: Außer diesen erfolgreich umgesetzten organisatorischen und technischen Aufbau- und Vernetzungsarbeiten wurden am Standort Maßnahmen zur Stärkung der Medizininformatik angegangen und umgesetzt: Die UMG leitete das Arbeitspaket Lehre (HiGHmeducation). Im Bereich der Lehre und Ausbildung wurde von der UMG ein Lernmodul zur klinischen Entscheidungsunterstützung in einem digital nutzbaren Format entwickelt und 2021/2022 sowie 2022/23 als Teil eines umfassenden standortübergreifenden Lehrangebots an der UMG angeboten. Es wurde an der UMG im Institut für Medizinische Informatik eine W2 Professur „Medizinische Datenwissenschaften“ eingerichtet und auf Lebenszeit mit dem Mediziner und Medizininformatiker Prof. Dr. med. T. Kesztyüs M.Sc. besetzt, der auch wissenschaftlicher Leiter des UMG-MeDICs ist. Seit 2021 wird die Nachwuchsgruppe „FAIRe und Reliable Analysestrukturen in Medizinischen Datenintegrationszentren“ (FAIR-R-MeDIC) im Rahmen der MI-I gefördert. Die Entscheidung für die Umsetzung des MI-I Broad Consent an der UMG wurde vorbereitet. Auch wurde die Transferstelle des UMG-MeDIC aufgebaut, Nutzungsordnung, Nutzungsanträge und Verträge auf Basis der MI-I Vorlagen wurden an der UMG implementiert. Das Use and Access Komitee des UMG-MeDIC wurde etabliert und ist seit 2021 produktiv in die Bearbeitung von Datennutzungsanträgen als unabhängiges Entscheidungsgremium eingebunden. Die gesetzlichen Vorgaben für die Verarbeitung personenbezogener Patient:innendaten werden im UMG-MeDIC und im Austausch eingehalten. Schnittstellen und Standards, die derzeit genutzt werden können, decken alle vereinbarten Standards und Terminologien innerhalb von HiGHmed und der MI-I ab. Das UMG-MeDIC ist damit Teil der mit HiGHmed und der MI-I aufgebauten dezentral/föderierten Forschungsdateninfrastruktur, welche es ermöglicht, medizinische Daten der angeschlossenen Standorte für Forschungszwecke zentral beim Deutschen Forschungsdatenportal für Gesundheit (FDPG) zu beantragen. Schlussfolgerungen und Verwertung: Insgesamt hat die UMG maßgeblich zum Erfolg des HiGHmed-Konsortiums und der Medizininformatik-Initiative beigetragen. Die in der Aufbau- und Vernetzungsphase implementierte lokale Infrastruktur, Verfahren und Datenbestände wurden bereits während der Aufbau- und Vernetzungsphase in den MI-I-Projekten „CORD-MI“, „ABIDE_MI“ und Projekten des Netzwerkes Universitätsmedizin (NUM) wie „CODEX“, „CODEX+*, „NUM-RDP“, und „B-FAST“ verwertet. Zusammenfassend konnte die UMG, trotz anfänglicher Schwierigkeiten und Herausforderungen, die u.a. dem Fachkräftemangel und der Pandemiesituation geschuldet waren, schließlich mit Ende der Förderung alle vorgesehen Ziele erreichen. Mit der Umsetzung von HiGHmed und der MI-I an der UMG und den hierbei erzielten Ergebnissen und Erfahrungen waren bereits die Grundvoraussetzungen für die in 2023 begonnene Ausbau- und Erweiterungsphase gegeben. Dies betrifft die Fortführung des UMG-MeDICs (seit 2023 gefördert über NUM-DIZ) ebenso wie die Teilhabe der UMG an Modul 3 Projekten der MI-I, sowie die sich anschließende Förderphase von NUM mit Ausrichtung auf medizinische Forschungsprojekte. Datei-Upload durch TIB Background, problems and objectives: As one of the three founding sites of the HiGHmed consortium (alongside Heidelberg and Hanover), the University Medical Center Göttingen (UMG) was also funded by the Federal Ministry of Education and Research in the development and networking phase of the Medical Informatics Initiative (MI-I) from 2018 to 2022. The overarching goals of the initiative include the development and use of innovative information infrastructures to improve medical research through the re-utilisation of data from routine clinical care and make research results available for patient care more quickly. These data are often available in an unstructured and non-standardised forms, which makes comprehensive and standardised reuse - both locally and across sites - difficult or even impossible. At the beginning of MI-I and the HiGHmed project, there was a general lack of suitable procedures and infrastructures for both, local data extraction/integration and cross-site reuse - there was a lack of standardised interfaces for data exchange and coordinated interoperable data representations. With MI-I, local Medical Data Integration Centres (MeDICs) should therefore be set up and networked with each other in a federated approach at the (university) clinics and university medical facilities organised in the consortia. Tasks and procedure The task of the Medical Data