Analysis, evaluation and optimisation of the intraoperative human-machine-interaction

Digitale medizinische Patientenbilder werden in der Regel beim Planen chirurgischer Eingriffe und der damit verbundenen Festlegung einer Operationsstrategie hinzugezogen. Während des Eingriffs werden solche Bilder häufig operationsbegleitend aus Gründen der Entscheidungsfindung, der Navigation und der Visualisierung bestimmter Strukturen vom Chirurgen betrachtet. Beim dazu notwendigen intraoperativen Steuern des bilddarstellenden Computers müssen v.a. hygienische Limitationen berücksichtigt werden, um den Patienten keiner Infektionsgefahr auszusetzen. Bezüglich der Bedienung des Computers bestehen signifikante Abweichungen zwischen der Ist- und der Soll-Situation. Während die Interaktion hauptsächlich im nicht sterilen Bereich des OPs von einem Assistenten auf Anweisung des Operateurs durchgeführt wird, wollen Chirurgen den Computer aus Gründen der Zeiteinsparung direkt bedienen. Der dabei eingesetzte Funktionsumfang ist im Gegensatz zur ständig steigenden Zahl angebotener Features und zunehmender Programmkomplexität auf einige zentrale Funktionen beschränkt. In der Evaluation hat sich gezeigt, dass Zeit vor allem durch das Benutzen eines Touchscreens eingespart werden kann - ob der Chirurg oder ein Assistent dieses Gerät bedient, spielt eine untergeordnete Rolle. Erst bei komplexeren Interaktionen bietet sich ein Übertragen der Kontrolle über den bilddarstellenden Computer an den Chirurgen an. Aktuelle Programme zum Betrachten und Manipulieren von Patientenbildern sind nur selten auf die Verwendung eines Touchscreens ausgelegt. Aus diesem Grund wurden 4 Bedienkonzepte erstellt, die für den Kontext der intraoperativen Bildbetrachtung aus ergonomischer und anthropometrischer Sicht sowie hinsichtlich ihres Funktionsumfangs optimiert wurden. Sowohl in der modellbasierten Quantifizierung als auch in einer abschließenden Evaluation mit Nutzern hat sich gezeigt, dass möglichst einfach und schnell zu bedienende Konzepte am gebrauchstauglichsten sind, verglichen mit solchen, deren Bedienung zugunsten der Sehflächenmaximierung des Patientenbildes komplexer ausfällt. Für den vorliegenden Nutzungskontext einer intraoperativen Mensch-Maschine-Interaktion zur funktionsreduzierten Bildbetrachtung bieten sich somit Touchscreen-Systeme mit auf Bediengeschwindigkeit ausgelegten Software-Applikationen an.Digital medical patient images are increasingly often part of modern surgical interventions e.g. for reasons of intraoperative decision making. When controlling a workstation in the operating room (OR) that displays such images, different restrictions have to be considered, especially hygienic limitations, in order to prevent a postoperative infection of the patient. While the interaction with the workstation is mainly performed by an assistant in the non-sterile area of the OR at the surgeon’s command, surgeons want to be in direct control for reasons of time saving. In contrast to the increasing complexity of modern medical software, only few software functions are used intraoperatively, e.g. magnification of certain images structures or contrast enhancements. Resulting from our evaluation, the usage of touchscreens leads to a general significant time saving when interacting with the workstation in the OR. Because modern software for displaying and manipulating medical patient images are only rarely designed for a usage of touchscreens, 4 control concepts have been created that are ergonomically and anthropometrically optimised for this context of use, but differ in their interaction complexity. Both the model-based quantification and another evaluation with users show that simple and fast to operate concepts are most usable