Für die OP-Planung stehen dem Chirurgen heute verschiedene Informationssysteme zur Verfügung. Diese Anwendungen sind i.d.R. heterogen, so dass für die OP relevante Daten losgelöst in verschiedenen Systemen (KIS, RIS, PACS) mit jeweils eigenen Logins und Benutzerschnittstellen lagern. Die Übertragung der Planungsdaten in den OP ist heute nach wie vor von starken Medienbrüchen gekennzeichnet. In dieser Arbeit wird ein Framework vorgestellt, welches heterogene Softwareapplikationen und klinische Informationssysteme für die OP-Planung in einen einheitlichen Rahmen integriert und den Benutzer durch Single-Login und Automatisierung häufig wiederkehrender Aktionen unterstützt. Die OP-Planungsdaten werden in einer digitalen Planungsakte zusammengefasst, welche dem Chirurgen nahtlos elektronisch am integrierten OP-System zur Verfügung steht.
Patient-Lockup) aufgegriffen, auf die bestehenden klinischen Fragestellungen und den Ansatz eines integrierten OP Systems angepasst und mit zusätzlichen Funktionalitäten ausgestattet.
Das Framework realisiert einen elektronischen Datenaustausch zwischen Systemen der OP-Planung und der introperativen Anwendung im integrierten OP. Dafür wurde eine Datenbankumgebung geschaffen, welche die auszutauschenden Informationen konsistent speichert und für alle integrierten Applikationen zugänglich macht. Es wurden mehrere Anforderungen an das Datenbankmanagementsystem (DBMS) definiert und fünf Open Source Produkte für die Auswahl evaluiert: PostgreSQL, MySQL, MaxDB, Ingres und Firebird. Durch die Evaluation wurde PostgreSQL als für die Prototypimplementierung am besten geeignetes DBMS ausgewählt. Nach einer Analyse der zu erwartenden Daten wurde ein entsprechendes Datenbankschema erstellt. Die Datenbank speichert keine Daten, welche bereits in anderen Informationssystemen bestehen sondern nur Verknüpfungen darauf, sowie Daten welche gegenwärtig noch nicht durch andere Systeme zur Verfügung gestellt werden, z.B. Checklisten, Planungsnotizen, Screenshots, Benutzerprofile etc.
Für die integrierte OP-Planung wurde die Applikation ‚MetaPlan’ entwickelt, welche als übergeordneter grafischer und kontextueller Rahmen für den Planungsprozess dient. Der klinische Benutzer meldet sich mit einem Login in MetaPlan an, woraufhin dessen persönliches Benutzerprofil aus der OPDatenbank geladen wird. Dieses Profil enthält (PGP verschlüsselt) die Zugangsdaten des Benutzers zu allen Planungsapplikationen und klinischen Informationssystemen, dessen Rolle, sowie Fachdisziplin-spezifische Listen der verwendeten Planungssoftwares und systeme.
MetaPlan arbeitet als Sidebar am Bildschirmrand und ruft nach dem Login entsprechend dem Nutzer und der Art des Eingriffs - die benötigten PlanungsApplikationen auf, loggt den Benutzer automatisch ein und ordnet die Fenster übersichtlich auf dem Bildschirm an (Abb. 1). Immer wiederkehrende Arbeitsabläufe und Funktionen (z.B. 1.
