Beschreibung
Bedingt durch den Einsatz modernster Technologien im klinischen Umfeld steigen sowohl Umfang als auch Komplexität der zur Verfügung stehenden medizinischen Daten und Informationen ständig. Ein Mittel um die steigende Informationsflut beherrschbar und erfassbar zu machen, sind interaktive visuelle Repräsentationen, die die Integration verschiedener, heterogener Informationsquellen unterstützen. Darüber hinaus ist speziell im medizinischen Kontext der zeitliche Bezug der Daten von zentraler Bedeutung. Dies umfasst unter anderem Veränderungen über die Zeit, wie etwa Zustandsänderungen von PatientInnen, zeitliche Abläufe von gesetzten Maßnahmen, oder die Erkennung von Trends, Mustern und Beziehungen zwischen verschiedenen Parametern.
Gerade im Bereich chronischer Beeinträchtigungen der Gesundheit wie z.B. Diabetes können über lange Zeiträume große Mengen an Daten anfallen, die überblickt und analysiert werden müssen. Zur Unterstützung dieser Explorations- und Analyseaufgaben soll eine Methode zur interaktiven visuellen Exploration von medizinischen Messgrößen entwickelt werden. Horizon Graphs [Reijner, 2008] sind ein innovativer Ansatz um den Platzbedarf für Diagramme zu reduzieren. Hierbei wird die graphische Repräsentation in Bänder unterteilt, eingefärbt und übereinander geschoben. Derart wird sichergestellt, dass die Ablesbarkeit von Werten effektiver und effizienter vonstattengeht, als durch die bloße Verkleinerung von Liniendiagrammen.
Im Rahmen der Kooperation zwischen Schule und Forschungseinrichtung soll ein Java Widget des Horizon Graph implementiert werden, sowie geeignete Interaktionsmöglichkeiten bereitgestellt werden. Das Widget wird auf der Visualisierungsbibliothek "prefuse" basieren und in das Forschungsframework "VisuExplore" eingebettet werden, wo es auch mit anderen Visualisierungstechniken kombiniert werden kann.
Dadurch soll die vergleichende Visualisierung von Blutzucker Messwerten, sowie Insulin Verabreichungen einer großen Anzahl von Diabetes PatientInnen ermöglicht werden, um Trends, Muster und Beziehungen erkennen zu können.
Literatur:
Reijner, H. (2008). The Development of the Horizon Graph. In L. Bartram, M. Stone, & D. Gromala (Eds.), Electronic Proceedings of the Vis08 Workshop From Theory to Practice: Design, Vision and Visualization.
Thema und Attraktivität des Projektes für die Schüler
Die Anwendung besonderer Interaktionstechniken zur Darstellung von zeitorientierten, multivariaten medizinischen Datenbeständen stellt für die Programmierung eine große Herausforderung dar. Um ein optimales Zusammenspiel zwischen den technologischen Möglichkeiten und des Designs der Benutzeroberfläche zu erreichen, ist es erforderlich viele Standardtechnologien einzusetzen und miteinander zu kombinieren. Eine zukunftsorientierte Lösung ist durch die Unterstützung seitens der Forschungseinrichtung gewährleistet, wodurch eine Entwicklung am letzten "Stand der Technik" möglich ist.
Projektziel und Lerngewinn für die Schüler
Das Projektziel definiert sich eindeutig in der Ausarbeitung einer Diplomarbeit, in welcher die oben genannte Aufgabenstellung gelöst werden soll. Die Schüler sollen dadurch folgende Fachkompetenzen aufbauen und vertiefen:
- Allgemeine Projektmanagementaufgaben
- Einarbeitung in eine neue Programmiersprache
- Verwendung externer Softwareframeworks: VisuExplore, Prefuse
- Design von benutzerfreundlichen Bedienungsoberflächen
- Kombination von eXtreme Programming als auch Standard Methoden des Projektmanagements
- Zusammenarbeiten in einem heterogenen Projektteam
- Entwicklung und Umsetzung effizienter Algorithmen für die gegeben Problemstellungen
- Verwendung adäquater Werkzeuge
- Informationsaustausch mit akademischen Partnern
- Risikomanagement von IT-Projekten in technisch komplexen Teilgebieten der Informatik
Nutzen des Projektes für den beteiligten wissenschaftlichen Partner
Entwicklung einer Visualisierungstechnik im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts (VisuExplore, siehe www.donau-uni.ac.at/visuexplore) und Weiterentwicklung eines Visualisierungsframeworks für heterogene, zeitorientierte Daten.
Methoden der Zusammenarbeit von SchülerInnen, LehrerInnen und WissenschafterInnen
Das Projekt wird durch die TU Wien auf mehreren Ebenen unterstützt. Zum einen durch die Anleitung der Schüler von erfahrenen WissenschafterInnen in regelmäßigen Meetings, sowie Diskussionen und Rückmeldungen bei monatlich stattfindenden Forschungs-Jour-Fixes. Hier steht die Vermittlung von sowohl inhaltlichem als auch methodischem Wissen im Vordergrund. Zum anderen auch durch praktische Hilfestellungen bei verschiedenen Fragen in der Konzeption und Umsetzung. Durch diese Zusammenarbeit soll auch ein etwaiges Interesse an einer wissenschaftlichen Laufbahn geweckt und der wissenschaftliche Nachwuchs gefördert werden.
Das Projekt kann im Zuge des Unterrichtsgegenstandes PPM (Projekte und Projektmanagement) integriert werden, bei der die Planung und Durchführung, sowie Risikoabschätzung und eventuelle Konfliktlösungen eines Projektes im Vordergrund stehen. Weiters können die Schüler bei dem Einsatz von Datenbanken auf ihr Wissen aus VSDB (Verteilte Systeme und Datenbanken) zurückgreifen und dieses weiter ausbauen. Auch die Einbindung des Gegenstandes APR (Angewandte Programmierung) ist natürlich von Bedeutung. Durch diesen Unterrichtsgegenstand können die Schüler bereits auf eine Ausbildung in den Grundlagen der objektorientierten Programmierung bis hin zur Lösung komplexer programmtechnischer Aufgabenstellungen zurückblicken.