Volume 8, Issue 1 - Themenheft: "Mensch-Computer-Interaktion im Operationssaal"

Zusammenfassung Basierend auf unseren bisherigen Erfahrungen möchten wir Empfehlungen für die szenariobasierte Konzeption chirurgischer Trainings- und Planungssysteme geben. Die Spezifikation auf Basis von Szenarien schafft eine gemeinsame Kommunikationsbasis zwischen Entwicklern und Ärzten und ermöglicht die anwendernahe Entwicklung von Software. Dabei entsteht jedoch eine Vielzahl an Dokumenten, Anmerkungen und überarbeiteten Versionen. Wir schlagen deshalb eine konkrete Strategie zur Nutzung von Szenarien vor, die Redundanzen reduziert und eine effiziente Verwaltung der Zusammenhänge der entstehenden Dokumente ermöglicht. Wir nutzen diese Strategie und beschreiben davon ausgehend exemplarisch die szenariobasierte Konzeption eines Systems für das Training des medizinischen Workflows in der Wirbelsäulenchirurgie, sowie eines Systems für die Planung halschirurgischer Eingriffe. Die Diskussion der Szenarien hat sich für das Verständnis des klinischen Workflows, das Design der Trainings- und Planungsschritte sowie für die Auswahl einer repräsentativen Menge von Fällen und die Definition der für jeden Fall benötigten relevanten Informationen als hilfreich erwiesen.

Zusammenfassung Touchscreens mit neuen Bedienmetaphern erweitern die Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Kommunikation. Apples iPhone und Microsofts Surface sind prominente Beispiele für diesen Trend. Es gibt jedoch Nutzungsszenarien, bei denen Touchscreens nicht die optimale Eingabeschnittstelle darstellen. Dazu gehören medizinische Aufgaben, wie die Einstellung von Geräten und die Navigation in Patienteninformationssystemen im OP. Hierbei darf die Grenze zwischen sterilem und unsterilem Bereich nicht durch haptischen Kontakt überschritten werden. In diesem Beitrag wird eine neuartige Lösung dieses Problems vorgestellt. Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (Fraunhofer HHI) hat dafür eine berührungslose Gestensteuerung entwickelt. Stereo-Kameras erkennen die Fingerposition, wenn der Nutzer auf das Display zeigt. Das System berechnet dabei die genauen Raumkoordinaten eines oder mehrerer Finger. Diese Koordinaten werden in Echtzeit an die zu bedienende Anwendung weitergegeben. So wird eine nicht-invasive, also berührungs- und markerlose Interaktion durch einfache Handgesten möglich. Mit solchen ”Multipointing“- Eingabedaten kann einerseits die Maus-Bedienung substituiert werden, andererseits eröffnen diese viele neue Optionen für die Mensch-Maschine-Interaktion. Wir beschreiben den Stand unserer Arbeiten im Vergleich zu konkurrierenden Technologien und stellen die Ergebnisse einer Studie vor, bei der zwei berührungslose ”Klickvarianten“ miteinander verglichen werden.

Zusammenfassung Time-of-Flight-Kameras bieten die Möglichkeit, berührungslos in Echtzeit Distanzen zu messen. Diese technischen Möglichkeiten werden genutzt, um die dreidimensionale Zeigerichtung einer Hand relativ zu einem Monitor zu berechnen. Dadurch kann berechnet werden, wohin der Nutzer auf dem Monitor zeigt und der Mauszeiger an die entsprechende Position gesetzt werden. Durch das Heben und Senken des Daumens wird ein Klick ausgelöst. Somit werden die Basis-Funktionalitäten eines Touchscreens, ohne ihn dabei berühren zu müssen, zur Verfügung gestellt. Das berührunglose Messverfahren der Time-of-Flight-Kameras eignet sich hervorragend für den Einsatz im Operationssaal, da dort unter Sterilitätsbedingungen gearbeitet werden muss. Das vorgeschlagene Interaktionsparadigma ist wegen seiner intuitiven Nutzbarkeit auch gerade für die Nutzung durch Ärzte geeignet, was durch durchgeführte Studien bestätigt wird.

Zusammenfassung Zur Unterstützung komplexer chirurgischer Eingriffe stehen seit einiger Zeit computergestützte Planungssysteme bereit. Für den direkten Zugriff im OP sind diese Systeme jedoch nur sehr eingeschränkt einsetzbar, da sie für die präoperative Planung entworfen wurden und die besonderen Bedingungen im Operationssaal nicht berücksichtigen. Die speziellen Anforderungen in Bezug auf kognitive Beanspruchung, Arbeitsfluss, Sterilität und Platz machen es dem Chirurg weitestgehend unmöglich, während der OP einen Computer mit den üblichen Eingabegeräten wie Tastatur und Maus zu bedienen. Dieser Artikel diskutiert zwei Konzepte zur intraoperativen Betrachtung von virtuellen Planungsmodellen für Operationen an der Leber. Die praktische Anwendbarkeit der Konzepte wird anhand einer Fallstudie diskutiert.