Integration Center to be established at the UMG (UMG-MeDIC) was to implement a central local infrastructure in accordance with the concept, taking into account the applicable requirements of ethics, data protection and IT security, and to implement networking within HiGHmed and across consortia in organisational, regulatory and technical terms. The local infrastructures and core processes should also be developed and trialled on the basis of three clinical use cases specified in HiGHmed. In addition to the scientific benefits of the clinical use cases, the main aim was to test the feasibility and determine the added value of the subsequent utilisation of routine data via the MeDICs. The local implementation of the requirements of federated, cross-consortia data provision to the MeDICs was also addressed. Following approval, the project was implemented at the UMG, including an increase for 2022 and an extension for 2023. HiGHmed was coordinated at the UMG from the UMG-MeDIC and, in the use cases, together with the participating UMG clinical departments. As one of the founding sites, the UMG was not only involved in all HiGHmed-wide tasks, but also coordinated the clinical HiGHmed use cases from the various areas, both clinically and in terms of medical informatics, together with the corresponding partner sites. In addition, the UMG coordinated the work on the topics of analytics, data protection, rollout and teaching in the corresponding HiGHmed-wide work packages and worked independently on subtasks of the ethics work package.. The UMG also participated in interdisciplinary content-related work in the MI-I working groups. For example, the UMG-MeDIC was involved in the MI-I "Audit" task force to draw up a catalogue of criteria for the (external) audit of the MI-I Data Integration Centers and was itself comprehensively and positively audited in mid-2021 - including the HiGHmed use case cardiology. The requirements, processes and procedures for data sharing successively developed in HiGHmed and at MI-I level, the specifications of the core dataset, the agreement on semantic standards (Hl7 FHIR) and many more, required corresponding technical, organisational and data protection measures, which had to be developed, implemented and tested when setting up virtually all local structures and processes of the UMG-MeDIC - from data extraction to data provision. Results: An organisational structure was established in the UMG-MeDIC in which these tasks could be fulfilled accordingly and the associated challenges could be overcome. The relevant local data sources were developed, the architecture with the (technical) core components of the UMG-MeDIC was set up according to the plans and the necessary technical processes were established. The local data protection concept created by the UMG-MeDIC for this purpose was approved by the UMG's data protection officer and implemented in the planned architecture in accordance with the specified organisational and technical requirements. Pseudonymization procedures and processes were implemented so that the pseudonymized data could be loaded into the clinical data warehouse (DWH) developed for the UMG-MeDIC. The essential data from the clinical and administrative information systems were integrated into the UMG-MeDIC infrastructure in accordance with the requirements (HiGHmed-Use Case and MI-I core data set (KDS) - basic modules). The option to de-pseudonymize data has been implemented in compliance with legal requirements. In principle, the DWH is designed in a way, that structured UMG patient data can be imported from any data source. The UMG-MeDIC also developed a metadata model and implemented a metadatabase that enables corresponding categorisation for each data item in the UMG-MeDIC. The architecture components based on the DWH are interoperable and designed for different formats. The data modelling of the HiGHmed use cases in openEHR format was carried out collaboratively with the domain experts from all participating partner sites via the central Clinical Knowledge Manager (CKM). The openEHR platforms required for the HiGHmed use cases were implemented locally, the data was selected from the DWH on a project-specific and pseudonymized basis and was loaded into the respective openEHR platform. For the required analyses and applications, the specified routine data for the use cases was provided accordingly via the UMG-MeDIC in the standardised data usage application process. When MI-I decided on the HL7 FHIR standard for federated, cross-consortia