Der Arbeitskreis spannt einen Bogen von Ergebnissen der Grundlagenforschung bis hin zur patientenbezogenen Anwendung. Grundlagenforschungsprojekte aus Niederösterreich mit internationalen Kooperationspartnern aus Industrie und Wissenschaft zeigen auf, wie der Bereich Hightech, speziell Informationstechnik getriebene Technologiebereiche, wesentliche Beiträge in den Bereichen Gesundheit und Gesundheitswesen liefert.
Hightech Applikationen wie Sensoren, Vernetzungstechnologien, Softwaretechnologien, Simulationen und medizinische Visualisierungen werden in enger Zusammenarbeit mit medizinischen Experten entwickelt, wie im Rahmen der Vorträge eindrucksvoll dargestellt wird. Wie wichtig hierbei Standardisierungen sind, zeigt sich nicht nur bei der Vernetzung z.B. von elektronischen Patienten-Monitoring-Systemen bis hin zu Standards bei der Vernetzung im organisatorischen Bereich des Gesundheitswesens. Doch nicht nur die neuen Technologien sind essenziell, auch die Interaktion Mensch-Hightech Infrastruktur gelangt zunehmend ins Visier der ForscherInnen.
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Wolfgang AIGNER
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Stellvertretender Leiter, Department für Information und Knowledge Engineering, Donau-Universität Krems |
Abstract
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A considerable share of physicians' daily work time is devoted to searching and gathering patient-related information as basis for adequate medical treatment and decision-making. Aggravatingly, the amount of information is enormous and disorganized, and doctors seem to be overwhelmed by the information provided to them [Smith, 1996]. Often, these data are originating from heterogene-ous sources like lab systems, imaging, or patient data sheets that are not integrated. This makes it difficult to get an overview of a patient's or a group of patients' health status and history. Making these heaps of data orderly accessible at one's fingertips would be a significant step forward in eas-ing physicians' daily work practice.
Visual Analytics is an approach to explore and analyze such huge and complex medical datasets via interactive visualization and data analysis. The basic idea is the integration of the outstanding capabilities of humans in terms of visual perception and the enormous processing power of com-puters to support diagnosis, knowledge crystallization, and decision-making. An active discourse of the physician via interaction with the visual representation is of major importance since most static representations cannot satisfy task-dependent information needs seamlessly. The main goals are not only to present information intuitively but to mainly aid clinicians in gaining new medical in-sights, e.g., about patients' current health status, state changes, trends, or patterns over time.
The implementation of IT projects in health care is all too often technology-driven while focusing on cost savings and administrative issues rather than medical concerns. This results in resistance and rejection of technology by health professionals. To generate true benefits for physicians and medi-cal personnel, their needs and requirements need to be the guiding line in development from the very beginning. Additionally, several promising concepts and prototypes were developed in acade-mia and research over the last years but only very few were put into practice up to now.
Four major challenges towards interactive visualization and analysis systems for patient care are going to be presented and discussed: The combination and integration of heterogeneous sources, the facilitation of active discourse via interaction, the medicine-oriented and user-centered design approach, and ultimately, the transfer of research into practice.
References
W. Aigner and S. Miksch. CareVis: Integrated Visualization of Computerized Protocols and Temporal Patient Data, Artifical Intelligence in Medicine, 37(3):203-218, 2006.
W. Aigner, S. Miksch, W. Müller, H. Schumann, and C. Tominski. Visual Methods for Analyzing Time-Oriented Data, Transactions on Visualization and Computer Graphics, 14(1):47-60, IEEE CS Press, 2008.
R. Bade, S. Schlechtweg, and S. Miksch. Connecting Time-oriented Data and Information to a Coherent In-teractive Visualization. Conf. on Human Factors in Computing Systems (CHI04), 105-112. ACM Press, 2004.
L. Chittaro. Information visualization and its application to medicine. Artificial Intelligence in Medicine, 22(2):81-88, 2001.
S.M. Powsner and E.R. Tufte, Graphical Summary of Patient Status, The Lancet, Vol. 344, 1994, 386-389. |
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Manfred BAMMER
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Head, Business Unit Biomedical Systems, Health & Environment Department, AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Wr. Neustadt |
Abstract
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Digitial healthcare in Österreich - Fiktion oder bereits Realität?
Wenn man von Digital healthcare spricht, dann versteht man darunter meistens eHealth, Wenn man nun eHealth allgemein definiert als "der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) für die Gesundheit " könnte man nach kurzer Überlegung zum Schluss kommen, dass eHealth bereits weitgehend Realität ist.
