**Deutsche Version weiter unten*
SUMMARY
This research project originates from the master’s thesis titled „Requirements Analysis for a Voice-Controlled AI Assistance System in Emergency Medical Care“, which will be completed in the summer of 2024 at the Innovation Center Computer Assisted Surgery of the Medical Faculty of the University of Leipzig.
The aim of this work is to evaluate the benefits of voice assistance systems for emergency medical services and ambulance services and to determine the requirements regarding functionality, deployment, data protection, etc. This is achieved through a structured and standard-compliant requirements analysis, with a particular focus on an international user survey conducted via an online questionnaire (Germany, Norway, Switzerland).
Background
In Germany, the emergency medical service attends to patients in prehospital emergency situations in more than 14 million deployments annually, with an increasing trend (Bundesministerium für Gesundheit, 2023a; Bundesministerium für Gesundheit, 2020). Similar to other healthcare structures in the German health system, this sector faces challenges such as demographic change, staff shortages, and underfunding, which have intensified in recent years (Bundesministerium für Gesundheit, 2023b; Bündnis Pro Rettungsdienst, 2022; Lauer et al., 2022). To address the imbalance between increasing demand and dwindling resources, more efficient processes in emergency operations and relieving personnel are becoming increasingly important. Cross-sector networking and digitalisation (especially considering the current developments in artificial intelligence) can help to positively support the future working methods of emergency services (Meyer et al., 2023). Previous digitalisation solutions in this area mainly focus on applications with graphical interfaces, such as telemedicine, reference works, or digital documentation, which have disadvantages in terms of usability, cognition, and hygiene.
Objective
Voice-controlled assistance systems (hereafter referred to as „VAS“), which are mainly known from the consumer sector, offer the possibility of real-time interaction with integrated third-party systems through their touchless human-machine interface (Janssen et al., 2020). New developments in the field of generative artificial intelligence and speech recognition, processing, and synthesis further expand the existing functionality. Consequently, the question arises as to how the potential of VAS can be harnessed for domain-specific application in emergency medical services to enhance care and process quality.
This work aims to investigate how VAS can be effectively used to improve the interaction of emergency personnel with digital systems with various functionalities. It is important to consider the requirements and specifics of such scenarios to ensure reliable and rapid patient care. Additionally, potential challenges and data protection aspects of implementing and using such systems will be discussed to achieve responsible use. International characteristics will also be considered for potential cross-border applications.
Specifically:
- Which processes and tasks during a prehospital emergency operation can be usefully supported by voice-controlled AI assistance systems?
- What technical, structural, economic, and ethical prerequisites must be met to ensure the successful implementation of such systems in emergency medical and ambulance services?
- What are the specifics and differences between the three considered European countries?
Zusammenfassung
Das hier vorgestellte Forschungsprojekt geht hervor aus der Master-Arbeit zum Thema „Anforderungs- und Bedarfsanalyse für ein sprachgesteuertes KI-Assistenzsystem in der präklinischen Notfallversorgung“, die im Sommer 2024 am Innovation Center Computer Assisted Surgery der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig erstellt wird.
Ziel dieser Arbeit ist es, den Nutzen von Sprachassistenzsystemen für den Notarzt- und Rettungsdienst zu evaluieren und Anforderungen hinsichtlich Funktionalität, Deplyoment, Datenschutz usw. zu ermitteln. Dies geschieht durch eine strukturierte und standardkonforme Anforderungsanalyse, bei der eine internationale Nutzerbefragung durch Online-Fragebogen einen besonderen Stellenwert einnimmt (Deutschland, Norwegen, Schweiz).
Hintergrund
In jährlich mehr als 14. Mio. Einsätzen versorgt der Rettungsdienst in Deutschland präklinisch Patienten in Notfallsituationen, wobei sich ein zunehmender Trend abzeichnet (Bundesministerium für Gesundheit, 2023a; Gesundheitsberichtserstattung des Bundes, 2020). Dabei steht dieser Sektor analog zu anderen Versorgungsstrukturen des deutschen Gesundheitswesen Herausforderungen wie dem demographischen Wandel, Personalknappheit und Mangelfinanzierung gegenüber, die sich in den letzten Jahren noch verschärft haben (Bundesministerium für Gesundheit., 2023b; Bündnis Pro Rettungsdienst, 2022; Lauer et al., 2022). Um dem Missverhältnis zwischen steigendem Bedarf und knapper werdenden Ressourcen zu begegnen, werden effizientere Prozessabläufe im Notfalleinsatz und die Entlastung von Personal immer bedeutsamer. Sektorenübergreifende Vernetzung und Digitalisierung (insbesondere unter Berücksichtigungen der aktuellen Entwicklungen von Künstlicher Intelligenz) können dazu beitragen, die zukünftige Arbeitsweise der Einsatzkräfte positiv zu unterstützen (Meyer et al., 2023). Bisherige Digitalisierungslösungen in diesem Bereich zielen dabei hauptsächlich auf Anwendungen mit grafischer Oberfläche, etwa zur Umsetzung von Telemedizin, Nachschlagewerken oder digitaler Dokumentation ab, die Nachteile hinsichtlich Usability, Kognition und Hygiene mit sich bringen.
