Schlüssel für die Zukunft

Im Duden wird die Bedeutung des Wortes „Code“ als System von Regeln und Übereinkünften definiert, das die Zuordnung von Zeichen, bzw. Zeichenfolgen zweier verschiedener Zeichenvorräte erlaubt. Oder aber auch als Schlüssel, mit dessen Hilfe ein chiffrierter Text in Klartext übertragen werden kann. Nun kennen wir alle die Barcodes, welche sich auf der Verpackung eines nahezu jeden Produktes befindet, das man kaufen kann. Ein solcher Barcode, auch Strichcode genannt, enthält parallele Striche unterschiedlicher Breite. Darin verschlüsselt sind Informationen, also Daten, die durch optische Lesegeräte wie Scanner entschlüsselt, also in Klartext übertragen werden können. Bis hierher also nichts Neues, denn Sie alle kennen diese Codes von den Arzneimittelverpackungen, die Sie tagtäglich über ihr Kassensystem abscannen. Der Barcode enthält die Pharmazentralnummer (PZN) und in der Kasse erscheint nach dem Einscannen der Artikel, den Sie gerade in der Hand halten.

Code 39 als typischer Vertreter des 1D-Codes

Bei diesem Typ ist der Code nur in einer Achse aufgetragen, also wird er auch als eindimensional („1D-Code“) bezeichnet. Es gibt diverse Unterarten dieser eindimensionalen Strichcodes, die sich in vielen Details unterscheiden. Auf Wikipedia gibt es für jede Unterart der Barcodes sogar eigene Einträge. Wissenswert ist an dieser Stelle vor allem, dass bei Arzneimitteln im sogenannten Code 39 die Pharmazentralnummer verschlüsselt ist. Diese Strichcodeart wurde bereits 1973 – lediglich vier Jahre nach Einführung der ABDA-Lochkarte in den deutschen Apotheken – in den USA entwickelt und zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass sie einfach herzustellen und auch bei schlechter Druckqualität gut lesbar ist. Deswegen wird Code 39 auch in anderen Branchen verwendet, wie zum Beispiel in der Logistik der Automobilindustrie oder auf den meisten Verpackungen von Lebensmitteln im Supermarkt.

Einen eindimensionalen Barcode wie den Code 39 könnte man dabei – zumindest in der Theorie – sogar mit bloßem Auge entschlüsseln. Er ist nämlich äußerst einfach herzustellen. So ist jedem Zeichen des Alphabets ein Barcode aus jeweils fünf Strichen und vier Zwischenräumen zugeordnet. Dabei gibt es zwei verschiedene Balken- und Lückenbreiten. Ein codiertes Zeichen wird also jeweils durch insgesamt neun abwechselnd schwarze und weiße Balken dargestellt. Auf diese Art und Weise lassen sich insgesamt 44 verschiedene Zeichen codieren. Da 39 dieser 44 Möglichkeiten den Ziffern 0 – 9, dem Alphabet (A – Z), dem Punkt, dem Minuszeichen (bzw. Bindestrich) und dem Leerzeichen entsprechen, ist auch die Herkunft des Namens „Code 39“ schnell erklärt. Das Sternchen-Zeichen (*) gilt als 40. Symbol, es befindet sich – codiert – zu Beginn und am Ende eines jeden Code-39-Barcodes. Es begrenzt (Start und Stopp) den Code. Die übrigen vier Möglichkeiten bzw. Symbole werden für die Sonderzeichen $, Prozent, / und + verwendet.

Solange es nur um das schnelle Erfassen von Artikel- bzw. Pharmazentralnummern im Handverkauf oder im Wareneingang ging, war der Barcode für die Apotheken ein enormer Fortschritt. Zuvor waren diese Arbeitsschritte mit einem hohen manuellen Aufwand versehen, zum Beispiel, wenn man die ABDA-Lochkarten bei POR-Systemen gesteckt und an den Großhandel übertragen hat. Oder danach, als es die ersten Etiketten gegeben hat, deren computerlesbare Ziffern von optischen Lesegeräten erfasst werden konnten. All das war fehleranfällig und so mussten einige Arbeitsschritte häufig wiederholt werden, bis die zu übermittelnden Ziffern erfasst waren. Aber selbst in eindimensionalen Codes ist die Dichte an Nutzinformationen begrenzt – und irgendwann war sie nicht mehr ausreichend, vor allem nicht für die Vorgaben aus der EU der jüngeren Vergangenheit.

