gms | German Medical Science

49. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds)
19. Jahrestagung der Schweizerischen Gesellschaft für Medizinische Informatik (SGMI)
Jahrestagung 2004 des Arbeitskreises Medizinische Informatik (ÖAKMI)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie
Schweizerische Gesellschaft für Medizinische Informatik (SGMI)

26. bis 30.09.2004, Innsbruck/Tirol

Spezifikation eines Systems zur telemedizinischen Betreuung von Diabetikern bei algorithmischer Steuerung einer Insulinpumpe auf Basis kontinuierlicher Blutzuckermessung

Meeting Abstract (gmds2004)

  • corresponding author presenting/speaker Oliver Johannes Bott - Institut für Medizinische Informatik, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig, Deutschland
  • Joachim Bergmann - Institut für Medizinische Informatik, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig, Deutschland
  • Ina Hoffmann - Institut für Medizinische Informatik, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig, Deutschland
  • Oliver Schnell - Institut für Diabetesforschung, München, Deutschland
  • Dietrich Peter Pretschner - Institut für Medizinische Informatik, Technische Universität Braunschweig, Braunschweig, Deutschland

Kooperative Versorgung - Vernetzte Forschung - Ubiquitäre Information. 49. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), 19. Jahrestagung der Schweizerischen Gesellschaft für Medizinische Informatik (SGMI) und Jahrestagung 2004 des Arbeitskreises Medizinische Informatik (ÖAKMI) der Österreichischen Computer Gesellschaft (OCG) und der Österreichischen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (ÖGBMT). Innsbruck, 26.-30.09.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04gmds021

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/gmds2004/04gmds021.shtml

Veröffentlicht: 14. September 2004

© 2004 Bott et al.
Dieser Artikel ist ein Open Access-Artikel und steht unter den Creative Commons Lizenzbedingungen (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.de). Er darf vervielf&aauml;ltigt, verbreitet und &oauml;ffentlich zug&aauml;nglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Einleitung

International wird an der Kombination von Insulinpumpen mit Geräten zur kontinuierlichen Blutzuckermessung gearbeitet mit dem Ziel, einen vollständigen Regelkreis von Blutzuckermessung und Insulingabe zu realisieren. Die damit verbundene Automatisierung der Medikation impliziert die Frage, wie der Diabetiker insbesondere im Problemfall von medizinischem Fachpersonal zeitnah betreut werden kann.

Ziel des EU-Projekts INCA (Intelligent Control Assistant for Diabetes [1]) ist die Entwicklung eines Systems zur telemedizinischen Betreuung von Diabetikern, deren Insulingaben algorithmisch berechnet auf Basis kontinuierlicher Blutzuckermessung über eine Insulinpumpe erfolgen. Es basiert auf den vorangegangenen EU-Projekten M2DM (Multi-Access Services for telematic Management of Diabetes Mellitus [2]) und ADICOL (ADvanced Insulin Infusion using a COntrol Loop), beide durchgeführt von 1999 bis 2002. Gegenstand der ersten beiden INCA-Projektphasen (und dieses Beitrags) ist die systematische Ermittlung der Anforderungen an ein derartiges System sowie dessen Spezifikation zur Vorbereitung der eigentlichen Entwicklung.

Methoden

Zur Beschreibung des Systems wurde MOSAIK-M (Modellierung, Simulation und Animation von Informations- und Kommunikationssystemen in der Medizin) eingesetzt [3]. MOSAIK-M definiert neben der Werkzeugumgebung ein evolutionäres Vorgehensmodell zur systematischen Erstellung von IS-Modellen, dessen Hauptmerkmal die intensive Partizipation der Benutzer des modellierten Systems ist (wie z.B. Diabetiker und Ärzte). Zunächst wurde mit MOSAIK-M ein simulationsfähiges Ist-Modell der derzeitigen Versorgung von Diabetes-Patienten der Zielgruppe erstellt. Das Modell wurde iterativ erzeugt und durch Experten des Anwendungsfeldes (insbesondere Diabetologen und Patienten) evaluiert.

Das Ist-Modell bildete die Basis der Modellierung des Zielsystems (Soll-Modell), das zur simulationsgestützten Prüfung der Konzepte durch die zukünftigen Benutzer und als Vorstufe der eigentlichen Entwicklung eingesetzt wird.

In beidem Modellen wurden die Prozesse mit Petri-Netzen und die Objektstrukturen mit UML modelliert. Die Simulation der Modelle bedient sich Animationskomponenten zur Visualisierung der transinstitutionellen Abläufe sowie des Blutzuckerverlaufs, der Insulingaben und der Nahrungsaufnahme der Patienten.

Ergebnisse

Das Ist-Modell der Versorgung von Diabetikern der Zielgruppe umfasst Teilmodelle zum Diabetes-Management und zum Insulinpumpen-Training, aufgeteilt in Beschreibungen zu Objekten (75 Klassen) sowie Aufbau- und Prozessorganisation (8 Einrichtungen, 25 Rollenbeschreibungen, 156 Prozesse). Nach Vorgabe von Patientenprofilen und Szenarien des Stoffwechselverlaufs kann der Tagesablauf unter Einbeziehung beruflicher und sportlicher Aktivität sowie ärztlicher Betreuung durch (Fach-)Arztpraxen oder Kliniken simuliert werden.