Schließlich verwenden wir ja schon lange Medizinprodukte mit "embedded systems " bis hin zu kommunizierenden Implantaten, Enterprise Resource Management (EPR) - Systeme in den Krankenhäusern und Arztpraxis-Software. Wir nutzen das Web auch im Gesundheitswesen für die Aus- und Weiterbildung und kommunizieren - auch im Gesundheitsbereich - elektronisch und mobil. Seit über zwei Jahren haben wir nun auch die eCard und das Gesundheits-Informationsnetz (GIN).
So umfangreich die Bestandsaufnahme des Einsatzes von IKT im Gesundheitswesen auch ausfällt, es bleiben noch zwei wesentliche Punkte offen. Zum einen handelt es sich bei den bestehenden Anwendungen um mehr oder weniger große Insellösungen. Was fehlt, ist die systematische Vernetzung als Basis einer integrierten Versorgung. Und zum zweiten, wenn heutzutage Daten ausgetauscht werden, dann hauptsächlich administrative Daten, und nicht Gesundheitsdaten im engeren Sinn.
Der aktuelle Zustand kann verglichen werden mit dem IKT-Einsatz in den Unternehmen vor rund 15 bis 20 Jahren. Damals wurden auch mehr und mehr Arbeitsplätze mit PCs ausgestattet. Diese Maschinen waren allerdings, wenn überhaupt, nur lokal vernetzt. Man konnte eine gewisse Beschleunigung in den Geschäftsprozessen erreichen, die umfassende Produktivitätssteigerung kam allerdings erst mit der Vernetzung über das Internet.
Bankenwesen und Gesundheitswesen - der Versuch eines Vergleichs
Das gesamte Bankenwesen ist bereits seit langem durchgängig elektronisch vernetzt - nicht nur im Bereich business-to-business, sondern auch unter Einbeziehung des Endkunden, also business-to-consumer. Die Bankomatkarte, die als Schlüssel zum Netzwerk eine der eCard ähnliche Funktion hat, wurde bereits vor vielen Jahren flächendeckend eingeführt. Ich kann mich nicht erinnern, wann ich das letzte Mal in eine Bank gegangen bin, um Bargeld abzuholen - von Valuten abgesehen. Und meine erste Telebanking-Transaktion fand im Jahr 1996 statt.
Man stelle sich vor, wie viel Mühe und Produktivität es kostete, müsste man heutzutage noch alle Bankgeschäfte persönlich und mit Bargeld abwickeln! Umgekehrt wird durch diese Überlegungen deutlich, welches Effizienzsteigerungspotenzial in einem voll integrierten elektronischen Gesundheitssystem läge - Arzttermine online buchen, Rezepte elektronisch einlösen, Befunde elektronisch übertragen und in der persönlichen Gesundheitsakte ablegen.
Beide Seiten, Kunden (Patienten) und Gesundheitsdiensteanbieter (GDA) würden davon profitieren. Bis dato fehlt für eine integrierte elektronische Gesundheitsdatenkommunikation aber die Grundvoraussetzung, ein durchgängiges Identifikationskonzept. Im Zuge des Aufbaus der Infrastruktur für die Elektronischen Gesundheitsakte [ELGA] soll mit dem eHealth-Verzeichnisdienst [eHVD] und dem Patientenindex eine solches entstehen.
Das Bankenwesen ist gerade dieser Tage dabei, das elektronische Zahlungssystem europaweit zu standardisieren und über die International Bank Account Number (IBAN) die Single Euro Payments Area [SEPA] zu verwirklichen.
Auch hier ist eine Parallele gegeben, als dass die Europäische Kommission spätestens mit dem EU eHealth action plan [EC] auf den Aufbau einer europaweiten eHealth - Infrastruktur drängt.
Warum sollte das für das Gesundheitssystem nicht auch möglich sein? Die Aktivitäten zur Etablierung der ELGA sind ein erster Schritt in diese Richtung.
Semantische Interoperabilität
Damit werden die Möglichkeiten aber noch lange nicht ausgeschöpft sein - diese Initiativen sind erst der Anfang und bewegen sich noch weitgehend auf der Ebene der sogenannten syntaktischen oder technischen Interoperabilität: Systeme können Daten austauschen, haben aber noch kein intrinsisches "Verständnis " für die darin enthaltenen Informationen.
