Semantik

Inhalte

1. Einleitung
2. Grundsätzliche Überlegungen zur Abbildung mikrobiologischer Diagnostik
3. Regeln im Umgang mit der Semantikung
4. Referenzierung der ValueSets
5. FHIR-Profile und Anwendung der Terminologien

1. Einleitung

Die Erregernachweismeldung nach § 7 Infektionsschutzgesetz (IfSG) ist das Ergebnis virologischer und mikrobiologischer Diagnostik. Generell wird der direkte Nachweis eines Erregers gemeldet, nachgewiesen per Kultur, Nukleinsäure- oder Antigennachweis oder der indirekte Nachweis, erfolgt mittels serologischer Methoden.

DEMIS verwendet zur Meldung des Untersuchungsbefundes inkl. Untersuchungsmaterials und -methode die Terminologien LOINC und SNOMED-CT. Seit der Einführung der Erregernachweismeldung für alle Meldetatbestände nach § 7 Abs. 1 IfSG im Januar 2022 hat sich gezeigt, dass insbesondere kulturelle Nachweise nicht direkt über LOINC abbildbar sind und es viel Spielraum gibt in der Anwendung von LOINC Termen und ihrer Kombination mit SNOMED-CT.

Das Robert Koch-Institut ist die nationale Behörde zur Vorbeugung übertragbarer Krankheiten sowie zur frühzeitigen Erkennung und Verhinderung der Weiterverbreitung von Infektionen. Das IfSG legt in diesem Zusammenhang Meldetatbestände in den §§ 6, 7, 34 und 36 fest. Darüber hinaus werden auf der Grundlage von § 13 IfSG Daten für eine erweiterte epidemiologische Überwachung Daten an weitere Surveillance-Systeme des RKI übermittelt.

Das RKI hat insbesondere mit Blick auf die über die Meldepflicht nach § 7 IfSG (Erregernachweismeldungen) hinausgehende Erfassung von mikrobiologischen Diagnostikergebnissen in ARS, im Zusammenspiel von Profilen und Umgang mit den für die mikrobiologische Diagnostik bedeutsamen Terminologien LOINC und SNOMED-CT ein abgestimmtes Konzept entwickelt.

Im Rahmen der Meldepflicht nach § 7 IfSG haben wir diese Konzept im vorliegenden rki.demis.laboratory Package auf Basis der bisher eingegangenen Meldungen der vergangenen 2 Jahre berücksichtigt. Das Konzept als solches wird im Rahmen der Kommentierung der ARS-Profile im Herbst 2024 zur Diskussion gestellt. Dann werden auch explizite Beispiele zur Verfügung gestellt, an denen insbesondere der Umgang mit der Semantik diskutiert werden kann. Wir wollen im Folgenden aber bereits die grundsätzlichen Überlegungen zum Umgang mit den Terminologien und Klassifikationen zur Abbildung der mikrobiologischen Diagnostik in DEMIS Meldungen darstellen. Gleichzeitig enthalten die ValueSets für die Erregernachweismeldungen nach § 7 IfSG aber auch aktuell vorhandene und häufig genutze LOINC-Codes. Dieser pragmatische Weg für den Umgang mit den Terminologien für die Erregernachweismeldungen soll sicherstellen, das Meldungen weiterhin ohne Verluste abgesetzt werden können.

Eine Übersicht aller in DEMIS verwendeten Terminologien und Klassifikationen findet sich im Abschnitt "Grundlagen und Überblick".

2. Grundsätzliche Überlegungen zur Abbildung mikrobiologischer Diagnostik

Für die Abbildung der mikrobiologischen Diagnostik folgen wir Regeln, die als Richtschnur für die Nutzung und das Zusammenspiel von v.a. LOINC und SNOMED-CT gelten sollen. Diese Regeln sollen es ermöglichen, die Diagnostik so umfassend und so kohärent in der Nutzung von LOINC und SNOMED-CT wie möglich abzubilden.

