Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik der TU Braunschweig und der MHH

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1 Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik der TU Braunschweig und der MHH Direktor: Prof. Dr. Herbert K.Matthies (Leiter MHH-Standort) Tel.: 0511 / matthies.herbert@mh-hannover.de Forschungsprofil Die Informatik hat heutzutage im medizinischen Bereich einen hohen Stellenwert. Dies spiegelt sich auch in der weitreichenden Integration des Peter L. Reichertz Instituts an seinen beiden Standorten der Medizinischen Hochschule Hannover sowie der TU Braunschweig sowohl in der Forschung als auch der Lehre wider. Am Standort MHH liegt der Schwerpunkt auf der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Informatik und Medizin in den folgenden Forschungsgebieten: E-Learning in der Medizin und Zahnmedizin Elektronische Prüfungen im Modellstudiengang HannibaL Verarbeitung und Visualisierung medizinischer Bilddaten Assistierende Gesundheitstechnologien Medizinisches Data Mining Die Vermittlung medizinischen Wissens in der Aus-, Weiter- und Fortbildung kann durch die Verwendung didaktisch aufbereiteter multimedialer Lehrinhalte unterstützt werden; komplexe Sachverhalte, medizinische Verfahren, Untersuchungs- und OP-Techniken lassen sich so anschaulich vermitteln. Ziel ist die Konzeption und Realisierung webbasierter Lern- und Prüfungsmethoden zur Vermittlung und Überprüfung von Faktenwissen und prozeduralem Wissen wie klinischen Fähigkeiten und medizinischen Handlungsweisen. Hierbei können auch individuelle Lehr- und Lernerfahrungen verschiedener Nutzergruppen z.b. beim regulären Studentenunterricht oder in der Fort- und Weiterbildung medizinischen Fachpersonals mit einfließen. Die Umsetzung der Inhalte in diversen Projekten wird wissenschaftlich begleitet. Unterstützt wird die Entwicklung durch den Einsatz unterschiedlicher Web 2.0-Technologien, z.b. der Verwendung von AJAX-Technologien zur Gestaltung der Inhalte oder der Integration von Podcasts. Dies ermöglicht eine praxisnahe und realistische Vermittlung des Lernstoffes. Zusätzliche Fragemodule, die zu jeder Lerneinheit erstellt werden können, erlauben den Lernenden die Überprüfung des eigenen Lernfortschrittes. Schwerpunkt der Forschungsarbeiten ist die Realisierung webbasierter E-Learning-Module für die vorklinische und klinische Ausbildung in der Medizin und Zahnmedizin. Im Bereich der medizinischen Bildverarbeitung und Visualisierung liegt der Schwerpunkt auf der möglichen Unterstützung medizinischer Abläufe. Bei der Bewältigung der immer größer werdenden Datenflut in diesem Bereich kann die medizinische Informatik Hilfestellung leisten, wie z.b. bei einer optimierten Visualisierung durch Volumenrendering, aber auch Segmentierung der Bilddaten zur Hervorhebung relevanter anatomischer Strukturen. Durch die im November 2009 neu hinzugekommene Juniorprofessur für Klinische Informatik von Prof. Marschollek erweitert sich das Forschungsgebiet des Peter L. Reichertz Instituts für Medizinische Informatik am Standort Hannover. Die Gruppe für Klinische Informatik wird den Einsatz assistierender Gesundheitstechnologien in der Versorgung sowie sensorerweiterte Informationssysteme erforschen, die neue Formen von Daten bzw. Informationen integrieren und verarbeiten können. Ein weiterer Schwerpunkt ist das medizinische Data Mining. Der zunehmende Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien in der klinischen Versorgung sowie der Aufbau spezialisierter Forschungsdatenbanken bietet die Möglichkeit, neue Zusammenhänge über die Entstehung und den Verlauf von Erkrankungen zu erforschen. Forschungsbericht

