gms | German Medical Science

50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds)
12. Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie (dae)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie
Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie

12. bis 15.09.2005, Freiburg im Breisgau

BurnCase 3D - grafische medizinische Dokumentation am dreidimensionalen Modell

Meeting Abstract

  • Christian Rodemund - Unfallkrankenhaus Linz der AUVA, Leonding
  • Herbert Haller - Unfallkrankenhaus Linz der AUVA, Leonding
  • Thomas Luckeneder - UAR-UpperAustrianResearch GmbH, Hagenberg
  • Johannes Dirnberger - UAR-UpperAustrianResearch GmbH, Hagenberg
  • Michael Girletzlehner - UAR-UpperAustrianResearch GmbH, Hagenberg

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie. Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie. 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), 12. Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Epidemiologie. Freiburg im Breisgau, 12.-15.09.2005. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2005. Doc05gmds330

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/gmds2005/05gmds322.shtml

Veröffentlicht: 8. September 2005

© 2005 Rodemund et al.
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Gliederung

Text

Einleitung

Anhand epidemiologischer Zahlen kann man von 1,5 Millionen schweren Verbrennungen in Europa ausgehen. Mit 7000 Toten ist es die dritthäufigste unfallbedingte Todesursache. Die Dokumentation des Verletzungsaus-maßes, relevanter Begleitverletzungen und Erkrankungen sowie des klinischen Verlaufes ist die Vorraussetzung für die individuellen Therapie, Grundlage für neue Behandlungs-ansätze, Datenbasis von wissenschaftlichen Studien sowie Ausgangspunkt für betriebs- und volkswirtschaftliches Controlling, für Epidemiologie und Prophylaxe. Die spezielle Problematik liegt in der hohen Ungenauigkeit bei der Beurteilung des Verbrennungsausmaßes. Bisherigen Berechnungsmethoden ergeben eine 20% bis 50% unterschiedliche Einschätzung - je nach Erfahrung des Arztes und der zugrundeliegenden Systematik. Das hohen Datenaufkommen und die multi-dimensionalen Faktoren sind zusätzlich ein immenses personelles, logistisches und finanzielles Problem. Ungenügend strukturierte, unglaubwürdige und unvollständige Daten sowie mangelnde Standardisierung verhindern bisher überregionales wissenschaftliches Arbeiten in Multicenter-Studien. Auf Grund dieser Überlegungen wurde in einer Projektgruppe von Ärzten und Softwareingenieuren ein mit öffentlichen Mitteln gefördertes Projekt durchgeführt (Abbildung 1 [Abb. 1]). Ziel war es den Dokumentationsaufwand bei gleichzeitiger Erhöhung der Datenqualität zu reduzieren, nachvollziehbar und übersichtlich zu gestalten. Klassifikationen, Scores, Indizes, Controllingdaten etc. sollten automatisch und ohne weiteren Aufwand generiert werden. Die zugrunde liegende Datenbank müsste über standardisierte Schnittstellen mit bestehenden Systemen (Krankenhausinformationssystem, Operationserfassung, Verbrauchserhebung, Intensivregister, Komplikations- und Infektionsstatistik etc.) zusammenarbeiten und umfassende individuelle Abfragen und Reports ermöglichen. Tools für Arbeit im nationalen und internationalen Netzwerk und Integration einer zentralen Datenbank wären zu implementieren. Der Datensatz sollte auf internationalen Kriterien und Anforderungen wie zB. von der American und der European Burn Association und der WHO basieren.

Material und Methode

Das System wurde nach dem Paradigma der Objekt-Orientierten-Programmierung entwickelt, um die Wartbarkeit und die Aufteilung des Quellcodes zu erhöhen. Da die Interaktion mit 3D-Objekten sehr rechenintensiv werden kann, wird wegen der notwendigen Laufzeitoptimierung die Programmiersprache C++ auf einer Microsoft Windows-Plattform verwendet. Ein dreidimensionales Modell des Patienten wird als Datenstruktur im Speicher gehalten und durch den Einsatz der OpenGL Technologie hardwareunterstützt am Bildschirm dargestellt. Das 3D-Modell besteht aus einzelnen zusammengesetzten Dreiecken, die jeweils einer Körperregion und mehrerer beliebiger Eigenschaften (z.B. Verbrennungsgrad, Operationstiefe, etc.) zugeordnet werden. Die Größe dieser Dreiecke und damit die Auflösung des Gesamtmodells kann den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden. Es wurden verschiedene Selektions- und Navigationsmechanismen entwickelt, die mit unterschiedlichen Eingabemedien wie Maus, Digital-Pen, etc. bedienbar sind. Um die komplexe und große Datenmenge der 3D-Basismodelle (eigene Modelle je Geschlecht, Alter und Statur des Patienten) effizient zu verwalten wurde ein proprietäres Datenformat (BC3D) entwickelt. Bei der Modellierung der Datenstruktur wurde eine Meta-Architektur entworfen, um zukünftige Anpassungen bezüglich der zu speichernden Daten möglichst einfach zu halten.

