AR-Anwendungen in der hochschulischen Hebammenausbildung

Am Donnerstag, den 11. November 2021, trafen sich zum vierten Mal Fachbeirat und Projektteam des Forschungsprojektes „Heb@AR – Augmented Reality gestütztes Lernen in der hochschulischen Hebammenausbildung“ an der Hochschule für Gesundheit in Bochum, um den aktuellen Stand des Projektes zu besprechen und gemeinsam nächste Schritte zu planen. Der Fachbeirat tagte aufgrund der aktuellen Corona-Pandemie in einem hybriden Format. Der interdisziplinär besetzte Fachbeirat hat unteranderem die Aufgabe das Projektteam zum Ablauf des Projektes zu beraten.

Die Mitglieder des Fachbeirates hatten wegen der pandemiebedingten Einschränkungen nun zum ersten Mal die Möglichkeit, die ersten Lernszenarien des Projektes Augmented Reality (AR) gestützt zu trainieren. Neben der Reanimation eines Neugeborenen wurde auch das Aufziehen eines Notfallmedikamentes und eine AR-Anwendung zur Anatomie des weiblichen Beckens ausprobiert.

Neben dem Bericht über die bereits erreichten Meilensteine in zwei Jahren Projektlaufzeit und einem Ausblick zu dem weiteren Verlauf des Forschungsprojekts Heb@AR, brachte der fünfköpfige Fachbeirat aus den verschiedenen Perspektiven der Hebammenwissenschaft, Informatik, Medienpädagogik und Medizindidaktik sowie einer studentischen Perspektive in angenehmer Atmosphäre ihre Expertise und ihre Ideen die Weiterentwicklung des Projektes ein.

Das Forschungsprojekt Heb@AR widmet sich der Entwicklung, Testung und Implementierung von AR- gestützten Notfallszenarien in der hochschulischen Hebammenausbildung, um Studierende auf adäquates und effizientes Notfallmanagement vorzubereiten und so die kindliche und mütterliche Sicherheit zu erhöhen. Die Förderung des Verbundprojekts ‚Heb@AR‘ erfolgt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit Mitteln aus der Förderlinie ‚Forschung zur digitalen Hochschulbildung‘ (Förderkennzeichen 16DHB3019).

(Quelle: Pressemitteilung vom 12.11.2021; gekürzt)

 

Lernen mittels Tangible-Augmented-Reality

Mittels Augmented Reality (AR)-Technologie können Nutzer die reale Welt sehen, während zeitgleich digitale Zusatzinformationen in die vorhandene Umgebung projiziert werden. Also eine Erweiterung der realen Welt durch eine computerunterstützte Darstellung. Heute wird dazu häufig direkt das Smartphone genutzt. Wir stellen Ihnen nun eine Unterklasse der AR vor, die real greifbare, in der Realität vorhandene Objekte in eine AR-Anwendung miteinbezieht: Tangible-AR.

Mit Tangible-AR ergeben sich neue Möglichkeiten für die Vermittlung medizinischer Inhalte und deren Darstellung.Das Beispiel im Foto (unten) kombiniert Augmented Reality mit einem haptisch wahrnehmbaren Objekt. In diesem Fall handelt es sich um ein vereinfachtes Hautmodell aus dem 3D-Drucker. Über das Smartphone werden simultan eine virtuelle Interaktion und eine greifbare Erfahrung ermöglicht. Die Strukturen des Hautmodells werden dabei durch Beschriftung, Farbgebung oder Animationen augmentiert. Anstelle dieses Modells könnten beliebig auch andere Gegenstände eingesetzt werden. Diese Technologie kann in der medizinischen Wissensvermittlung eingesetzt werden, verschiedene Lernszenarien werden bereits untersucht.

(Bildquelle: health&media GmbH, entstammt dem Forschungsprojekt VR-AR-Med2. Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 690/19-10) wird im Rahmen der Innovationsförderung Hessen aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.)

Trendbericht Virtual Reality: So hilft die virtuelle Realität der Medizin

In der Gaming-Szene ist Virtual Reality längst etabliert. Die Technologie revolutioniert aber auch die Ausbildung von Medizinern. Ärzte trainieren an virtuellen Patienten neue Behandlungstechniken und bereiten sich auf operative Eingriffe vor – von der Zahn-OP bis zur Organtransplantation.

