Herausforderungen bei der Prozessunterstützung im Operationssaal: Aktivitätserfassung und Datenspeicherung als Grundlage zur Erkennung des chirurgischen Prozesses

Die aktuelle Gesundheitsversorgung ist geprägt durch eine steigende Komplexität, die durch die Verzahnung verschiedener medizinischer Bereiche und die Nutzung immer komplexerer, technisch unterstützter Behandlungsmöglichkeiten bedingt ist. Gleichzeitig stehen Kliniken und das medizinische Fachpersonal unter einem hohen Kosten- und Zeitdruck. Für das Erreichen einer optimalen Behandlung des Patienten durch minimalinvasive und mikrochirurgische Eingriffe sind zunehmend Ansätze notwendig, die auf eine Interoperabilität verschiedener Systeme setzen und die Verwendung von zusätzlichen (semi )automatischen Unterstützungssystemen ermöglichen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Herausforderungen bei der Prozessunterstützung im Operationssaal. Dabei liegt der Fokus auf der Aktivitätserfassung und Datenspeicherung als Grundlage zur Erkennung des chirurgischen Prozesses. In einem ersten Schritt wurde ein theoretisches Vorgehensmodell für die intraoperative Prozessunterstützung auf der Basis eines geschlossenen Regelkreises entwickelt. Dabei steht der chirurgische Prozess im Zentrum. In weiteren Schritten wurden ein System zur Erfassung des aktuellen Arbeitsschrittes auf Basis der vorhandenen Videodaten (z.B. Mikroskopie, Ultraschall) sowie eine zentrale Speicherlösung für den Operationssaal entwickelt. Diese zentralen Komponenten sollen es Systemen ermöglichen, während des Eingriffs Daten an die verschiedenen Nutzer bereitzustellen und diese gleichzeitig für eine spätere Dokumentation vorzuhalten. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden Ansätze zum Erreichen einer Interoperabilität von Medizingeräten und IT-Systemen im Gesundheitswesen vorgestellt, da technische Systeme neben zusätzlicher Sensorik eine wertvolle Informationsquelle für die Erfassung des aktuellen Prozesses im Operationssaal darstellen. Im Rahmen der Arbeiten des Projektes OR.NET (BMBF, 2012-2016) wurde mit der IEEE 11073-SDC-Standardfamilie eine Möglichkeit zur offenen Vernetzung geschaffen. Konzeptionell integriert werden die Systeme durch eine Beschreibung von Mehrwertdiensten von der einfachen Anzeige von Geräteparametern bis hin zur Teilautomatisierung von technischen Arbeitsschritten auf Basis des Kommunikationsstandards IEEE11073-SDC. Diese wurden basierend auf dieser Basistechnologie gemeinsam mit verschiedenen Projektpartnern entwickelt und mit Klinikern und Klinikbetreibern evaluiert. Die Ergebnisse der Evaluation zeigen, dass durch eine syntaktische und semantische Interoperabilität neue, nutzbringende Funktionen umgesetzt und die Arbeit der verschiedenen Nutzergruppen im