OP-Plan aufrufen, 2. Patient in klinischem Informationssystem suchen und aufrufen, 3. selben Patient im PACS suchen und aufrufen, etc.), welche oft erst durch tief geschachtelte Menüs in den Abbildung 1: MetaPlan (Sidebar links) bildet den Kontext für die OPjeweiligen Applikationen erreicht wer- Planung und automatisiert unterstützend den Zugriff auf Planungsanwenden können, werden durch das Frame- dungen und -systeme (rechts). Es ermöglicht die Zusammenstellung einer work flexibel modelliert, zentral in der digitalen Planungsakte mit relevanten Daten (links unten), Screenshots etc. OP-Datenbank gespeichert und in MetaPlan angezeigt. Der Benutzer kann beliebig einzelne Teilaufgaben des Workflows auswählen, welche dann durch MetaPlan vollautomatisiert innerhalb der Planungs- und Informationssysteme ausgeführt werden (z.B. „Im KIS gewählten Patienten im PACS aufrufen“). Die Automatisierung von Programmabläufen und der Zugriff auf Daten in den fremden Planungsapplikationen werden mit AutoIt [3], einem Script-System zur Applikationsautomatisierung, realisiert. Ein in dieser Arbeit entwickelter Skript- und Profileditor realisiert die zentrale Administrierung aller Skripte, Planungssoftwares und Benutzerprofile in der OP-Datenbank. Es können jegliche Windows-basierte Planungssoftwares und xIS-Applikationen verwendet werden. Die eigentlichen Funktionalitäten der Applikationen werden dabei nicht verändert, sondern durch MetaPlan unter einen einheitlichen Rahmen gesetzt und der Benutzer durch die Automatisierung von Eingaben entsprechend des Planungsworkflows unterstützt. Darüber hinaus realisiert MetaPlan einige zusätzliche Funktionen. So können jederzeit Screenshots der eingebundenen Planungsapplikationen erstellt und optional mit Annotationen versehen werden. Weiterhin können Notizen, Zeichnungen, Nachrichten an die OP-Vorbereitung und Checklisten erstellt werden. Diese Planungsdaten und der elektronische Patientenkontext bilden eine digitale OP-Planungsakte welche abschließend in der OP-Datenbank gespeichert wird.
oAfmfenIeCnCAStSandLaeridpszigbawsiuerrednedeesin OaPu-f BenutzCehr‐iSrcuhrngittstelle TechBneinsucthzeerr‐SAchdnmititnstiesltlerator LegKeonmdKepe:ornne‐nte Modul Nutzer Integrations-framework entwickelt t(eArbMb.o2d)u,lew(eHlcahredsweairne-SuynsdtemSofvtewrtaeriel-) Network Component Controller MWSaoynrsaktegflmmowt. PaMtioednetleln KISSC/eROrIvMSe/rLIS tiznuwreisriencahelreinsSieedrretvni[c4eM]-.ooDrdiieuenletKineorimtmenmNAunercitkzhwaitteeiokrkn- MunaKdSnoe anZsgutsreigoomrlnilfee fsn‐t uMndSo Dynsiittaoegmrnino gse ZeSitiysn&iec rKhuornongnte‐xt LDoagtgeinng‐ DaOtePn‐ basiert auf Standard-Protokollen für bank bank Session Management, Datenaustausch, Fernsteuerung, Zeitsynchroni- TTIMIMOMMPS SNNeNettezwtwwoerokrrkkInIIfnnrfafrrsaatssrtutrrcuutcuktruteurer sDieierunKgernskoowmieponSeynstteenmüdbeerr wInatcehgurantgi-. DICOM InTtieCrofaLic e RTP InTtieCrofaLci e OpLeinnkIGT InTteiCrofaLci e OpLeinnkIGT InTtieCrofaLic e MSoednasloiträetnen ProtXokoll InTtieCrofaLic e ionntseagrrciehritteenktuSrybsitledmens duasndRüucmkrfaatsdseens Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 CA&S S Hoaftrwdwaraere Modul n das zentrale Kontroll- und Überwa- Patient chungsmodul (Network Component Abbildung 2: OP-Integrationsarchitektur des ICCAS Leipzig. Controller), Logging, die OPDatenbank, Schnittstellen zu klinischen Informationssystemen sowie die Benutzerschnittstellen zum Kliniker und dem technischen Administrator. MetaPlan bildet ein Modul in der Integrationsarchitektur, welches über die Netzwerkinfrastruktur mit der OP-Datenbank kommuniziert.
Die zentrale Steuereinheit im OP realisiert die Benutzerschnittstelle zum Chirurgen, bezieht die in der Planungsphase mit MetaPlan generierten digitalen OP-Planungsakten aus der OP-Datenbank und bereitet diese für die Darstellung auf. Daten welche intraoperativ erfasst oder generiert werden (z.B. Screenshots vom integrierten Videorouting- und Dokumentationssytem), werden automatisch mit dem aktuellen Patientenkontext verknüpft und in der OP-Datenbank gespeichert. Am Ende der OP erhält der Chirurg eine Übersicht aller erfassten Daten und kann diese für die OP Dokumentation und die Archivierung im PACS auswählen. 3
Das vorgestellte Framework realisiert eine Daten- und Kontextintegration zwischen OP-Planung und intraoperativer Anwendung im integrierten System.
