Ziel von SMITH ist es, eine Kultur der interdisziplinären Kooperation, der qualitätsgesicherten, strukturierten medizinischen Dokumentation sowie der deutschlandweiten Verfügbarmachung von Fachwissen und Forschungsergebnissen nachhaltig zu stärken. Hierfür arbeiten in SMITH klinische, epidemiologische und system-medizinische Forscher, Medizininformatiker und die Abteilungen für Informationstechnologie der drei Universitätskliniken eng mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Industriepartnern zusammen. Die Universität Leipzig (UL) entwickelt gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Leipzig (UKL) die IT-Infrastruktur technisch so weiter, dass eine Verknüpfung von Informationssystemen von Versorgung und Forschung entsteht. Der praktische Datenaustausch, die Funktionsfähigkeit und Effektivität der Datenintegrationszentren (DIZ) wird in zwei klinischen und einem methodischen Use Case gezeigt. Der methodische Use Case zu Phenotypisierung und Natural Language Processing (PheP/NLP) wird an der UL federführend bearbeitet. Um die Medizininformatik in Forschung und Lehre weiter zu stärken, sind die Etablierung neuer Professuren und ein umfangreicher, strukturierter Ausbau von Angeboten zur Aus-, Fort- und Weiterbildung geplant. Die Kooperation der Partner in verschiedenen Bereichen, wie Datenhaltung und -austausch, technische Umsetzung der DIZ sowie in der Lehre dient dem übergeordneten Ziel, die klinische Forschung und die auf deren Ergebnissen beruhende Patientenversorgung in ganz Deutschland nachhaltig zu verbessern. Mit der Einrichtung der Geschäftsstelle des SMITH-Konsortiums an der Medizinischen Fakultät der UL wird eine Einrichtung geschaffen, die die Ziele des Konsortiums vollumfänglich unterstützt und wesentliche Aufgaben in Organisation, Koordination und Controlling im Konsortium übernimmt.

Das Konsortium SMITH zielt im Kontext von Medizininformatik darauf ab, eine einrichtungsübergreifende Vernetzung zum Austausch von Forschungs- und Versorgungsdaten zwischen den Konsortialstandorten und über das Konsortium hinaus zu entwickeln. Als übergeordnetes Ziel will das Projekt die klinische Forschung und die auf deren Ergebnissen beruhende Versorgung von Patientinnen und Patienten in Gesundheitseinrichtungen in ganz Deutschland nachhaltig verbessern. Am Universitätsklinikum Aachen werden hierfür die semantische Kompatibilität der unterschiedlichen Datenströme untersucht, um diese in Relation zueinander setzen zu können. Zusätzlich wird die Dynamik der neu erzeugten vernetzten Medizinsysteme analysiert, um durch das erlangte modellhafte Verständnis einen Mehrwert in der Patientenversorgung erzeugen zu können.

Ziel von SMITH ist es, eine Kultur der interdisziplinären Kooperation, der qualitätsgesicherten, strukturierten medizinischen Dokumentation sowie der deutschlandweiten Verfügbarmachung von Fachwissen und Forschungsergebnissen nachhaltig zu stärken. Hierfür arbeiten in SMITH klinische, epidemiologische und system-medizinische Forscher, Medizininformatiker und die Abteilungen für Informationstechnologie der drei Universitätskliniken eng mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen und Industriepartnern zusammen. Am Universitätsklinikum Jena (UKJ) wird die IT-Infrastruktur so weiterentwickelt, dass medizinische Routinedaten der Forschung zugänglich und rückwirkend u.a. für Alarmierungssysteme bereitgestellt werden. Das zu etablierende Datenintegrationszentrum (DIZ) soll Daten und Dokumente für die Aufbereitung und Analyse mit international standardisierten Kommunikations- und Sicherheitsverfahren (IHE, HL7 CDA, FHIR etc.) vorhalten und einrichtungsübergreifend austauschbar machen. Die Funktionsfähigkeit des DIZ wird anhand von Anwendungsfällen (Use Cases) in einem Audit nachgewiesen. Um die Aus-, Fort- und Weiterbildung von Fachpersonal zu stärken, sind die Etablierung neuer Professuren und der Ausbau von Lehrangeboten geplant.

