gms | German Medical Science

In den westlichen Industrieländern ist seit Jahren ein deutliches Wachstum koronarer Herzerkrankungen zu verzeichnen [1], [2]. Eine signifikante Anzahl davon führt durch einen ausgelösten Herz-Kreislauf-Stillstand zum Tod, da Rettungskräfte den Patienten durch Sofortmaßnahmen oftmals nicht schnell genug reanimieren können. Statistiken belegen, dass rechnerisch alle vier Minuten ein Mensch in Deutschland am plötzlichen Herzstillstand verstirbt, womit es sich dabei um die häufigste Todesursache handelt [3], [4], [5], [6]. Das Herzinfarktrisiko ist nicht auf eine spezifische Altersgruppe beschränkt, es erhöht sich mit den vielfältigen Formen ungesunder Lebensweisen. Beim Eintreten eines plötzlichen Herzstillstandes wird von einer zehnprozentigen Abnahme der Überlebenswahrscheinlichkeit nach jeder Minute ohne medizinische Intervention ausgegangen, was die hohe Relevanz schnell eingeleiteter Rettungsmaßnahmen aufzeigt. Einer wirksamen Herz-Lungen-Wiederbelebung kommt dabei die primäre Bedeutung zu, gefolgt vom möglichen Einsatz eines Defibrillators [2], [7], [8].

Um medizinische Laien bei der Wiederbelebung zu unterstützen, wurden an vielen öffentlichen und auch privaten Orten „Automatische Externe Defibrillatoren (AED)“ bereitgestellt [9]. Bei der Nutzung dieser AED existieren jedoch zwei grundlegende Probleme. Erstens die Unwissenheit der breiten Öffentlichkeit über die Existenz von für Laien bedienbarer Defibrillatoren und Zweitens die Unkenntnis über den Standort des nächst gelegenen Gerätes.

Das Bewusstsein für die Problematik wurde durch einen medizinischen Notfall auf einer Konferenz im Frankfurter Bahnhof ausgelöst. Trotz unmittelbarer Alarmierung mit allen notwendigen Informationen zum Vorfall und Standort, sowie verkehrstechnisch idealer Position, dauerte die Anfahrt durch den Notarzt 15 Minuten. In dieser Wartezeit konnten die nicht mit der Versorgung des Betroffenen beschäftigten anwesenden Personen jedoch nicht den Standort des nächst gelegenen Defibrillators ermitteln.

Zielsetzung des Projekts „Defi Now!“ ist die Erstellung eines Defibrillatoren-Katasters mit zugehöriger mobiler Anwendung, um bei solchen Notsituationen eine zeitnahe Versorgung des Verunfallten zu ermöglichen [10]. Als Nutzer werden alle Personen angesehen, die nicht aktiv an der Versorgung bzw. Stabilisierung des Patienten beteiligt sind. Erreicht werden soll eine beschleunigte Ersthilfe am Patienten, um Folgeschäden zu reduzieren.

Bei der konzeptionellen Entwicklung der „Defi Now!“-Infrastruktur wurden unterschiedliche Anforderungen und Erfahrungen von zahlreichen Medizinern, darunter insbesondere Notfallspezialisten aus der Kardiologie, berücksichtigt und umgesetzt. Die Infrastruktur (siehe Abbildung 1 [Abb. 1]) besteht aus einem Server im Backend und einer mobilen Applikation für Smartphones und Tablets [10], [11], [12].

Die „Defi Now!“-Applikation (verfügbar für iPhone (DefiNow! iOS: http://itunes.com/app/definow) und Android (DefiNow! Android: https://play.google.com/store/apps/details?id=org.definow.android) wurde für drei Anwendungsszenarien entwickelt:

• Ermittlung des nächst gelegenen Standorts eines AED
• Schaffen von Bewusstsein bezüglich der Problemstellung und erste Maßnahmen zur Versorgung des Betroffenen
• Hinterlegen und Pflegen von AED-Standorten

Bei der Entwicklung der Applikation wurde besonderes Augenmerk auf die Notfallsituation gelegt. Beim Start wird der Benutzer geführt, so dass er im ersten Schritt einen Notruf absetzen kann und im zweiten Schritt Hinweise zur Versorgung des Patienten erhält [9]. Der dritte Schritt, die Ermittlung der nächst gelegenen Position eines AED, kann dann von einer weiteren Person ausgeführt werden, die nicht unmittelbar an der Versorgung des Patienten beteiligt ist (siehe Abbildung 2 [Abb. 2]).