Gesundheitssystem effektiv unterstützt werden können.:Inhalt Abstract Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Motivation für diese Arbeit 1.2 Zielsetzung der Arbeit 2 Grundlagen der Arbeit 2.1 Aktuelle Operationssäle 2.2 Prozessunterstützung 2.2.1 Workflow und Prozessmodellierung 2.2.2 Workflow in der Medizin 2.2.3 Kontextsensitive Systeme 2.3 Klinische Anwendungsfälle im Rahmen der Arbeit 2.3.1 Intrakranielle Eingriffe am Gehirn 2.3.2 Transsphenoidale Hypophysenadenomentfernung 2.3.3 Sanierende Ohr-OP 3 Vorgehensmodell zur Prozessunterstützung 3.1 Interpretation und Action 3.2 Data analysis und Monitoring 3.3 Mögliche Herangehensweisen bei der Umsetzung einer Prozessunterstützung 4 Erfassung prozessrelevanter Daten im Operationssaal 4.1 Stand der Forschung 4.1.1 Team Assessment und Performanzüberwachung 4.1.2 OP-Dokumentation, Qualitätssicherung und Elektronische Patientenakte (EPA) 4.1.3 Workflow Recognition 4.2 Erkennung der Interaktion zwischen Medizingerät und medizinischem Personal basierend auf der Analyse von Videodaten 4.2.1 Methode 4.2.2 Evaluation 4.2.3 Diskussion 4.3 Erfassung von Informationen durch OP-Integration 4.3.1 Stand der Forschung 4.3.2 Grundlagen des Projektes OR.NET 4.3.3 Zusammenfassung 5 Datenspeicherung im Operationssaal (Surgical Data Recorder und die Erweiterungen auf Basis von OR.NET) 5.1 Surgical Data Recorder 5.1.1 Anforderungsanalyse 5.1.2 Systemkonzept 5.1.3 Evaluationsstudie 5.2 Anpassungen des Datenaufzeichnungskonzeptes im Rahmen des OR.NET-Projekts 5.3 Diskussion und Vergleich der Ansätze 6 Mehrwertdienste auf Basis einer offenen Vernetzung 6.1 Setzen von eingriffsspezifischen Informationen auf den angeschlossenen Geräten 6.2 Anzeige von Informationen im Sichtfeld des Chirurgen 6.3 Mehrwerte durch Datenintegration 6.4 Funktionen mit Nutzung von Prozessinformationen 7 Entwicklung der OP-Demonstratoren und Evaluation der implementierten Mehrwertdienste mit verschiedenen Anwendergruppen 7.1 Anforderungsanalyse für den Leipziger Demonstrator 7.2 Infrastruktur des Demonstrators 7.3 Integrationsszenarien in den Demonstratoren 7.4 Umgesetzte Mehrwertdienste im Leipziger Demonstrator 7.5 Vorgehen bei der Evaluation des Leipziger Demonstrators 7.5.1 Technische Evaluation 7.5.2 Klinische Evaluation 7.6 Ergebnisse der Evaluation 7.6.1 Technische Evaluation 7.6.2 Klinische Evaluation 7.7 Diskussion der Ergebnisse 8 Ausblick auf Weiterentwicklungen der offenen Vernetzung im Operationssaal 9 Zusammenfassung 10 Literatur 11 Anhang 11.1 Modellierung der sanierenden Ohr-OP als EPK inkl. möglicher Vernetzungsszenarien 11.2 Übersicht der umgesetzten Use-Cases im Leipziger Demonstrator 136 11.3 Fragenkatalog OP-Personal 11.4 Fragebogen Betreiber 12 Eigenständigkeitserklärung 13 Eigene Literatur 14 Danksagun