Dem klinischen Nutzer steht mit MetaPlan ein Werkzeug zur Verfügung, welches bestehende Planungsanwendungen und klinischen Informationssysteme unter einem einheitlichen Rahmen vereint. Der Zugang zu den bestehenden Applikationen wird mittels Single-Login vereinfacht und der Nutzer im Planungsworkflow unterstützt, indem MetaPlan bei Bedarf häufig wiederkehrende Benutzerinteraktionen vollautomatisiert ausführt. Zusätzlich können verschiedene Daten (z.B. Screenshots, Notizen, Mitteilungen an OP-Vorbereitung, Checklisten) in die digitale OP-Planungsakte eingefügt werden, welche vorher auf Papier oder Wechseldatenträgern in den OP transportiert wurden.
Für den klinischen Anwender entsteht der Vorteil, dass sämtliche Daten, welche in der digitalen OP-Planungsakte zusammengefasst wurden unmittelbar und vollständig am chirurgischen Arbeitsplatz im integrierten OP-System zur Verfügung stehen (Abb. 3). Das vorgestellte Framework wurde in die modulare OPSystemarchitektur des ICCAS eingearbeitet und ein Prototyp in einem Demostrator OP realisiert (Abb. 4). Das Gesamtsystem realisiert so die Integration medizinischer Hard- und Softwarekomponenten auf den Ebenen Datenintegration, Funktionsintegration, Kontextintegration sowie Applikations- und Display-Integration.
Die vorgestellte OP-Integrationsarchitektur ist unabhängig von einer speziellen chirurgischen Disziplin und kann aufgrund des modularen Designs mit geringem Aufwand an spezielle klinische Anforderungen angepasst werden. Dies umfasst auch die verwendeten Planungsapplikationen und klinischen Informationssysteme in MetaPlan sowie die Planungsworkflows für die entsprechenden klinischen Fragestellungen. 4
Abbildung 4: Prototyp des integrierten OP-Systems im Demonstrator-OP.
Abbildung 3: Präsentation der Planungsdaten an der zentralen Steuerkonsole im integrierten OP-System. Links: Anzeige aller geplanten Patienten am Tag, Mitte: Nachrichten des Chirurgen an die OP-Vorbereitung, Rechts: Zugriff auf alle Daten aus MetaPlan (Screenshots, Notizen, ..) sowie die Kontrollfunktionen des Videorouting-Systems. Das vorgestellte Framework demonstriert in einer Prototypimplementierung erfolgreich einen durchgängig einheitlichen elektronischen Datenfluss - ausgehend von der OP-Planung hin zum Einsatz im integrierten OP-System. Alle relevanten Daten der OP-Planung können in einer digitalen Planungsakte verknüpft werden, welche unmittelbar im OP zur Verfügung steht. Gleichermaßen bewahrt das integrierte System den bereits in der Planung erstellten elektronischen Patientenkontext, welcher während der OP generierte Daten (z.B. Screenshots) automatisch mit den Patientendaten (ID, Name, Geb., ...) verknüpft, so dass diese konsistent in die Dokumentation und Archivierung eingehen. Die bestehenden Planungsapplikationen und klinische Informationssysteme werden in ihrer Funktion und Benutzerschnittstelle nicht verändert, sondern der Zugriff darauf und deren Ausgaben unter MetaPlan vereinheitlicht und vereinfacht. Durch den flexibel definierbaren Planungsworkflow werden die vormals heterogenen Einzelapplikationen funktionell in ein einheitliches Anwendungsschema integriert und der Zugriff auf häufig verwendete Funktionen deutlich beschleunigt. Das Framework kann aufgrund der flexiblen Struktur mit zentral administrierbaren Profilen, Planungsworkflows und Automatisierungs-Skripten leicht für verschiedene klinische Anwendungsszenarien angepasst werden. 5