Zweidimensionale Codes

Seit dem 9. Februar 2019 sind nämlich Humanarzneimittel mit zusätzlichen Sicherheitsmerkmalen und einer Vorrichtung zum Erkennen von möglichen Manipulationen zu versehen. Konkret umgesetzt wird diese europaweit geltende Richtlinie, die den Schutz vor Arzneimittelfälschungen erhöhen soll – in Deutschland besser bekannt unter dem Namen „Securpharm“ – durch:

• einen Erstöffnungsschutz, über den erkennbar ist, ob die äußere Verpackung eines Arzneimittels unversehrt ist. Verantwortlich für diesen „Anti Tampering Device“ genannten Schutz, der wie eine Art Siegel wirken soll, ist der jeweilige pharmazeutische Hersteller.
• ein individuelles Erkennungsmerkmal, das jede Packung zum Unikat und über den enthaltenen Produktcode eindeutig identifizierbar macht. Abgebildet wird dieses „Unique Identifier“ genannte Merkmal in einem Code, der neben der Pharmazentralnummer der Packung auch das Verfallsdatum, die Chargenbezeichnung und in den meisten europäischen Ländern die GTIN (Global Trade Item Number) enthält. GTIN ist die aktuelle Bezeichnung für die bis 2005 gebräuchliche European Article Number (EAN). Es handelt sich dabei um eine weltweit eindeutige Identifikationsnummer für Handelseinheiten.

Somit ist den deutschen Apotheken spätestens seit Februar 2019 nun auch ein Code bekannt, der nicht nur eine Dimension, sondern zwei verwendet: der DataMatrix-Code, der sich eben spätestens seit der Einführung des Securpharm-Systems auf jeder Arzneimittelverpackung befinden muss. Der DataMatrix-Code ist ein zweidimensionaler Code, der aus Schwarz-Weiß-Modulen besteht, die in einem kompakten quadratischen Muster angeordnet sind. Abhängig von der im Symbol codierten Datenmenge nimmt die Anzahl der Module zu oder ab. Mit dem Verfallsdatum, der Chargenbezeichnung und der GTIN enthält er im Bereich der Arzneimittelfälschungssicherheit jetzt auch mehr Informationen, als jemals in einen eindimensionalen Strichcode hätten hinterlegt werden können. Mal weitergesponnen: könnte man die durch Securpharm verpflichtend auf jeder Arzneipackung angebrachten Informationen komplett maschinell verarbeiten, würde dadurch nicht nur das ordnungsgemäße Inverkehrbringen verifiziert, sondern auch das Verfallsdatum und die Chargenbezeichnung (zumindest theoretisch) direkt in die Warenwirtschaft übernommen werden. Für Verfallskontrolle und Arzneimittelrückrufe, bei denen die Chargenbezeichnung relevant ist, wäre das eine gelungene Prozessoptimierung durch diesen Code.

Wie bereits erwähnt, sind – im Gegensatz zu den 1D-Strichcodes – die Daten bei 2D-Codes wie der DataMatrix nicht nur in einer Richtung codiert, sondern in Form einer Fläche über zwei Dimensionen verteilt. Der große Vorteil hiervon ist, dass wesentlich mehr Informationen auf dichterem Raum verschlüsselt werden können. Zweidimensionale Codes bestehen aus verschieden breiten Strichen oder Punkten und dazwischenliegenden Lücken, die einen möglichst hohen Kontrast aufweisen. Folglich kann nicht jeder Scanner, der Strichcodes lesen kann, auch automatisch 2D-Codes erkennen. Immerhin muss bei Letzteren die gesamte Fläche des Codes erfasst werden, während es bei der eindimensionalen Variante völlig ausreicht, die gesamte Breite des Codes auf einer Linie zu erfassen.

Wie ist der DataMatrix-Code aufgebaut?

Wie beim Strichcode gibt es auch beim DataMatrix-Code Regeln, was das Aussehen und den Aufbau betrifft, damit er von Lesegeräten korrekt erfasst werden kann. So ist in den meisten Fällen sowohl das Codebild quadratisch als auch die in ihm enthaltenen Symbol-Elemente. Weitere typische Bestandteile eines DataMatrix-Codes sind, dass die äußeren Linien an zwei sich berührenden Kanten durchgehend, die ihnen Gegenüberliegenden hingegen unterbrochen sind. Damit findet der Scanner die äußere Begrenzung des Codes. Gegenüber diesen geschlossenen Kanten liegt eine Ecke, durch welche die Codeschemata schnell erkannt werden können. Bei einer geraden Anzahl an Zeilen und Spalten ist das Element bzw. Pixel in der oberen rechten Ecke weiß, bei ungeraden ist es stets schwarz. Und schließlich befindet sich dazwischen, im Innenbereich der Begrenzung, der eigent­liche Datenbereich, innerhalb dessen die binär codierte Information enthalten ist.