Einsatz der elektronischen Patientenakte im Operationssaal am Beispiel der HNO-Chirurgie

Wenn ein Chirurg heutzutage während der Operation Informationen aus der Patientenakte benötigt, ist er gezwungen, sich entweder unsteril zu machen oder Personal anzuweisen, ihm die entspre-chenden Informationen zugänglich zu machen. Aus technischer Sicht ist ein System zur intraoperati-ven Bedienung und Darstellung sehr einfach zu realisieren. Grundlage dafür ist eine elektronische Patientenakte (EPA), welche beispielsweise softwaregenerierten oder eingescannten Dokumenten verwaltet. Die vorliegende Arbeit widmet sich den folgenden Fragen: Wird ein solches System im Operationssaal sinnvoll genutzt? Welche Methoden zur sterilen Bedienung kommen infrage? Wie muss die grafische Darstellung auf den Operationssaal abgestimmt werden? Kann durch das Imple-mentieren aktueller Kommunikationsstandards auf alle verfügbaren Patientendaten zugegriffen werden? Dazu wurden in einer ambulanten HNO-Klinik zwei Pilotstudien durchgeführt. In der ersten Studie wurde das erste auf dem Markt befindliche kommerzielle Produkt „MI-Report“ der Firma Karl Storz evaluiert, welches per Gestenerkennung bedient wird. Für die zweite Studie wurde ein EPA-System entwickelt (Doc-O-R), welches eine Vorauswahl der angezeigten Dokumente in Abhängigkeit des Eingriffs traf und mit einem Fußschalter bedient werden konnte. Pro System wurden ca. 50 Eingriffe dokumentiert. Dabei wurde jedes angesehene Dokument und der Nutzungsgrund protokolliert. Die Systeme wurden durchschnittlich mehr als einmal pro Eingriff genutzt. Die automatische Vorauswahl der Dokumente zur Reduzierung der Interaktionen zeigte sehr gute Ergebnisse. Da das behandelte Thema noch in den Anfängen steckt, wird in der Arbeit am Ende auf die Vielzahl von Möglichkeiten eingegangen, welche bezüglich neuartiger Darstellungsmethoden, Bedienvorrich-tungen und aktueller Standardisierungsaktivitäten noch realisiert werden können. Dadurch werden zukünftig auch die Abläufe in der Chirurgie beeinflusst werden.:1 Einführung 13 1.1 Problemstellung 14 1.2 Stand der Wissenschaft und Technik 14 1.2.1 Überblick 15 1.2.2 Digitalisierung des Operationssaals 16 1.2.3 Verbreitung Elektronischer Datenverarbeitungssysteme im Krankenhaus 16 1.2.4 Definitionen zum Begriff der elektronischen Patientenakte 17 1.2.5 Aufbau eines EPA-Systems 20 1.2.6 Sterile Bedienkonzepte 20 1.2.7 Darstellung 27 1.2.8 Standardisierung 33 2 Aufgabenstellung 39 3 Materialien und Methoden 41 3.1 Klinik 41 3.1.1 Technischer Stand 41 3.1.2 Abläufe im IRDC 41 3.2 Protokollierung 43 3.3 Verwendete Dokumente 44 3.3.1 KIS-Übersicht 44 3.3.2 Audiogramm 45 3.3.3 Tympanogramm 46 3.3.4 Blutwerte 47 3.3.5 OP-Bericht 48 3.3.6 Rhinomanometrie 50 3.3.7 Computertomographie 50 3.3.8 Bilder vorangegangener Untersuchungen und Operationen 51 3.3.9 Radiologische Gutachten 52 3.3.10 Anamnese 53 3.3.11 Überweisung 54 3.3.12 Stimmbefund 55 3.4 Statistische Auswertung 55 3.4.1 Abhängigkeit des betrachteten Dokuments von der Art des Eingriffs 55 3.4.2 Bewertung des Algorithmus zur automatischen Vorauswahl der Dokumente 56 3.5 Vorbereitung 57 3.6 Studie „MI-Report“ 57 3.6.1 Anzeige 58 3.6.2 Sensor und Bedienung 59 3.6.3 Personen 59 3.6.4 Vorbereitung 60 3.6.5 Protokollierung 60 3.7 Studie „Doc-O-R“ 62 3.7.1 Klinik 63 3.7.2 Vorbereitung 64 3.7.3 Protokollierung 64 3.7.4 Metadaten 65 3.7.5 Softwareentwicklung 65 4 Ergebnisse 69 4.1.1 Statistische Auswertung 71 4.2 Studie „MI-Report“ 71 4.2.1 Aktivierung 72 4.2.2 Nutzung 72 4.3 Studie „Doc-O-R“ 75 4.3.1 Datenlage 75 4.3.2 Algorithmus 75 4.3.3 Nutzung 77 4.3.4 Phasen 78 4.3.5 Operateure 79 4.3.6 Revisionen 79 5 Diskussion 81 5.1 Nutzung 81 5.2 Schwächen des Studienaufbaus 82 5.3 Statistische Auswertung 83 5.4 Darstellung 83 5.5 Standards 83 5.5.1 Technische Faktoren 84 5.5.2 Emotionale Faktoren 84 5.5.3 Strategische Faktoren 84 5.5.4 Ökonomische Faktoren 85 5.5.5 Rechtliche Faktoren 85 5.5.6 Machtpolitische Faktoren 85 5.6 Studie „MI-Report“ 85 5.6.1 Grafische Oberfläche 85 5.6.2 Aktivierung 86 5.6.3 Nutzung 86 5.6.4 Schwächen des Studienaufbaus 87 5.7 Studie „Doc-O-R“ 88 5.7.1 Schwächen der Studie 88 5.7.2 Algorithmus 88 5.7.3 Darstellung 88 5.7.4 Bedienung 89 5.7.5 Phasen 89 5.7.6 Nutzung 89 5.7.7 Revisionen 90 6 Schlussfolgerung 91 6.1 Bedienung 91 6.2 Standardisierung 92 6.3 Darstellung 93 6.4 Nutzungsverhalten 94 7 Ausblick 97 7.1 Bedienung 98 7.2 Standardisierung 100 7.3 Darstellung 102 7.4 Nutzungsverhalten 104 8 Zusammenfassung der Arbeit 105 9 Abbildungsverzeichnis 109 10 Quellenangaben 112 Anhang A Anatomische und physiologische Grundlagen 119 Anhang B Ambulante Eingriffe in der HNO-Chirurgie 121 Anhang C Schematischer Aufbau des Operationstraktes 12

