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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-341528
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Place of Publication: | Regensburg, Germany |
| Number of Pages: | 175 |
| Date: | 22 August 2016 |
| Referee: | Prof. Dr. med Thomas Loew and Prof. Dr. med Michael Nerlich |
| Date of exam: | 11 July 2016 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Unfallchirurgie Medicine > Abteilung für Psychosomatische Medizin |
| Keywords: | Studienportal, Studienplattform, Panel, elektronische Studie, internetbasierte Studie, Psychosmatik, Sozialwissenschaft, Onlinebefragung, Medizin, Medizininformatik, Datenschutz, Datensicherheit, klinische Studie, sozialwissenschaftliche Studie, Fragebogen, Verschlüsselung, Moodle, BDSG, Bundesdatenschutzgesetz, GCP, Ergonomie, Gebrauchstauglichkeit, Landing-Page, medizinische Forschung, DNS, DNSSec, DANE, TLSA, HA-Cluster, High Availability, Hochverfügbarkeit, Apache, MySQL, Benchmark, TLS, SSL, KVM, Server, Webserver, Mailserver, DNS Server, Redundanz, SurveyMonkey, SoSci Survey, Unipark, LimeSurvey, Sphinx Survey, EvaSys, hroot, WiSo Panel, WebLab, Google Forms |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 600 Technology (Applied sciences) 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 34152 |
Abstract (German)
Die vorgestellte Arbeit beschreibt die Konzeption einer elektronischen Studienplattform zur Durchführung umfangreicher internetbasierter Studien in der psychosomatischen Medizin. Als Anwendungsfall dient die SURE-Studie, in der die Schlüsselmethode, eine schneller zu erlernende Alternative zu etablierten Entspannungstechniken, untersucht werden soll. Zu diesem Zweck sollen mehrere tausend ...
Abstract (German)
Die vorgestellte Arbeit beschreibt die Konzeption einer elektronischen Studienplattform zur Durchführung umfangreicher internetbasierter Studien in der psychosomatischen Medizin. Als Anwendungsfall dient die SURE-Studie, in der die Schlüsselmethode, eine schneller zu erlernende Alternative zu etablierten Entspannungstechniken, untersucht werden soll. Zu diesem Zweck sollen mehrere tausend Teilnehmer aus Berufsgruppen mit hoher berufsbedingter, psychischer Belastung ausgewählt werden. Studienteilnehmer sollen zunächst über eine Onlineplattform die neue Entspannungstechnik per Videoanleitung erlernen. Anschließend soll über einen Beobachtungszeitraum von etwa einem Jahr der präventive Charakter der Entspannungsmethode zur Vermeidung stressbedingter Folgeerkrankungen untersucht werden. Im Wesentlichen setzt sich die Arbeit mit organisatorischen, rechtlichen, technischen und ökonomischen Problemen auseinander, die es zu lösen gilt, wenn sozialwissenschaftliche Studien auf elektronischem Weg durchgeführt werden. Analysiert wurden Hürden bei der Teilnehmerrekrutierung, der elektronischen Bereitstellung der Studienunterlagen sowie Erhebung der Daten unter Einhaltung gesetzlicher Rahmenbedingungen und nach Maßgaben der Good Clinical Practice. Es wurden häufig verwendete kostenfreie und kommerzielle Softwarewerkzeuge unter dem Aspekt des benötigten Funktionsumfangs, des Datenschutzes, von Ergonomie und nicht zuletzt ökonomischen Einschränkungen untersucht. Hierbei wurden auch in einschlägiger Literatur erwähnte Panels genauer betrachtet. Nachdem sich die großen, kommerziellen Panel-Lösungen aus Komplexitäts- und Kostengründen und die kostengünstigeren Cloud-basierten Varianten aus fehlender Skalierbarkeit, unzureichendem Funktionsumfang oder aus Datenschutzgründen für den geplanten Einsatz als untauglich erwiesen haben, erfolgte die Planung einer eigenen Onlineplattform. In der Konzeption wurden die Schwach- stellen bestehender Systeme berücksichtigt und eine Infrastruktur gemäß den Empfehlungen des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und den Anforderungen an das Bundesdatenschutzgesetz (BSDG) geplant. Die vielfältigen, sich hieraus ergebenden Teilprobleme wurden im Detail beleuchtet und technische Lösungsstrategien entwickelt. Für die praktische Umsetzung eines Prototypen der Onlineplattform wurde als Grundlage hierzu das quelloffene Lernmanagementsystem Moodle herangezogen und um die benötigten Funktionen erweitert. Durch die entwickelten Erweiterungen ist die Plattform in der Lage, Teilnehmer über individualisierte Startseiten (Landing-Pages) automatisch in Studiengruppen zu erfassen, zu pseudonymisieren, Studienunterlagen und Medien für konventionelle und mobile Endgeräte bereitzuhalten und Onlinebefragungen durchzuführen. Studien und Fragebögen können über eine Weboberfläche aus Vorlagen oder neu erstellt und verwaltet werden. Ein Exportieren der gewonnenen Daten erlaubt die Auswertung mit gewohnter Software.