Die Abbildung der mikrobiologischen Diagnostik sollte in einer Form erfolgen, die für verschiedene Anwendungsfälle trägt. Auch wenn eine für andere Anwendungsfälle relevante Detailtiefe der Schritte und Ergebnisse der mikrobiologischen Diagnostik für DEMIS-Meldungen nachrangig ist, wurde die hier vorgestellte Profilierung und der Umgang mit der Semantik immer wieder darauf überprüft, ob sie auch für eine größere Detailtiefe und damit andere Anwendungsfälle anwendbar ist.

Wir haben die bisher in Erregernachweismeldungen verwendeten ValueSets entsprechend der hier ausgearbeiteten und vorgestellten Semantik angepasst. Im Vergleich zu den bekannten ValueSets wurden die LaboraoryTest-ValueSets stark gekürzt um zum einen die Auswahl von Codes zu vereinfachen und zum anderen das Zusammenspiel von LOINC und SNOMED-CT zu strukturieren. Die SNOMED-CT MaterialSets wurden zeitgleich erweitert und damit umfassender.

Die im Rahmen der strikteren Profilierung erstellten ValueSets sind nicht final und können nach Bedarf erweitert werden.

3. Regeln im Umgang mit der Semantik

Um sicher zu stellen, dass die mikrobiologische Diagnostik über Erreger und Methoden hinweg kohärent angewendet werden kann und die Nutzung der Kodiersysteme für Datensender möglichst gut umsetzbar ist, haben wir Regeln formuliert, denen wir in der Überarbeitung der ValueSets gefolgt sind. Die Regeln dienen als Richtschnur, Kompromisse sind an verschiedenen Stellen nötig.

Die Grundregeln für den Umgang mit den zentralen Terminologien LOINC und SNOMED-CT für die Erregernachweismeldungen und an DEMIS anzubindende Surveillance-Systeme wie ARS sind die selben. Für die Erregernachweismeldung abeiten wir allerdings mit Erregerspezifischen ValueSets, die für ARS nicht notwendig sind. Folgende Regeln wurden erstellt:

• Die Schritte der mikrobiologischen Diagnostik als Prozess sollen abgebildet werden können.
• ValueSets sind so erarbeitet bzw. in Erarbeitung, dass eine ein-eindeutige Abbildung von Pathogen, Material und Methode in den FHIR-Ressourcen möglich wird.
• Es werden genaue ValueSets definiert, die für Erregernachweismeldungen verbindlich sein. Andere als die hier veröffentlichten Codes können nicht verwendet werden. Hintergrund ist die Abbildung der Erregernachweismeldungen in den Softwareprodukten des ÖGD, für die ein Mapping notwendig ist.
• ValueSets können auf Anfrage um spezifische Codes erweitert werden.
• Zur Erststellung erregerspezifischer ValueSets greifen wir auf etablierte ValueSets wie das deutsche SNOMED-CT Microorganism reference set und SNOMED-CT Material set zu.
• Kulturelle Verfahren
  • Für kulturelle Verfahren, bei denen es um eine Erregersuche und -identifizierung geht, wird ein unspezifischer LOINC-Code verwendet.
  • Pathogen, Material und Methode werden über SNOMED-CT abgebildet.
• Nicht-kulturelle Verfahren
  • Wird durch Anwendung nicht-kultureller Verfahren erregerspezifischen Fragestellungen nachgegangen, werden auch spezifischere LOINC-Codes verwendet; hierbei soll der LOINC-Code spezifisch für die „component“ sein, aber nach Möglichkeit unspezifisch für Methode („method“) und Material („system“).
  • Methode und Material werden über SNOMED-CT abgebildet.
  • Zu Zwecken der Kompatibilität mit bisher häufig gemeldeten Nachweisen enthalten die LaboratoryTest ValueSets auch einzelne LOINC-Codes, die spezifisch für die "component", Methode und Material sind.

4. Referenzierung der ValueSets

Die für die Abbildung mikrobiologischer Diagnostik entscheidenden Terminologien sind LOINC, SNOMED-CT und UCUM. Im Rahmen der Erregernachweismeldung sind entsprechende ValueSets seit 2020/2021 in Benutzung. Weitere ValueSets sind auf nationaler wie europäischer Ebene in Erarbeitung.

