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Virtual Reality (VR) in der Medizin

CUREO ist unser Virtual-Reality-Therapiesystem. Doch was bedeutet Virtual Reality eigentlich und seit wann wird VR auch in der Medizin eingesetzt? Dies beleuchten wir in diesem Beitrag.


Definition Virtual Reality


Die Virtual Reality ist eine von einem Computer erschaffene virtuelle Welt. Virtuell bedeutet „nicht in Wirklichkeit existierend, aber echt erscheinend“ [1]. Im Gesundheitssektor gibt es verschiedene Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel die virtuelle Rehabilitation oder Assistenz bei Operationen.




Die Entwicklung der Virtual Reality


Bereits im 19. Jahrhundert wurden 360°-Panoramabilder entwickelt, die dem Beobachter die Illusion vermitteln sollten, mitten im Geschehen zu stehen [4]. Außerdem entdeckte der Brite Charles Wheatstone 1838, dass zwei nebeneinander stehende, zweidimensionale Bilder für das Gehirn den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes erweckten. Dies wird auch als stereoskopisches Sehen bezeichnet [4]. Erste VR-Brillen mit Motion-Tracking-Technologie, also der Bewegungserfassung, wurden seit den 1960er Jahren beim Militär verwendet, um Gefahrenzonen aus der Entfernung auszuspähen. Weitere 30 Jahre später wurden erste Spiele mit stereoskopischen Bildern entwickelt. Seit mehr als 20 Jahren werden VR-Anwendungen in der Medizin erprobt. In der Vergangenheit wurden auch zweidimensionale Darstellungen auf dem Monitor als „virtuelle Realität“ bezeichnet. Die ersten Eingabegeräte, Computermaus und Tastatur, waren nur eingeschränkt für die Therapie einsetzbar, was durch die Entwicklung erster Bewegungs-Spielekonsolen (z.B. Wii, Kinect) mit Bewegungstracking verbesserte wurde. Die ersten Systeme (Oculus Rift, HTC Vive), die eine dreidimensionale (stereoskopische) Abbildung ermöglichten, waren stationär und benötigten eine externe Basisstation für das Bewegungstracking. Mit Inside Out-Tracking können heutige Systeme mobil, mit hohem Bewegungsradius genutzt werden.


VR in der Medizin


Die Anwendung von virtueller Realität in der Medizin soll den Betrachter vollkommen in eine andere Welt abtauchen lassen, auch Immersion genannt [3], und dadurch eine therapeutische Wirkung erzielen oder medizinisches Personal bei der Arbeit unterstützen. Um eine virtuelle Welt zu simulieren, werden VR-Brillen mit eingebautem Display- und Linsensystem (Headmounted Displays) verwendet. Der Benutzer setzt die Brille auf und sieht nur die virtuelle Umgebung. Durch das Embodiment, der Körperwahrnehmung durch einen Avatar, fühlt der Patient sich als Teil der virtuellen Welt und kann mit dieser interagieren. Besonders gute Simulationen stimulieren zusätzlich zum visuellen Sinn auch die auditive Wahrnehmung. Unser Therapiesystem CUREO ermöglicht durch multisensorisches Feedback eine direkte Rückmeldung auf Bewegungen in der virtuellen Realität. So werden auditive Reize durch Töne und Sprache gegeben. Es gibt ein haptisches Feedback über die Controller, die der Patient in den Händen hält und auch visuell wird den Patienten in der VR eine Rückmeldung, beispielsweise durch Farben oder Bewegungslinien, gegeben.



Virtual-Reality-Therapie


Die Technologie liefert auf der einen Seite einen Beitrag in der Therapie von psychologischen, neurologischen, physiologischen oder kognitiven Erkrankungen. So können Konfrontationen in der Angsttherapie virtuell und so meist deutlich kostengünstiger erfolgen [5]. Der spielerische und dadurch motivierende Ansatz in Kombination mit einer präzisen Rückmeldung von Bewegungen ermöglicht eine effektive Rehabilitation bei neurologischen Erkrankungen. Leidet ein Patient unter Schmerzen kann die VR als Ablenkung dienen und so das Schmerzempfinden deutlich lindern [6]. Auf der anderen Seite unterstützt die Technologie bei der Weiterbildung von medizinischem Personal [7] und bevorstehende Operationen können im dreidimensionalen Raum geplant werden [3]. Mit CUREO können insbesondere Physio- und Ergotherapie in der VR durchgeführt werden.