Im Weiteren wäre es z.B. über ein wissensbasiertes, integriertes Versorgungsnetzwerk für chronisch Kranke denkbar, gleichzeitig die Qualität der Versorgung zu heben und die Kosten zu senken. Solche Systeme würden über automatische Alarme und wissensbasierte Ansätze die Kommunikation zwischen Arzt und Patient unterstützen und die Aufmerksamkeit des Arztes auf jene Situationen und Patienten lenken, die dieser am meisten bedürfen. Ein wesentlicher Punkt für alle diese Ansätze ist allerdings, dass die Versorgungsprozesse neu zu denken sind.
Die ARC forschen auf einem Gebiet wo es um die Verbesserung der Behandlung von chronisch kranken PatientInnen mittels telemedizinischer Vernetzung geht. Der Fokus dabei liegt auf einfachen und sicheren Verbindungen zwischen dem Patienten, dem Arzt und dem Krankenhaus unter Nutzung der bestehenden Infrastruktur. Es handelt sich dabei nicht um die klassische Telemedizin, wo digitale Bilder oder Befunde verschickt werden, sondern um ein integriertes Therapiemanagement dass an Disease-Management Programme andocken könnte.
Nehmen wir das Beispiel eines Diabetikers Typ 1, der sich oft mehrmals pro Tag Insulin spritzen muss. Auf Grund seiner Erkrankung ist es ganz wichtig mehrmals den Blutzucker zu messen, die Broteinheiten zu bestimmen und auch den Blutdruck zu messen. Einige andere Größen wären für eine optimale Behandlung durchaus auch von großem Interesse wie zum Beispiel Aktivität des Patienten.
Das heißt, er sollte eine Menge von Daten erfassen und diese zum Beispiel in ein Diabetikertagebuch eintragen. Mit diesem Tagebuch geht er dann regelmäßig zum Arzt der aber durch die begrenzte Zeit bestenfalls nur die Maximal- und Minimalwerte erkennen kann. Auf Grund auch der Tageszeitabhängigkeit der Messungen wäre hier eine standardisierte und klinisch validierte grafische Darstellung dieser Daten sowohl für den Patienten als auch den Arzt zur optimalen Therapieführung von Nöten.
Mit dem integrierten Therapiemanagement Konzept der ARC ist es möglich ein individuelles und klinisch validiertes Therapiemanagement (DiabMemory) für den Patienten und den Arzt anzubieten. Es bestehen hier die Möglichkeiten dieses Therapiemanagementsystem als Stand-alone System zu betreiben, oder über das GINA-Netzwerk und die e-Card in den ärztlichen Workflow zu integrieren und es über Schnittstellen (IHE, HL7, & ) an Krankenhaussysteme anzubinden.
Information ist die Nahrung der Wissensgesellschaft. Das Gesundheitssystem ist eine besonders informationsintensive Branche, der sorgsame Umgang mit Information daher essenziell für ein effektives und effizientes Gesundheitswesen. Sorgsam heißt in diesem Zusammenhang beide Aspekte zu berücksichtigen: Vertraulichkeit und Verfügbarkeit.
Österreich hat gute Chancen, bei der Nutzung von IKT im Gesundheitswesen, und damit bei eHealth, eine führende Rolle in Europa einzunehmen. Wir haben
- ein ausgereiftes Gesundheitssystem mit hochwertigen GDAs,
- eine einschlägige IKT-Industrie,
- einschlägige Forschungs- und Bildungseinrichtungen und damit
- ausgebildete sowie ausbildende Fachkräfte in beiden Sektoren.
Was wir brauchen ist eine zukunftsorientierte Gesundheitspolitik und ein durchgängiges Finanzierungssystem, das die Vorteile vernetzter Gesundheit im Sinne von eHealth (einzu)schätzen weiß.
Schlussbemerkung
In diesem Sinne ist eHealth zwar keine Fiktion mehr, steht aber erst am Anfang. Neben medizinischen, technologischen, regulatorischen, wirtschaftlichen und gesellschaftspolitischen Aspekten [OCG] sind besonders auch Wissenschaft und Forschung gefordert, die Grundlagen für den zielgerichteten IKT-Einsatz aufzubereiten und die daraus abgeleiteten Systeme auf ihre Tauglichkeit in der Routineversorgung zu überprüfen. |
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Katja BÜHLER
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Leiterin, Abteilung für Medizinische Visualisierung, VRVis Zentrum für Virtual Reality und Visualisierung Forschungs-GmbH, Wien |
Abstract
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Images are an integral part of modern diagnostics, surgery planning, surgery guidance, and patient monitoring. The steadily increasing availability and use of modern imaging modalities like computed tomography, magnetic resonance imaging, 3D ultrasound, and multi-modality imaging technologies provide more and more detailed information on morphology, metabolism, and function providing generally a more differentiated image of the current state of the patient.
