
Einführung in die Gebrauchstauglichkeitsprüfung von Medizinprodukten
1. Grundbegriffe
Gebrauchstauglichkeit: Nach IEC 62366-1 die Eigenschaft der Benutzer-Produkt-Schnittstelle, die die Anwendung erleichtert und dadurch Effektivität, Effizienz und Zufriedenheit der Benutzer herstellt.
Usability Engineering (UE) / Human Factors Engineering (HFE): ein systematischer Ansatz zur Anwendung von Gebrauchstauglichkeitsprinzipien in der Entwicklung von Medizinprodukten mit dem Ziel, durch Anwendungsfehler verursachte Risiken zu reduzieren, indem die Interaktion zwischen Benutzer und Produkt optimiert wird.
Kernziel: sicherzustellen, dass das Medizinprodukt bei Bedienung durch die vorgesehenen Benutzer in der vorgesehenen Anwendungsumgebung sicher und wirksam ist und das Risiko von Anwendungsfehlern akzeptabel bleibt.
2. Wichtige Vorschriften und Normen
| Norm/Leitfaden | Inhalt |
|---|---|
| IEC 62366-1:2015 + A1:2020 | Anwendung der Gebrauchstauglichkeit auf Medizinprodukte (international) |
| IEC/TR 62366-2:2016 | Leitfaden zur Anwendung der Gebrauchstauglichkeit (technischer Bericht) |
| FDA HFE Guidance (2016) | Applying Human Factors and Usability Engineering to Medical Devices |
| FDA Draft Guidance (2022) | Entwurf eines Leitfadens zu Inhalt und Format von Human-Factors-Informationen in 510(k)-Einreichungen |
| ANSI/AAMI HE75 | Ausführlicher Leitfaden zum Human Factors Engineering in der Entwicklung von Medizinprodukten |
| YY/T 1474 | Chinesische Entsprechung (identische Übernahme der IEC 62366-1) |
| MDR (EU) 2017/745 | Anforderungen der EU-Medizinprodukteverordnung an die Gebrauchstauglichkeit |
3. Wichtige Begriffe
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Vorgesehener Benutzer | Ärzte, Pflegekräfte, Patienten, betreuende Personen usw. |
| Anwendungsumgebung | OP, Intensivstation, häusliches Umfeld, Notfallort usw. |
| Anwendungsszenario | Beschreibung der konkreten Situation, in der der Benutzer eine Aufgabe ausführt |
| Kritische Aufgabe | Eine Aufgabe, deren fehlerhafte Ausführung zu schweren Schäden führen kann |
| Anwendungsfehler | Eine Benutzerhandlung, die zu einem anderen als dem beabsichtigten Ergebnis führt |
| Anwendungsbezogenes Risiko | Risiko im Zusammenhang mit der Benutzerinteraktion |
| Benutzer-Produkt-Schnittstelle (UI) | Umfasst Hardware, Software, Kennzeichnung, Gebrauchsanweisung, Schulungsunterlagen usw. |
4. Usability-Engineering-Prozess (IEC 62366-1)
1. Anwendungsspezifikation erstellen ↓ 2. Gefährdungen und Gefährdungssituationen im Zusammenhang mit der Benutzerschnittstelle ermitteln ↓ 3. Kritische Aufgaben ermitteln ↓ 4. Spezifikation der Benutzerschnittstelle erstellen ↓ 5. Bewertungsplan für die Benutzerschnittstelle erstellen ↓ 6. Design, Umsetzung und formative Bewertung der Benutzerschnittstelle ↓ 7. Summative Bewertung ↓ 8. Gebrauchstauglichkeitsakte (UEF) zusammenstellen
5. Zwei zentrale Bewertungsarten
1. Formative Bewertung
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Zeitpunkt: frühe und mittlere Phase der Produktentwicklung; mehrere Runden möglich
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Ziel: Designschwächen finden und iterativ verbessern
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Stichprobengröße: 5–8 Teilnehmende pro Benutzergruppe (findet über 80 % der Gebrauchstauglichkeitsprobleme)
-
Methoden: Cognitive Walkthrough, heuristische Evaluation, Usability-Tests, Expertenreview
-
Verwendung der Ergebnisse: Input für die nächste Designiteration; nicht für die abschließende Validierung
2. Summative Bewertung
-
Zeitpunkt: nach dem Design Freeze und vor der Markteinführung
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Ziel: Validierung, dass das Design der Benutzerschnittstelle die anwendungsbezogenen Risiken angemessen beherrscht
-
Stichprobengröße: mindestens 15 Teilnehmende pro Benutzergruppe (FDA-Anforderung)
-
Methode: Prüfung unter simulierten Anwendungsbedingungen
-
Anforderungen:
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Durchführung in einer repräsentativen Anwendungsumgebung
-
Verwendung des finalen oder serienäquivalenten Produkts
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Alle kritischen Aufgaben müssen abgedeckt sein
-
Anschließende Ursacheninterviews (zur Analyse der Ursachen von Anwendungsfehlern)
6. Benutzergruppen
Unterschiedliche Benutzergruppen müssen getrennt geprüft werden. Übliche Einteilungen:
| Einteilungskriterium | Beispiele |
|---|---|
| Beruf | Ärzte, Pflegekräfte, Techniker, Patienten, Angehörige |
| Erfahrung | Neulinge, erfahrene Benutzer |
| Anwendungsumgebung | Professioneller Einsatz im Krankenhaus, Heimanwendung |
| Körperliche Merkmale | Benutzer mit eingeschränktem Seh- oder Hörvermögen oder eingeschränkter Feinmotorik |
Ein Blutzuckermessgerät für die Heimanwendung kann beispielsweise zwei Gruppen betreffen – Patienten + betreuende Personen –, die jeweils ≥15 Teilnehmende erfordern.