Im Rahmen des Konsortiums SMITH soll am Universitätsklinikum Leipzig sowie an den weiteren beteiligten Universitätsklinika ein Datenintegrationszentrum (DIZ) aufgebaut werden. Das DIZ stellt Daten aus der Patientenversorgung für die Forschung und umgekehrt zur Verfügung. Zu jedem DIZ gehören dabei sowohl technische Werkzeuge als auch organisatorische Regelungen zur Entgegennahme von Anträgen auf Datenbereitstellung, Prüfung auf Zulässigkeit der Datenweitergabe, Aufbereitung und Bereitstellung der Daten und allgemeinen und spezifischen Auswertung von Daten. Dabei kooperieren im SMITH-Konsortium die beteiligten Universitätsklinika, die jeweils assoziierten Universitäten sowie Partnerunternehmen. Durch eine Orientierung des Projektes an den Vorgaben des Nationalen Steuerungsgremiums (NSG) und an den innerhalb SMITH definierten Use Cases wird die Anwendbarkeit der entwickelten Lösungen sichergestellt.

Das SMITH-Konsortium widmet sich der Entwicklung eines innovativen und integrativen medizininformatischen Frameworks, um die höchste Verfügbarkeit von Daten und Kenntnisständen für Ärztinnen und Ärzte zu ermöglichen. Hierdurch soll die innovative Nutzung von Gesundheitsdaten für die Forschung und die Behandlungsoptimierung ermöglicht werden. Dieses Framework soll mit bestehenden technischen Standards bundesweit und skalierbar aufgebaut werden. In den ersten Schritten ein Austausch diskreter und strukturierter Daten zwischen den Partnern des Konsortiums erfolgen. Nachfolgend ist geplant, dass weitere Einrichtungen angeschlossen werden und das Netzwerk so stetig weiterwächst. In den Universitätskliniken des Konsortiums, die für die Patientenversorgung verantwortlich sind, wird jeweils ein Datenintegrationszentrum (DIZ) etabliert. Diese sind für das Datenmanagement, den Daten-Treuhand-Service, das Informationsmanagement und die IT-Servicearchitektur verantwortlich. Alle drei DIZ werden in einem engen Rahmen mit identischen Workflows, Prozessen und Werkzeugen agieren. Darüber hinaus wird ein gemeinsames Qualitätsmanagement eingerichtet. Das Vorhaben der März Internetwork Services AG orientiert sich an der Initiative IHE (Integrating the Healthcare Enterprise), welche international einen de-facto-Standard beschreibt und den Datenaustausch zwischen IT-Systemen innerhalb des Gesundheitswesens zu homogenisieren sucht. Das Vorhaben konzentriert sich auf die gemeinsame Entwicklung der Interoperabilitätsplattform zur Implementierung zentraler Dienste auf Basis von IHE Profilen. Jedes Informationssystem des Konsortiums wird als IHE XDS Affinity Domain zusammengefasst und entsprechend benötigte IHE Profile implementieren. Die Affinity Domains der Partner werden auf der Grundlage des IHE PIX, verantwortlich für das Management der einrichtungsübergreifenden Patienten-ID und IHE XCA, welches den einrichtungsüber-greifenden Dokumentenaustausch mittels CDA ermöglicht, aufgebaut.

Die Friedrich-Schiller Universität Jena (JULIE Lab) entwickelt zusammen mit den Industriepartnern Averbis GmbH und ID GmbH & Co. KGaA Berlin die Textanalytik-Infrastruktur, um mit Methoden der Informationsextraktion Inhalte aus unstrukturierten Daten, im Wesentichen sind dies klinische Dokumente, automatisch zu extrahieren (Clinical Text Analytics Processor, ClinTAP) und als Natural Language Processing (NLP) Factory in die "Phenotype Pipeline (PheP)" einzupassen. Die PheP bildet den Kern des SMITH-Daten und des Wissensmanagements sowie eine technische Basis für die klinischen Anwendungsfälle.

