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Der Leipzig Health Atlas
LHA - Leipzig Health Atlas

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Die Notwendigkeit des Managements von Forschungsdaten ist von der Forschungscommunity erkannt – Sponsoren, Gesetzgeber, Verlage erwarten und fördern die Einhaltung der guten wissenschaftlichen Praxis, … was nicht nur die Archivierung umfasst, sondern auch die Verfügbarkeit von Forschungsdaten- und ergebnissen im Sinne der FAIR-Prinzipien. Der Leipzig Health Atlas (LHA) ist ein Projekt zur Präsentation und zum Austausch eines breiten Spektrums von Publikationen, (bio) medizinischen Daten (z.B. klinisch, epidemiologisch, molekular), Modellen und Tools z.B. zur Risikoberechnung in der Gesundheitsforschung. Die Verbundpartner decken hierbei einen breiten Bereich wissenschaftlicher Disziplinen ab, beginnend von medizinischer Systembiologie über klinische und epidemiologische Forschung bis zu ontologischer und dynamischer Modellierung. Derzeit sind 18 Forschungskonsortien beteiligt (u.a. zu den Domänen Lymphome, Gliome, Sepsis, Erblicher Darm- und Brustkrebs), die Daten aus klinischen Studien, Patientenkohorten, epidemiologischen Kohorten, teilweise mit umfangreichen molekularen und genetischen Profilen, sammeln. Die Modellierung umfasst algorithmische Phänotypklassifizierung, Risikovorhersage und Krankheitsdynamik. Wir konnten in einer ersten Entwicklungsphase zeigen, dass unsere webbasierte Plattform geeignet ist, um (1) Methoden zur Verfügung zu stellen, um individuelle Patientendaten aus Publikationen für eine Weiternutzung zugänglich zu machen, (2) algorithmische Werkzeuge zur Phänotypisierung und Risikoprofilerstellung zu präsentieren, (3) Werkzeuge zur Durchführung dynamischer Krankheits- und Therapiemodelle interaktiv verfügbar zu machen und (4) strukturierte Metadaten zu quantitativen und qualitativen Merkmalen bereit zu stellen. Die semantische Datenintegration liefert hierzu die Technologien (Ontologien und Datamining Werkzeuge) für die (semantische) Datenintegration und Wissensanreicherung. Darüber hinaus stellt sie Werkzeuge zur Verknüpfung eigener Daten, Analyseergebnisse, öffentlich zugänglicher Daten- und Metadaten-Repositorien sowie zur Verdichtung komplexer Daten zur Verfügung. Eine Arbeitsgruppe zur Applikationsentwicklung und –validierung entwickelt innovative paradigmatische Anwendungen für (1) die klinische Entscheidungsfindung für Krebsstudien, die genetische Beratung, für Risikovorhersagemodelle sowie Gewebe- und Krankheitsmodelle und (2) Anwendungen (sog. Apps), die sich auf die Charakterisierung neuer Phänotypen (z.B. ‚omics‘-Merkmale, Körpertypen, Referenzwerte) aus epidemiologischen Studien konzentrieren. Diese Anwendungen werden gemeinsam mit klinischen Experten, Genetikern, Systembiologen, Biometrikern und Bioinformatikern spezifiziert. Der LHA stellt Integrationstechnologie bereit und implementiert die Anwendungen für die User Communities unter Verwendung verschiedener Präsentationswerkzeuge bzw. Technologien (z.B. R-Shiny, i2b2, Kubernetes, SEEK). Dazu ist es erforderlich, die Daten und Metadaten vor dem Hochladen zu kuratieren, Erlaubnisse der Datenbesitzer einzuholen, die erforderlichen Datenschutzkriterien zu berücksichtigen und semantische Annotationen zu überprüfen. Zudem werden die zugelieferten Modellalgorithmen in einer qualitätsgesicherten Weise aufbereitet und, soweit anwendbar, online interaktiv zur Verfügung gestellt. Der LHA richtet sich insbesondere an die Zielgruppen Kliniker, Epidemiologen, Molekulargenetiker, Humangenetiker, Pathologen, Biostatistiker und Modellierer ist aber unter www.healthatlas.de öffentlich zugänglich – aus rechtlichen Gründen erfordert der Zugriff auf bestimmte Applikationen und Datensätze zusätzliche Autorisierung. Das Projekt wird über das BMBF Programm i:DSem (Integrative Datensemantik für die Systemmedizin, Förderkennzeichen 031L0026) gefördert.

