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The focus of the developed maturity model was set on processes. The concept of the widespread CMM and its practices has been transferred to the perioperative domain and the concept of the new maturity model. Additional optimization goals and technological as well as networking-specific aspects enable a process- and object-focused view of the maturity model in order to ensure broad coverage of different subareas. The evaluation showed that the model is applicable to the perioperative field. Adjustments and extensions of the maturity model are future steps to improve the rating and classification of the new maturity model.
OR-Pad - Entwicklung eines Prototyps zur sterilen Informationsanzeige am OP-Situs : meeting abstract
(2019)
Hintergrund: Oftmals werden Informationen aus der Krankenakte oder von Bildgebungsverfahren nur auf recht weit vom Operationsgebiet entfernten Monitoren, außerhalb der ergonomischen Sichtachse des Operateurs, dargestellt. Dies führt dazu, dass relevante Informationen übersehen werden oder ihr Informationspotenzial nicht ausgeschöpft werden kann. In Papierform mitgenommene Notizen befinden sich während der OP außerhalb des sterilen Bereichs und sind dadurch für den Operateur nicht ohne Weiteres zugänglich. Auch bei intraoperativen Einträgen für die OP Dokumentation ist der Operateur auf die Mithilfe der Assistenz angewiesen. Durch die zusätzlichen Kommunikationswege entstehen dabei ein personeller und zeitlicher Mehraufwand und das Fehlerpotenzial nimmt zu. Das anwendungsorientierte Forschungsprojekt OR-Pad - Nutzung von portablen Informationsanzeigen im Operationssaal - soll dem Operateur zu einem verbesserten Informationsfluss verhelfen. Die Idee entstand aus der klinischen Routine der Anatomie und Urologie des Universitätsklinikums Tübingen und wird nun durch Fördermittel vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg sowie vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung an der Hochschule Reutlingen zu einem High Fidelity-Prototypen weiterentwickelt.
Ziel: Ziel des OR-Pad Projekts ist es, während einer OP zum aktuellen Zeitpunkt klinisch relevante Informationen in unmittelbarer Nähe zum Operateur darzustellen. Mithilfe des Systems soll der Informationsfluss zwischen dem Eingriff sowie dessen Vor- und Nachbereitung optimiert werden. Der Operateur soll vorab relevante Informationen, wie aktuelle Röntgenbilder oder persönliche Notizen, zur intraoperativen Anzeige auswählen können, die dann am OP-Situs auf einer sterilen Informationsanzeige dargestellt werden. Durch die Positionierung soll eine ergonomische Sichtachse sowie die direkte Interaktion mit dem System ermöglicht werden. Kontextrelevante Informationen sollen basierend auf dem aktuellen OP-Verlauf durch die Entwicklung einer Situationserkennung automatisch bereitgestellt werden. Zur Optimierung des Informationsflusses gehört ebenfalls die Unterstützung der OP-Dokumentation. Für diese sollen während des Eingriffs manuell vom Operateur sowie automatisch vom System Einträge, wie Zeitpunkte oder intraoperative Aufnahmen, erstellt werden. Aus diesen soll nach dem Eingriff die OP-Dokumentation generiert und damit der Prozess qualitativer und zeiteffizienter gestaltet werden.
Methodik: Zur Erreichung des Ziels werden zunächst die klinischen Anforderungen spezifiziert und in ein Lastenheft überführt. Hierfür werden Interviews und Beobachtungen bei mehreren Interventionen durchgeführt. Nach dem User-Centered-Designprozess werden Personas und Nutzungsszenarien entworfen und mit klinischen Projektpartnern in mehreren Iterationen evaluiert. Es gilt eine Informationsarchitektur aufzubauen, die eine Einbettung klinischer Informationssysteme sowie Bild- und Gerätedaten aus dem OP-Netzwerk erlaubt. Eine Situationserkennung, basierend auf Prozessmodellen, soll zur Abschätzung des Operationsfortschritts entwickelt werden. Zur Befestigung der Informationsanzeige sollen geeignete Haltemechanismen eingesetzt werden. Das OR-Pad System soll laufend im Lehr- und Forschungs-OP der Hochschule Reutlingen getestet und im Sinne agiler Produktentwicklung mit den klinischen Projektpartnern abgestimmt werden. Der finale Funktionsprototyp soll abschließend in den Versuchs-OPs der Anatomie Tübingen getestet und evaluiert werden.
