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Abschlussarbeitsthema für Informatiker (M.Sc.):
Entwicklung und Evaluation von Algorithmen zur Identifikation
impliziter Zusammenhänge zwischen GUI-
Elementen in klinischen Formulardaten
Hintergrund
Klinische Routinedaten, also ursprünglich für Zwecke der Krankenversorgung erhobene und
dokumentierte Daten, können grundsätzlich auch zur Unterstützung wissenschaftlicher Forschungsvorhaben
in Betracht kommen – im Zusammenhang medizinischer Studien beispielsweise
zu deren Planung oder zur Patientenrekrutierung. Die Auswertung elektronisch
vorliegender Routinedokumentation für diese sekundären wissenschaftlichen Zwecke erscheint
besonders vielversprechend, zumal die dann prinzipiell anwendbare automatisierte
Datenverarbeitung ein besonders effizientes und einheitliches Vorgehen ermöglichen kann.
Problem
Während klinische Informationssysteme heutzutage bereits umfangreiche Patientendaten in
strukturierter Form speichern, wird deren automatisierte Integration und Interpretation
praktisch dadurch erschwert, dass die jeweiligen Patientenfakten in den speichernden Datenbanken
überwiegend nicht explizit semantisch ausgezeichnet werden; der Sinn diverser
gespeicherter medizinischer Attribute kann häufig nicht einfach nur aufgrund der technischen
Definition in der zugrundeliegenden Datenbank rekonstruiert werden, sondern ergibt
sich praktisch erst aus dem Kontext der jeweiligen graphischen Formulardarstellung in der
Benutzeroberfläche.
Während eine nachträgliche manuelle Durchsicht und Auszeichnung einzelner Elemente klinischer
Formulare grundsätzlich möglich ist, so wird deren breite systematische Anwendung
ohne geeignete Automatisierungsstrategien durch den resultierenden Arbeitsaufwand erschwert
oder sogar verhindert; alleine am Universitätsklinikum Erlangen (UKER) werden
zahlreiche Formulare mit insg. mehr als 70.000 einzelnen Datenelementen eingesetzt – und
werden laufend überarbeitet bzw. ergänzt. Allerdings gestattet bereits die räumliche Anordnung
einzelner GUI-Elementen zueinander gewisse Rückschlüsse hinsichtlich der Interpretation
der jeweils repräsentierten Attribute. Insbesondere stehen beschriftende Elemente regelmäßig
in einem räumlichen Zusammenhang mit den eigentlichen Eingabeelementen
(bspw. darüber oder daneben; siehe Abb. 1 umseitig).
Am UKER sind auch Informationssysteme im Einsatz, deren Formulardefinitionen als XML-
Dokumente repräsentierbar sind, aus denen wiederum die räumliche Anordnung der Bedienelemente
abgeleitet werden kann.
Ziele
In dieser Abschlussarbeit sollen Methoden entwickelt und bewertet werden, die eine automatisierte
Rekonstruktion derartiger impliziter Zusammenhänge aufgrund der räumlichen
Anordnung einzelner Bedienelemente gestatten, die also insbesondere Zusammenhänge
zwischen beschriftenden Elementen und Eingabeelementen explizit machen (artikulieren).

Abb. 1: Bei der Integration und Auswertung elektronisch dokumentierter Patientenfakten
kommt ein beträchtlicher Umfang klinischer Formulare (links) zwar grundsätzlich als Informationsquelle
in Betracht, ist allerdings selbst nicht einfach automatisiert interpretierbar: In
dieser Abschlussarbeit sollen Verfahren entwickelt und bewertet werden, die aufgrund der
räumlichen Anordnung der Bedienelemente implizite Beziehungen rekonstruieren; im abgebildeten
Beispiel gehört etwa das Beschriftungselement „Ruhepuls“ zu einem rechts davon
sichtbaren Eingabeelement mit der Eintragung „180“ (Mitte). Der rechts gezeigte Graph illustriert
ein mögliches Beispiel einer in diesem Fall automatisiert zu erzeugenden Programmausgabe.
Aufgaben
1. Literaturrecherche
2. Einarbeitung in eine beispielhafte Repräsentationsform medizinischer Formulare (XML-
Dokumente aus einem am UKER eingesetzten klinischen Dokumentationssystem)
3. Entwurf und Umsetzung eines technischen Weges zur Definition, Speicherung und Visualisierung
von Zusammenhängen zwischen einzelnen Formularelementen
4. Manuelle Analyse und Definition der Beziehungen zwischen Bedienelementen in einer
Stichprobe (Formulare aus einem am UKER eingesetzten Informationssystem)
5. Entwurf und Umsetzung eines oder mehrerer technischer Verfahren(s) zur automatisierten
Erkennung der Beziehungen zwischen Formularelementen aufgrund der räumlichen
Anordnung der Bedienelemente
6. Bewertung des/der entwickelten Verfahren(s) durch Sichtung visualisierter Programmausgaben,
sowie durch Vergleiche der Programmausgaben mit den manuell definierten
Relationen
7. Analyse und Dokumentation der Generalisierbarkeit des/der Verfahren(s)
Anforderungen/Voraussetzungen:
Programmiererfahrung; praktische Erfahrung mit der Verarbeitung von XML-Dokumenten;
Grundkenntnisse der medizinischen Informatik – oder die Bereitschaft zur entsprechenden
Einarbeitung.
Kontakt
Lehrstuhl für Medizinische Informatik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Krankenhausstraße 12, 91054 Erlangen
Dr. Dennis Toddenroth:
Dipl.-Inf. Sebastian Mate:
Dennis.Toddenroth@imi.med.uni-erlangen.de
Sebastian.Mate@imi.med.uni-erlangen.de