Modellierung und Architektur eines mobilen verteilten Systems zur Kompensation prospektiver Gedächtnisdefizite

Schulze, Hendrik GND

This work describes the concept and model of structured interactive memory impulses for the compensation of deficits of the prospective memory and their trial in the mobile memory aid system MEMOS. For this purpose patients were equipped with a smartphone, the Personal Memory Assistant (PMA), that uses structured interactive memory impulses to remind them of upcoming tasks and provide situation-dependent guidance through these tasks. MEMOS is the first system world-wide that utilizes structured interactive memory impulses and a decoupled bidirectional communication between patient and caregiver.Context Memory dysfunction is one of the most common results of brain damages caused by strokes or craniocerebral injuries. Impairments of the prospective memory, which is responsible for planning and executing future tasks, have turned out to be particularly challenging for an autonomous life. The compensation of lost abilities by external memory aids that remind patients of prospective tasks is the only possibilityto effectively help affected patients.Methodology.This work and the implementation of MEMOS required the interdisciplinary solution of three main tasks: Analysis of neuropsychologicalrequirements: A patient-friendly memory aid can only be implemented as an easy-to-use electronic assistant that guides patients withsituation-dependent memory impulses through complex tasks. Model of structured interactive memory impulses and system architecture: MEMOS implements situation-dependent reminders using structured interactive memory impulses. For this purpose, complex tasks are split intosubtasks, for which memory impulses are generated and linked with each other. The MEMOS task model is an implementation of the structuredinteractive memory impulses as a machine-manageable structure that guarantees validity and integrity of individual tasks and entire day schedules. MEMOS comprises a mobile component, the PMA, for direct patient interaction and a base system that maintains and coordinates the structured interactive memory impulses. The PMA communicates with the base system using GPRS and can compensate connectivity loss for several hours. The base system is able to detect malfunctions and critical conditions and to automatically alert the responsible caregiver.Patient-friendly adaptation: Success of a memory aid depends on the patients’ acceptance. A survey among patients has revealed the central importance of the memory aid’s adaptation to the requirements andabilities of each individual patient, in addition to general usabilityaspects such as avoiding PMA operation errors, concealing error conditions and easy learnability.Relevance MEMOS was successfully tested in a clinical trial. The number of forgotten or failed tasks was significantly reduced. The model of structured interactive memory impulses has been validated and MEMOS was shown to work in a real-world environment

Diese Arbeit beschreibt die Konzeption und das Modell strukturierter interaktiver Erinnerungsimpulse zur Kompensation von Defiziten des prospektiven Erinnerns und deren Erprobung im mobilen Gedächtnishilfesystems MEMOS. Dazu wurden Patienten mit einem Smartphone, dem Personal Memory Assistant (PMA), ausgerüstet, und mittels strukturierter interaktiver Erinnerungsimpulse an bevorstehende Aufgaben erinnert und situationsabhängig durch diese Aufgaben geführt.MEMOS ist das weltweit erste System, das strukturierte interaktive Erinnerungsimpulse und eine entkoppelte bidirektionale Kommunikation zwischen Patient und Betreuer einsetzt.Kontext Gedächtnisstörungen sind eine der häufigsten Folgen von Hirnschäden nach Schlaganfällen oder Schädel-Hirn-Traumata. Störungen des prospektiven Gedächtnisses, welches verantwortlich für die Planung und Durchführung zukünftiger Aufgaben ist, sind besonders behindernd für ein autonomes Leben. Die Kompensation der ausgefallenen Funktionalität durch externe Gedächtnishilfen, die an bevorstehende Aufgaben erinnern,ist die einzige Möglichkeit, betroffenen Patienten effektiv zu helfen.Methode:Die Realisierung dieser Arbeit und die Implementierung von MEMOS erforderte die interdisziplinäre Bearbeitung von dreiAufgabenschwerpunkten. Analyse der neuropsychologischen Anforderungen: Eine patientengerechte Gedächtnishilfe kann nur in Form eines einfach zu nutzenden elektronischen Assistenten realisiert werden, der den Patienten mittels situationsabhängiger Erinnerungsimpulse durch komplexe Aufgaben führt. Modell der strukturierten interaktiven Erinnerungsimpulse und Systemarchitektur: Situationsabhängige Erinnerungen werden in MEMOS durch strukturierte interaktive Erinnerungsimpulse realisiert. Dazu werden Handlungsabläufe in einfache Teilschritte zerlegt, hierfür Erinnerungsimpulse erzeugt und miteinander verknüpft. Die Umsetzung in eine maschinell verwaltbare Struktur erfolgt im MEMOS-Taskmodell, das Validität und Integrität einzelner Aufgaben (Tasks) sowie kompletter Tagespläne sicher stellt. MEMOS besteht aus einer mobilen Komponente, dem PMA, für die direkte Patienteninteraktion und einem Basissystem für die Verwaltung und Koordination der strukturierten interaktiven Erinnerungsimpulse. Der PMA kommuniziert mit dem Basissystem überMobilfunk und ist in der Lage, auch längere Unterbrechungen zukompensieren. Das Basissystem erkennt Fehlfunktionen und kritische Zustände, wodurch automatisch der verantwortliche Betreuer alarmiert wird. Patientengerechte Anpassung: Der Erfolg einer Gedächtnishilfe hängt von der Akzeptanz durch den Patienten ab. Neben allgemeinenUsability-Aspekten, wie dem Verhindern von Fehlbedienungen, dem Verbergen von Fehlerzuständen und einer einfachen Erlernbarkeit, haben Befragungen die zentrale Bedeutung der individuellen Anpassung der Gedächtnishilfe an die Bedürfnisse und Fähigkeiten der einzelnen Patienten gezeigt.Relevanz MEMOS wurde erfolgreich im Einsatz mit Patienten getestet. Die Zahl vergessener oder gescheiterter Aufgaben wurde deutlich reduziert. Das Modell der strukturierten interaktiven Erinnerungsimpulse wurde validiert und die Praxistauglichkeit von MEMOS konnte gezeigt werden.

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Schulze, Hendrik: Modellierung und Architektur eines mobilen verteilten Systems zur Kompensation prospektiver Gedächtnisdefizite. 2012.

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