Das SMITH-Konsortium hat das Ziel, eine innovative Struktur zur einrichtungsübergreifenden Vernetzung und dem Austausch von Forschungs- und Versorgungsdaten zwischen den SMITH-Standorten und über das Konsortium hinaus zu entwickeln. Hierdurch soll die klinische Forschung und die auf deren Ergebnissen beruhende Versorgung von Patienten in Gesundheitseinrichtungen in ganz Deutschland nachhaltig verbessert werden. Averbis wird sich in diesem Teilprojekt um die Implementierung von Werkzeugen zur Analyse unstrukturierter medizinischer Daten kümmern. Diese sind in Krankenhäusern in großer Zahl zu finden, beispielsweise in Form von Arztbriefen oder Pathologieberichten. Sie enthalten eine Vielzahl relevanter klinischer Informationen über Patienten, wie Diagnosen, Symptome, medikamentöse und nicht-medikamentöse Behandlungen, Laborwerte und Morphologie-, Topographie- und TNM (Tumour-Node-Metastasis)-Angaben für Tumoren. Um diese Informationen in den geplanten Datenintegrationszentren (DIZ) für eine verbesserte Krankenversorgung und Forschung einsetzen zu können, müssen sie in hoher Qualität aus den Freitexten extrahiert, semantisch annotiert und strukturiert abgelegt werden. Zur praktischen Demonstration des Datenaustauschs wird in drei Anwendungsfällen ("Antibiotic Stewardship (HELP)”, algorithmische Surveillance intensivmedizinisch versorgter Patienten (ASIC) und einer Phänotypisierungsplattform (PheP)) die Funktionsfähigkeit und Effektivität der Datenintegrationszentren nachgewiesen.

Der Use Case "ASIC" zielt auf die Entwicklung eines modellbasierten Monitoring-Systems für die Überwachung und Behandlung von Patienten auf Intensivstationen ab. Daten aus dem Patientendatenmanagementsystem (PDMS) sollen kontinuierlich mittels Computermodellen analysiert und der Zustand kritisch kranker Patienten jederzeit verlässlich überwacht werden. Relevante Veränderungen des Patientenzustands sollen so früh erkannt und durch Alarm dem medizinischen Personal zur Kenntnis gebracht werden. Im Ergebnis soll ein schnelles diagnostisches und therapeutisches Eingreifen ermöglicht werden. Als Grundlage für die Datenanalyse soll das gesamte Spektrum an Computer-basierten Modellen verwendet werden, von abstrakten datengetriebenen Klassifikations- und Regressionsmodellen bis zu detaillierten mechanistischen, Physiologie-basierten Modellen, sogenannten "Virtuellen Patienten". Unabhängig vom Modelltyp müssen Parameter der Modelle in Echtzeit an individuellen Patientendaten, die im PDMS verfügbar werden, angepasst und zur Detektion relevanter klinischer Veränderungen angewendet werden. Im Use Case ASIC werden die Computermodelle entwickelt und auf der High-Performance-Computing Plattform des Forschungszentrums Jülich (FZJ) an Daten angepasst und ausgewertet. Die Ergebnisse werden dem behandelnden medizinischen Personal zur Verfügung gestellt.

Im Fokus des Teilvorhabens des Fraunhofer Institutes für Software- und Systemtechnik (ISST) steht der SMITH-Market Place (SMP). Dieser erlaubt den Vertragsschluss mit externen sowie internen Partnern zum Austausch von Daten sowie der Nutzung von Services. Der Aufbau solcher Vertragsbeziehungen sowie die Bereitstellung der Vertragsgegenstände (Daten, Apps, etc.) erfordern eine Betrachtung der Zugriffskontrolle, des Meterings oder auch der Inrechnungstellung und Preisgestaltung. Der SMP erlaubt die strukturierte Abfrage eines semantischen Metadaten-Speichers, um bedarfsgerechte Datenquellen zu identifizieren. Hierzu vermittelt ein zu entwickelnder sogenannter "Broker" zwischen dem Leistungssuchenden und dem Leistungsanbieter. Eine Übergangsstelle (Connector) sichert die Authentizität der vertraglich sich bindenden Entitäten sowie den sicheren Austausch. Der SMP wird auf konzeptionelle Vorarbeiten aus dem BMBF-geförderten Projekt Industrial Data Space (IDS) zurückgreifen.

