Problem

Durch den Zeitdruck, welchem Ärzte täglich ausgesetzt sind, bleibt immer weniger Zeit für Patienten. Diese werden zwangs­weise wie Objekte oder Waren be­handelt, welche schnell be­handelt und entlassen werden müssen – um profitabel zu bleiben. DocType macht es sich zur Mission, dieses Konstrukt zu sprengen. Durch Zeitersparnis bei der Dokumentation steht Ärzten diese gewonnene Zeit wieder für Patienten zur Verfügung.

Dadurch wird die Beziehung zwischen Arzt und Patient gesteigert und Vertrauen generiert. Eine Nebenerscheinung der Zeit­ersparnis sind ent­spanntere Ärzte, da diesen der Druck genommen wird, sich für tägliche Aufgaben zu hetzen. Daraus resultieren weniger Behandlungs­fehler. Diese Thematik wird in der unten beigefügten Forschungs­arbeit näher beleuchtet.

Lösung

Ärzte verbringen täglich sechs ihrer neun Stunden Arbeitszeit im Kranken­haus damit, Patientenakten zu pflegen und zu doku­mentieren. Mit DocType können bis zu 82 % dieser Zeit für eine Dokumentation, während der Patientenvisite, eingespart werden. Durch eine Tablet Applikation hat der Arzt jederzeit Zugriff auf alle Daten seiner Patienten. Das Allein­stellungs­merkmal von DocType stellt allerdings die künstliche Intelligenz dar.

Diese reagiert auf die Stimme des Arztes und setzt das von ihm Gesprochene direkt in ärztliche Anordnungen um. Hierbei kann der Arzt seinen gewohnten Sprachgebrauch gegenüber dem Patienten

beibehalten, ohne medizinisch korrekte Begriffe nutzen zu müssen. Das System ermittelt daraus, anhand der bereits bestehenden Maßnahmen am Patienten und vergangener Fälle der Diagnose, die passende An­ordnung. Der Arzt muss diese nur noch bestätigen, bevor sie in das System übernommen werden.

Dadurch behält der Arzt die volle Behandlungs­kontrolle. Implementiert sind diverse Identifikations­mechanismen, wie beispielsweise eine Sprecher- und Gesichts­wieder­erkennung. Dadurch wird initial und intervallweise die Identität des Arztes bestätigt. Die Daten der Patienten sind für Unbefugte so nicht einsehbar.

Aktuelle Situation

Krankenhausinformationssysteme (KIS) existieren bereits. Selbst eine bloße Patientenverwaltung über Papier wird bereits als ein solches ti­tu­liert. Mittlerweile treibt es immer mehr namenhafte Unternehmen in diesen Bereich um digitale Lösungen zu ent­wickeln. Jedoch prangert Prof. Dr. med. Kiesslich, ärztlicher Direktor und Chefarzt in den Helios Dr. Horst Schmidt Kliniken Wiesbaden die Usability dieser Systeme an. Es werden analoge Papierformulare einfach 1:1 in eine digitale Form gepresst.
Mit­arbeiter und Ärzte müssen erst Seminare besuchen, um überhaupt das Grundprinzip des Systems zu verstehen.

An diesem Punkt setzt DocType an. Durch eine gezielte Alltagsanalyse von Ärzten während der Recherche wird mit DocType ein System geschaffen, welches Hand in Hand mit dem Arbeitsalltag dieser geht. Der Arzt kann seine bekannten Rou­tinen weiter ausführen und muss lediglich ein Tablet mit sich führen – anstelle von ständig wechselnden Patientenakten.

DocType ist somit im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten nutzerorientiert, übersichtlich, einfach, adaptierend.

Kurzkonzept

Der Assistenzarzt Ben Schuster beginnt seine Schicht im Krankenhaus. Er betritt das Arzt­zimmer, zieht sich um und stellt sich vor einen Metall­kasten – den Tablet-Hub. Durch sein Gesicht und einen vor­handenen Puls erkennt der Hub, dass es sich um Ben handelt. Es öffnet sich eine Klappe und er entnimmt das voll­ständig geladene Tablet. Die darauf installierte App­likation be­grüßt ihn mit seinem Namen. Er weiß, das Tablet gehört nun ihm. Ange­zeigt bekommt Ben nun eine Liste seiner Pa­tienten, bei welchen er im Laufe des Vor­mittags eine Visite durch­führt.

