Aufbau eines medizinischen Virtual Reality-Labors und Entwicklung eines VR-gestützten neuropsychologischen Testsystems mit einer präklinischen und klinischen Evaluationsstudie

Hintergrund: Virtuelle Realität (VR) bietet in Medizin und Neurowissenschaften vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten, so könnten z.B. zukünftig in der neuropsychologischen Testung Paper- und Pencil-Tests durch validere VR-Verfahren abgelöst werden. Hindernisse für eine Verbreitung in der klinischen Anwendung sind u.a. der Investitionsaufwand und unerwünschte Nebenwirkungen bei der Anwendung ( simulator sickness ). Bei der Nutzung von VR durch Patienten sind bisher Fragen zu Nebenwirkungen, Eignung und Notwendigkeit von VR-Komponenten weitgehend offen geblieben.Ziel: Mit der vorliegenden Arbeit wurde der Aufbau eines interdisziplinär nutzbaren VR-Labors am Universitätsklinikum Göttingen verfolgt. Pilotprojekt sollte die Entwicklung und Evaluation eines neuropsychologischen Testsystems zum räumlichen und topographischen Lernen sein. Fragestellungen zur Praktikabilität, Wirkungen u. Nebenwirkungen sollten hierbei bearbeitet werden.Methode: Zu Beginn der Konzeptionsphase (1997/98) wurde eine Marktübersicht und Analyse bestehender medizinischer VR-Anwendungen durchgeführt. Anhand eines strukturierten Systemdesigns wurde ein neuropsychologisches Testsystem entwickelt. Zur Evaluation wurde eine präklinische Pilotstudie mit 22 Gesunden (PILOT-Studie) sowie eine klinische Studie (KLIN-Studie) mit 215 Teilnehmern durchgeführt (75 Gesunde, 40 Pat. vor / 25 nach epilepsiechirurgischem Eingriff, 27 Schlaganfallpat., 48 Pat. mit V.a. Alzheimer-Demenz). Nebenwirkungen wurden mit dem Simulator Sickness Questionnaire (SSQ) systematisch dokumentiert, es erfolgte eine Nachbefragung bzgl. Praktikabilität, Immersion und empfundenem Realismus. Mögliche Einflussfaktoren auf Wirkungen/Nebenwirkungen wurden statistisch untersucht.Ergebnisse: Ein PC-basiertes Labor mit der Möglichkeit von Desktop-basierter (Bildschirm) bis zum immersiven (Head Mounted Display, HMD) VR wurde eingerichtet. Das neuropsychologische Testsystem beinhaltete Aufgabenstellungen zur topographischen Orientierung, zu visuell-räumlichem Lernen und exekutiven Funktionen. Hinsichtlich der Praktikabilität und Benutzerbewertung zeigte sich für die Anzeigemodalität (Projektionssystem vs. HMD) in der PILOT-Studie keine Benutzerpräferenz. Das HMD der PILOT-Studie (VirtualResearch V8) erwies sich nur als bedingt alltagstauglich und wurde in der KLIN-Studie durch ein geeigneteres Modell ersetzt (Sony Glasstron). Insgesamt wurden wenig Bedienungsprobleme beobachtet. Die Bewertungen von Immersion/Realismus zeigte keine Vorteile einer Anzeigemodalität. Bedingt durch Nebenwirkungen wurden Testabbruchquoten zwischen 1.4% (KLIN-Studie) und 4.8% (PILOT-Studie) verzeichnet. Im Testverlauf ließen sich für das Gesamtkollektiv lediglich in der KLIN-Studie im SSQ-Subscore Disorientation ein signifikanter Symptomanstieg beobachten. Die weiterführende Analyse identifizierte als wesentlichen Risikofaktor für das Auftreten von Simulator Sickness das HMD. Für den Projektions- und Monitormodus konnte kein verstärktes Auftreten von Nebenwirkungen beobachtet werden. Keinen signifikanten Einfluss auf das Entstehen unerwünschter Nebenwirkungen im Testverlauf zeigten Geschlecht, Alter oder Zugehörigkeit zu einer Teilnehmergruppe (Kontrollgruppe, Patienten). Bei weiblichen Testteilnehmern wurden unabhängig vom Testverlauf höhere SSQ-Scores beobachtet.Fazit: Technisch wie organisatorisch zeigte sich das PC-basierte VR-Labor als leistungsfähiges und wirtschaftliches Konzept zur klinischen VR-Entwicklung und Anwendung. Erstmalig wurde für eine klinisch-neurowissenschaftliche VR-Anwendung das Auftreten von Nebenwirkungen systematisch untersucht. Die Sicherheit des vorliegenden Testsystems für Patienten wurde bei nicht-immersiven Anzeigeverfahren demonstriert. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie sind aufgrund der Vielfalt technischer VR-Komponenten und Anwendungen nicht generalisierbar. Ob immersive Anzeigeverfahren (z.B. HMD) für neuropsychologische Anwendungen notwendig oder gar überlegen sind, kann nicht abschließend beurteilt werden. Wesentliche Vorteile hinsichtlich Realismus/Immersion lassen sich nicht herausarbeiten, demgegenüber stehen ein schlechteres Handling, eine Zurückhaltung älterer Testteilnehmer gegenüber der Technik und eine stärkere Nauseogenität. Aus ethischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Gründen sollte auch zukünftig vor der breiten Anwendung vor allem immersiver VR-Technologien mit Patienten eine Risikobewertung von Technik und konkreter Anwendung in kontrollierten Untersuchungen erfolgen.

Author dc:creator

• Mehlitz, Marcus

Contributors dc:contributor

• Rienhoff, Otto Prof. Dr.

• Medicine
• Virtuelle Realität Nebenwirkungen Neuropsychologie Medizin Lernen Gedächtnis Topographische Orientierung
• 610 Medizin
• Gesundheit
• virtual reality (VR) simulator sickness neuropsychology medicine learning memory topographical orientation allocentric egocentric
• 44.03
• MED 250: Medizinische Informatik

Licence

• https://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htm

Language dc:language

ger

Identifier

https://dx.doi.org/10.53846/goediss-949
urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-284-2
webdoc-284
489726550

OAI identifier oai:identifier

oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0006-B1B0-1