Das auf dem Ist-Modell aufbauende Soll-Modell beinhaltet Beschreibungen zu Objekten (193 Klassen), Aufbau- und Prozessorganisation (341 Prozesse), sowie zu Soft- und Hardware (358 Programmbausteine, 112 Datenobjekte). Es beschreibt zum einen das persönliche Diabetes-Management des Patienten unter Verwendung eines Personal Digital Assistant (PDA), einer Insulinpumpe und kontinuierlicher sowie diskreter Blutzuckermessung sowie zum anderen die Einbindung des Patienten in eine telemedizinische Betreuung durch entsprechend ausgebildete Fachärzte und ein Call-Center. Das Modell wurde mit einer Simulations- und Animationskomponente verknüpft, welche die Vorgabe und das Durchspielen spezifischer Fälle bzw. Szenarien ermöglicht.

Systemkonzept

Das INCA-Systemkonzept umfasst einen so genannten „Personal Loop" und einen so genannten „Remote Loop". Innerhalb des auf jeweils einen Diabetiker ausgerichteten Personal Loops verbindet ein PDA mittels drahtloser Übertragung ein Gerät zur kontinuierlichen Blutzuckermessung mit der Insulinpumpe des Patienten. Der PDA kontrolliert dabei unter Einbeziehung der Blutzuckermesswerte die Einstellung der Insulinpumpe und ist zudem Dokumentations- und Kommunikationswerkzeug für den Patienten. Mit dem PDA führt der Diabetiker sein Diabetes-Tagebuch, seinen Terminplan, nimmt Kontakt mit dem betreuenden Diabetologen auf und empfängt Therapieempfehlungen.

Der Diabetologe ist zudem Teilnehmer am Remote Loop. Er erhält mittels eines so genannten Telemedical Central Server Zugang zu den Daten des Patienten und kann Daten an den PDA des Patienten übertragen. Mit speziellen Werkzeugen zur Kommunikation, Entscheidungsunterstützung, Datenauswertung etc. ausgestattet, wird er in die Lage versetzt, den Patienten umfassend zu betreuen. Der Remote Loop unterscheidet dabei medizinisches und technisches Betreuungspersonal innerhalb eines Call-Centers, sowie den Diabetologen, der den Patienten vor Ort betreut. In einem mehrstufigen Verfahren sind sie in die Versorgung des Patienten eingebunden. Ein Alarmsystem meldet kritische Situationen (Hyper- oder Hypoglykämie) sofort dem Call-Center, das dann umgehend reagieren kann.

Um der Entwicklung einer telemedizinischen Insellösung vorzubeugen, ist ein wesentlicher Bestandteil des Telemedical Central Server die Schnittstelle zu einer elektronischen Patientenakte als Teil einer Telematik-Plattform für das Gesundheitswesen. Als elektronische Patientenakte wird das System V-Net Med verwendet (eine Eigenentwicklung des Instituts für Medizinische Informatik), um die relevanten Dokumente aus dem Telemedical Central Server in die elektronische Gesundheitsakte des Versorgungsverbundes zu übernehmen und deren Inhalte den nachbetreuenden Fachärzten (Diabetologen, Ophthalmologen, Neurologen etc.) zur Verfügung zu stellen. Letztere können ihrerseits relevante Dokumente in die Akte speichern. Auch ist der Patient in die Lage versetzt, seine Gesundheitsakte einzusehen und zu verwalten. V-Net Med implementiert die XML-basierte Clinical Document Architecture von HL 7 [4].

Entwicklungsstand

Das System existiert zur Zeit als Prototyp mit reduzierter Funktionalität und wird in Kürze in einer ersten Studie unter Beteiligung der klinischen Partner aus München und Barcelona eingesetzt werden.

Diskussion und Ausblick

Die notwendige systematische Einbeziehung der potenziellen Nutzer in den Entwurf eines derart komplexen Systems konnte mit MOSAIK-M effektiv umgesetzt werden. Szenarien der geplanten Versorgung konnten durchgespielt und organisatorische und technische Probleme selbst auf Detailebene im Vorfeld der eigentlichen Implementierung erkannt und behoben werden. Gerade im internationalen Umfeld der Systementwicklung hat sich die auf Benutzerschnittstellenprototypen basierende Evaluation des Systemkonzepts als außerordentlich hilfreich erwiesen, um sprachliche Probleme bei der Interpretation der Benutzerschnittsellen frühzeitig zu eliminieren.

Die Evaluation zeigte, dass einfache Handhabung sowie eine maximale Integration der patientennahen Geräte (Insulinpumpe, kont. Blutzuckermesser, PDA) in den Tagesablauf von herausragender Bedeutung für die Akzeptanz des Systems durch Arzt und Patient sind. Innerhalb des INCA-Projekts wird dieses Modell zukünftig weiter mit Blick auf Closed-Loop-Anwendungen evaluiert.

Weiterhin wird eine Kosten-Nutzen-Betrachtung auf der Grundlage der mit MOSAIK-M erstellten Ist- und Soll-Modelle durchgeführt. Hierfür werden derzeit prozessorientiert Kostenstrukturen erarbeitet und in die Modelle eingepflegt.


Literatur

1.
www.ist-inca.org
2.
Bellazzi R, Arcelloni M. et al: "Design, Methods, and Evaluation Directions of a Multi-Access Service for the Management of Diabetes Mellitus Patients", Diabetes Technology & Therapeutics 5(4) pp.621-629 2003 ISSN: 1520-9156, 2003
3.
Martin JO, Terstappen A, Walter M.: Simulation medizinischer Prozesse - Der Braunschweiger Krankenhaussimulator. in: Carolo-Wilhemina, Forschungsmagazin der Technischen Universität Braunschweig, Jahrgang XXXVI, Heft 1/2001. ISSN 1334 4645. TU Braunschweig. 2001:78-86.
4.
Heitmann, K.U., Schweiger, R., Dudeck, J.: Discharge and referral data exchange using global standards-the SCIPHOX project in Germany. International Journal of Medical Informatics (2003) 70, 195-203.