Zusammenfassung Im Rahmen des BMWi-geförderten Projektes INNORISK wird derzeit am Lehrstuhl für Medizintechnik der RWTH Aachen eine formal-analytische Methodik sowie ein flankierendes Softwaretool zur prospektiven Gebrauchstauglichkeitsprüfung komplexer Medizinprodukte entwickelt. Diese Module sollen die experimentelle Usability-Evaluierung sowie die Durchführung und Einhaltung des im Rahmen der europäischen Ergänzungsnorm IEC 60601-1-6 für medizinische elektrische Geräte geforderten Usability-Engineering Prozesses unterstützen. Der verfolgte modellbasierte Ansatz soll dabei die Analyse der Belastung bzw. Beanspruchung intraoperativ Tätiger sowie der hieraus resultierenden Risiken für Patient und OPTeam erleichtern. Basierend auf einem zweigeteilten Ansatz werden benutzerinteraktive Prozesssequenzen und deren möglicher Einfluss auf den Gesamtprozess bewertet. Zunächst wird eine Erweiterung der ConcurTaskTree (CTT) Methodik, eine High-Level Aufgabenanalyse, durchgeführt. Anschließend wird eine CPM-GOMS (Cognitive Perceptual Motor – Goals Operators Methods Selection Rules) Erweiterungsmethodik, eine Low-Level kognitive Aufgabenanalyse, angewendet und integriert. Ausgehend hiervon wird für kritische Prozesssequenzen eine kognitive Aufgabenanalyse unter Berücksichtigung unterschiedlicher leistungsbegrenzender Faktoren zur Bewertung der mentalen Belastung im spezifischen chirurgischen Nutzungskontext durchgeführt. Auf Basis verschiedener Fehlertaxonomien bezüglich menschlicher Fehler können dann gezielt potenzielle Risiken und Gefahren in den einzelnen Phasen der Informationsaufnahme, -verarbeitung und -ausgabe abgeleitet werden. Ziel dieses Ansatzes ist es, die Gebrauchstauglichkeit von Medizinprodukten in diesem speziellen Kontext zu verbessern und Interface-Designern sowie technischen Entwicklern methodische, softwaregestützte Analysewerkzeuge zur Erfassung inhärenter humaninduzierter Gefahrenpotentiale im Zusammenhang mit der Nutzung komplexer medizintechnischer Produkte zur Verfügung zu stellen. Kleine und mittlere Unternehmen, welche die Medizintechnikbranche prägen, sollen hierdurch im Rahmen des Zulassungsprozesses von Medizinprodukten unterstützt werden.

Zusammenfassung Es werden Herausforderungen bei der Analyse seltener Nutzerfehler bei medizinischen Geräten diskutiert, die im Operationssaal eingesetzt werden. Die Analysen mit Manipulationen der Systeme müssen in Demonstratorumgebungen durchgeführt werden, da keine Patienten gefährdet werden dürfen. Hierbei muss einerseits eine möglichst hohe Kontrolle der Bedingungen, aber auch eine möglichst hohe Realität der Aufgabe für die Teilnehmer gewährleistet werden. Dazu wird ein Studienszenario im Demonstrator-Operationssaal vorgestellt, mit welchem geprüft wird, wie sehr sich der Proband über Wechsel des Systemmodus im medizintechnischen System Navigated Control bewusst ist.

Zusammenfassung Die Arbeit auf Intensivstationen und in Operationssälen ist geprägt durch eine wachsende Zahl von (teilweise vernetzten) Geräten, die Vitalparameter des Patienten messen und anzeigen oder zur Therapie dienen. Für die Ärzte und Pflegekräfte wird es immer schwerer, diese alle im Auge zu behalten und angemessen zu interpretieren. Der Trend geht dazu, Unterstützungssysteme zu schaffen, die selbst klinische Expertise enthalten, und dem Anwender helfen, Entscheidungen hinsichtlich Diagnose und Therapie zu treffen. Die Schwierigkeit besteht darin, einheitliche Systeme für heterogene Anwendergruppen in einer komplexen und dynamischen Arbeitsumgebung zu gestalten. Anhand zweier Beispiele soll im Folgenden veranschaulicht werden, welche allgemeinen Richtlinien dabei Beachtung finden sollten, und auf Grundlage welcher Prozesse und Methoden gebrauchstaugliche Medizingeräte effizient entwickelt werden können. Bei den Beispielen handelt es sich um ein Anästhesiedisplay, das bei der Dosierung der Medikamente helfen soll, sowie ein Diagnosedisplay, das bei der Interpretation der gemessenen Vitalparameter für eine klinische Diagnose unterstützen soll.