data exchange and for connecting the individual sites to the Health Research Data Portal (FDPG), the communication interface was specified. In terms of semantic interoperability, this required mapping of the data to HL7 FHIR, including its local storage in a local FHIR store. A Blaze FHIR store was implemented in accordance with the specifications of the MI-I KDS base modules and populated from the DWH in compliance with local data protection regulations. For the federated data exchange, the UMG-MeDIC was involved in the specification of the Data Sharing Framework (DSF) developed in HiGHmed. The DSF was implemented in the MeDIC and successfully trialled in the subsequent HiGHmed-internal DSF projectathon. The DSF was later used by MI-I as a communication channel and successively expanded in terms of functionality. In the course of new DSF updates, several tests of the customised implementation were required. The functional connection to the FDPG was successively expanded by MI-I. The DSF is now also used in the UMG-MeDIC to accept data usage requests via the FDPG as well as, for example, to automatically answer feasibility enquiries across locations via the FDPG on the database of the implemented FHIR store, i.e. to be able to carry out the availability of patient data from routine care via the UMG-MeDIC for a research enquiry.The implemented DSF is also used project-related to exchange these data with other sites via their data integration centres and to send project-related data to MI-I data management centres. Further results: In addition to this successfully implemented organisational and technical development and networking, measures to strengthen medical informatics were tackled and implemented at the site: The UMG led the teaching work package (HiGHmeducation). In the area of teaching and training, the UMG developed a learning module for clinical decision support in a digitally usable format and offered it in 2021/2022 and 2022/23 as part of a comprehensive cross-location teaching programme at the UMG. A W2 professorship in "Medical Data Sciences" was established at the UMG in the Institute of Medical Informatics and filled for life by the physician and medical informatician Prof. Dr T. Kesztyüs M.Sc.. who is also the scientific director of the UMG-MeDIC. Since 2021, the junior research group "FAIR and Reliable Analysis Structures in Medical Data Integration Centres" (FAIR-R-MeDIC) has been funded as part of MI-I. The decision to implement the MI-I Broad Consent at the UMG was prepared. The UMG-MeDIC transfer office was also set up, and usage regulations, usage applications and contracts based on the MI-I templates were implemented at the UMG. The Use and Access Committee of the UMG-MeDIC was established and has been productively involved in the processing of data use applications as an independent decision-making committee since 2021. The legal requirements for the processing and the exchange of personal patient data are complied within the UMG-MeDIC. Interfaces and standards that can currently be used cover all agreed standards and terminologies within HiGHmed and the MI-I. The UMG-MeDIC is part of the decentralised/federated research data infrastructure established with HiGHmed and the MI-I, which makes it possible to centrally apply for medical data from the connected sites for research purposes at the German Research Data Portal for Health (FDPG). Conclusions and utilisation: Overall, the UMG has contributed significantly to the success of the HiGHmed consortium and the medical informatics initiative. The local infrastructure, procedures and databases implemented during the set-up and networking phases were already utilised during the set-up and networking phase in the MI-I projects "CORD-MI", "ABIDE_MI" and projects of the Network of University Medicine (NUM) such as "CODEX", "CODEX+", "NUM-RDP" and "B-FAST". To summarise, despite initial significant challenges, due to the shortage of specialists and the Corona pandemic situation, UMG was ultimately able to achieve all of its intended goals by the end of the funding period. With the implementation of HiGHmed and MI-I at the UMG and the results and experience gained here, the basic prerequisites for the expansion and extension phase that began in 2023 were already in place. This concerns the continuation of the UMG-MeDIC (funded via NUM-DIZ since 2023) as well as the participation of the UMG in Module 3 projects of MI-I and the subsequent funding phase of NUM with a focus on medical research projects.