Unterstützung des Therapiealltags


Damit erleichtern wir zum einen den Therapieaufwand, da benötigte Materialien wie zum Beispiel Klötzchen nun einfach virtuell dargestellt werden können. Außerdem kann die Therapiemotivation gesteigert werden, da die Patienten mit innovativen Geräten und Technologien arbeiten und durch die Gamification in der VR die Therapie spielerischer und motivierender erlebbar gemacht wird. Unser einzigartiges Bewegungsleitsystem unterstützt die Patienten während der Therapieübungen und die modularen Einstellmöglichkeiten eröffnen dem Therapeuten eine individuelle Anpassung des Systems an die Patienten.


VR und AR


Ein ähnlicher Begriff ist die „augmented reality“ (AR), welchem wir uns in einem weiteren Beitrag widmen werden.


Literaturverzeichnis

[1] B. I. GmbH, „Duden 'virtuell',“ [Online]. Available: https://www.duden.de/rechtschreibung/virtuell [Zugriff am 24 Oktober 2019].


[2] D. Prof. Dr. Markgraf, „Gablers Wirtschaftslexikon 'augmented reality',“ Springer-Gabler, [Online]. Available: https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/augmented-reality-53628. [Zugriff am 24 Oktober 2019].


[3] C. Albrand, „Was ist Virtual Reality?,“ ARD.de, 5 10 2017. [Online]. Available: http://www.ard.de/home/ard/Was_ist_Virtual_Reality/3364362/index.html [Zugriff am 25. Oktober 2019].


[4] L. Baden-Württemberg, „Geschichte der virtuellen Realität,“ [Online]. Available: https://www.lmz-bw.de/medien-und-bildung/medienwissen/virtual-und-augmented-reality/geschichte-der-virtuellen-realitaet/ [Zugriff am 25 Oktober 2019].


[5] J. Wermke, „VR und AR in der Medizin,“ bold-ventures.de, 21 6 2018. [Online]. Available: https://bold-ventures.de/magazin/vr-und-ar-in-der-medizin-vr-reihe/#gref [Zugriff am 8.5.2020].


[6] G. T. C. W. J. M. I. L. L. A. W. J. R. E. J. S. T. L. R. S. R. S. D. R. P. Hunter G. Hoffman, „Virtual Reality as an Adjunctive Non-pharmacologic Analgesic for Acute Burn Pain During Medical Procedures,“ Annals of Behavioral Medicine, pp. 183-181, 4 2011.


[7] J.-P. F. T. J. S. R. S. W. Sonja Kind, „Virtual und Augmented Reality: Status quo, Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen,“ 4 2019. [Online]. Available: https://www.tab-beim-bundestag.de/de/pdf/publikationen/berichte/TAB-Arbeitsbericht-ab180.pdf [Zugriff am 8 5 2020].


[8] A. Hatscher, „Vor- und Nachteile digitaler Lernwelten,“ Bavaria Film, 13 11 2017. [Online]. Available: http://www.bavaria-film-interactive.de/2017/11/besser-als-die-realitaet-vor-und-nachteile-virtueller-lernwelten/ [Zugriff am 25 Oktober 2019].


[9] Wikipedia, „Stereofonie,“ [Online]. Available: https://de.wikipedia.org/wiki/Stereofonie [Zugriff am 25. Oktober 2019].


[10] D. Brechtel, „Lellwitz-Studie: Akzeptanz für Virtual Reality wächst stark,“ plaktaiv-magazin.de, 27 1 2017. [Online]. Available: http://www.plakativ-magazin.de/2017/01/27/lellwitz-studie-grosse-akzeptanz-fuer-virtual-reality-im-deutschen-markt/ [Zugriff am 25 Oktober 2019].