Ergebnisse: Über eine erste Datenerhebung mittels Contextual Inquiry konnten erste Anforderungen an das OR-Pad System erfasst werden, woraus ein Low-Fidelity-Prototyp resultierte. Die Evaluation über Experteninterviews führte in die zweite Iteration, in der das Konzept entsprechend der Ergebnisse angepasst wurde. Über Hospitationen am Uniklinikum Tübingen fand eine weitere Datenerhebung zur Erstellung von Szenarien für die intraoperativen Anwendungsfälle statt. Anhand der Anforderungen wurde ein Konzept für die Benutzerschnittstelle entworfen, die im weiteren Verlauf mit den klinischen Projektpartnern evaluiert wird.
Access to clinical information during interventions is an important aspect to support the surgeon and his team in the OR. The OR-Pad research project aims at displaying clinically relevant information close to the patient during surgery. With the OR-Pad system, the surgeon shall be able to access case-specific information, displayed on a sterile-packaged, portable display device. Therefore, information shall be prepared before surgery and also be available afterwards. The project follows an user-centered design process. Within the third iteration, the interaction concept was finalized, resulting in an application that can be used in two modes, mobile and intraoperative, to support the surgeon before/after and during surgery, respectively. By supporting the surgeon perioperatively, it is expected to improve the information situation in the OR and thereby the quality of surgical results. Based on this concept, the system architecture was designed in detail, using a client-server architecture. Components, communication interfaces, exchanged data, and intended standards for data exchange of the OR-Pad system including connecting systems were conceived. Expert interviews by using a clickable prototype were conducted to evaluate the concepts.
Towards Automated Surgical Documentation using automatically generated checklists from BPMN models
(2021)
The documentation of surgeries is usually created from memory only after the operation, which is an additional effort for the surgeon and afflicted with the possibility of imprecisely, shortend reports. The display of process steps in the form of checklists and the automatic creation of surgical documentation from the completed process steps could serve as a reminder, standardize the surgical procedure and save time for the surgeon. Based on two works from Reutlingen University, which implemented the creation of dynamic checklists from Business Process Modelling Notation (BPMN) models and the storage of times at which a process step was completed, a prototype was developed for an android tablet, to expand the dynamic checklists by functions such as uploading photos and files, manual user entries, the interception of foreseeable deviations from the normal course of operations and the automatic creation of OR documentation.
Die Bereitstellung klinischer Informationen im Operationssaal ist ein wichtiger Aspekt zur Unterstützung des chirurgischen Teams. Die roboter-assistierte Ösophagusresektion ist ein besonders komplexer Eingriff, der Potenzial zur workflowbasierten Unterstützung bietet. Wir präsentieren erste Ergebnisse der Entwicklung eines Checklisten-Tools mit der zugrundeliegenden Modellierung des chirurgischen Workflows und Informationsbedarf der Chirurgen. Das Checklisten-Tool zeigt hierfür die durchzuführenden Schritte chronologisch an und stellt zusätzliche Informationen kontextadaptiert bereit. Eine automatische Dokumentation von Start- und Endzeiten einzelner OP-Phasen und Schritte soll zukünftige Prozessanalysen der Operation ermöglichen.
Physicians in interventional radiology are exposed to high physical stress. To avoid negative long-term effects resulting from unergonomic working conditions, we demonstrated the feasibility of a system that gives feedback about unergonomic
situations arising during the intervention based on the Azure Kinect camera. The overall feasibility of the approach could be shown.
Ultra wideband real-time locating system for tracking people and devices in the operating room
(2022)
Position tracking within the OR could be one possible input for intraoperative situation recognition. Our approach demonstrates a Real-time Locating System (RTLS) using the Ultra Wideband (UWB) technology to determine the position of people or objects. The UWB RTLS was integrated into the research OR at Reutlingen University and the system’s settings were optimized regarding the four factors accuracy, susceptibility to interference, range, and latency. Therefore, different parameters were adapted and the effects on the factors were compared. Goodtracking quality could be achieved under optimal settings. These results indicate that a UWB RTLS is well suited to determine the position of people and devices in our setting. The feasibility of the system needsto be evaluated under real OR conditions.