4.1. LOINC

Ziel ist es für direkte und indirekte Erregernachweise, phänotypische und genotypische Resistenztestungen in der Bakteriologie, Virologie und Parasitologie definierte LOINC-Codes anzubieten, sowie für ordinale Antworten. Die ordinalen Antwort Möglichkeiten berücksichtigen dabei nicht die für einzelne LOINC Codes vorgeschlagenen Antworten. LA11882-0 Detected z.B. kann austauschbar mit LA6576-8 Positive in DEMIS-Meldungen verwendet werden.

• LaboratoryTest, erregerspezifisch
• Resistence
• ResistenceGene
• AnswerSetResistance-LOINC
  • Die durch LOINC vorgeschlagenen Antwort-Codes für einzelne LOINCs sind mit allen Codes aus diesem ValueSet austauschbar.
• AnswerSetLaboratoryTest-LOINC

4.2. SNOMED-CT

ValueSets mit SNOMED-CT werden für Pathogene einschließlich Typisierungen, Material, Methoden sowie für ordinale Antworten, Toxine und Gene angeboten:

• MaterialSets, erregerspezifisch
• AnswerSets, erregerspezifisch
• AnswerSetResistance-SNOMED
• AnswerSetLaboratoryTest-SNOMED
  • Die durch Regenstrief/LOINC vorgeschlagenen Antwort-Codes für einzelne LOINC-Terme sind mit allen Codes auch aus diesem ValueSet austauschbar.
• erregerspezifische SubstanceSets
  • Die Sustance ValueSets enthalten Codes, in denen Analyte (spezifische Antigene, Toxine) aufgeführt sind. Eingeführt wurden die ValueSets allein für die Verwendung im DEMIS-Meldeportal. Durch die Umstellung auf allgemeinere LOINC Codes, können die Analyte auch als Ergebnis auf einen LOINC als observation.value in der Schnittstelle verwendet werden.
• MethodSet
  • Das ValueSet für die Methoden enthält SNOMED-CT (procedure) Codes. Wir behalten uns vor, im Rahmen der Entwicklung des HL7 Europe Laboratory Report auf SNOMED-CT (qualifier values) zu wechseln. Entscheidungen bezüglich eines deutschlandweit einheitlichen MethodenSets werden vom BfArM getroffen. Wir werden uns, wenn diese Entscheidung vorliegt, dieser anschließen.
• ReasonForTesting
  • Die nichtnamentliche Meldung von Sars-CoV-2 Nachweisen an das RKI nach § 7 Abs. 4 IfSG erfordert die Angabe des Grundes der Testung. Dieser wird über das ValueSet ReasonForTesting mit SNOMED-CT Codes angegeben
• SnomedInterpretation
  • Für die Interpretation der Laborergebnisse ist eine Kodierung sowohl gemäß dem Basisprofil von HL7 als auch mit SNOMED-CT möglich. Die Verwendung von SNOMED-CT Codes ist auf das hinterlegte ValueSet beschränkt

4.3. UCUM

Die Angabe der Einheiten zu quantitaiven LOINC Codes erfolgt mit UCUM.

5. FHIR-Profile und Anwendung der Terminologien

Für die Abbildung der Schritte der mikrobiologischen Diagnostik stehen die folgenden FHIR-Ressourcen zur Verfügung:

• Probe/ Profile on Specimen
• Erregernachweis /Profile on Observation

Die ebenfalls erregerspezifische Ressource "Laborbericht" dient lediglich der Zusammenfassung der Ergebnisse, die in der Probe und dem/den Erregernacheis(en) beschrieben werden. Wie diese Ressourcen miteinander und mit dem Rest der Meldung zusammenhängen ist unter Grundlagen und Überblick → Ressourcenmodell illustriert.