Virtuelle Realität hilft Chirurgen während einer Operation. So kennt man es von früher: Wenn Medizinstudenten an das Durchführen von Operationen herangeführt werden, lernen sie am Modell: an Tieren oder an Menschen, die ihren Körper nach dem Tod für die Forschung bereitstellen. Als praktizierende Ärzte müssen sie schließlich lebenden Patienten helfen – da kann ein Fehler Lebensgefahr bedeuten.
Dank der technologischen Entwicklung lassen sich heutzutage brenzlige Situationen wie chirurgische Operationen fast lebensecht simulieren. Mit Virtual Reality üben Studenten lebensgefährliche Eingriffe vorab: Mit einer VR-Brille kann ein „Arzt-Lehrling“ frei in der virtuellen Realität agieren – theoretisch sogar vom heimischen Schreibtisch aus. Auch 3D-Modelle von Skeletten, Blutgefäßen oder komplexen Organen lassen sich via Brille darstellen und betrachten.
Genauso gibt es bereits Anwendungen, bei denen man wie bei einer Computertomographie das 3D-Bild in einzelnen Schichten betrachten kann. Mit speziellen Handschuhen oder einer Art Controller können die angehenden Mediziner mit den VR-Anwendungen interagieren. So lassen sich Bilder drehen oder man kann tief in den virtuellen Körper eintauchen und die Beschaffenheit von Organen besser erfassen. Auch der Tastsinn kann so simuliert werden.

An der Philipps-Universität Marburg entwickeln Informatikstudenten beispielsweise derzeit ein System, das es Medizinern ermöglichen soll, in einer VR-Umgebung individuelle 3D-Scans anzuschauen. Das Besondere an dem Projekt: Es soll als Multiuser-Anwendung konzipiert werden. Studierende sollen gemeinsam im Raum freistehende Modelle anschauen und mit ihnen interagieren. „So könnte man in Zukunft auch Patienten komplexe Sachverhalte leichter visuell zugänglich machen“, erklärte Prof. Dr. Andreas H. Mahnken, Universitätsklinikum Marburg. Auch bei der Behandlung außerhalb des OPs lässt sich Virtual Reality in der Medizin nutzen. So könnten die Brillen in der Psychotherapie bei Paranoia oder starken Ängsten eingesetzt werden, um Patienten so gefahrlos mit ihren Angstauslösern zu konfrontieren. Das könnte die Rückfallquote verringern. Ein weiteres Anwendungsgebiet könnte die Behandlung von sogenannten Phantomschmerzen sein. Daran leiden Patienten oft nach der Amputation von Gliedmaßen, was manchmal Schlafstörungen auslöst und im Alltag einschränkt. Die Virtual Reality simuliert zum Beispiel einen fehlenden Arm – der Betroffene empfindet weniger Schmerzen.

Anwendungen von Augmented Reality können auch bei Operationen helfen. So haben Forscher im Rahmen des Projekts 3D-ARILE ein neuartiges Augmented Reality-System für die Lymphknotenentfernung bei Krebspatienten entwickelt. Das System unterstützt den Arzt durch visuelle Markierungen während der Operation. Eine Infrarotkamera erfasst das erkrankte Gewebe und rekonstruiert es in 3D. Durch eine AR-Brille sieht der Operateur so genau, welche Teile des Gewebes er entfernen muss. „Die Technologie dient als Navigationshilfe: Wo muss ich schneiden? Habe ich alles Nötige herausgeschnitten?“ erklärt Dr. Stefan Wesarg vom Fraunhofer IGD in Darmstadt. Mittels Augmented Reality können auch Röntgenbilder als visuelle Ergänzung bei OPs helfen. Die Bilder der Knochenstruktur verschmelzen dann mit dem echten Blickfeld und werden sozusagen darauf projiziert.
Die Weiterentwicklung der Technologie kostet allerdings Zeit und Geld. Oftmals sind die Brillen noch schwer, führen bei längerer Anwendung teils zu Schwindel oder sie überhitzen. Die Medizin profitiert dennoch schon heute stark von den Entwicklungen der Gaming-Szene: Bezahlbare Produkte können bereits für medizinische Software adaptiert werden.

(Quelle: https://healthcare-mittelhessen.eu/virtual-reality-digitale-ausbildungshelfer-fuer-die-reale-medizin; Text gekürzt)

LEARNTEC 2020

Auch in Zeiten der virtuellen Realität wollen sich Messebesucher lieber einen persönlichen Eindruck von den Entwicklungen in ihren Interessensgebieten verschaffen – und dies gilt anscheinend insbesondere für Messen, die sich genau mit diesem Thema und der Digitalisierung des Lernens selbst befassen.

Die Learntec ist die größte europäische digitale Bildungsmesse. 411 Aussteller aus 17 Nationen und eine deutlich gewachsene Ausstellungsfläche wurden von den ca. 12.000 Besuchern in der letzten Woche in Karlsruhe genutzt. Das Topthema in diesem Jahr war der Einsatz künstlicher Intelligenz bei künftigen Lernszenarien.