Als technischer Unterbau der Studienplattform wurde im Sinne einer Best Practice eine hochverfügbare technische Infrastruktur (HA-Cluster) aufgebaut, die in Punkto Sicherheit dem neusten Stand der Technik entspricht. Das Gesamtkonzept sieht vor, dass auch in Zukunft teilnehmerstarke Studien mit etlichen tausend Teilnehmern und ressourcenintensiven Anwendungen (z.B. dem Abspielen von Videoclips) möglich sind. Um die Tauglichkeit der Studienplattform für den geplanten Einsatz (SURE) zu überprüfen wurden Bedrohungsanalysen gemäß IT-Grundschutz, sowie Tests zur Messung der Leistungsfähigkeit des Systems (Benchmarks) durchgeführt. Die Testergebnisse zeigten, dass die erstellte Plattform auch mit einer Vielzahl gleichzeitiger Nutzer zurechtkommt und den meisten kommerziellen Angeboten insbesondere in Punkto Sicherheit überlegen ist. Letztlich bleibt das entworfene System die Praxiserfahrungen noch schuldig. Vor dem Einsatz in einer großangelegten Studie wie SURE, sollte die Plattform zunächst im Rahmen einer Teststudie in kleinerem Umfang erprobt und ihre Alltagstauglichkeit evaluiert, Wünsche von Anwendern aufgenommen, sowie umgesetzt und mögliche Fehler eradiziert werden. Nach erfolgreichem Test steht einer Umsetzung des Prototypen in ein Produktivsystem, gegebenenfalls mit Unterstützung von Fördermitteln, nichts mehr im Wege.
Translation of the abstract (English)
The presented concept describes an internet platform for large scale trials by the demands of social or medical sciences. The SURE study was chosen as a use case for further considerations regarding technical and organizational requirements. SURE is a fast-to-learn alternative to establish relaxation techniques such as progressive muscle relaxation (Jacobson technique). The aim of the study is to ...
Translation of the abstract (English)
The presented concept describes an internet platform for large scale trials
by the demands of social or medical sciences. The SURE study was
chosen as a use case for further considerations regarding technical and
organizational requirements. SURE is a fast-to-learn alternative to
establish relaxation techniques such as progressive muscle relaxation
(Jacobson technique). The aim of the study is to teach this new
relaxation method via the internet and validate its protective character
choosing a study collective that is highly exposed to stress. For this
purpose several thousand participants will be selected from occupational
groups with a high level of occupational strain. Study participants will
learn the new relaxation technique via video instructions. During an
observation period of approximately one year, the preventive character
of the relaxation method will continuously be analyzed using online
questionnaires. This work is dealing with all organizational, legal,
technical and economic issues associated with large social science
studies that are implemented electronically: participant recruitment,
electronic delivery of study documents and survey data, legal
requirements and restrictions as well as principles of Good Clinical
Practice.
Commonly used commercial and available-for-free software tools had
been examined in terms of required functionality, data privacy
protection, data security, usability and economic constraints. Therefore
all relevant software tools, which are mentioned in social science
literature had been tested. Results of these examinations are: major
commercial panel solutions go beyond the scope of complexity and
costs, whereas cost efficient cloud based software are lacking scalability,
sufficient functionality or data privacy protection. Taking the
weaknesses of the tested software, the recommendations of the German
Federal Office for Security in Information Technology (BSI) and the
requirements of the Federal Data Protection Act (BSDG) into
consideration, an own concept has been developed.
The developed prototype is completely based on cost-free open source
software. For the basis of the system the learning management system
Moodle had been chosen and expanded by adequate software modules. A
special concept makes it possible to recruit and automatically register
participants through individualized web sites (landing pages). The
participants are automatically part of a study group and are able to
immediately access study documents, media and pseudonymized online
forms (eCRF). To lower barriers the web portal including media and
questionnaires are optimized for conventional pc´s and mobile devices.
The backend of the study platform is oriented on the needs of
researchers. Studies and questionnaires can be created via simple and
intuitive web interfaces. Questionnaires for online surveys can be put
together from templates or built from scratch. An export of the study
data allows the evaluation using established statistic software like SPSS
or Microsoft Excel. The granular access control concept makes it easy to
delegate responsibilities and restrict access to different studies. As a
result the platform can be deployed parallely on multiple studies and
even be used by different faculties.
The technical fundament of the study platform is a highly available
infrastructure (HA cluster), consisting of several physical servers and a
redundant network localized in a datacenter that reflects state of the art
data security and “Green IT”. This allows studies with several thousand
participants and resource-intensive applications (e.g. the playback of
video clips) to be provided without cost-prohibitive commercial
software. Data is strictly transferred with the highest level of encryption
and security using technologies such as DNSSec, HSTS, TLS, X-XSSProtection,
Content-Security-Policy or secure Cookie settings to avoid
man-in-the-middle attacks or data theft. Therefore the security of the
platform outmatches all other systems analyzed and transcends the
standard home banking or other security-sensitive domains.
To verify the suitability of the study platform for the intended use, threat
assessments, system audits and benchmark tests had been performed to
measure the performance and security of the system as a whole. The test
results showed that the platform is able to handle a huge number of
concurrent users and eclipses the commercial questionnaire software by
performance. Prior to the deployment to a large study (such as SURE),
the platform should initially be tested in a pilot study on a smaller scale.
During the pilot study everyday conditions should be evaluated, feature
requests and bug reports should be collected and should be used to
further improve the platform.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 15:38
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