A pure manual inspection and evaluation of this huge amount of images is extremely time consuming, the mental 3D reconstruction and fusion of several stacks of 2D images from different scanners into one single image is a demanding task even for highly experienced surgeons.
Research focussed on Computer Aided Radiology and Surgery aims at providing IT tools to support radiologists and surgeons in their daily clinical routine. In my talk, I will address three closely related challenges: the development of fast, powerful tools for automated processing and analysis of medical images, the combination of extracted relevant information from multi-modal images to one meaningful interactive image, and the definition of intuitive interaction paradigms for its exploration, annotation and manipulation. Examples of applications from Cardiology and Neurosurgery will illustrate latest results and provide the basis for discussion of future needs and research topics |
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Peter CHRISTEN
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Healthcare Industry Leader, IBM Österreich GmbH, Wien |
Abstract
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National und International steht die Vernetzung im Gesundheitswesen derzeit im Fokus vieler - oder aller? - Initiativen. Hierbei handelt es sich allerding nicht um technische Projektinititativen sondern vor allem um organisatorische.
Herausforderungen in diesem Zusammenhang sind die Veränderungen der Strukturen. Da es sich um eine Optimierung der Behandlungsqualität (für PatientInnen) einerseits und Eindämmung der Kostensteigerung (für die Zahler; damit auch PatientInnen als SteuerzahlerInnen) handelt, lässt sich erkennen, dass sich nur durch eine Betrachtung der Gesamtkette realisieren wird lassen.
Es ist durchaus zulässig von anderen Industrien zu lernen, die sehr früh durch den Einsatz von Informations- und Kommunkationstechnologien ähnliche - um nicht zu sagen die selben - Ziele erreichen konnten; wie z.B. die Automobilindustrie oder Flugzeugindustrie. Unumstritten gelten im Gesundheitswesen sehr hohe Ansprüche an Qualität und Datenschutz denen man gerecht werden wird müssen. Es gibt zahlreiche gute Beispiele aus vielen Ländern, die in Summe das Bild ergeben, das in Österreich mit einer durchgängigen Gesundheitsakte und organisatorischen Maßnahmenpaketen erreicht werden soll.
Der Weg dorthin führt über viele Inititativen die - zusammengefasst - die Realisierung ergeben. Es kann damit schon heute begonnen werden; ohne Angst auf Verlust von Integrität oder Investitionssicherheit!
References:
Klinikketten US
Spitalsverbünde Canada
Dänisches Gesundheitsportal
Gesundheitsökonomische Artikel und Publikationen |
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Sebastian FISCHMEISTER
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Assistant Professor, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Waterloo |
Abstract
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Medical devices are a key element in the modern health care environment. Their use ranges from
monitoring patients and delivering drugs to assisting practically any modern medical routine. This
dependence on electronic devices and the expected further growth raise several technical
challenges of which I will introduce two in this talk: Interoperability and certification.
Despite the pervasive use of medical devices throughout modern health care, each device works
on its own and in isolation. Although, studies have shown clear benefits for patient safety and care
providers when medical devices can collaborate and create closed-loop control systems, current
devices still lack means for open, standardized device-to-device communication and interaction that
would enable such interoperability on the technical level.
Modern devices run sophisticated, feature-rich software. Software errors in a medical device during
operation can lead to catastrophic system failures with life-threatening consequences for the
patient. Certification of medical devices should cover the hardware and the software and should
aim to assure the integrity and safety of the devices. However, such certification requires
coordinated efforts to transform academic results through governmental guidelines into practices in
industry. |
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Thilo SAUTER
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Leiter der Forschungsstelle für Integrierte Sensorsysteme, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Wiener Neustadt; Assistenzprofessor, Technische Universität Wien |
Abstract
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Digtal Healthcare hat viele Aspekte, der zentrale "User"-orientierte ist dabei jedoch sicherlich, die Lebensqualität von Menschen (und nicht nur Patienten im engeren Sinn) zu erhöhen. Um das zu ermöglichen, muss in vielen Fällen erst der momentane Zustand erfasst werden. Hierbei spielen aus technischer Sicht Sensoren eine bedeutende Rolle: Zum einen können sie dazu eingesetzt werden, den Organismus in seiner Funktion aktiv zu unterstützen - auch dieser klassisch medizintechnische Bereich ist ein Teil von Digital Healthcare. Zum anderen können sie, meist vernetzt mit anderen Systemen, Monitoring-Aufgaben übernehmen, die auch außerhalb des Krankenhauses Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand zulassen und bei Bedarf ein Eingreifen ermöglichen. Der Vortrag wird zu beiden Aspekten Beispiele aus aktuellen Forschungsprojekten vorstellen.