5.1. Probe

Der Prozess der mikrobiologischen Diagnostik beginnt mit dem Eingang einer Probe in das Labor. Die Probe wird in der Ressource "Specimen" abgebildet. Hierbei werden ausschließlich Codes von SNOMED-CT verwendet, wobei hier grundsätzlich auf das jeweilige erregerspezifische Material ValueSet zurückgegriffen wird, dass einen Auszug aus dem deutschen SNOMED-CT reference set für Material ist. Die Spezifizierung erregerspezifischer MaterialSets ist darauf zurückzuführen, dass einige Meldepflichten an das verwendete Probenmaterial geknüpft sind und ein Mapping auf die Angaben in der Gesundheitsamtssoftware erfolgen muss.

In der Ressource "Specimen" lässt sich ergänzend zum Material als "specimen.type" der Abnahmeort "specimen.collection.bodySite" beschreiben, was eine eindeutige Beschreibung von Material und Abnahmeort zulassen wird. Der Abnahmeort wird in DEMIS nicht profiliert, die Angabe in der Meldung aber auch nicht verhindert, um eine Kompatibilität mir ARS und dem HL7 EU Laboratory Report zu gewährleisten.

Die Angabe des Materials als SNOMED-CT in der Ressource "Specimen" wird mit diesem laboratory-Paket verpflichtend. Im Sinne der eineindeutigen Abbildung sollte nach Möglichkeit ausschließlich diese Ressource verwendet werden, um widersprüchliche Angaben in der Observation zu vermeiden.

5.2. Erregernachweis

Die “Observation“ ist die zentrale Ressource zur Abbildung der mikrobiologischen Diagnostik. Hier werden bestimmte Inhalte anhand folgender Variablen abgebildet, auf die wir in den folgenden Absätzen detaillierter eingehen:

• „Observation.code“: Die Frage, die hinter einem diagnostischen Schritt steht.
  • Zwingend mittels LOINC-Code aus dem erregerspezifischen LaboratoryTest-ValueSet
• „Observation.value“: Das Ergebnis der Untersuchung bzw. der "gestellten Frage".
  • LOINC, SNOMED oder UCUM, abhängig vom verwendeten LOINC-Code.
• „Observation.interpretation“: Die Interpretation des Untersuchungsergebnisses.
  • HL7-Codes bevorzugt, verbindliches SNOMED-InterpretationSet verfügbar.
• „Observation.method“: Die Beschreibung der eingesetzten Methode.
  • Zwingend mittels SNOMED-CT aus dem erregerübergreifenden Methoden-ValueSet.

Ziel ist es, die Unterschiede in den diagnostischen Verfahren, wie bakteriologische Kulturverfahren, serologische Verfahren in der Virologie, Verfahren zur Resistenztestung phänotypisch wie genotypisch etc., ab zu bilden. Das soll allein durch die Nutzung der Terminologien LOINC, SNOMED-CT und UCUM in der für DEMIS profilierten Ressource „Observation“ geschehen. Die vorgestellten ValueSets sind so gestaltet, dass sie eine ein-eindeutige Beschreibung der durchgeführten Diagnostik und ihrer Ergebnisse ermöglichen. Für DEMIS ist eine "Observation" für die Abbildung sowohl quantitativer als auch qualitativer Ergebnisse profiliert und kann sowohl für bakteriologische, virologische als auch parasitologische Diagnostik angewendet werden (s. auch "Abbildung qualitativer und quantitativer Ergebnisse" weiter unten).

5.2.1. Observation.code und Observation.value

Erregersuche und -identifizierung basierend auf kulturellen Verfahren

Für "Observation.code" ist zwinged ein LOINC-Code aus dem erregerspezifischen ValueSet erforderlich, der entsprechend den oben beschriebenen Regeln die Fragestellung, die hinter einem diagnostischen Schritt steht, abbildet.

Eine Säule der bakteriologischen Diagnostik zur Erregeridentifizierung sind die kulturellen Verfahren mit der unspezifischen Fragestellung, ob ein Erreger kulturell nachweisbar ist. Der kulturellen Anreicherung schließen sich weitere Methoden zur Erregeridentifizierung an.