Authors: F. A. Meineke, Sebastian Stäubert, Matthias Löbe, C. Beger, René Hänsel, A. Uciteli, H. Binder, T. Kirsten, M. Scholz, H. Herre, C. Engel, Markus Löffler

Date Published: 19th Sep 2019

Publication Type: Misc

Design of Metadata Services for Clinical Data Interoperability in Germany.
SMITH - Smart Medical Information Technology for Healthcare

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Secondary use of electronic health record (EHR) data requires a detailed description of metadata, especially when data collection and data re-use are organizationally and technically far apart. This … paper describes the concept of the SMITH consortium that includes conventions, processes, and tools for describing and managing metadata using common standards for semantic interoperability. It deals in particular with the chain of processing steps of data from existing information systems and provides an overview of the planned use of metadata, medical terminologies, and semantic services in the consortium.

Authors: M. Lobe, O. Beyan, S. Staubert, F. Meineke, D. Ammon, A. Winter, S. Decker, M. Loffler, T. Kirsten

Date Published: 21st Aug 2019

Publication Type: Journal article

Continouus Annotation Quality Control, Support for Hierarchically Structured Label Sets and Long-Segment Annotation with WAT-SL 2.0
SMITH - Smart Medical Information Technology for Healthcare

Abstract

Not specified

Authors: Matthias Löbe, O. Beyan, Sebastian Stäubert, Frank A. Meineke, D. Ammon, Alfred Winter, S. Deckert, Markus Löffler, Toralf Kirsten

Date Published: 2019

Publication Type: InProceedings

Longitudinal anthropometry of children and adolescents using 3D-body scanning.
LIFE - Leipzig Research Center for Civilization Diseases, LIFE Child

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3D-body scanning anthropometry is a suitable method for characterization of physiological development of children and adolescents, and for understanding onset and progression of disorders like overweight … and obesity. Here we present a novel body typing approach to describe and to interpret longitudinal 3D-body scanning data of more than 800 children and adolescents measured in up to four follow-ups in intervals of 1 year, referring to an age range between 6 and 18 years. We analyzed transitions between body types assigned to lower-, normal- and overweight participants upon development of children and adolescents. We found a virtually parallel development of the body types with only a few transitions between them. Body types of children and adolescents tend to conserve their weight category. 3D body scanning anthropometry in combination with body typing constitutes a novel option to investigate onset and progression of obesity in children.

Authors: H. Loeffler-Wirth, M. Vogel, T. Kirsten, F. Glock, T. Poulain, A. Korner, M. Loeffler, W. Kiess, H. Binder

Date Published: 14th Sep 2018

Publication Type: Not specified

Human Diseases: obesity

Smart Medical Information Technology for Healthcare (SMITH).
SMITH - Smart Medical Information Technology for Healthcare