Das erste Projekt ist die Entwicklung eines mikromechanischen Mikrofons für Cochlea-Implantate. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, bei denen das Mikrofon wie ein Hörgerät hinter dem Ohr getragen wird, soll dieser Sensor direkt ins Mittelohr eingesetzt werden und die - sehr schwachen - Vibrationen der Gehörknöchelchen erfassen. Für eine maximale Signalqualität ist eine Finite-Elemente-Modellierung und Simulation des Mittelohrs notwendig, um einerseits die beste Position des Mikrofons zu bestimmen und andererseits die Form und Funktionsweise des Sensors zu optimieren. Zudem müssen in enger Zusammenarbeit mit Chirurgen die Rahmenbedingungen geklärt werden, unter denen ein derartiger Sensor in der medizinischen Praxis einsetzbar ist.
Das zweite Beispiel stammt aus dem großen Bereich, der in den letzten Jahren unter dem Schlagwort "Ambient Assisted Living" bekannt wurde und der auch von der EU besonders gefördert wird. Konkret geht es darum, älteren Menschen möglichst lange ein Leben in ihrer gewohnten häuslichen Umgebung zu ermöglichen, was einerseits die Lebensqualität deutlich hebt und andererseits die Kosten für die Altenbetreuung insgesamt reduzieren hilft. Ein Kernpunkt solcher, in Deutschland teilweise schon erfolgreicher Vorhaben sind für den Benutzer einfach zu bedienende Kommunikationsmöglichkeiten mit einer Servicezentrale, die bei Bedarf Hilfe leistet. Die zweite Basis sind Sensoren, die den Gesundheitszustand des Benutzers beobachten und gegebenenfalls Alarm schlagen können. Hier zeigt sich, dass relativ einfache Sensoren bereits ausreichend sein können - es kommt auf die intelligente Kombination und Auswertung ihrer Daten an. Ein zentraler und oft vernachlässigter Punkt hingegen ist die Akzeptanz der Technik durch den Kunden. Sie
muss im Hintergrund bleiben und darf nicht das Gefühl einer Überwachung erzeugen. Vordergründig ist aus Benutzersicht daher "Low Tech" oft besser als allzu offensichtliche Hochtechnologie. Daher ist für derartige Projekte die Einbindung von Nicht-Technikern unabdingbar. |
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Robert TRAUSMUTH
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Leiter des Fachbereichs Computer Engineering, Fachhochschule Wiener Neustadt |
Abstract
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In modern computer architectures the plug and play technology is an integrated feature. Medical devices, however advanced they are, are still built as stand alone devices. If the patient data can be exchanged among different devices, patient safety could be improved significantly. In this talk I will present case studies to show how data exchange between medical devices can be used to lower the number of false alarms and how we can achieve closed-loop control to potentially save the lives of patients.
In cooperation with the Center for Integration of Medicine and Innovative Technology (CIMIT) in Boston, MA, we are about to develop a medical device plug and play prototype. The initial prototype which demonstrates the feasibility and acts as input for requirements engineering has already been shown at the last HIMSS conference in April 08 in Orlando, FL. In this talk, I provide an overview of the prototype, the current status, and possible use of this technology in hospitals.
Since there is no widely adopted standard for medical device interoperability, CIMIT is developing a standard named Integrated Clinical Environment (ICE). This standard takes care of the crucial points to increase patient safety, namely Smart Alarms, Workflow Support and Safety Interlocks. The third part of the talk introduces this concept and shows how it integrates these three points.
References:
Medical Device Plug & Play White Paper http://www.mdpnp.org
Getting Connected for Patient Safety, J. Goldman, PSQH Journal, Feb. 2008
CIMIT Operation Room of the Future http://www.cimit.org/orfuture.html |
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Peter BIRNER
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Leiter der Abteilung Medizinische Betriebssteuerung und Medizinischer Koordinator, NÖ Landeskliniken-Holding, St. Pölten |
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Chair |
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Claus ZEPPELZAUER
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Head of Department, Company and Technology, ecoplus. The Business Agency of Lower Austria, St. Pölten |
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Coordination |
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