Internationale Experten beleuchteten Gegenwart und Zukunft der digitalen Bildung. Christian Baudis, Ex-Google-Deutschlandchef: „In den nächsten 10 Jahren wird die Digitalisierung alle Geschäftsbereiche auf den Kopf stellen und das Bildungssystem sowie die Art und Weise, wie und wie lange wir lernen, verändern.“ Dong-Seon Chang, Neurowissenschaftler: „In unserem täglichen Leben bestimmen KI-Algorithmen bereits die neuen Informationen, die wir finden und entdecken werden.“

Die Redaktion dieses Blogs war insbesondere von der AR/VR Arena angetan. An allen drei Kongresstagen wurden Anwendungen und Erkenntnisse in Form von über 30 Vorträgen und Podiumsdiskussionen dem interessierten Publikum nahegebracht. Die kurze Demonstration von Microsofts Hololens 2, der neuesten AR-Brille, konnte bereits erahnen lassen, in welches Potential hier im Arbeitsumfeld lauert – auch im Gesundheitswesen. Das neue Mixed-Reality-Device zeigt einmal mehr, dass der Durchbruch neuer Technologien stark von disruptiven Innovationen abhängt – über 30.000 Vorbestellungen könnten ein Indiz dafür sein.

Torsten Fell (immersivelearning.institute) stellte vor, wie AR in den Arbeitsprozess integriert werden kann: kontextbezogener Zugang über Objekterkennung, Prozess-Guides im Arbeitsverlauf, Wartungs-Service-Dokumentation, Kollaboration mit externen Experten. Letzteres könnte man sich im telemedizinischen Umfeld bereits jetzt sehr gut vorstellen. Allerdings: die AR-Anwendungen müssen kostengünstig und effizient erstellt werden können, dann wird diese zukunftsweisende Technologie ihren breiten Einzug finden.

Insgesamt zeigt die Akzeptanz-Kurve für AR/VR-Anwendungen steil nach oben. PwC erwartet im Jahr 2030 bereits 400.000 Jobs in diesem Feld allein in Deutschland.

Hololens-Demo, Marco Maier, VISCOPIC

AR in der Medizin

Augmented Reality (AR) findet mittlerweile in vielen Bereichen Anwendung. Im Einzelhandel, im Automobilbau, beim Spielen – und eben auch in der Medizin. Die Anfänge dieser Technologie reichen bis in die 60er Jahre zurück, im Jahr 2020 wird der AR-Gerätemarkt wohl über 1 Mrd. EUR liegen. In jedem Bereich können die Nutzer mithilfe der AR-Technologie die reale Welt sehen und digitale Informationen in die vorhandene Umgebung projizieren und kommen so zur „erweiterten Realität“.

Bei welchen medizinischen Tätigkeiten finden sich denn heute schon AR-Anwendungen? Unserer Meinung nach stechen derzeit zwei Anwendungsbereiche für (angehende) Ärzte besonders hervor:

AR in der Chirurgie. Augmented Reality ermöglicht es Chirurgen, die individuelle Anatomie ihrer Patienten genauer zu erkennen, indem sie ihre MRT-Daten und CT-Scans in ein AR-Headset eingeben und eine spezifische Patientenanatomie auf den Patientenkörper projizieren, vor und während der OP. Anatomische Strukturen können sichtbar gemacht werden und die AR so eine Entscheidungshilfe bei Injektionen und Inzisionen darstellen. Und: der Chirurg kann während der OP über den AR-Screen auf elektronische Patientendaten zugreifen.

AR in der Ausbildung. Das wesentliche Merkmal der Verwendung von AR in der Ausbildung besteht darin, Patienteninteraktionen oder chirurgische Behandlungen zu simulieren. Diagnosestellungen können genauer erlernt werden, die Teilnahme an einer AR-Trainings-OP verzeiht Fehler. Die Ausbilder können mithilfe von AR-Technologien kontinuierlich beobachten und Feedback geben. Der AR-basierte Ausbildungsverlauf kann einem festgelegten Ablauf folgen und verliert die Abhängigkeit vom Sektionssaal.

Bevor die AR eine zukünftige Rolle im medizinischen Alltag spielen kann, muss allerdings die Akzeptanz der Technologie gegeben sein. Das hängt oftmals von ganz banalen Dingen ab: Sitzt die Hardware sicher und bequem? Kann sie leicht desinfiziert werden? Sind die AR-Produkte intuitiv zu benutzen? Und: kann sich die AR nicht nur im OP-Saal sondern auch in der Arztpraxis durchsetzen?

Im nächsten Teil unserer AR-Reihe werden wir anhand von Beispielen konkrete Anwendungen vorstellen.