Auf dem Weg zum ersten Pa­tienten sieht er sich die ver­gangenen Vital­parameter wie Puls, Blut­druck und Temperatur sowie das in seiner Abwesenheit erstellte EKG des Patienten an. Er betritt das Patientenzimmer, hält sein Tablet kurz an das Namens­schild des Patienten und beginnt die Visite. Er redet mit dem Pa­tienten über sein Wohlbefinden, ordnet eine CT Untersuchung des Kopfes an und erhöht die Dosis der Schmerzmittel. Ben tippt zweimal auf sein Tablet, wünscht dem Patienten alles Gute und verlässt das Patienten­zimmer.

Normalerweise muss Ben für das CT und die Medikamente nun diverse Formulare ausfüllen, dokumentieren, Anrufe tätigen und Termine planen. DocType übernimmt all das für den Arzt. Durch seine Unterhaltung mit dem Patienten hat das System die Anordnungen bereits verstanden und interpretiert. Auf Basis vergangener Fälle und aktueller Medikation für den Patienten hat DocType dem Arzt die empfohlene Dosierung des Schmerz­mittels vorgeschlagen und einen Termin in der Radiologie geblockt. Ben muss diese Vorschläge nur noch bestätigen und absenden. Ist er mit einem Vorschlag nicht völlig einverstanden, gibt das System ihm die Möglichkeit Anpassungen zu treffen und für das nächste Mal daraus zu lernen. Durch den täglichen Gebrauch wächst die Datenbank von DocType stetig und trifft jeden Tag präzisiere Angaben, bei beispielsweise der Einführung eines neuen Medikaments. Durch den vollständigen Einsatz von Offline-Lösungen sind die Patientendaten nur innerhalb eines gesicherten WLANs zu erreichen. Dadurch sind diese best­möglich gegen Hackerangriff von außerhalb des Krankenhauses geschützt.

Komponenten

Tablet-Hub

Die Tablet-Hubs (TUB) sind massive Metallkästen, welche in den Ärztezimmern der Krankenhäuser zu finden sind. Sie dienen der Lagerung und verifizierten Ausgabe der Tablets sowie dessen Ladeprozess. Durch einen an der Oberseite verbauten LED-Ring ist durch eine rote, be­ziehungs­weise grüne Farbe direkt erkennbar, ob sich mindestens ein aufgeladenes Tablet im TUB befindet.

Durch einen Bewegungssensor an der Vorderseite wird überprüft, ob eine Bewegung stattfindet. Ist dies der Fall aktiviert sich die Kamera in der Mitte des LED-Rings und versucht ein Gesicht zu erkennen. Wird ein Gesicht er­kannt, gehen die Informationen an den Server, welcher das Gesicht als einen Arzt des Hauses identifiziert. Ist das Gesicht ein Arzt öffnet sich eine Klappe und der Arzt kann das Tablet entnehmen.

Er wird von der Applikation mit seinem Namen begrüßt und kann mit seiner Schicht beginnen.

Da jeder Arzt seine Schicht dort beendet, wo sie begonnen hat, steht immer mindestens der eigene Slot im TUB zur Rückgabe zur Verfügung. Endet die Schicht eines Arztes, begibt er sich erneut in das Ärztezimmer und stellt sich vor den TUB.

Es öffnet sich, nach dem beschrie­benen Identifikationsverfahren, ein leeres Fach, in welches er das Tablet einschiebt. Durch das Schließen des Fachs wird das Tablet anhand der MAC Adresse von ihm abgemeldet und für den nächsten Einsatz geladen.

Das „Holen und Zurückgeben“ von Tablets spiegelt das mentale Modell der Ärzte wider, in welchem Akten geholt, abgearbeitet und zurückgelegt wer-den. Dies geschieht durch das Konzept jedoch nur einmal am Tag.

Die Rückgabe des Tablets unterstreicht somit das Ende der Schicht für den Arzt.

Animation des Tablet-Hub mit Tablet Entnahme

Tablet

Das Tablet dient dem Arzt zur Sichtkontrolle der durch die KI getroffenen Entscheidungen. Der Arzt behält durch den Einsatz des Tablets die volle Kontrolle und wird somit dem System nicht untergeordnet. Durch seine kompakte Form (8 Zoll = ca. 20 cm) passt das Tablet in jede Kitteltasche. Trägt der Arzt keinen Kittel, kann es weiterhin problemlos in kleinere Hosenbodentaschen gesteckt werden. Das Tablet verfügt für die Sprach- und Sprecher­erkennung über ein Mikrofon. Ein Lautsprecher ist nicht nötig, da keine auditiven Signale abgegeben werden. Das Feedback durch die Applikation findet ledig­lich visuell über den Bildschirm statt.