Das Konsortium SMITH will im Kontext der Medizininformatik eine einrichtungsübergreifende Vernetzung erzielen, um den Austausch von Forschungs- und Versorgungsdaten zwischen den Konsortialstandorten und über das Konsortium hinaus zu ermöglichen. Als übergeordnetes Ziel will das Vorhaben die klinische Forschung und die auf deren Ergebnissen beruhende Versorgung von Patienten in Gesundheitseinrichtungen in ganz Deutschland nachhaltig verbessern. An der RWTH Aachen wird hierfür die semantische Kompatibilität der unterschiedlichen Datenströme geprüft, um diese in Relation zueinander setzen zu können. Zusätzlich wird die Dynamik der neu erzeugten vernetzten Medizinsysteme untersucht, um durch das erlangte modellhafte Verständnis einen Mehrwert in der Patientenversorgung erzeugen zu können.

SMITH bringt seine Kernkompetenzen in das SMITH Konsortium ein. Diese liegen u.a. im Management medizinischer Terminologien und deren Mapping auf alle relevanten Klassifikationen für Diagnosen, Prozeduren, Medikamente, Materialien und verwandte Themen sowie fachspezifische Ordnungssysteme. Mit ID MACS®-medical semantic network bietet ID Berlin über eine Ontologie, die medizinische Konzepte abbildet und über Relationen miteinander verbindet. Über den Terminologieserver ID LOGIK® werden Services sowohl für den Zugriff auf die Ontologie, als auch zur Verarbeitung von Freitexten zur Verfügung gestellt. Da die Ontologie durch eine Beschreibungslogik ausgedrückt werden kann, können beispielsweise Reasoner zur Erzeugung von Wissen angebunden werden. Auf Basis dieser Kernkompetenzen unterstützt ID Berlin im Konsortium die inhaltliche Konzeption, Implementierung und Evaluation des Health Data Space und die klinischen Use Cases ASIC und HELP. Im methodologischen Use Case Phenotyping Pipeline (PheP) übernimmt ID Berlin die Weiterverarbeitung der Natural Language Processing (NLP)-Ergebnisse und ermöglicht das Zusammenwirken der klinischen Use Cases als Nutzer der PheP. Da die Informationen aus dem Health Data Space für Anfragen von Anwendern aus dem SMITH Konsortium (Unikliniken Aachen, Jena, Leipzig) als auch von anderen Konsortien dienen sollen, werden sowohl "semantic services" zur Verfügung gestellt als auch Zugriffsmechanismen in IHE-Profilen etabliert.

Das Konsortium SMITH will im Kontext der Medizininformatik eine einrichtungsübergreifende Vernetzung erzielen, um den Austausch von Forschungs- und Versorgungsdaten zwischen den Konsortialstandorten und über das Konsortium hinaus zu ermöglichen. Als übergeordnetes Ziel will das Vorhaben die klinische Forschung und die auf deren Ergebnissen beruhende Versorgung von Patienten in Gesundheitseinrichtungen in ganz Deutschland nachhaltig verbessern. Das Forschungszentrum Jülich (FZJ) ist im Konsortium am klinischen Use-Case zur algorithmischen Überwachung von Intensivpatienten (ASIC) beteiligt. Das FZJ trägt durch den Einsatz von Hochleistungsrechnen (englisch "High Performance Computing" oder HPC) dazu bei virtuelle Patientenmodelle zu entwickeln auf deren Basis Krankheitsverläufe simuliert werden können.

Eine prototypische Umsetzung des Rollouts auf weitere Krankenhäuser wird mit der Anbindung des Universitätsklinikums Halle (Saale) erfolgen. Am Universitätsklinikum Halle wird auf Basis des SMITH-Referenzmodells ein Datenintegrationszentrum etabliert und die Interoperabilität mit weiteren, verbreiteten Informationssystemen (ORBIS der Firma "Agfa Healthcare AG" auf Normalstationen und ICM der Firma "Drägerwerk AG & Co. KGaA" auf Intensivstationen) demonstriert.