2 Forschungsprojekte BIOMETRIE, MEDIZINISCHE INFORMATIK UND MEDIZINTECHNIK Evaluation und Neustrukturierung des Curriculums der Medizinischen Informatik für Medizinstudierende Vor dem Hintergrund der Empfehlungen des Wissenschaftsrats zur Qualitätsverbesserung von Lehre und Studium sowie der Initiative Wettbewerb exzellente Lehre der Kultusministerkonferenz und des Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft ist es nicht nur notwendig, die Bedeutung der Lehre innerhalb der Hochschulen neu zu definieren, vielmehr sollte die tradierte Disparität zwischen Lehre und Forschung ausgeglichen und die Lehrforschung integraler Teil der Lehrkultur an Hochschulen werden. Mit dem Ziel, die eigene Lehrsituation kritisch zu beleuchten und Veränderungen zur Verbesserung der Ausbildungssituation umzusetzen, wurde daher im Studienjahr 2008/2009 ein Forschungsvorhaben zur Evaluierung und Neustrukturierung der Lehre zur Medizinischen Informatik im Medizinstudium initiiert. Abb. 1: Anfangsevaluation zu Beginn des 1. Tertials mit insgesamt 103 Studierenden, Rücklauf 73%, N= 75 Seit der Einführung des Modellstudiengangs HannibaL steht der Umgang mit den Patienten und die praktische ärztliche Tätigkeit im Mittelpunkt des Studiums. Ein patientenorientierter Unterricht wird dabei auch von den Studierenden als positiv und motivierend empfunden. Da in den theoretischen Fächern wie der Medizinischen Informatik (MI) im Gegensatz zu den klinischen Fächern allerdings jene Patientenkontakte fehlen, die es ermöglichen, durch Fallbeispiele den Praxisbezug und die Berufsrelevanz zu veranschaulichen, werden diese Fächer von den Studierenden oftmals weniger gut bewertet. Dass Handlungsbedarf hinsichtlich der Verbesserung der Bewertung der Medizinischen Informatik durch die Studierende bestand, zeigten auch die Ergebnisse der standardisierten Lehrevaluation an der MHH. Zentrale Fragen waren demnach, wie die Beurteilung des Fachs Medizinische Informatik verbessert werden, wie das Interesse der Medizinstudierenden an Medizinscher Informatik gefördert und wie der Unterricht patientenorientiert gestaltet werden kann. Mit dem Ziel, die Bedeutung der MI in den verschiedenen Phasen der Patientenversorgung aufzuzeigen, wurde zu Beginn des Studienjahres 2008/2009 ein fiktiver Patient als Leitfigur in die Vorlesungsreihe zur Medizinischen Informatik eingeführt. Zu Beginn und am Ende jedes Tertials wurden die Studierenden dann anhand eines Fragebogens zur Relevanz der MI befragt. Die Befragung sollte die Hypothese überprüfen, dass das mangelnde Interesse der Studierenden bedingt ist durch Unkenntnis über die Rolle der MI in der medizinischen Versorgung. Die Rolle der Medizinischen Informatik wurde außerdem mit den Studierenden im Rahmen eines Seminars diskutiert. Dazu wurden anonyme Foren innerhalb des Lernmanagementsystems ILIAS angelegt, in denen die Stellungnahmen der Studierenden gesammelt und anschließend im Seminar diskutieren wurden. 632 Forschungsbericht 2009

3 Bei der Auswertung der Fragebögen nach dem 1. Tertial wurde allerdings deutlich, dass die Studierenden sehr wohl um die Bedeutung der Medizinischen Informatik für die Medizin wissen, ihr persönliches Interesse an der Medizinische Informatik aber dennoch eher gering ist. Die Analyse der Forenbeiträge zeigte, dass Medizinische Informatik von den Medizinstudierenden in erster Linie als die Anwendung von Computerprogrammen verstanden oder als Fachgebiet für IT-Spezialisten angesehen wird. Die konkrete Anwendung der Informatik ist ihnen wichtiger als eine theoretische Auseinandersetzung mit fachspezifischen Fragen. Hinzukommen deutliche Unterschiede im Wissensstand der Studierenden, so dass das Niveau der Lehrinhalte für einige zu hoch, für andere dagegen zu niedrig war. Eine der zentralen Aussagen innerhalb der Foren aber war, dass die Studierenden nicht erkennen, warum sie sich mit Medizinischer Informatik auseinandersetzen sollen. Letztlich ist für sie die Frage nach der Möglichkeit der eigenen Kompetenzerweiterung wichtiger als eine Patienteneinbindung. Bei der weiteren Unterrichtskonzeption schien es daher notwendig, das Paradigma der Patientenorientierung in Richtung einer Diskussion über ärztliche Kompetenzen im Bereich der Medizinischen Informatik zu erweitern. Im Zuge einer thematisch entsprechenden Literaturrecherche zeigte sich allerdings, dass Publikationen über die Möglichkeiten des Kompetenzerwerbs im Querschnittsbereich Epidemiologie, Medizinische Biometrie und Medizinische Informatik vorrangig die Themengebiete der Epidemiologie und der Biometrie behandeln, kaum aber die der Medizinischen