Sprachliche Variabilität des Deutschen und ihre Erfassung mit Methoden der automatischen Spracherkennung

Die Datenbank wird auf den Ergebnissen der Analyse einschlägiger umfangreicher Korpora des gesprochenen Deutsch basieren. Um jedoch große Korpora analysieren zu können, ist es notwendig, automatische Analyseverfahren der Variation zu entwickeln. Mit traditionellen manuellen Methoden kann der Aufbau einer korpusbasierten Datenbank kaum verwirklicht werden. Dem eigentlichen Variationsprojekt wurde daher eine kleine Pilotstudie vorgeschaltet, die die Möglichkeiten der automatischen Analyse prüfen sollte. Dabei wurde der Frage nachgegangen, ob es möglich ist, regionale Varianten des Deutschen mit Verfahren der automatischen Spracherkennung zu untersuchen, d.h., ob es möglich ist, eine verlässliche Transkription der regionalen Varianten automatisch herzustellen. Diese Pilotstudie zur automatischen Transkription stützte sich auf das im IDS bereits vorhandene System SPRAT (Speech Recognition and Alignment Tool), das zum Alignieren (Text-Ton-Synchronisation) verwendet wird. Im Rahmen der Pilotstudie wurde dieses System modifiziert und in einer Reihe von Tests dessen automatische Transkription evaluiert (vgl. Abschnitt 3). Das Ziel des vorliegenden Beitrags ist es, die Ergebnisse dieser Pilotstudie vorzustellen. Zunächst aber soll ein kurzer Exkurs verdeutlichen, um welches System es sich beim IDS-Aligner SPRAT handelt

Routenführung durch Sonifikation für Blinde und Sehbehinderte

Unbekannte Ziele in öffentlichen Gebäuden zu erreichen, ist ein besonderes Problem für blinde und sehbehinderte Menschen. Es gibt elektronische Hilfsmittel, die dieses Problem lösen, aber meist auf sprachlicher Ausgabe basieren. Die non-verbale Ausgabe der Wegführung hat den Vorteil, dass Informationsübertragung durch kürzere Sinnesreize weniger belasten. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Benutzungsschnittstelle zur Routenführung durch Sonifikation. Es wurde dafür ein Set von akustischen Signalen erarbeitet, die durch Tonhöhenunterschiede und Stereopanorama Richtungen angeben. Die Wahl dieser Parameter wurde durch einen Labortest ermittelt. Es wurde untersucht, welche Informationen für eine erfolgreiche Routenführung notwendig sind. Durch eine einfach gehaltene Funktionsweise mit turn-by-turn Anweisungen und ohne große Anforderungen an akustische Schnittstellen ist die Benutzungsschnittstelle leicht auf bestehende Navigationssysteme übertragbar. In einem Pilottest wurde das Führungskonzept in einer realitätsnahen Umgebung auf seine Gebrauchstauglichkeit hin überprüft.:1 Einleitung 2 Orientierung Blinder und Sehbehinderter 3 Sonifikation 4 Anforderungen und Abgrenzungen 5 Richtungssignale 6 Entwurf 7 Pilot-Studie 8 Fazit Soundverzeichnis Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis A.1 Befragungsbogen Richtungsdarstellung A.2 Befragungsbogen Pilotversuc