Fragen Sie sich gerade, woher Ihnen dieses Bild aus mehreren aneinander gereihten DataMatrix-Codes bekannt vorkommt? Es ist der linke obere Bildausschnitt eines bundeseinheitlichen Medikationsplans. Auch hier wird der DataMatrix-Code verwendet, um die patientenorientierte Kommunikation zwischen Arzt und Apotheke zu gewährleisten. Wunderbar auszulesen sind solche Codes mit handelsüblichen 2D-Barcode-Scannern, wie sie auch in jeder Apotheke eingesetzt werden. Aber wenn Sie versuchen, den Medikationsplan mit der Foto-App Ihres Smartphones einzulesen, wird das höchstwahrscheinlich nicht funktionieren. Die wenigsten Handys sind dazu ohne zusätzliche, meist kostenpflichtige Apps in der Lage. Etabliert hat sich der DataMatrix-Code bevorzugt im B2B-Bereich, also in der Kommunikation von Unternehmen untereinander. Für die Kommunikation mit Verbrauchern – oder Patienten – gibt es hingegen einen weiteren zweidimensionalen Code, der schon sehr bald aus dem täglichen Leben der Apotheken in Deutschland nicht mehr wegzudenken sein wird: der QR-Code.

Das eRezept kommt und mit ihm der QR-Code

In § 2 der Arzneimittelverschreibungsverordnung (AMVV) wird detailliert aufgelistet, welche Informationen ein Rezept, das vom Arzt ausgestellt wird, enthalten muss. Derzeit arbeiten viele, wenn nicht gar die meisten Ärzte digital: mit einem Praxisverwaltungssystem (PVS). In diesem PVS dokumentieren sie die Behandlung, Diagnose, stichpunktartige Gesprächsinhalte und einiges mehr. Auch die Inhalte für ein Rezept nach § 2 AMVV finden sich dort: die Stammdaten von Arzt und Patient sind ohnehin im System hinterlegt, alleine das von der Apotheke abzugebende Arzneimittel muss noch individuell eingegeben werden. Meist wird dann im Empfangsbereich der Arztpraxis das Rezept ausgedruckt und vom Arzt unterschrieben. In der Apotheke wird das Rezept dann ebenfalls digital erfasst und weiterbearbeitet. Zwischen Arzt und Apotheke erfolgt dann aber ein Medienbruch: hier verlässt man sich auf den analogen und nicht immer zuverlässigen Transportweg eines Stücks Papier durch den Patienten. Noch. Bereits in diesem Jahr wird das eRezept auch in Deutschland eingeführt und ab 1. Januar 2022 wird es sogar der Standard sein. Das sollte uns nicht überraschen, denn immerhin erwähnt § 2 Abs. 1 Nr. 10 AMVV schon seit einiger Zeit explizit „Verschreibungen in elektronischer Form“ und 18 andere europäische Länder bedienen sich bei der Übermittlung von ärztlichen Verordnungen ebenfalls elektronischer Wege.

Also wird es auch bei uns darum gehen, das digitale Rezept aus dem digitalen Arztsystem auch digital an den Patienten zu übermitteln – und nicht direkt an die Apotheke. Das wäre eine Umgehung des Makelverbots. An diesem, so suggerieren zumindest die Referentenentwürfe zum Patientendaten-Schutzgesetz zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels, wird nicht gerüttelt werden. Warum nutzt man also nicht DataMatrix-Codes für das eRezept? Immerhin beherrschen Arzt und Apotheke diesen grundsätzlich ja schon, das haben sie schließlich mit dem Medikationsplan üben dürfen: Allerdings haben wir eben auch schon festgestellt, dass dann dem Patienten der Einblick in sein eRezept schwer möglich sein dürfte, da die Bordmittel der meisten Smartphones DataMatrix-Codes nicht entschlüsseln können. Eine andere Codierung muss also her – und ist mit dem QR(Quick Response)-Code auch gefunden worden.

Wie funktioniert der QR-Code?