Informatik. Nach einer Analyse der oben genannten Evaluationsergebnisse wurde die didaktische Gestaltung der Lehrveranstaltungen zur Medizinischen Informatik zum 3. Tertial des Studienjahres 2008/2009 überarbeitet. Die Lernziele wurden im Hinblick auf die Kompetenzen, die die Studierenden erwerben sollen, neu formuliert und zu Beginn des Unterrichtsblocks von den Dozenten vorgestellt. Aufgezeigt wurde insbesondere die praktische Relevanz der Inhalte für die Studierenden selbst. Einzelne Vorlesungen wurden überarbeitet und mehr Grundlagenwissen vermittelt. So führte die intensive Auseinandersetzung mit dem eigenen Lehrverhalten in Folge der detaillierten Evaluation seitens der Dozenten zu einer Orientierung an der Perspektive der Studierenden und zur Formulierung und Vermittlung nachvollziehbarer Lernziele. Die Ausformulierung der Lernziele in Bezug auf die Kompetenzentwicklung der Studierenden führte in der Folgezeit zu einer deutlichen Verbesserung der Ergebnisse bei der Standardlehrevaluation durch das Studiendekanat. Aufgrund der bisherigen Ergebnisse aber erscheint es notwendig, auch zukünftig über das Thema Kompetenzerwerb innerhalb der Medizinischen Informatik zu diskutieren. Angesichts der rasanten Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Informationstechnologie müssen auch die erforderlichen Kompetenzen immer wieder neu ausgelotet werden. Projektleitung: Behrends, Marianne (Dr. rer. biol. hum.); Förderung: esim-projekt aus ELAN III Weitere Forschungsprojekte Management dynamischer Wissensräume Projektleitung: Matthies, Herbert (Prof. Dr.); Kooperationspartner: Ammann, Alexander, Quintessenz Verlags-GmbH Berlin, Gellrich, Nils-Claudius (Prof. Dr. Dr.), Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der MHH; Förderung: PPP (MHH + Quintessenz) Niedersächsischer Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebenswelten Projektleitung: Haux, Reinhold (Prof. Dr.), Hein (Prof. Dr.); Kooperationspartner: PLRI, OFFIS - Institut für Informatik, Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund der TU Braunschweig, Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der TU Braunschweig, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Kompetenzzentrum HörTech, Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie, Zentrum Altern und Gesellschaft - Hochschule Vechta, Universität Osnabrück, Forschungsgruppe Geriatrie der Charité - Universitätsmedizin Berlin, Universität Jena; Förderung: MWK Forschungsbericht

4 Originalpublikationen Behrends M, Krückeberg J, Matthies H. Bericht über die CBT-Tagung Rechtsfragen des E-Learning. MDI 2009;11(4):193 Citak M, Calafi A, Kendoff D, Kupka T, Haasper C, Behrends M, Krettek C, Matthies HK, Hüfner T. An internet based learning tool in orthopaedic surgery: preliminary experiences and results. Technol Health Care 2009;17(2): Eichelberg M, Appell JE, Boll S, Fachinger U, Haux R, Hein A, Huber R, Künemund H, Marschollek M, Nebel W, Neyer FJ, Remmers H, Schilling M, Schulze GC, Steinhagen-Thiessen E, Tegtbur U, Winkelbach S, Wolf L. Der Niedersächsische Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebenswelten: Informations- und Kommunikationstechnik zur Gewinnung und Aufrechterhaltung von Lebensqualität, Gesundheit und Selbstbestimmung in der zweiten Lebenshälfte. 2009;29-33 Gietzelt M, Nemitz G, Wolf KH, Meyer Zu Schwabedissen H, Haux R, Marschollek M. A clinical study to assess fall risk using a single waist accelerometer. Inform Health Soc Care 2009;34(4): Haux R, Appell JE, Appelrath HJ, Boll S, Eichelberg M, Fachinger U, Gövercin M, Hein A, Heuten W, Hohmann V, Huber R, Hülsken-Giesler M, Kiy M, Künemund H, Marschollek M, Meis M, Meyer J, Tegtbur U, Wolf KH, Wolf L. Der Niedersächsische Forschungsverbund Gestaltung altersgerechter Lebenswelten (GAL): Ziele, Struktur, erste Ergebnisse. 