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INTRODUCTION: This article is part of the Focus Theme of Methods of Information in Medicine on the German Medical Informatics Initiative. "Smart Medical Information Technology for Healthcare … (SMITH)" is one of four consortia funded by the German Medical Informatics Initiative (MI-I) to create an alliance of universities, university hospitals, research institutions and IT companies. SMITH's goals are to establish Data Integration Centers (DICs) at each SMITH partner hospital and to implement use cases which demonstrate the usefulness of the approach. OBJECTIVES: To give insight into architectural design issues underlying SMITH data integration and to introduce the use cases to be implemented. GOVERNANCE AND POLICIES: SMITH implements a federated approach as well for its governance structure as for its information system architecture. SMITH has designed a generic concept for its data integration centers. They share identical services and functionalities to take best advantage of the interoperability architectures and of the data use and access process planned. The DICs provide access to the local hospitals' Electronic Medical Records (EMR). This is based on data trustee and privacy management services. DIC staff will curate and amend EMR data in the Health Data Storage. METHODOLOGY AND ARCHITECTURAL FRAMEWORK: To share medical and research data, SMITH's information system is based on communication and storage standards. We use the Reference Model of the Open Archival Information System and will consistently implement profiles of Integrating the Health Care Enterprise (IHE) and Health Level Seven (HL7) standards. Standard terminologies will be applied. The SMITH Market Place will be used for devising agreements on data access and distribution. 3LGM(2) for enterprise architecture modeling supports a consistent development process.The DIC reference architecture determines the services, applications and the standardsbased communication links needed for efficiently supporting the ingesting, data nourishing, trustee, privacy management and data transfer tasks of the SMITH DICs. The reference architecture is adopted at the local sites. Data sharing services and the market place enable interoperability. USE CASES: The methodological use case "Phenotype Pipeline" (PheP) constructs algorithms for annotations and analyses of patient-related phenotypes according to classification rules or statistical models based on structured data. Unstructured textual data will be subject to natural language processing to permit integration into the phenotyping algorithms. The clinical use case "Algorithmic Surveillance of ICU Patients" (ASIC) focusses on patients in Intensive Care Units (ICU) with the acute respiratory distress syndrome (ARDS). A model-based decision-support system will give advice for mechanical ventilation. The clinical use case HELP develops a "hospital-wide electronic medical record-based computerized decision support system to improve outcomes of patients with blood-stream infections" (HELP). ASIC and HELP use the PheP. The clinical benefit of the use cases ASIC and HELP will be demonstrated in a change of care clinical trial based on a step wedge design. DISCUSSION: SMITH's strength is the modular, reusable IT architecture based on interoperability standards, the integration of the hospitals' information management departments and the public-private partnership. The project aims at sustainability beyond the first 4-year funding period.

Authors: A. Winter, S. Staubert, D. Ammon, S. Aiche, O. Beyan, V. Bischoff, P. Daumke, S. Decker, G. Funkat, J. E. Gewehr, A. de Greiff, S. Haferkamp, U. Hahn, A. Henkel, T. Kirsten, T. Kloss, J. Lippert, M. Lobe, V. Lowitsch, O. Maassen, J. Maschmann, S. Meister, R. Mikolajczyk, M. Nuchter, M. W. Pletz, E. Rahm, M. Riedel, K. Saleh, A. Schuppert, S. Smers, A. Stollenwerk, S. Uhlig, T. Wendt, S. Zenker, W. Fleig, G. Marx, A. Scherag, M. Loffler

Date Published: 18th Jul 2018

Publication Type: Journal article

A Distributed Analytics Platform to Execute FHIR-based Phenotyping Algorithms.
SMITH - Smart Medical Information Technology for Healthcare

Abstract

Not specified

Authors: R. Karim Md, B-Ph. Nguyen, L. Zimmermann, Toralf Kirsten, Matthias Löbe, Frank A. Meineke, H. Stenzhorn, O. Kohlbacker, S. Decker, O. Beyan

Date Published: 2018

Publication Type: InProceedings

Smart Medical Information Technology for Healthcare (SMITH): Data Integration based on Interoperability Standards
Management of health information systems

Abstract

Not specified

Authors: Alfred Winter, Sebastian Stäubert, Danny Ammon, Stephan Aiche, Oya Beyan, Verena Bischoff, Philipp Daumke, Stefan Decker, Gert Funkat, Jan Erik Gewehr, Armin de Greiff, Silke Haferkamp, Udo Hahn, Andreas Henkel, Toralf Kirsten, Thomas Klöss, Jörg Lippert, Matthias Löbe, Volker Lowitsch, Oliver Maassen, Jens Maschmann, Sven Meister, Rafael Mikolajczyk, Matthias Nüchter, Mathias W. Pletz, Erhard Rahm, Morris Riedel, Kutaiba Saleh, Andreas Schuppert, Stefan Smers, André Stollenwerk, Stefan Uhlig, Thomas Wendt, Sven Zenker, Wolfgang Fleig, Gernot Marx, André Scherag, Markus Löffler

Date Published: 2018

Publication Type: Journal article

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Health Atlas - Local Data Hub/Leipzig

The Health Atlas - Local Data Hub/Leipzig is an alliance of medical ontologists, medical systems biologists and clinical trials groups to design and implement a multi-functional and quality-assured atlas. It provides models, data and metadata on specific use cases from medical research fields.

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