Für das Hinterlegen und Pflegen der AED-Positionen und Daten muss der Benutzer aktiv einen Modus-Wechsel durchführen. Dieses Vorgehen wurde gewählt um dem Benutzer in der Notfallsituation nur die dann relevanten Daten und Dialoge bereitzustellen.

Die Darstellung des nächsten Standorts eines AED geschieht mittels Listenansicht oder anhand einer Karte (siehe Abbildung 3 [Abb. 3]).

Die Sortierung erfolgt dabei anhand des Abstands zwischen dem Benutzer und den Positionen der AED und berücksichtigt die in der Datenbank hinterlegten Öffnungszeiten des Standorts (z.B. bei Einkaufszentren). Zum schnelleren Auffinden wird dem Benutzer der Weg mittels einer Navigationsfunktion vorgeschlagen. Innerhalb von Gebäuden erfolgt die Wegfindung mangels GPS-Signals mittels „Micro-Navigation“. Dabei handelt es sich um mehrere Bilder des Standorts aus unterschiedlichen Entfernungen und Blickwinkeln (siehe Abbildung 4 [Abb. 4]).

Mittels dieser Bildstrecken kann somit der AED auch in Notfallsituationen schnell gefunden werden.

Der Backend-Server von „Defi Now!“ beinhaltet die zentrale Datenbank der Standorte, die vom mobilen Endgerät abgefragt werden. Bei einer Anfrage erhält der Benutzer nur eine Untermenge der verfügbaren und für ihn relevanten Standorte, um die Zeit der Datenübertragung zu minimieren.

Auf dem Backend-Server befindet sich zudem die Webseite des Projekts. Diese hat das Ziel, über das Projekt und den Hintergrund zu informieren. Registrierte Benutzer haben darüber hinaus die Möglichkeit, Standorte zu hinterlegen und zu editieren. Diese Funktionalität wird Benutzern und Organisationen bereitgestellt, die eine größere Anzahl an Standorten einpflegen möchten. Abhängig vom Ursprung des Datensatzes werden die Informationen dem Benutzer als „verifiziert“ oder „ungeprüft“ präsentiert.

Um die Praxistauglichkeit der Plattform zu verbessern, werden das Backend und die mobile Anwendung während der Projektlaufzeit sukzessiv verbessert.

Im Rahmen dieses Projekts findet die gestaltungsorientierte Forschungsmethodik des „Design Researchs“ Einsatz [13], [14], [15]. Aufgrund des iterativen und mehrstufigen Vorgehens bei der Konzeption und Entwicklung eignet sich dieser Ansatz aus Sicht der Autoren besonders gut [10].

Ausgangspunkt dieses Forschungsansatzes ist stets ein Bedarf für die Lösung eines allgemeinen Problems. Im vorliegendem Fall das lebensrettende Auffinden eines AED (awareness). Die erste Lösungsskizze auf Basis einer Anforderungsanalyse nebst Konzeption unter Berücksichtigung der Schwierigkeiten des Szenarios und unter Einbezug von Fachkräften (suggestion) führte zu einer Prototypentwicklung, der mobilen „Defi Now!“-Applikation (development). Das entstandene Artefakt ist im Folgenden einer soliden, realweltlichen Evaluation zu unterwerfen.

Im AED-Kontext ist dies prinzipiell schwierig, da hinreichende Fallzahlen zum Einsatz in Notsituationen kaum zu ermitteln sind. Gleichwohl lassen sich Aspekte zum User Interface Design mit Probanden in einer Simulationsumgebung untersuchen. Dabei lässt sich keinesfalls die von extremen psychischen Stress gekennzeichnete Situation des realen Notfalls rekonstruieren und eine Eignung des Prototypen in dieser Situation adäquat evaluieren. Jedoch können die Ergebnisse der Simulationen und die Hinweise der Benutzer aus dem realen Einsatz der Applikation zu wertvollen Informationen führen. Zudem eignen sich derartige Artefakte zur Diskussion mit Experten und zur Anbahnung von Kooperationen. Darüber hinaus können auf technischer Ebene Informationen über die Stabilität des Systems erhoben werden.