Das Ohr als Schl\ufcssel zur Fremdsprachenkompetenz. Technisch gest\ufctztes H\uf6r- und Aussprachetraining f\ufcr den Weg in die globale Zukunft

Mit Hilfe des elektronischen Sound Perception Trainers (SPT), der die auditive Wahrnehmungsf\ue4higkeit gegenueber der Zielsprache auch noch bei erwachsenen Fremdsprachenlernern ermoeglicht, kann in einem systematischen Aussprachetraining eine 50%ige Beschleunigung beim Erreichen unterschiedlicher Sprachkompetenzen im Vergleich zu herkoemmlichen Methoden erzielt werden. Das Buch macht einen Exkurs in die Teilaspekte der phonologischen Kompetenz und bejaht die Frage nach der Erlernbarkeit von Fremdsprachen im Erwachsenenalter. Dies bildet den wissenschaftlichen Hintergrund fuer die methodisch-didaktische Diskussion des Audio-Lingua-Aussprachetrainings (ALA). Die Effizienz dieser den SPT integrierenden Methode wurde in einem europaweiten Forschungsprojekt bewiesen

Mehrfachtumoren bei Karzinomen des oberen Aerodigestivtraktes und Bedeutung der Panendoskopie für Diagnostik und Therapie

Bei Tumoren des oberen Aerodigestivtraktes (OADT) finden sich häufig Mehrfachtumoren. Standard der Diagnostik ist derzeit die Panendoskopie, zu deren Praxis in Deutschland keine Daten vorliegen. Teilstudie 1 basierte auf Tumorregisterdaten aus Thüringen von 1996 bis 2006. Bei Patienten mit Mehrfachtumoren wurden die Häufigkeit der Tumorkombinationen im OADT und über den OADT hinaus sowie der zeitliche Abstand zwischen den Tumoren untersucht. In Teilstudie 2 wurden anhand von Patientenakten der HNO-Klinik Jena von 2001 bis 2006 der Einfluss der Panendoskopie auf Erkennung und Größeneinschätzung der Primär- und Sekundärtumoren sowie Nebenbefunde und Komplikationen ermittelt. Daraus wurde die Gesamtbeeinflussung von Diagnostik und Therapie bestimmt. In Teilstudie 3 wurden Fragebögen an alle deutschen HNO-Kliniken versendet hinsichtlich Indikation, Region, Technik, Ort der Biopsie und Zeitpunkt der Endoskopie. In Teilstudie 1 waren im OADT die Kombination Mesopharynx - Mundhöhle und über den OADT hinaus die Kombination Larynx - Bronchien herausragend. Die meisten Tumoren traten verzögert auf. In Teilstudie 2 wurden bei 234 Primärtumoren 13 simultane Sekundärtumoren gefunden, davon 14 Primär- und 3 Sekundärtumoren nur endoskopisch. Die Größeneinschätzung der Tumoren wurde fast immer durch die Endoskopie verbessert. Insgesamt war bei 36%/13% der Patienten eine Verbesserung der Diagnostik/Therapie durch die Panendoskopie anzunehmen. Teilstudie 3 zufolge wird an deutschen HNO-Kliniken bei OADT-Tumoren meist eine Tripleendoskopie durchgeführt. Bei OADT-Tumoren finden sich weitere Tumoren häufig im OADT und in den Bronchien. Das oft verzögerte Auftreten unterstreicht die Bedeutung der Nachsorge. Die Panendoskopie scheint bei adäquater Bildgebung zur Sekundärsuche verzichtbar zu sein. Sie bietet aber auch wertvolle Informationen über den Primärtumor und Nebenbefunde ohne wesentliche Komplikationen. An deutschen HNO-Kliniken wird die Panendoskopie konsequent durchgeführt