Ergebnisse

Zum jetzigen Zeitpunkt haben wir eine voll funktionsfähiges Produkt erstellt, das die grundlegenden Anforderungen der grafischen Ein- und Ausgabe, der Reportgenerierung, Bildarchivierung, Verschlüsselung und Scoring erfüllt. Mit diesem Tool soll die deutsche Multicenterstudie 2006 durchgeführt werden. Die grafische Benutzerschnittstelle erlaubt mit unterschiedlichen Werkzeugen komfortable und schnelle Eingabe am dreidimensionalen Körper und ist in seiner Genauigkeit jedem bisher üblichen Verfahren weit überlegen. Die individuellen Unterschiede in der Bewertung des Verbrennungsausmaßes konnten nach unseren Ergebnissen auf ca. 5% reduziert werden. Anhand der Zeichnungen am 3D-Modelles werden automatisch Berechnungen über die betroffenen Oberflächen erstellt. Diese werden dann als klartextliche und bildliche Reports ausgegeben die genaue Aussagen über das Verbrennungsausmaß bezüglich absoluter und prozentueller Oberfläche, die Tiefenausdehnung, die Verletzungsart und die betroffenen Regionen geben. Unfall- und Notarztdaten, relevante Zusatzverletzungen und Erkrankungen werden erfasst. Wesentliche Daten aus dem klinischen Verlauf und Outcomeinformationen können für weitere statistische Zwecke eingetragen werden. Verschlüsselungen nach ICD10 erfolgt völlig automatisiert und im vollem Umfang. ICPM, OPS, Mel Codes etc. sind in den nächsten Versionen geplant um im Zusammenhang mit den anderen Daten eine DRG-konforme Auswertung zu ermöglichen.

Diskussion und Schlussfolgerungen

Die Notwendigkeit einer genauen Dokumentation des Verbrennungsausmaßes steht schon seit vielen Jahren außer Zweifel. Die zurzeit verwendeten Systeme basieren auf Dokumentation mit einem Patientenbogen anhand von Zeichnungen (zB. Lund-Browder Chart) oder tabellenförmiger Auflistung der einzelnen Körperregionen. Anhand dieser Aufzeichnungen erfolgen die Schätzungen im Zusammenhang mit der Verbrennungstiefe. Diese Systeme zeigen alle eine sehr hohe individuelle Ungenauigkeit und keine systematisierte datenbankmäßige Verarbeitung. Als Weiterentwicklung existieren Applikationen mit zweidimensionalen Körpermodellen. Hier kann bereits durch Eingabe von verschiedenen Parametern wie Alter, Gewicht und Körpergröße eine Anpassung an die individuelle Körperoberfläche durchgeführt werden. Doch nur eine realitätsnahe maßstabsgetreue Abbildung des 3-dimensionalen menschlichen Körpers kann anhand der visuelle Kontrollmöglichkeit und der computergestützten Ausmaßberechnung individuelle Fehleinschätzungen grundlegend reduzieren. Die automatisierte Erstellung aller Diagnosen, Verschlüsselungen, Indices und Scores nach großteils grafischen Eingabe bringt einen deutlich verringerter Zeitaufwand in der Dokumentation bei gleichzeitiger Erhöhung der Datenqualität und Verfügbarkeit –auch durch eine höhere Mitarbeitermotivation in diesem sehr unbeliebten Arbeitsbereich. Durch die Einbindung (KIS) relevanter Intensivparameter lassen sich in der Folge z.B. komplette DRG’s selbständig generieren. Die vollständige Erfassung aller Daten (Krankengeschichte) bis zum Behandlungsende ermöglicht eine visuelle Darstellung des Morbiditäts- und Therapiestatus anhand von abrufbaren Zeitpunkten und wird eine wesentliche Verbesserung in der Übersicht und Verlaufkontrolle bei der oft wochenlangen Behandlung der Patienten bieten.


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BurnCase 3D - Realistic Adaptation of 3-Dimensional Human Body Models Lecture Notes in Computer Science - Volume 3217 / 2004, Springer 2004 ISBN: 3-540-22977-9, ISSN: 0302-9743