Der QR-Code besteht aus einer quadratischen Matrix, die mit kleinen schwarzen und weißen Quadraten gefüllt ist. Durch sie werden, genau wie bei der DataMatrix, die kodierten Daten binär dargestellt. Auffällig beim QR-Code ist die spezielle Markierung in drei der vier Ecken des Quadrats. Diese drei Kästchen dienen der Orientierung, da sich das Lesegerät oder die Kamera anhand des fehlende Musters in der vierten Ecke orientieren kann und somit weiß, wo oben und unten ist. Der QR-Code gilt als besonders benutzerfreundlich, weil er Daten durch einen fehlerkorrigierenden Code ergänzt. Hierdurch kann der Verlust von bis zu 30 Prozent der Daten, zum Beispiel bei schlechtem Druckbild, ausgeglichen und der Code auch dann noch entschlüsselt werden. Aufgrund der hohen Fehlertoleranz ist der QR-Code beim Endverbraucher-Marketing das Mittel der Wahl. So können Markenlogos oder Bild- und Farbveränderungen spielerisch in den Code integriert werden. Dadurch wird zwar – technisch gesehen – der Datenteil des Codes gestört. Aufgrund der Redundanz gehen aber insgesamt dennoch keine Informationen verloren.

Beim eRezept ist vorgesehen, dass der Arzt seine Verordnung über die Telematikinfrastruktur (TI) auf einem zentralen, von der Gematik betriebenen Rezeptspeicher ablegt. Der Patient bekommt dann über eine TI-zertifizierte App einen QR-Code auf sein Smartphone übermittelt. In diesem QR-Code wird sowohl ein Authentifizierungs-Link enthalten sein, mit dem das eRezept vom Speicher abgerufen werden kann, als auch die Informationen über die Verordnung selbst – § 2 AMVV. Wird nun der QR-Code von einem Apotheken-Warenwirtschafts-System, das ebenfalls an die TI angebunden sein muss, gescannt, wird dem zentralen Rezeptserver dadurch mitgeteilt, dass die Berechtigung zum Abruf dieses Rezeptes vorliegt.

Natürlich muss sich der QR-Code beim eRezept nicht zwangsweise auf dem Smartphone des Patienten befinden. Es ist sogar durchaus vorstellbar, dass es auch im Jahr 2022 noch Patienten geben wird, die gar kein Smartphone be­sitzen. Damit diese nicht von der Versorgung mit Arzneimitteln ausgeschlossen werden, gibt es eine ebenso simple wie effiziente Lösung: man druckt solchen Patienten den QR-Code für die Einlösung ihres eRezeptes einfach auf einem Stück Papier aus. Auch damit lässt sich dann das Rezept in der Apotheke vom Rezeptserver laden und weiterbearbeiten. Aufgrund der hohen Fehlertoleranz des QR-Code-Systems sollten selbst museumsreife Drucker, die es vereinzelt noch in Arztpraxen geben soll, dabei keinen Hinderungsgrund darstellen.

DataMatrix- vs. QR-Codes

Nachdem wir die Funktionsweisen und Hauptanwendungsfälle der wichtigsten maschinenlesbaren Codes im Apothekenumfeld betrachtet haben, gehen wir nun abschließend noch auf die Unterschiede zwischen den beiden 2D-Code­arten ein.

Starten wollen wir aber mit den Gemeinsamkeiten: wie alle Barcodes benötigen sowohl DataMatrix- als auch QR-Codes eine „Ruhezone“ (Quiet Zone), bei der es sich um den leeren weißen Rand um den eigentlichen Code handelt. Dieser wird benötigt, damit das Lesegerät erkennen kann, wo der Code endet und es ihn so von anderen Informationen trennen kann. Beide Code-Arten verfügen über dezidierte Daten- und Erkennungs- bzw. Orientierungsbereiche, die beim Auffinden und Entschlüsseln helfen sollen. Und je mehr Daten in der einen oder der anderen Variante codiert werden sollen, umso mehr Module müssen hinzugefügt werden.

Womit wir bei den Unterschieden angekommen wären. Die kleinstmögliche Version eines QR-Codes besteht aus 21 × 21 Modulen. QR-Codes wachsen dann in Schritten von vier Modulen in jede Richtung bis zu maximal 177 × 177 Modulen. DataMatrix-Codes umfassen hingegen mindestens 10 × 10 Module und wachsen dann in Schritten von je zwei Modulen pro Richtung bis hin zu höchstens 144 × 144 Modulen. Das wirkt sich direkt auf die Dichte der Informationen aus, die in der jeweiligen Code-Art verschlüsselt werden können. In einen QR-Code lassen sich maximal 4296 alphanumerische Zeichen speichern, während für DataMatrix-Codes bei ­„lediglich“ 2335 Zeichen Schluss ist.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, dass bei DataMatrix-Codes nur der Umriss zur Erkennung verwendet wird, während QR-Codes noch weitere Erkennungsbereiche innerhalb des Datenbereichs aufweisen. Dadurch bieten DataMatrix-Codes mehr Raum zum Codieren von Daten, weswegen sie in der Regel kompakter sein können als QR-Codes.