Die LOINC-Terminologie geht von der Vorgehensweise aus, dass ein spezifischer Erreger in einem spezifischen Material mit einer bestimmten Methode nachgewiesen wird. Daher lassen sich kulturelle Nachweise nur sehr schlecht mit einem spezifischen LOINC-Code abbilden. Wir haben uns daher entschieden, für bakteriologische Erregernachweise/-identifizierungen, den unspezifischen LOINC-Code "41852-5 Microorganism or agent identified in Specimen" zu verwenden. Somit gilt dieser Code auch für alle diagnostischen Schritte bei denen die Fragestellung ist, ob ein Erreger in einem Material nachweisbar ist und wenn ja, welcher Erreger.

Dieser Code ist für Methoden zum Erregernachweis und -identifizierung wie der kulturellen Anreicherung, massenspektrometrischer Verfahren, erregerspezfische Kulturverfahren in der Bakteriologie und Multiplex-PCRs (für letztere s. "Molekulare Verfahren zur Erregeridentifizierung") etc. einsetzbar.

Die Antworten auf die Frage, ob ein Erreger nachweisbar ist, lassen sich kodiert unter "Observation.value.CodeableConcept" durch Beschreibung des Erregers oder des Resistenzgens geben. Die entsprechenden Answer-ValueSets werden bereitgestellt. Sollte in der kulturellen Anreicherung kein Erreger angewachsen sein, so besteht keine Meldepflicht, eine Abbildung ist nicht notwendig (aber theoretisch möglich).

Phänotypische Resistenztestung

Für die phänotypische Resistenztestung ist die Abbildung aller durchgeführten Resistenztestungen für ein vollständiges Antibiogramm notwendig. Das ValueSet "Resistance" enthält LOINC-Codes, die den Wirkstoff in der "component" abbilden und als "property" [Susceptibility] haben, z.B. "18864-9 Ampicillin [Susceptibility]". Wir haben entschieden, in Zukunft auf LOINC-Codes, die Methoden bzw. die Einheit des Messergebnisses wie die MHK abbilden zu verzichten, um eine einheitliche Regel im Umgang mit den Terminologien in DEMIS zu haben. Spezifikationen zur Methode werden als SNOMED (procedure) aus dem entsprechenden ValueSet "Method" als "Observation.method" ergänzt.

Eine Ausnahme stellen LOINC-Codes dar, die Empfindlichkeitstestungen von Wirkstoffen abbilden, für die nach EUCAST in Abhängigkeit von der zugrundeliegenden Erkrankung differentielle break-points definiert sind, z.B. "50633-7 Ceftriaxon [Susceptibility] for meningitis".

Die im ValueSet enthaltenen Codes haben die "Scale" [OrdQn] und erlauben damit qualitative wie quantitative Antworten.

Molekulare Verfahren

Molekulare Verfahren werden zur Erregeridentifizierung sowie zur Typisierung von Erregern, für genotypische Resistenztestungen, erregerspezifische Ag- und Ak-Nachweise sowie für Nachweise von Virulenzfaktoren, v.a. Exotoxine, angewandt.

Grundsätzlich sollte entsprechend den formulierten Regeln bei dem spezifischen Nachweis eines Gens, ein für den Analyten ("component") spezifischer LOINC verwendet werden.

Unterscheidung:

• Gennachweis spezifisch im Analyten des LOINC, z.B. Nachweis von Diphtherie-Toxin: "24102-6 Corynebacterium toxin [Presence] in Specimen by Immune diffusion (ID)". Die Antwort in "Observation.value" würde "260373001 Detected (qualifier value)" oder "260415000 Not detected (qualifier value)" lauten, oder auch "10828004 Positive (qualifier value" bzw. "260385009 Negative (qualifier value)". Sowohl LOINC als SNOMED-CT Terme sind erlaubt und können den entsprechenden ValueSets entnommen werden.
• Serologische Nachweise sollen mit einem so unspezifisch wie möglichen LOINC Codes gemeldet werden, z.B. "7962-4 Measles virus IgG Ab [Units/volume] in Serum". Die Methode wird z.B. mit "414464004 Immunoassay method (procedure)" als Observation.method ergänzt. Die Antwort wird hier quantitativ (s. Abschnitt "Abbildung qualitativer und quantitativer Ergebnisse" weiter unten) gemeldet.
• Arbeiten mit LOINC, die innerhalb einer Gruppe von Genen oder Toxinen nach dem spezifischen Gen/Toxin über die "property" [Type] oder [identified] bzw. dem "scale Nominal" fragen, z.B. "53946-0 Escherichia coli shiga-like toxin identified in Specimen". Die Antwort in "observation.value" ist eine Code aus SNOMED-CT, z.B. "608774005 Shiga toxin 1 (substance)", aus den erregerspezifischen SubstanceSets. Gene sind als Analytgruppe als SNOMED-CT Term noch nicht vorhanden. Dies betrifft insbesondere Virluenzfaktoren und z.B. die fünf Carbapenemase-Gruppen (OXA-48-like, KPC, NDM, VIM, IMP). Entsprechende Codes müssen noch bei SNOMED-CT beantragt werden.
• Arbeiten mit dem unspezifischen LOINC im Rahmen der diagnostischen Schritte zur Erregeridentifizierung, z.B. Nachweis von K. pneumoniae : "41852-5 Microorganism or agent identified in Specimen", mit SNOMED-kodierten Antworten in "observation.value" für den Erreger: "56415008 Klebsiella pneumoniae (organism)", ergänzt um die Methode in observation.method, z.B. "83581000052107 Matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry technique (qualifier value)".

Abbildung qualitativer und quantitativer Ergebnisse

Qualitative Ergebnisse können entsprechend der "scale" des LOINC-Codes "ordinal" oder "nominal" und entsprechend der "property" des LOINC-Codes "PrThr" oder "Prid" abbildet werden. Diese LOINC-Codes enthalten im der Long Common Name den Begriff [Presence] oder [identified], wie in den Abschnitten zuvor dargestellt.

Quantitative Ergebnisse entstehen bei

• phänotypischen Resistenztestungen in Form der Minimalen Hemmkonzentration (MHK) oder dem Hemmhofdurchmesser
• molekularen Verfahren in Form des cycle-threshold (CT-Wert)
• in der Serologie in Form von Ratios oder Meßwerten.

Bei serologischen Tests mit Herstellerabhängigen unterschiedlichen Referenzwerten sollten diese als "Observation.referenceRange" angegeben werden.

Sollte es bei molekularen Verfahren von Bedeutung sein, den cycle-threshold (CT-Wert) als quantitatives Ergebnis abzubilden, kann das quantitative Ergebnis nicht als "observation.valueQuantity" in Zusammenhang mit einem LOINC-Code mit der "scale Qn" abgebildet werden.

• Eine Abbildung kann durch eine "observation" mit einem LOINC-Code, der spezifisch nach dem CT-Wert fragt, erfolgen; z.B. "94643-4 SARS-CoV-2 (COVID-19) S gene [Cycle Threshold #] in Specimen by NAA with probe detection" mit einer entsrechenden Menge in "observation.valueQuantity" inklusive der UCUM-Einheit.

5.2.2. Observation.interpretation

Die "Observation.interpretation" dient der Beschreibung der Interpretation des Ergebnisses der mikrobiologischen Diagnostik. Die Angabe als HL7 Interpretation ist in DEMIS bevorzugt, ein verbindliches ValueSet mit Codes aus SNOMED-CT ist aber bereitgestellt.

Bei qualitativen Ergebnisses ist die "Observation.interpretation" teilweise eine Dopplung des Ergebnisses als "Observation.valueCodableConcept". Bedeutung erlangt die "Observation.interpretation" insbesondere bei quantitativen Ergebnissen, z.B. im Rahmen der phänotypischen Resistenztestung. Bei Angabe eines quantitativen Wertes mit Einheit ist die Beschreibung der Interpretation des Ergebnisses (z.B. SIR) von Bedeutung.

5.2.3. Oberservation.method

Für die eingesetzte Methode stehen Codes von SNOMED-CT als Valueset "Method" zur Verfügung.

Beispiele

Beispiele für die Umsetzung der Semantik finden sich ZIP Download unter "Examples"