Ein zentrales Thema der medizinischen Informatik ist der institutionsübergreifende Austausch von Patientendaten zwischen den Akteuren des Gesundheitswesens. Die Notwendigkeit einer einheitlichen nationalen Telematikinfrastruktur für einen institutions-übergreifenden Austausch wurde auch von der Politik anerkannt. Dementsprechend wurde 2003 mit dem Gesetz zur Modernisierung der gesetzlichen Krankenversicherung (GMG) der erste Grundstein gelegt. Eine der Anwendungen, die laut Gesetzgebung (§ 291a SGB V) über die Telematikinfrastruktur umgesetzt werden sollte, ist die sogenannte elektronische Patientenakte. Diese Anwendung sollte es dem Patienten ermöglichen, seine Versorgungsdaten in einer eigenen Dokumentation zu führen und mit den Systemen seiner Behandler elektronisch zu kommunizieren. Bei der Gesetzgebung wurde der Fokus sehr eng gefasst, um aus Datenschutzgründen eine enge Zweckbindung der elektronischen Patientenakte sicher zu stellen. Wichtige Themen wie die Partizipation der Bürger und Patienten an der medizinischen Forschung wurden ausgeklammert. Werden die Prozesse der elektronischen Datenerfassung in der Versorgung und in der medizinisch-klinischen Forschung (z. B. den Universitätskliniken) betrachtet, so fällt auf, dass relevante Daten für die Versorgung und die Forschung häufig identisch sind. Da die Systeme von Forschung und Versorgung aber getrennt voneinander betrieben werden, kommt es zu Doppelerfassungen. Diese Doppelerfassungen sind für einen Anwender, der Daten in beide Systeme eintragen muss, schwer nachvollziehbar - auch die gewünschte Partizipation der Patienten an Forschungsvorhaben ist so kaum möglich. Die grundlegende Idee dieser Arbeit ist es, eine Schnittstelle zwischen einer elektronischen Patientenakte und der medizinischen Forschung gemäß den Vorgaben der nationalen Telematikinfrastruktur zu konzipieren. Damit soll dem oben geschilderten Problem der Doppelerfassung von Patientendaten entgegengewirkt werden, indem mit Hilfe dieser Schnittstelle ein Austausch von Patientendaten über eine elektronische Patientenakte zwischen den Systemen der Versorgung und Forschung ermöglicht wird. Zu diesem Zweck wurden zunächst die Systeme der Versorgung und der Forschung analysiert und ein Kommunikationsmodell sowie Datenschutzanforderungen für die Kommunikation zwischen einer elektronischen Patientenakte und den Systemen der Forschung formuliert. Auf Grundlage des Kommunikationsmodells und der Datenschutzanforderungen wurden sowohl eine Fach- als auch eine Sicherheitsarchitektur für die Schnittstelle zwischen einer elektronischen Patientenakte und den Systemen der Forschung beschrieben. Als Ergebnis konnte herausgestellt werden, dass die Anbindung der IT-Systeme der medizinischen Forschung über eine elektronische Patientenakte sicher und datenschutzkonform umgesetzt werden kann. Abschließend wird der entstandene Ansatz mit bisherigen Lösungen zur Nutzung von Versorgungsdaten für die medizinische Forschung kritisch verglichen und die Stärken einer in der nationalen Telematikinfrastruktur integrierte Löschung gegenüber alleinstehenden Insellösungen hervorgehoben. Es wird herausgestellt, dass die grundlegenden Konzepte stehen, aber noch erheblicher Aufwand erbracht werden muss, um ein auf nationaler Ebene verfügbares System bereitzustellen. Vorschläge für die weiteren Arbeiten zu einem funktionierenden System sowie weitere Potentiale der Ergebnisse dieser Arbeit werden in einem Ausblick aufgezeigt.

