Evaluation von Farbgebungen und illustrativen Techniken für medizinische Visualisierungen
Bachelorarbeit von Jan Tünnermann
Motivation
In der Fachgruppe Computergrafik, Visualisierung und Bildbearbeitung wird in Zusammenarbeit mit dem Herz- und Diabeteszentrum Bad Oeynhausen im Bereich Volumenvisualisierung geforscht. In der modernen Medizin und insbesondere im Bereich der bildgebenden Verfahren sind Computer nicht mehr wegzudenken. Für diese Verfahren, zu denen unter anderem Computer-Tomographie (CT), Positionen-Emissions-Tomographie (PET) und Magnet-Resonanz-Thomographie (MRT) zählen, ist eine geeignete Software zur Steuerung der Geräte sowie zur Visualisierung der Daten unerlässlich. Die genannten Modalitäten erheben Volumendaten und haben somit gemeinsame Grundanforderungen an die Benutzungsschnittstelle. Im sicherheitskritischen Umfeld einer medizinischen Untersuchung, spielt Usability dabei eine große Rolle.
Zielsetzung
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, die Usability aktueller Diagnosesoftware in Bad Oeynhausen zu erfassen und zu bewerten. Zudem sollen gängige Konzepte der Informationsvermittlung von Benutzungsshnittstellen zur medizinischen Volumenvisualisierung isoliert werden. Auch sollen die dort beobachteten Arbeitschritte und die Interaktion mit den Benutzungsshnittstellen festgehalten werden. Dafür muss ein Modell erstellt werden, das in hohem Maße flexibel und an den kritischen Stellen, an denen Schnittstelleninteraktion stattfindet, genau ist.
Aus den gewonnen Kenntnissen soll ein Entwurf für eine optimale Benutzungsschnittstelle für die modellierten Arbeitsschritte erstellt werden. Für die in der Fachgruppe entwickelte Visualisierungssoftware VolumeStudio, sollen ausgewählte Aspekte des Entwurfs prototypisch implementiert werden.
Realisierung
Die Usability der momentan eingesetzten Software wird mit Hilfe einer Kombinationsmethode aus verschiedenen Verfahren des Usability-Engineerings erfasst. Zum einen werden Beobachtungen in Bad Oeynhausen im Stile eines Benutzertests angestellt, aus welchen auch die gängigen Konzepte der Informationsvermittlung extrahiert werden. Expertenzentrierte Aspekte kommen durch das Durchführen einer heuristischen Evaluation hinzu, der ein Kriterienkatalog vom Usability-Experten Jakob Nielsen zu Grunde liegt.
Das Modell der momentanen Schnittstelleninteraktion wird durch Kombination der flexiblen Servie-Flow-Modellierung mit der genauen GOMS-Modellierung gebildet.
Abbildung 1 zeigt den für die Arbeit interessanten Bereich des Service-Flow-Modells. Der dort abgebildete Ablauf wurde bei den Beobachtungen in Bad Oeynhausen ermittelt. Service-Points deren Bezeichnungen mit „GOMS:“ beginnen, wurden durch GOMS-Modelle der beobachteten Schnittstelleninteraktion ergänzt.
Im gewonnene Service-Flow-Modell und den dazugehörigen GOMS-Modellen werden Usability-Mängel beseitigt und auf dem Modell aufbauend Mock-Ups einer optimalen Benutzungsshnittstelle gebildet. Ein wichtiger Aspekt für die Konzeption einer guten Benutzungsschnittstelle zur medizinischen Volumenvisualisierung ist die Anpassbarkeit der Oberfläche an einzelne Aufgaben. Im Umfeld einer medizinischen Untersuchung fallen eine Reihe unterschiedlicher Arbeitsschritte an, die mit der Software bewältigt werden müssen. So müssen zum Beispiel Studien aus der Datenbank geladen werden oder Bilder des Datensatzes annotiert werden. Die Oberfläche muss übersichtlich sein und darf immer nur jene Elemente enthalten, die für den aktuellen Arbeitsschritt relevant sind. Eine solche, minimalistische Oberfläche garantiert auch, dass möglichst viel Platz für die Darstellung der zur Befundung erforderlichen Visualisierungen zur Verfügung steht.
Abschließend werden einige Aspekte für VolumeStudio prototypisch umgesetzt. Dabei handelt es sich um ermittelte Konzepte wie zum Beispiel ein Orientierungswürfel der die Perspektive auf den Datensatz verdeutlicht.
Es wird ein übergeordnetes Konzept realisiert, welches das Abspeichern von Fensteranordnungen für unterschiedliche Arbeitsschritte erlaubt. Alle Hilfsfenster werden als Dock-Fenster im Hauptfenster untergebracht und zwischen abgespeicherten Anordnungen kann über ein Menü und eine Toolbar umgeschaltet werden.