7. Ermittlung kritischer Aufgaben
Kritische Aufgaben sind der Kern der Gebrauchstauglichkeitsprüfung und werden ermittelt anhand von:
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Risikoanalyse (ISO 14971): Aufgaben, bei denen Anwendungsfehler schwere Schäden verursachen können
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Historischen Daten: Vorkommnisse, Rückrufe und Beschwerden zu vergleichbaren Produkten
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Aufgabenanalyse: Zerlegung des Bedienablaufs des Benutzers
Typische Beispiele für kritische Aufgaben:
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Infusionspumpe: Einstellen der richtigen Dosis und Rate
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Defibrillator: Wahl der richtigen Energie und Abgabe des Schocks
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Insulinpen: Einsetzen der Patrone, Einstellen der Dosis, Injektion
-
Blutzuckermessgerät: Blutentnahme, Ablesen der Ergebnisse, Erkennen auffälliger Werte
8. Prüfmethoden und Datenerhebung
Übliche Methoden
| Methode | Phase | Beschreibung |
|---|---|---|
| Prüfung unter simulierten Anwendungsbedingungen | Formativ/summativ | Bearbeitung der Aufgaben in einer simulierten Umgebung |
| Cognitive Walkthrough | Formativ | Experten analysieren schrittweise die Denkweise des Benutzers |
| Heuristische Evaluation | Formativ | Überprüfung der Schnittstelle anhand von Gebrauchstauglichkeitsprinzipien |
| Interviews/Fragebögen | Durchgängig | Erfassung subjektiver Rückmeldungen |
| Beobachtung | Durchgängig | Aufzeichnung des tatsächlichen Benutzerverhaltens |
Wichtige zu erfassende Daten
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Aufgabenerfüllung (Erfolg/Misserfolg/teilweiser Erfolg)
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Bearbeitungszeit
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Anwendungsfehler, Beinahe-Fehler und Bedienschwierigkeiten
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Subjektive Rückmeldungen der Benutzer (SUS-Skala, NASA-TLX usw.)
-
Video-/Audioaufzeichnungen
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Interviews nach der Prüfung (Ursachenanalyse der Fehler)
9. Gebrauchstauglichkeitsakte (UEF)
Wichtige aufzubewahrende Dokumente:
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Anwendungsspezifikation
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Spezifikation der Benutzer-Produkt-Schnittstelle
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Analyse bekannter Probleme (vergleichbare Produkte auf dem Markt)
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Liste gefährdungsbezogener Anwendungsszenarien
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Liste der kritischen Aufgaben
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Berichte der formativen Bewertungen
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Bericht der summativen Bewertung
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Bewertungsplan und Ergebnisse für die Benutzer-Produkt-Schnittstelle
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Schulungsunterlagen, Gebrauchsanweisung, Kennzeichnung
10. Unterschiede zwischen FDA und IEC 62366
| Aspekt | IEC 62366-1 | FDA HFE Guidance |
|---|---|---|
| Schwerpunkt | Sicherheitsrisiken durch Anwendungsfehler | Sicherheit und Wirksamkeit kritischer Aufgaben |
| Analyse bekannter Probleme | Nicht verpflichtend | Verpflichtend (Analyse vergleichbarer Produkte) |
| Stichprobengröße summative Prüfung | Nicht festgelegt | ≥15 Teilnehmende pro Benutzergruppe |
| Format des Prüfberichts | Relativ flexibel | Detaillierte Vorlagenanforderungen |
In der Praxis empfehlen wir, den FDA-Anforderungen zu folgen – damit sind beide erfüllt.
11. Häufige Herausforderungen und Empfehlungen
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Schwierige Rekrutierung: Die Gewinnung professioneller Benutzer (z. B. Chirurgen) braucht Zeit und muss frühzeitig geplant werden
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Simulation der Umgebung: reale Anwendungsbedingungen möglichst genau nachbilden (Licht, Lärm, Stress)
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Definition von Anwendungsfehlern: Kriterien für „Erfolg“ und „Misserfolg“ müssen klar definiert sein
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Ursachenanalyse: nicht nur „Benutzerfehler“ notieren, sondern die Ursachen ergründen (Wissen, Wahrnehmung, Kognition, Handlung)
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Designänderungen: Wesentliche Änderungen nach der summativen Bewertung können eine erneute Prüfung erfordern
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Gebrauchsanweisung und Schulung: Gebrauchstauglichkeitsprobleme lassen sich nicht über die Gebrauchsanweisung lösen; das Design selbst muss sicher sein