With the progress of technology in modern hospitals, an intelligent perioperative situation recognition will gain more relevance due to its potential to substantially improve surgical workflows by providing situation knowledge in real-time. Such knowledge can be extracted from image data by machine learning techniques but poses a privacy threat to the staff’s and patients’ personal data. De-identification is a possible solution for removing visual sensitive information. In this work, we developed a YOLO v3 based prototype to detect sensitive areas in the image in real-time. These are then deidentified using common image obfuscation techniques. Our approach shows that it is principle suitable for de-identifying sensitive data in OR images and contributes to a privacyrespectful way of processing in the context of situation recognition in the OR.
What might the attendee be able to do after being in your session?
Our work shows how to connect intra-operative devices via IEEE 11073 Service-oriented Device Connectivity (SDC).
Description of the Problem or Gap
Standardized device communication is essential for interoperability, availability of device data, and therefore for the intelligent operating room (OR) and arising solutions. The SDC standard was developed to make information from medical devices available in a uniform manner and enable interoperability. Existing devices are rarely SDC-capable and need interfaces to be interoperable via SDC.
Methods: What did you do to address the problem or gap?
We conceived an SDC-based architecture consisting of a service provider and service consumer. In our concept, the service provider is connected to the medical device and capable to translate the proprietary protocol of the device into SDC and vice versa. The service consumer is used to request or send information via the SDC protocol to the service provider and can function as a uniform bidirectional interface (e.g. for displaying or controlling). This concept was exemplarily demonstrated with the patient monitor MX800 of Philips to retrieve the device data (e.g. vital parameters) via SDC and partly for the operating light marLED X of KLS Martin Group.
Results: What was the outcome(s) of what you did to address the problem or gap?
The patient monitor MX800 was connected to a Raspberry Pi (RPi) via LAN, on which the service provider is running. The python script on the RPi establishes a connection to the monitor and translates incoming and outgoing messages from the proprietary protocol to SDC and vice versa to/from the service consumer. The service consumer is running on a laptop and acts as a simulation for different kinds of systems that want to get vital parameters or other information from the patient monitor. The operating light marLED X was connected to an RPi via USB-to-RS232. A python script on the RPi establishes a connection to the light and makes it possible via proprietary commands to get information of the light (e.g. status) and to control it (e.g. toggle the light, increment the intensity). A translation to SDC is not integrated yet.
Discussion of Results
Our practical implementation shows that medical devices can be accessed via external connections to get device data and control the device via commands. The example SDC implementation of the patient monitor MX800 makes it possible to request its data via the standardized communication protocol SDC. This is also possible for the operating light marLED X if its proprietary protocol is analyzed to be translatable to/from SDC. This would allow to control the device from an external system, or automatically depending on the status of the ongoing procedure. The advantage is, that existing intra-operative devices can be extended by a service provider which is capable of translating the proprietary protocol of the device in SDC and vice versa. This enables interoperability and an intelligent OR that, for example, is aware of all devices, their status, and data and can use this information to optimally support the surgeons and their team (e.g. provision of information, automated documentation). This interoperability allows that future innovations merely need to understand the SDC protocol instead of all vendor-dependent communication protocols.
Conclusion
Standardized device communication is essential to reach interoperability, and therefore intelligent ORs. Our contribution addresses the possibility of subsequently making medical devices SDC-capable. This may eliminate the need of understanding all the different proprietary protocols when developing new innovative solutions for the OR.
This project aims to evaluate existing big data infrastructures for their applicability in the operating room to support medical staff with context-sensitive systems. Requirements for the system design were generated. The project compares different data mining technologies, interfaces, and software system infrastructures with a focus on their usefulness in the peri-operative setting. The lambda architecture was chosen for the proposed system design, which will provide data for both postoperative analysis and real-time support during surgery.