Zielstellung
Sprachgesteuerte Assistenzsysteme (im Folgenden „SAS“), wie sie bislang vor allem aus dem Consumer-Bereich bekannt sind, bieten durch ihre berührungslose Mensch-Maschine-Schnittstelle die Möglichkeit der Interaktion in Echtzeit mit eingebundenen Drittsystemen (Janssen et al., 2020). Neue Entwicklungen im Bereich der generativen Künstlichen Intelligenz und der Spracherkennung, -verarbeitung und -synthese erweitern den bisherigen Funktionsumfang noch zusätzlich. Folglich stellt sich die Frage, inwiefern das Potential von SAS auch für die domänen-spezifische Anwendung im Bereich des Notarzt- und Rettungsdienstes genutzt werden kann, um die Versorgungs- und Prozessqualität zu steigern.
Im Rahmen dieser Arbeit soll daher eruiert werden, inwiefern SAS effektiv eingesetzt werden können, um die Interaktion von Einsatzkräften und digitalen Systemen mit verschiedenen Funktionalitäten zu verbessern. Hierbei ist es wichtig, die Anforderungen und Besonderheiten solcher Szenarien zu berücksichtigen, um eine zuverlässige und schnelle Patientenversorgung zu gewährleisten. Des Weiteren werden potenzielle Herausforderungen und Datenschutzaspekte bei der Implementierung und Nutzung solcher Systeme diskutiert, um einen verantwortungsvollen Einsatz zu erzielen. Für eine mögliche länderübergreifende Anwendung werden außerdem internationale Charakteristika berücksichtigt.
Konkret:
- Welche Prozesse und Aufgaben während eines präklinischen Notfalleinsatzes können durch sprachgesteuerte KI-Assistenzsysteme sinnvoll unterstützt werden?
- Welche technischen, strukturellen, ökonomischen und ethischen Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um eine erfolgreiche Implementierung solcher Systeme in den Rettungs- und Notarztdienst zu gewährleisten?
- Welche Besonderheiten und Unterschiede bestehen dabei zwischen den drei verschiedenen betrachteten europäischen Ländern?
LITERATURE
Bundesministerium für Gesundheit (2023a) Anzahl der Rettungsfahrten und Krankentransporte in der gesetzlichen Krankenversicherung (GKV) nach Verkehrsmittel im Jahr 2022. Statista. [Online]. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/408917/umfrage/gkv-rettungsfahrten-und-krankentransporte-nach-verkehrsmittel/ (Abgerufen am 29 April 2024).
Bundesministerium für Gesundheit. (Hg.) (2023b) Reform der Notfall- und Akutversorgung in Deutschland. Integrierte Notfallzentren und Integrierte Leitstellen: Vierte Stellungnahme und Empfehlung der Regierungskommission für eine moderne und bedarfsgerechte Krankenhausversorgung, Regierungskommission für eine moderne und bedarfsgerechte Krankenhausversorgung [Online]. Verfügbar unter https://www.bundesgesundheitsministerium.de/krankenhauskommission-stellungnahme-notfallversorgung.pdf (Abgerufen am 29 April 2024).
Bündnis Pro Rettungsdienst (2022) Die Notfallrettung in Deutschland ist gefährdet – der Rettungsdienst muss grundlegend reformiert werden: Pressemitteilung vom 12. Dezember 2022 [Online]. Verfügbar unter https://band-online.de/wp-content/uploads/2023/07/Buendnis-Pro-Rettungsdienst_Politik-muss-handeln_12-Dez-2022.pdf (Abgerufen am 29 April 2024).
Gesundheitsberichtserstattung des Bundes (2020) Einsatzfahrtaufkommen im öffentlichen Rettungsdienst in Deutschland nach Einsatzart in den Jahren 1994 bis 2017 [Online]. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/482380/umfrage/einsatzfahrtaufkommen-im-oeffentlichen-rettungsdienst-nach-einsatzart/ (Abgerufen am 29 April 2024).
Janssen, A., Passlick, J., Rodríguez Cardona, D. & Breitner, M. H. (2020) „Virtual Assistance in Any Context“, Business & Information Systems Engineering, Vol. 62, No. 3, S. 211–225.
Lauer, D., Bandlow, S., Rathje, M., Seidl, A. & Karutz, H. (2022) „Veränderungen und Entwicklungen in der präklinischen Notfallversorgung: Zentrale Herausforderungen für das Rettungsdienstmanagement“, Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforschung, Gesundheitsschutz, Vol. 65, No. 10, S. 987–995.
Meyer, K., Dormann, H. & Prescher, T. (2023) „Fürther Gespräche: Expertenforum für den Rettungsdienst mit Forderungen an Politik und Gesellschaft“, Notfall + Rettungsmedizin.
ABOUT THE AUTHOR
Clemens Möllenhoff (B.Sc.) is a Master’s student of Business Information Systems at the University of Leipzig with academic placements in Stuttgart, Dubai (UAE) and at NTNU Trondheim (Norway). He has also been working as an EMT (Rettungssanitäter) for various aid organizations in Bavaria and Saxony since 2016.
Since 2021, he works a research associate at ICCAS in the research group “Communication Systems and Interoperability” (Prof. Thomas Neumuth, Dr. Max Rockstroh) and is involved in the projects 6G-Health and “MOMENTUM” (5G-connected ambulances).
Correspondence mail: moellenhoff [at] rescue-research.de