Das Bochum Universitätsklinikum (UK-RUB) – auch unter dem Namen "Bochumer Modell" bekannt – ist das Universitätsklinikum mit den größten Fallzahlen in Deutschland. Es handelt sich dabei um einen Verbund von acht Trägergesellschaften, die ihrerseits wiederum mehrere Häuser unter sich vereinen. In der Vergangenheit wurden bereits Projekte umgesetzt, die einzelne Häuser des UK-RUB in einer gemeinsamen IT-Infrastruktur verbunden haben, darunter "FALKO.NRW – Medizinische Falldaten in interoperablen Netzwerken" und "SepsisDataNet.NRW - Digitalisierte Mustererkennung für die personalisierte Behandlung von Sepsis-Patienten". Das UK-RUB schließt sich dem SMITH-Konsortium der Medizininformatik-Initiative als Vernetzungspartner an. Die aktuelle Projektphase soll vor allem dazu genutzt werden, die Strukturen des SMITH-Datenintegrationszentrums (DIZ) besser zu verstehen und eine eigene anschlussfähige Infrastruktur zu entwickeln. Ziel des UK-RUB ist es, die Vernetzung von Kliniken zum Austausch von Versorgungsdaten für die medizinische Forschung optimal mit zu gestalten und einen vollumfänglichen Anschluss an die entwickelten Plattformen zu erreichen.

Das Universitätsklinikum Düsseldorf (UKD) und die Medizinische Fakultät möchten im Rahmen der Mitarbeit im SMITH-Konsortium, dazu beitragen, einerseits Patientendaten sowohl des eigenen Hauses als auch standortübergreifend besser für die Forschung nutzbar zu machen und andererseits Erkenntnisse aus der Forschung schneller in die Krankenversorgung zu übertragen. Für die standortübergreifende Vernetzung von Forschungs- und Versorgungsdaten ist der Aufbau und die Weiterentwicklung von Datenintegrationszentren (DIZ) notwendige Voraussetzung. Als Vernetzungspartner des SMITH-Konsortiums möchte das UKD diese Strukturen mit entwickeln, eigene Expertise einbringen und von den Konsortialpartnern profitieren.

Im Rahmen des Projekts erforscht und entwickelt das Fraunhofer ISST Ansätze, um Forschern einen Zugriff auf die Datenbestände der Datenintegrationszentren (SMITH-Market-Place, SMP) zu geben sowie die Datenintegrationszentren miteinander zu vernetzen (SMITH-Service-Plattform, SSP). Zur Umsetzung der SSP sind relevante Profile und internationale Standards hinsichtlich ihrer Nutzbarkeit zu bewerten, insbesondere IHE (XDS, XUA, PIX, HPD, u.a.) sowie HL7 FHIR. Das erforschte Konzept ist in enger Zusammenarbeit mit den Industriepartnern zu implementieren. Der SMP hat zum Ziel den nationalen Data Use & Access (DUA) Prozess konsortialweit umzusetzen. Hierzu erhält der Forscher eine GUI (graphisches User Interface), um Feasibility-Anfragen sowie Datennutzungsanfragen abzuwickeln. Erstmalig sollen workflow-basierte Ansätze mit IHE XUA erforscht werden, um eine automatisierte Umsetzung des DUA Prozesses auf IHE-Infrastrukturen zu ermöglichen. Die Konzepte werden implementatorisch in Form eines Demonstrators umgesetzt.

Das Gesamtvorhaben des SMITH Projektes zielt im Kontext von Medizininformatik darauf ab, eine einrichtungsübergreifende Vernetzung zum Austausch von Forschungs- und Versorgungsdaten zwischen den Konsortialstandorten und über das Konsortium hinaus zu entwickeln. Durch das Vorhaben wird als übergeordnetes Ziel die klinische Forschung und die auf deren Ergebnissen beruhende Versorgung von Patienten in Gesundheitseinrichtungen in ganz Deutschland nachhaltig verbessert werden. In diesem Projekt werden Schnittstellen zwischen spezifischen primären klinischen Informationssystemen entwickelt und klinische Daten zur Harmonisierung transformiert. Für den Rollout auf neue, insbesondere regionale, kleinere Krankenhäuser, wird ein Betriebsmodell für ein Datenintegrationszentrum gemeinsam mit den Partnern Fraunhofer ISST, der März AG und Intersystems entwickelt, das skalierbar an die Größenordnung der Krankenhäuser / Arztnetze anpassbar sein wird. Hierbei wird insbesondere Rücksicht auf die Strukturen des nicht universitären, stationären und ambulanten Sektors genommen. Somit wird der Rollout der Arbeitsergebnisse des Gesamtvorhabens ermöglicht und ein Mehrwert für die Patientenversorgung in Deutschland geschaffen.