Diese gesammelten Informationen werden aufbereitet und führen im nächsten Entwicklungszyklus zu einem Re-Design (operation & goal knowledge). Die in aufeinanderfolgenden Versionszyklen bzw. durch Evaluationen gewonnenen Erkenntnisse werden zur Verbesserung des Artefakts sowie dem tieferen Verständnis der Gesamtzusammenhänge eingesetzt (circumscription). Daraus resultieren die Erfahrungen und Ergebnisse aus dem Projekt „Defi Now!“ (conclusion).

Die vorwiegend medizinische Literatur zum AED-Einsatz durch Laien hat einige ernüchternde Ergebnisse hervorgebracht [10], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22]. Lösungen wie AEDmap (siehe Aichi Automated External Defibrillator Map: http://aed.maps.pref.aichi.jp) in Japan oder das niederländische Projekt AED4.EU (siehe AED4.EU: http://www.aed4.eu/) variieren dabei insofern von „Defi Now!“, als dass sie primär nur auf bestimmte Regionen beschränkt sind oder unzureichende Ansätze für die Mikronavigation bieten. Teilweise fehlt es auch an Ansätzen für die systematische Erweiterung des Datenbestandes. In Zukunft wird sich daher nur eine Verschmelzung der Ansätze und Daten als sinnvoller Entwicklungspfad aus Sicht der Allgemeinheit rechtfertigen lassen. Ein qualitativer Vergleich der Lösungen unter Beachtung eines fairen Experimental Designs wird aktuell erarbeitet um diese Verschmelzung zu ermöglichen. Trotz geführten Gesprächen ist es den Autoren aktuell noch nicht gelungen, Kooperationen mit anderen Projekten zu etablieren.

Die Anzahl von verfügbaren AED-Standorten sowie deren Qualität ist für die Nutzer entscheidend. Neben dem Community-basierten Ansatz, bei dem die Anwender Standorte melden können, werden auch Datensätze von Vereinen und Organisationen integriert, die sich ebenfalls der gleichen Themenstellung verschrieben haben. Dabei müssen sowohl technische wie auch organisatorische Herausforderungen berücksichtigt werden.

Auf der Seite der technischen Herausforderungen zeigt sich die Heterogenität der verfügbaren Daten sowie ihre Bereitstellung. Die Daten werden bei den verschiedenen Kooperationspartnern auf unterschiedlichen Medien verwaltet. Dabei reicht die Spannbreite von Papierlisten bis zur eigens entwickelten Datenbanklösung. Zudem besitzen die Datensätze unterschiedliche Attribute und Ausprägungen. Dadurch ist z.B. eine Integration in die „Defi Now!“ Datenbank aufgrund von fehlenden Geoinformationen nicht ohne Nachbearbeitung möglich.

Gegenüber den technischen Herausforderungen stehen die organisatorischen. Viele Kooperationspartner sehen Ihre Datensätze als „Besitz“ an. Eine Weitergabe auch an nicht kommerziell agierende Projekte wie „Defi Now!“ gestaltet sich oft nur schwierig. Darüber hinaus werden die in den Listen erhobenen Standorte während der Nutzung nicht erneut verifiziert. Dadurch verbleiben in den Liste auch Standorte, an denen sich kein AED mehr befindet.

Aufgrund dieser Problematik wird ein idealtypisches Datenmodell und Vorgehen entwickelt, dass diesen Initiativen bereitgestellt werden soll. Zielsetzung ist die Integration auch von landesübergreifenden Datensammlungen sowie die Aufrechterhaltung der Datenqualität. Da unterschiedliche Kooperationspartner auf ihre Infrastruktur nicht verzichten wollen, wird im nächsten Projektschritt eine Datenbasis entwickelt, die Datensätze aus fremden Datenbeständen in „Defi Now!“ anzeigen und integrieren kann. Die Datenbasis versteht sich dabei als zentrale Integrationsplattform einer Hub-and-Spoke-Architektur. Die Datenhoheit, Datenpflege und Einhaltung der Datenqualität obliegt aber weiterhin den Kooperationspartnern.

Im Rahmen dieses Projekts zeigte sich, dass heutige Rettungsstellen noch unzureichend von den technischen Fähigkeiten aktueller mobiler Endgeräte profitieren.