Verschiedene simultan wirkende Signale beeinflussen die Signalverarbeitung und die Genregulation von Säugetieren auf der systemischen Ebene. Die Signale müssen integriert und in ihrem jeweiligen Zusammenhang bewertet werden. Dabei können die Signale auch synergistisch miteinander interagieren, wobei dann einzig durch dieses Zusammenspiel auf genregulatorischer Ebene neue Funktionen induziert werden. Gängige experimentelle Ansätze zur Detektion von synergistischen Interaktionen erkennen zwar die beeinflussten Gene, aber die zugrunde liegenden Mechanismen bleiben unklar. In dieser Arbeit wurde deshalb ein globales systembiologisches Verfahren entwickelt, welches Synergien anhand ihrer generellen topologischen Eigenschaften in einem bipartiten Graphen detektiert. Das für die Analyse notwendige globale bipartite und mechanistische Signaltransduktionsreferenznetzwerk wurde auf der Basis experimentell verifizierter Daten aus verschiedenen Datenbanken sowie aktueller Literatur in dieser Arbeit rekonstruiert. Synergien sind besonders im Immunsystem relevant, wo verschiedene Signale parallel eine Immunreaktion auslösen. Eine adäquate Antwort kann dabei nur durch eine gleichzeitige und präzise regulierte Bewertung der wirkenden Signale ermöglicht werden. Das entwickelte Verfahren wurde auf die, für die Immunantwort essentiellen, Immunsignale Interleukin-3 (IL-3) und humanes Influenza Virus (Flu) in menschlichen plasmacytoiden dendritischen Zellen, einem Immunzelltyp, angewandt. Um synergistische Effekte während der Signalintegration zu untersuchen wurde das Referenznetzwerk auf die säugerspezifischen, in pDC präsenten und durch IL-3 und Flu aktivierten Signalpfade eingeschränkt. Es wurden unter anderem die synergistischen Interaktionspunkte detektiert, ihre regulierten Transkriptionsfaktoren sowie die durch sie regulierten Zielgene. Durch den Vergleich der ausgelösten Funktionen und der jeweils induzierten Signalwege konnte gezeigt werden, dass das entwickelte Verfahren die immunrelevanten synergistisch regulierten Gene besser detektiert als ein vergleichbares experimentelles Verfahren.

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Jedes Produkt hat eine Gebrauchstauglichkeit (Usability). Das umfasst auch Software,Webseiten und Apps auf mobilen Endgeräten und Fernsehern. Im heutigen Anbieterwettbewerb kann Usability ein entscheidender Faktor für den Erfolg eines Produktes sein. Dies gilt speziell für Software, da alternative Angebote meist schnell und einfach verfügbar sind. Daher sollte jede Softwareentwicklung Gebrauchstauglichkeit als eines ihrer Ziele definieren. Um dieses Ziel zu erreichen, wird beim Usability Engineering während der Entwicklung und der Nutzung eines Produkts kontinuierlich dessen Gebrauchstauglichkeit erfasst und verbessert. Hierfür existiert eine Reihe von Methoden, mit denen in allen Projektphasen entsprechende Probleme erkannt und gelöst werden können. Die meisten dieser Methoden sind jedoch nur manuell einsetzbar und daher kostspielig in der Anwendung.    Die vorliegende Arbeit beschreibt ein vollautomatisiertes Verfahren zur Bewertung der Usability von Software. Das Verfahren zählt zu den nutzerorientierten Methoden und kann für Feldstudien eingesetzt werden. In diesem Verfahren werden zunächst detailliert die Aktionen der Nutzer auf der Oberfläche einer Software aufgezeichnet. Aus diesen Aufzeichnungen berechnet das Verfahren ein Modell der Nutzeroberfläche sowie sogenannte Task-Bäume, welche ein Modell der Nutzung der Software sind. Die beiden Modelle bilden die Grundlage für eine anschließende Erkennung von 14 sogenannten Usability Smells. Diese definieren unerwartetes Nutzerverhalten, das auf ein Problem mit der Gebrauchstauglichkeit der Software hinweist. Das Ergebnis des Verfahrens sind detaillierte Beschreibungen zum Auftreten der Smells in den Task-Bäumen und den aufgezeichneten Nutzeraktionen. Dadurch wird ein Bezug zwischen den Aufgaben des Nutzers, den entsprechenden Problemen sowie ursächlichen Elementen der graphischen Oberfläche hergestellt.    Das Verfahren wird anhand von zwei Webseiten und einer Desktopanwendung validiert. Dabei wird zunächst die Repräsentativität der generierten Task-Bäume für das Nutzerverhalten überprüft. Anschließend werden Usability Smells erkannt und die Ergebnisse manuell analysiert sowie mit Ergebnissen aus der Anwendung etablierter Methoden des Usability Engineerings verglichen. Daraus ergeben sich unter anderem Bedingungen, die bei der Erkennung von Usability Smells erfüllt sein müssen.    Die drei Fallstudien, sowie die gesamte Arbeit zeigen, dass das vorgestellte Verfahren fähig ist, vollautomatisiert unterschiedlichste Usabilityprobleme zu erkennen. Dabei wird auch gezeigt, dass die Ergebnisse des Verfahrens genügend Details beinhalten, um ein gefundenes Problem genauer zu beschreiben und Anhaltspunkte für dessen Lösung zu liefern. Außerdem kann das Verfahren andere Methoden der Usabilityevaluation ergänzen und dabei sehr einfach auch im großen Umfang eingesetzt werden.

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