Es sollen Physiologie-basierte Modelle des kardiovaskulären Systems, der Lunge sowie des kardiorenalen Systems etabliert werden, die zum Teil auf bereits veröffentlichten Modellen basieren. Die verschiedenen Computermodelle werden dann über Bilanzgleichungen, beispielsweise für Plasma oder den Gasaustausch, gekoppelt. Zusätzlich sollen klinische Stellgrößen, die ebenfalls im Rahmen der in SMITH erhobenen Patientendaten vorliegen, in den Modellen berücksichtigt werden. Für die Kalibrierung und Parametrierung der Physiologie-basierten Modelle sollen Echtweltdaten aus SMITH benutzt werden. Die Parametrierung der Modelle wird in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Forschungszentrum Jülich (FZJ) geschehen. Die Modelle sollen benutzt werden, um aus Patiententrajektorien das Auftreten von kritischen Verläufen (insbesondere ARDS) zu extrahieren und gegebenenfalls entsprechende klinische Kenngrößen (Scores) abzuleiten. Das UKA übernimmt die Projektleitung von Task 6.1. (Aufbau & Validierung des mechanistischen Teils des virtuellen Patientenmodells), Task 8.5. (Integration und Test von Phänotyp- und virtuellen Patientenmodellsystemen) sowie die noch ausstehenden Arbeiten in Task 8.6. (Anpassungen und Validierung des virtuellen Patientenmodellsystems) zur weiteren Umsetzung und Implementierung eines integrierten virtuellen Patientenmodells des SMITH Partners Bayer AG. Bayer wird die Arbeit im intensivmedizinischen SMITH Use Case (ASIC) weiterhin fachlich begleiten und mit interner Expertise unterstützen. Dabei garantiert insbesondere die gemeinsame Expertise bei Bayer und dem UKA eine enge Zusammenarbeit in der weiteren Projektlaufzeit.

Das hier beschriebene Teilvorhaben (SAP) hat zwei übergeordnete Ziele: Erstens, die Etablierung des Datenintegrationszentrums (DIZ) Aachen basierend auf der SAP Connected Health Plattform inklusive der Datenanalyse im Forschungskontext basierend auf SAP Medical Research Insights. Zweitens, die Erforschung und prototypische Implementierung eines SMITH Marktplatz-Systems zur Vernetzung der Konsortialpartner. Das Marktplatz-System stellt hierbei die zentrale Anlaufstelle für Forschungsgruppen auf der Suche nach Datensätzen zur Validierung ihrer Forschungsansätze dar und ermöglicht es dem Konsortium auf schnelle und einfache Weise die daraus entstehenden Anfragen zu begutachten und freizugeben. Die prototypische Implementierung des Health Data Repositories wird auf der SAP Connected Health Plattform basieren und nach heutiger Planung als Cloud Lösung realisiert. Dieses Health Data Repository erhält eine dem HL7 FHIR Standard genügende Schnittstelle, die als Grundlage für die Kommunikation mit der zentralen Data Integration Engine (DIE) dient, die von der Firma März Internetwork Services AG in das Projekt eingebracht wird. Interoperabilität gemäß IHE Integrationsprofilen wird durch die DIE sichergestellt. Am Standort Aachen werden zumindest für einen Übergangszeitraum Use Case bezogen auch Daten aus lokalen Quellsystemen basierend auf proprietären Schnittstellen direkt in das Health Data Repository geladen, um Nachteile im Projektfortschritt durch eine voraussichtlich zeitaufwendige Standardisierung aller relevanten Daten zu vermeiden. Neben der Integration der Daten ist es notwendig, diese in geeigneter Form für die medizinischen Forscher, Ärzte und das klinische Personal für analytische Zwecke zugänglich zu machen. SAP trägt hierzu mit dem Produkt SAP Medical Research Insights bei.