Dadurch entfallen ebenso die Lautstärketasten. Lediglich eine Powertaste wird beibehalten um dem Arzt das aus- und einschalten des Bildschirmes zu ermöglichen. Da zu keiner Zeit die Applikation geschlossen wird, ist zudem kein „Home-Button“ vorhanden. Um eine Verbindung mit dem Ökosystem des Systems herzustellen befindet sich ein gängiger WLAN Chip im Inneren. Die Verbindungs­daten des Krankenhauses werden bereits vor Aus­lie­fe­rung auf jedem Tablet über eine eigene Firmware ein­ge­tragen. Somit ist das Tablet bei Lieferung direkt ein­setz­bar und muss nicht manuell durch das Krankenhaus konfiguriert werden.

Server

Der Server ist die Schaltzentrale des Systems. An dieser Stelle laufen alle Fäden zusammen, werden ausgewertet oder zurück­gegeben. Hier liegen in einem RAID10 System alle Patienten- und Mitarbeiterdaten. Gleichzeitig lagern hier die Stimm- und Gesichtsprofile der Ärzte, welche zur Identifikation nötig sind. Neben diesen Daten laufen auf ihn diverse Skripte, welche den Einsatz von DocType ermöglichen.

Hierzu zählen unter anderem die offline Gesichts- und Sprecher­erkennung, sowie die Umwandlung des Gesprochenen in korrekte Fachtermini – die Künstliche Intelligenz. Über einen MQTT Broker, dem Nachrichten­verteiler, werden bestimmte Prozesse in die Wege geleitet sowie deren Ergebnisse an die Applikation und Daten­bank gesendet.

Applikation

Die Applikation im Ökosystem DocType ist das Sprachrohr zwischen der Server- und der Clientseite – dem Arzt. Zum einen nutzt sie die Komponenten des Tablets, wie beispielsweise das Mikrofon, um so das Gesprochene Wort selbst zu analysieren, beziehungsweise an den Server weiterzuleiten. Erhält die Applikation eine Antwort des Servers, werden diese ent­spre­chend aufbereitet und dem Arzt in einer leserlichen, aber medizinisch korrekten Form angezeigt.

Dieser kann nun die einzelnen Anordnungen bestätigten, mo­di­fi­zieren oder löschen. Neben den Anordnungen hat der Arzt jeder­zeit die Möglichkeit, während und außerhalb einer Visite, die Daten und Diagnosebefunde eines Patienten einzusehen und so die weitere Behandlung für den Patienten zu planen.

Prototyp

Der Prototyp besteht aus der Android Tablet Applikation, der proto­typischen Umsetzung des Servers sowie die Umsetzung des gesamten Verbindungskonzepts aller Komponenten. Für die Android Applikation wurden alle gezeigten Screens umgesetzt und mit ihren entsprechenden Funktionen ausgestattet. Entgegen des Konzept wird der NFC Tag mit einem externen Smartphone gelesen. Dies ist notwendig, da aktuelle Tablets in der geforderten Größe auf dem Mart über keine Möglichkeit verfügen NFC Tags zu lesen. Mit dem Prototyp ist es möglich Patienten anhand der NFC Tags zu unterscheiden und eine Visite zu starten, initial den Arzt anhand seiner Stimme zu erkennen, Anordnungen anhand des Gesprochenen zu interpretieren und diese während der Visite anzuzeigen.

Zudem existiert die Möglichkeit Anordnungen während der Visite zu löschen und über einen Slider zur Bestätigung, nach abhaken aller An­ord­nungen, abzuschicken. Die Visite ist damit beendet. Ein Raspberry Pi 3 repräsentiert den Server. Hier liegt der MQTT Broker, die Datenbank und alle Skripte, welche zu einer Identifizierung einer Person oder des Ge­sagten notwendig sind. Der Fokus des Prototyps liegt im Test des Ver­bindungs­konzepts und der Usability. Da Ärzten die Arbeit erleichtert werden soll, muss alles reibungslos übermittelt und verarbeitet werden. Zudem müssen eine leichte Handhabung und Umgang mit der Applikation stattfinden. Dies wird mit dem Prototyp überprüft.