Visualisierung: Bilder gegen den Herzinfarkt

Alle Jahre wieder treffen sich “die Großen” der Visualisierungsszene auf der Visweek. Die Konferenz  ist recht akademisch, daher bei mir nicht so sehr im Fokus. Eine Präsentation hat jedoch für Aufmerksamkeit gesorgt und tauchte immer wieder in Blogs und Twitter auf.
Michelle Borkin aus Harvard zeigte die Ergebnisse ihrer Forschungen zur Visualisierung von Blutflüssen in Herzkranzgefäßen und belegte damit nachdrücklich, dass 3D und quietschige Farben nichts bringen … großartig!

Visualisierungen können Leben retten. Der Arzt Dr. John Snow zeichnete beispielsweise Mitte des 19.Jahrhunderts eine Karte von Cholerafällen in London und konnte so den verseuchten Brunnen ermitteln und versiegeln. Die Choleraepidemie kam zum Erliegen.

Heute ist der Herzinfarkt eine der häufigsten Todesursachen in westlichen Gesellschaften. Die rechtzeitige Diagnose von Herzinfarktrisiken kann lebensrettend sein. Daher wird viel Energie und Geld in die frühzeitige Erkennung von Verdachtsmomenten für den Herzinfarkt aufgebracht.

Hauptursache eines Herzinfarkts sind Gefäßwandveränderungen der Herzkranzgefäße. Fetteinlagerungen - sog. Plaques – in den Gefäßwänden können sich vergrößern und die Gefäßwand zum Reißen bringen. In der Folge bilden sich Gerinsel und es besteht die Gefahr eines Gefäßverschlusses, der zum Herzinfarkt führen kann.

Es gibt eine Möglichkeit diese gefährlichen Plaques ohne Eingriff in den Körper zu erkennen, denn die Gefäßwandbereiche mit vergrößerten Plaques zeichnet eine Eigenschaft aus: die Fließgeschwindigkeit des Blutes (ESS – endothelial shear stress) ist hier aufgrund der Einbuchtung geringer.

Quelle:eigene Darstellung nach infovis2011_slides.pdf

Um die Fließgeschwindigkeit zu messen legt man die Patienten in einen Computertomograph. Die so gewonnen Daten werden im Computer verarbeitet und anschließend visualisiert. Spezialisten können auf Basis dieser Visualisierungen das Risiko eines Herzinfarktes diagnostizieren.

Quelle:eigene Darstellung nach infovis2011_slides.pdf

Soweit zum medizinischen Hintergrund!

Michelle Borkin und Ihre Forschungsgruppe untersuchen nun in Ihrem Artikel verschiedene Möglichkeiten die gewonnen Simulationsdaten zu visualisieren. Das Team war überzeugt, dass die 2D-Projektion der Daten in grau/rot, die man mit einer neuen Visualisierungssoftware (HemoVis) entwickelt hatte, der herkömmlichen 3D-Regenbogenfarben-Darstellung überlegen war.
Ziel der dem Artikel zugrundeliegenden Studie war herauszufinden, welche Darstellungsart am besten geeignet ist, schnell und effizient Zonen mit niedriger Flussgeschwindigkeit des Blutes (ESS) zu erkennen.

Auf den Punkt gebracht: Ist es mit einer  grau/roten 2D-Abbildung einfacher, potenzielle Herzinfarktregionen zu diagnostizieren als mit einer regenbogenfarbenen 3D-Abbildung?

Das Team um Michelle Borkin zeigte Kardiologen viele verschiedene Visualisierungen von Herzkranzgefäßen wie in Abb. 3 mit der Bitte die gefährdeten Zonen mit Plaques zu markieren. Anschließend werteten Sie die Ergebnisse sowohl qualitativ als auch quantitativ empirisch aus.

Das Fazit der Forscher ist eindeutig:

• 2D ist akkurater und effizienter als 3D – selbst bei räumlichen Abbildungen
  In 3D-Visualisierungen wurden erheblich weniger gefährliche Plaqueregionen identifiziert und die Probanden brauchten mehr Zeit. Dieser Effekt stieg mit der Komplexität – der Verästelung der Herzkranzgefäße - der Darstellung an, was bei der 2D-Darstellung nicht der Fall war.
  Erstaunlicherweise kam es nur bei der 3D-Darstellung zu einer geringen Zahl von falsch positiven Bewertungen: der Identifikation von Plaqueregionen, wo tatsächlich keine waren.
• die grau/rot-Farbgebung ist den Regenbogenfarben vorzuziehen
  Die Regenbogendarstellung ist deutlich weniger akkurat und effizient. Dieser Effekt verstärkt sich noch wenn in 3D visualisiert wird: Hier brauchten die Teilnehmer doppelt so lange zur Identifikation von Plaqueregionen im Vergleich zur grau/rot-Farbgebung.

Und was bedeuten diese Ergebnisse für die Geschäftskommunikation?

Ich sehe mich bestätigt, wenn ich gegen 3D und bunte Grafiken wettere.
Die Ergebnisse zeigen, dass Informationsvisualisierung zurückhaltend und verdichtet sein sollte. Genau das, was wir mit unserem Addon für SAP BO Dashboards (Xcelsius) zur Visualisierung von Geschäftszahlen umsetzen:
Viele Informationen gleichzeitig zeigen, um Vergleiche möglich zu machen. Dabei aber auf jegliches Rauschen – Hilfslinien, Rahmen, Farbnutzung ohne Sinn – verzichten.

Für mich sieht ein gutes Dashboard daher wie folgt aus – entwickelt in SAP BO Dashboards mit dem graphomate Addon in der Enterprise-Version auf Basis erfundener Daten:

• Wir nutzen Farben mit Bedacht: grün für “gute” Abweichungen, rot für “schlechte”. “Red ist most eye-catching!”
• Wir zeigen viele Informationen gleichzeitig – inbesondere Abweichungen, um dem Adressaten Vergleichsmöglichkeiten zu geben. “Above all else, always show comparisons!” wie Edward Tufte so treffend formuliert.
• Achsen und Diagrammelemente tragen Informationen zur Abbildung einer einheitlichen Notation. Legenden benötigen wir nicht mehr; der “Tennis-Blick” – hin und her – entfällt.

Ein letzter Punkt: zur Frage der Ästhetik von Visualisierungen.

In meinen Präsentation wird mir oft entgegen gehalten, dass bunte Dashboards gefälliger und ästhetischer sind und daher von den Empfängern bevorzugt werden. Interessanterweise tauchte auch dieser Aspekt in der Studie auf: Zwei Teilnehmer waren zwar überzeugt, dass die grau-rote 2D- Visualisierung der regenbogenfarbenen 3D-Visualisierung überlegen ist. Dennoch bevorzugen Sie letztere aus ästhetischen Gründen.

Ganz ehrlich: Zur Befriedigung meiner ästhetischen Bedürfnisse gehe ich ins Museum oder blättere durch meine Gerhard Richter-Kataloge. Wenn ich informiert werden will, um bestmöglich Entscheidungen treffen zu können, setze ich auf klare einfache Darstellungen.
Ich hoffe, ich werde nie von diesen beiden Ärzten untersucht! 

Daher: viel bewegen, gesund ernähren und gegen Stress auch mal fünfe gerade sein lassen!

the best, Lars

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