Zusammenfassung Es existieren diverse Methoden, Werkzeuge und Entwicklungsumgebungen für die Realisierung von Software Benutzungsschnittstellen. Anderseits gibt es bislang nur wenige Ansätze, um die Gestaltung mobiler Endgeräte systematisch zu unterstützen. In diesem Beitrag werden vielversprechende Gestaltungsmethoden aus dem HCI-Umfeld identifiziert, die aus kontextueller Sicht für die Umsetzung mobiler Endgeräte herangezogen werden können. Wir gehen der Frage nach, inwiefern diese Methoden für den konzeptionellen Entwurf zukünftiger Generationen mobiler Hardware-Komponenten geeignet sind. Es werden notwendige Kriterien für eine angemessene Gestaltungsmethode abgeleitet, und zur Klassifizierung der betrachteten Methoden herangezogen. Dieser Beitrag hat zum Ziel, die wesentlichen Merkmale zu erarbeiten, die eine Methode besitzen muss, um den Gestaltungsprozess mobiler Endgeräte systematisch zu unterstützen.

Zusammenfassung Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der modellbasierten Entwicklung von Benutzungsschnittstellen auf Basis der User Interface Markup Language (UIML). Aufbauend auf einer Einleitung wird in das Gebiet der modellbasierten Entwicklung von Benutzungsschnittstellen eingeführt. Insbesondere werden die Kernmodelle charakterisiert, die in eine kohärente modellbasierte Architektur eingebettet sein sollten. Im Anschluss werden die wesentlichen Merkmale und Neuerungen von UIML erläutert, aktuelle Werkzeuge zur Bearbeitung von UIML aufgezählt und die Sprache UIML in Zusammenhang mit einem modellbasierten Entwicklungsprozess bewertet.

Zusammenfassung Für den Satellitenbetreiber SES ASTRA in Luxem burg wird vom Institut für Innovative Informatik-Anwendungen i3A der Fachhochschule Trier die Benutzungsschnittstelle eines Systems zur Leistungs messung von Kommunikations - satelliten entworfen. Wegen neuer Einsatzanforderungen, veralteter Hardware- und Softwaretechnologien und demzufolge anzupassender Nutzungsqualität soll das existierende System durch ein neues ersetzt werden. Diese Fallstudie stellt die Anwendung der DATech-Prüfverfahren für die Entwicklung und Qualitätssicherung der Benutzungsschnittstelle vor. Obwohl als ”Prüfverfahren“ bezeichnet, ist das Verfahren durchaus für Designprojekte anwendbar. In der hier beschriebenen ersten Phase wurden die Nutzungsanforderungen entwickelt, diese in Interaktionsentwurf sowie Systemoberfläche umgesetzt und ein Vorschlag für die grafische Gestaltung erarbeitet.

Zusammenfassung Zur Bewertung der Gebrauchstauglichkeit von Mensch-Maschine-Schnittstellen bieten sich zahlreiche Methoden an, deren Ergebnisse als konstruktive Basis für die benutzungsbezogene Verbesserung herangezogen werden können. In diesem Beitrag wird die Methode der Blickbewegungsanalyse mit ihren zentralen Parametern als software-ergonomisches Evaluationsverfahren vorgestellt und beispielhaft für die Untersuchung und Bewertung einer webbasierten Buchungsoberfläche für Flugtickets verwendet. Zusätzlich zu Benutzerleistungsdaten (wie Ausführungszeiten und Fehler) stehen damit weitere verhaltensbeschreibende objektive Daten zur Verfügung, die durch in Benutzerbefragungen erhobene, subjektive software-ergonomische Bewertungen ergänzt werden. Durch diese Methodenkombination sollte auch der Frage nachgegangen werden, ob sich die subjektiven und objektiven Daten sinnvoll gegenseitig ergänzen, so dass im Ergebnis besser auf Benutzbarkeitsdefizite geschlossen werden kann. An der empirischen Untersuchung des Fallbeispiels nahmen 20 Probanden teil, die jeweils drei repräsentative Ticket-Buchungsaufgaben lösen mussten. Die Auswertung der Blickbewegungs- und Leistungsdaten sowie der verwendeten Fragebögen lieferte trotz des hohen Erprobungsgrades der Buchungsschnittstelle und ihrer Vorgängerversionen insgesamt zahlreiche Hinweise, die im Sinne einer formativen Evaluation für die Überarbeitung der Buchungsoberfläche genutzt werden konnten. Die Analyse identifizierte teilweise übereinstimmende Problembereiche, ein Teil der Defizite konnte jedoch nur anhand der Blickbewegungsdaten aufgedeckt werden.