Development of a m-health strategy for the field of mechanically ventilated patients

Abstract

Die Medizinische Informatik hat sich als neuer Bereich unter den Informationstechniken entwickelt und vereint die Wissenschaften der IT und der Medizin. Mobile Applikationen fuer den Medizinbereich sind dabei zunehmend ein Thema fuer die Medizinische Informatik, was vor allem durch den taeglichen Gebrauch von mobilen Geraeten im persoenlichen und sozialen Umfeld beguenstigt wird. Firmen wollen sich am Markt fuer Medizin-Applikationen etablieren, scheitern aber aufgrund von fehlender Expertise, Strategien und Leitfaeden. Diese Arbeit erlaeutert die theoretischen Grundlagen zum M-Health-Bereich und zeigt die aktuelle Marktsituation von medizinischen mobilen Applikationen anhand einer umfassenden Analyse auf. Des Weiteren wird in der Arbeit auf das klinische Umfeld von zu beatmeten Patienten eingegangen. Diese repraesentieren einen von vielen chronischen Zustaenden, welche fuer mobile Applikationen im Medizinbereich Zukunftspotential aufweisen. Hierfuer werden klinische Hintergruende und Basiswissen zum menschlichen Atmungssystem erlaeutert und in den Kontext zur Beatmungstherapie und dessen zugrunde liegender Krankheit Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) gebracht. Durch die Analyse der mobilen Applikationen fuer dieses spezielle medizinische Umfeld hat sich gezeigt, dass hier großer Forschungsbedarf besteht. Die Meisten der wenigen verfuegbaren Applikationen fuer COPD und zur Beatmungstherapie weisen nur mindere Qualitaet hinsichtlich Inhalt, Benutzerfreundlichkeit, Design, Funktionalitaet und Technik auf. Auf Basis der Literaturrecherchen wurde ein Strategieausblick definiert, welcher sowohl eine Strategielandkarte zum Thema M-Health, einen technischen Leitfaden als auch eine Roadmap enthaelt. Der Leitfaden besteht aus einer Szenariobeschreibung, einem Anwendungsfalldiagramm, einem Design-Modell sowie aus einer Festlegungstabelle. Die M-Health-Strategie, der technische Leitfaden und die Roadmap ergeben ein Konzept, an dem sich Unternehmen orientieren koennen, wenn sie eigene mobile Applikationen entwerfen wollen. Außerdem wurde das vorgestellte Konzept an drei Fallbeispielen erfolgreich angewendet und demonstriert die Vorgehensweise zur Entwicklung von mobilen medizinischen Applikationen. Zusammenfassend traegt die vorliegende Arbeit dazu bei, im Bereich von ausgewaehlten chronischen Krankheiten unterstuetzende mobile Applikationen fuer Betroffene zu entwickeln. Hierfuer wird der Forschungsbereich M-Health erlaeutert, grundlegende Informationen zum speziellen Bereich von COPD und der Beatmungstherapie gegeben und anschließend ein Konzept zur Verfuegung gestellt, um Projekte fuer medizinische mobile Applikationen erfolgreich umzusetzen.

Medical informatics has evolved as a new field within information science and is combining information technology and clinical medicine. Mobile healthcare applications get more and more a topic for the field of medical informatics, as the use of mobile devices is already present in personal and social life, but has not yet reached the complete healthcare market. Companies are struggling to enter the mobile healthcare applications market, due to missing guidelines and strategies. This thesis tackles this knowledge gap with a theoretical foundation of the whole m- health area, including a market analysis for mobile healthcare applications. Furthermore, it focuses on the clinical environment of mechanically ventilated patients. Respiratory disorders and especially COPD (chronic obstructive respiratory disorders), which are the main reasons for required mechanical ventilation, count to the general field of chronic diseases. The background to respiratory disorders and the basic principles of the respiratory system are described in detail in this thesis, to understand needs and processes. By analysing mobile applications in this specific medical field, it has been identified, that the market potential has not yet been fully realised. There is an alarming small number of applications available for COPD and mechanical ventilation, and most of them are evaluated as low quality applications. By proving the market potential and knowing the m-health technologies and requirements, a strategy map, a technical approach and a roadmap for mobile healthcare applications are defined. The technical approach consists out of a scoping table, a scenario description, a use case diagram and a mock-up design. Together the m-health strategy map, the technical approach and the roadmap outline a starter kit for companies, who want to create their own mobile healthcare applications and enter the market. In addition to the starter kit a proof of concept was carried out with the definition of three individual applications, focusing on the clinical environment of ventilated patients. Those applications are newly invented and provide ideas to address the mobile healthcare application market and also serve as show cases, how to structure and begin a mobile healthcare application implementation, by applying the developed concept. In conclusion it can be said that the results of this thesis support companies to perform the first step into the market, close the knowledge gap and provide a certain starter kit for mobile healthcare application development projects. The market analysis serves as a basis to understand needs, and in particular in the area of COPD and mechanical ventilation the thesis demonstrates starting points and insights.