Im Rahmen der laufenden Forschung wird betrachtet, wie bei einem Notruf die Position des Anrufs bereitgestellt werden kann. Durch die große Verbreitung von Endgeräten mit eingebauten GPS-Empfängern kann diese Information dabei helfen, die Zeiten bis zu Erstversorgung zu minimieren, da direkt geeignete Anfahrwege gewählt werden können. Als Herausforderung steht aktuell die heterogene technische Infrastruktur auf Seiten der Rettungsstellen im Weg, so dass eine derartige Funktion zu Beginn nur zusätzlich angeboten werden könnte.

Auf technischer Seite existiert die besondere Herausforderung in der Bereitstellung der Anwendung für eine große Benutzergruppe. Daher werden zukünftig alle mobilen Smartphone-Plattformen unterstützt, die im Massenmarkt etabliert sind. Erreicht wird dies unter anderem durch die Verwendung von Ansätzen der Cross-Plattform-Entwicklung [23], [24], [25].

Um das Auffinden von AEDs innerhalb von Gebäuden zu erleichtern, erhält der Benutzer aktuell unterschiedliche Bilder vom Standort des AEDs, da eine Positionsbestimmung mittels GPS innerhalb von Gebäuden nicht oder nur eingeschränkt möglich ist. Aufgrund baulicher Gegebenheiten muss der Benutzer zusätzlich unterstützt werden um zeitnah den Standort innerhalb des Gebäudes zu finden. Im weiteren Entwicklungsschritt wird daher das System um eine Schnittstelle erweitert, die eine Alarmierung des AEDs auslösen kann. Anhand des optischen und akustischen Signals kann der Benutzer im Notfall leichter auf den Standort hingewiesen werden.

Gleichzeitig wird die Applikation einer umfangreichen software-ergonomischen Untersuchung hinsichtlich der Bedienbarkeit und Benutzerfreundlichkeit, vor allem unter Betrachtung der Bediengeschwindigkeit im Notfall, unterzogen. Damit wurde an der Universität Koblenz im Rahmen einer Kooperation mit der Arbeitsgruppe „Natürlichsprachliche Künstliche Intelligenz“ bereits begonnen. Erste Ergebnisse hierzu stehen noch aus.

Aus Sicht der Autoren handelt es sich bei den AED-Datensätzen um Informationen, die der Allgemeinheit frei zur Verfügung gestellt werden müssen, um dadurch in einem Notfall helfen zu können.

Um diese Daten einer großen Personengruppe bereitzustellen und gleichzeitig von dieser auch neue Positionen erhalten zu können, werden Konzepte entwickelt, die Datensätze von „Defi Now!“ in das Projekt „OpenStreetMap“ (OSM) (Open Street Map: http://openstreetmap.de/) zu überführen. Dabei handelt es sich um einen Community-getriebenen Ansatz, kostenfreie Karten zu erstellen [26], [27], [28], [29]. Die Karten könnten durch die Standorte von AED aufgewertet werden. Eine Herausforderung bei diesem Ansatz ist eine Datenstruktur bereitzustellen, die es erlaubt, auch durch die OSM-Community erstellte neue AED-Standorte wieder in die „Defi Now!“-Datenbank zu importieren.

Ein weiterer Ansatz der Verbreitung stellt die Linked Open Data Initiative (Linked Open Data: http://linkeddata.org/) dar. Diese hat die Zielsetzung, Datenbestände öffentlich zugänglich zu machen. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass andere Dienste diese Daten im Rahmen der Dienstleistungserbringung integrieren und somit den Benutzern bereitstellen [30].

Die generelle Zweckerfüllung des Projektes „Defi Now!“ kann nach Ansicht der Autoren bereits dann hinreichend nachgewiesen werden, wenn auch nur ein einziges Menschenleben mit direkter Unterstützung von „Defi Now!“ oder indirekt durch die Schaffung des Bewusstseins für die Problematik gerettet werden kann. Darüber hinaus können die Ergebnisse einer komplementär durchgeführten Literaturanalyse zur wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit des Aufstellens öffentlicher AED als Sekundärargumentation herangezogen werden [10], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22]. Die zahlreichen aufgezeigten Ansätze für eine Weiterentwicklung der „Defi Now!“ Applikation bieten umfangreiche interdisziplinäre Forschungsansätze. Zielsetzung des Gesamtprojektes ist die Weiterentwicklung zu einer „Notfall-Applikation“. Diese unterstützt den Anwender in Zukunft bei unterschiedlichen Notfallsituationen.

Die Autoren erklären, dass sie keinen Interessenkonflikt haben.