Der letzte große Unterschied zwischen diesen beiden 2D-Codes besteht in den Werten für die Fehlerkorrektur (EC – Error Correction). Beide Code-Typen haben die Möglichkeit, Daten wiederherzustellen, wenn der Code verschmutzt oder beschädigt ist. QR-Codes haben je nach Anwendung die folgenden vier EC-Stufen:

• Stufe L (niedrig): 7 Prozent der Codewörter können wiederhergestellt werden
• Stufe M (mittel): 15 Prozent
• Stufe Q (Quartil): 25 Prozent
• Stufe H (hoch): 30 Prozent

Im industriellen Umfeld kann beispielsweise eine höhere Fehlerkorrekturstufe sinnvoll sein, weil hier der Code mit größerer Wahrscheinlichkeit verschmutzt wird. Je höher ein EC-Level, desto besser können Fehler korrigiert werden – aber umso größer ist dann auch der QR-Code.

In sämtlichen DataMatrix-Codes liegt die Fehlerkorrektur dagegen bei 33 Prozent, also etwas höher als bei den QR-Codes. Deswegen wird häufig behauptet, dass DataMatrix-Codes sicherer und zuverlässiger sind. Da sie in ihrer Maximalgröße jedoch weniger alphanumerische Zeichen enthalten können als QR-Codes, ist dies nur bedingt zutreffend.

DataMatrix ist somit der 2D-Code der Wahl, wenn

• die Druckbereiche eng sind und die codierte Nachricht kurz genug ist, um in die kleinsten DataMatrix-Versionen (10 × 10 bis 20 × 20 Module) zu passen.
• die Verwendung eines DataMatrix-Codes vorgeschrieben ist. Oder
• Zuverlässigkeit unerlässlich ist.

Briefmarken der Deutschen Post zum Selbstausdrucken sind ein Beispiel hierfür.

QR-Codes werden hingegen bevorzugt verwendet, wenn

• der Druckbereich eng ist, aber die codierte Nachricht nur in eine DataMatrix mit 22 × 22 Modulen oder mehr passen würde. Verwendet man hierfür einen QR-Code mit niedriger oder mittlerer Fehlerkorrektur, gewinnt man Platz.
• das Aussehen wichtig ist; Sie möchten ein Marken- oder ­Designelement in den Code einbauen? Kein Problem für QR-Codes, sie sehen damit sogar meist attraktiver aus!
• der Code für Marketing- oder Endverbraucherzwecke benötigt wird – deutlich mehr Mobiltelefone können QR-Codes lesen.

Einige Ideen, was man damit im Apothekenkontext mit QR-Codes alles machen kann, finden Sie im Kasten „Wie können Apotheken QR-Codes nutzbringend einsetzen?“

Codes und Symbole als Wegbegleiter in die Apotheke der Zukunft

Die bis hierher beschriebenen Symbole, die 1D- und 2D-Codes, erleichtern weltweit – nicht nur in der Apotheke – vielen Menschen die tägliche Arbeit, indem sie Verwaltungsaufgaben wie das Erfassen von Artikelnummern und den dazu gehörigen statistischen Werten automatisieren. Diese Eigenschaften machen sie geradezu typisch für die Digitalisierung. Denn durchgesetzt gegenüber Vorgängertechnologien haben sich stets diejenigen Methoden, deren Einsatz sowohl einen Nutzen für den Anwender gebracht und gleichzeitig die betreffenden Prozesse effizienter gestaltet haben.

Es bleibt zu hoffen, dass die digitalen Innovationen die Apotheker zunehmend von ihren umfassenden Dokumentations- und Verwaltungspflichten befreien. Wenn die dadurch gewonnene Zeit verstärkt in Gespräche mit den Kunden, Fortbildungen der Teams und die Vernetzung der Apothekerschaft untereinander investiert wird, dann wird der Apothekerberuf künftig an Attraktivität gewinnen. Und es gibt Anlass zur Hoffnung, dass die ein- und zweidimensionalen Codes wichtige Schlüssel sind, die zukünftige Generationen von Pharmazeuten als Symbol für die Rückkehr des Apothekenberufs zu seinen heilberuflichen Wurzeln sehen werden. |