2009;Doc09gmds231 Haux R, Gietzelt M, Hellrung N, Ludwig W, Marschollek M, Song B, Wolf KH. Health-enabling technologies for pervasive health care: a pivotal field for future medical informatics research education? Stud Health Technol Inform 2009;150:14-16 Marschollek M, Bott OJ, Wolf KH, Gietzelt M, Plischke M, Madiesh M, Song B, Haux R. Home care decision support using an Arden engine - merging smart home and vital signs data. Stud Health Technol Inform 2009;146: Marschollek M, Nemitz G, Gietzelt M, Wolf KH, Meyer Zu Schwabedissen H, Haux R. Predicting in-patient falls in a geriatric clinic: a clinical study combining assessment data and simple sensory gait measurements. Z Gerontol Geriatr 2009;42(4): Marschollek M, Wolf KH, Plischke M, Ludwig W, Haux R, Mihailidis A, Howe J. People s perceptions and expectations of assistive health-enabling technologies: an empirical study in Germany. Assist Technol 2009;21(2):86-93 Marschollek M. Recent progress in sensor-enhanced health information systems - slowly but sustainably. Inform Health Soc Care 2009;34(4): Meis M, Hülsken-Giesler M, Gövercin M Költzsch Y, Hein A, Marschollek M, Steinhagen-Thiessen E, Remmers H. Nutzerzentrierte Konzeptentwicklung bei assistiven Technologien für pflegebedürftige und sturzgefährdete Patienten. GMS Ger Med Sci 2009;Doc09gmds249 Song B, Wolf KH, Gietzelt M, Al Scharaa O, Tegtbur U, Haux R, Marschollek M. Decision Support for Teletraining of COPD Patients. Methods Inf Med 2010;49(1): Wolf KH, Schirmer S, Marschollek M, Haux R. Representing sensor data using the HL7 CDA personal healthcare monitoring report draft. Stud Health Technol Inform 2009;150: Übersichtsarbeiten Krückeberg J, Paulmann V, Fischer V, Matthies HK. Facing logistic challenges and quality issues of e-examination in medical education with a mobile system. > 2009; Buchbeiträge, Monografien Behrends M, Krückeberg J, Kupka T, von Jan U, Matthies HK. Computer, Absturz, Error - Wie beurteilen Medizinstudierende das Unterrichtsfach Medizinische Informatik? In: Jöckel Köln: gmds, S.Doc09gmds228 (Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie) Gietzelt M, Wolf KH, Marschollek M, Song B, Haux R. Rekonstruktion der Topologie einer Wohnung mit Hilfe eines Installationsbus-Systems. In: Fischer Stefan, Gesellschaft für Informatik. [Hrsg.]: Informatik 2009: im Focus das Leben; Beiträge der 39. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik e.v. (GI), in Lübeck. Bonn: Ges. für Informatik, S.76 Krückeberg J, Haller H, Matthies HK. Elektronische Prüfungen an der Medizinischen Hochschule Hannover. In: Forschungsbericht 2009

5 Appelrath HJ, Schulze L. [Hrsg.]: Auf dem Weg zu exzellentem E-Learning: Vernetzung und Kooperation der Hochschullehre in Niedersachsen. Münster u.a.: Waxmann, S Kupka T, Behrends M, Matthies HK. E-Learning zwischen Lernverwaltung und didaktischem Mehrwert. In: Jöckel Köln: gmds, (Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie) WBE th International Conference on Web Based Education (16th - 18th March 2009 in Phuket, Thailand); Tagungspräsident des 13. CBT-Workshops Rechtsfragen des E-Learning der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), Mai 2009 in Hannover Reichwaldt N, Plischke M, Marschollek M, Haux R. Entwicklung und Umsetzung eines Konzepts für die Erfassung und Analyse von Alltagsaktivitäten bei Kindern zur Adipositasprävention in Grundschulen. In: Jöckel KH. [Hrsg.]: 54. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie. Köln: gmds, S (Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie) Song B, Marschollek M, Wolf KH, Gietzelt M, Miyo K, Bott OJ, Haux R. Integration RETE algorithm with Arden engine. In: [Hrsg.]: 54. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.v. (GMDS);<br>07. bis , Essen., S.Doc09gmds243 Wolf KH, Marschollek M. Aktuelle Standards für die Repräsentation gesundheitsrelevanter Parameter. In: Jöckel Köln: gmds, S (Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie) Abstracts 2009 wurden 26 Abstracts publiziert. Weitere Tätigkeiten in der Forschung Matthies, Herbert (Prof. Dr.): Mitglied des BMBF-Gutachtergremiums Telematik/Telemedizin; DFG-Gutachter; Vorstand des ELAN e.v. (E-Learning Academic Network Niedersachsen); Mitglied des Gutachtergremiums der Akkreditierungsagentur für Studiengänge der Ingenieurwissenschaften, der Informatik, der Naturwissenschaften und der Mathematik (ASIIN, Düsseldorf); Mitglied im Programmkommittee der Forschungsbericht