Manuelle Behandlungen virtuell trainieren

Forschungsprojekt SmartHands: Fehler vermeiden und Patienten schonen

Medizin-Studenten, Ärzte und Therapeuten in der Aus- oder Weiterbildung lernen neben viel Theorie auch die Anwendung ihres Wissens in der Praxis – meist am realen Patienten. Wissenschaftler analysieren nun im Forschungsprojekt SmartHands, wie sich manuelle Trainingseinheiten virtuell simulieren lassen. Lernende sollen Behandlungen in virtuellen Räumen mithilfe von Datenbrillen trainieren können, bevor sie die Maßnahmen erstmals in der Realität anwenden.

Christian M. trägt eine Datenbrille und ein Headset. Die Mixed-Reality-Brille projiziert einen virtuellen Patienten, der bestimmte Symptome schildert, als Hologramm in die Umgebung des angehenden Therapeuten. Christian M. identifiziert die notwendigen Diagnostik- und Therapieschritte. Handschuhe, sogenannte Smart Gloves, übertragen seine Finger-Bewegungen. Sie erfassen den Druck, den der Lernende auf den virtuellen Körper ausübt. Ein dynamisches Vibrationsfeedback, ein über die Brille auf den Körper projiziertes, visuelles Feedback sowie ein Audiofeedback übers Headset geben Christian M. umgehend Informationen zur Qualität seiner Behandlung.

Das Projekt „Smart Hands“

Was derzeit noch nach Fiktion klingt, testen Wissenschaftler aktuell. Und zwar im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt „Smart Hands“, das im vergangenen Jahr gestartet ist. Koordiniert wird die Forschungsarbeit von Dr. med. Katja Regenspurger und Prof. Dr. med. Karl-Stefan Delank des Universitätsklinikums Halle, wo künftig Bestandteile des Projektes digitale Lehr- und Lernkonzepte unterstützen sollen. „Die Akzeptanz von interaktiven Formaten und digitalen Medien bei Lehrenden und Studierenden wächst. Daher ist es für uns sehr wichtig, herauszufinden, wie dies auch in medizinischen Bereichen gelingen kann, die sich auf manuelle Fähigkeiten und Fertigkeiten gründen“, so Delank. Ziel des Projektes sei, virtuelle Trainingsanwendungen zu entwickeln, mit denen Ärzte und Therapeuten in der manualmedizinischen Ausbildung Diagnoseschritte oder bestimmte Techniken üben können – ohne echte Patienten.

Behandlungen virtuell trainieren, um Patienten zu schonen

Technischer Umsetzungspartner des Projektes ist die imc AG, ein Anbieter digitaler Trainingslösungen. „Digitale Lerneinheiten sollen dabei sensomotorisch-haptische und visuelle Interaktionen simulieren“, erläutert die Projektverantwortliche Uta Schwertel. Für die Aufbereitung des didaktischen Konzeptes ist die Alice Salomon Hochschule Berlin und das Center for Cognitive Science der Technischen Universität Kaiserlautern verantwortlich. Das Haptik-Labor am Paul-Flechsig-Institut der Universität Leipzig evaluiert Möglichkeiten, wie digitale Medien in Bezug auf Tastsinnesleistungen genutzt werden können. Als assoziierte Partner nehmen unter anderem die Stuttgarter Berufsfachschule fobis und die Berufsfachschule für Physiotherapie des Uniklinikums Leipzig teil.

Üben, aber keine Patienten gefährden

„Über den im Forschungsprojekt entwickelten Lernprozess kann mit hoher Praxisrelevanz die korrekte Grifftechnik mit adäquat ausgeübtem Druck erlernt werden. Ohne, dass hierfür an realen Patienten geübt werden muss“, erklärt Schwertel weiter. Denn neben viel Theorie gilt bei der Aus- und Weiterbildung oder im Studium von Medizinern und Ärzten: viel Üben. Um haptische Fähigkeiten zu verbessern, brauchen Berufseinsteiger viele Praxisstunden. Diese werden derzeit meistens noch an realen Patienten absolviert. Die Angst Fehler zu machen ist dabei oft groß. Das auf drei Jahre angelegte Verbundprojekt soll nun helfen, manuelle Medizin digital zu lehren und zu lernen. Ausbilder sollen befähigt werden, im Rahmen der Aus- und Weiterbildung in der manuellen Therapie digitale Medien und Instrumente bewusst einzusetzen. Lernende tragen etwa Mixed-Reality-Brillen, die ein interaktives, dreidimensionales Lernszenario als Hologramm in ihre Umgebung projizieren. Die Brillen erkennen die Hände der Lernenden und erlauben dadurch eine natürliche Interaktion. So können angehende Therapeuten im geschützten Raum die korrekte Behandlung trainieren – an virtuellen, statt an echten Patienten. Die notwendigen Schritte werden visuell dargestellt. Lehrer können so überprüfen, ob Lernende die Techniken medizinisch korrekt ausführen.

Schnittstelle zu Lernmanagementsystem

„Eine Besonderheit von SmartHands ist, dass sich alle Daten der Mixed-Reality-Lernaktivitäten über Schnittstellen an ein Lernmanagementsystem übertragen lassen“, betont Schwertel. Lernmanagementsysteme (LMS) sind bereits in vielen Praxen, Aus- und Weiterbildungsstätten im Einsatz. In der Regel als Online-Plattform, die E-Learning-Kurse bereitstellt und verwaltet. Sämtliche Lernaktionen, die Nutzer am PC absolvieren, können verfolgt sowie Ergebnisse und Fortschritte erfasst werden. Findet Digitales Lernen außerhalb der PC-Plattform statt, ist es in der Regel nicht in ein LMS integriert. Für selbstgesteuertes, handlungsorientiertes und kompetenzbasiertes Lernen werden Anwendungen wie „SmartHands“ in Zukunft jedoch immer wichtiger. Ein speziell entwickelter technischer Standard erlaubt es deshalb, Daten über Aktionen außerhalb eines LMS über eine Schnittstelle an das System zu übertragen. Die Interaktionsdaten eines Lernenden werden automatisch mit bereits gespeicherten Musterdaten verglichen. Darauf aufbauend erfolgen Feedback und individuelle Lernempfehlungen. Zusätzlich werden Ausbilder in die Lage versetzt, zu coachen, zu ergänzen, zu korrigieren und zu evaluieren. Lehrende können virtuelle Trainingseinheiten vorbereiten und in einem Blended Learning Szenario für angehende Therapeuten und Mediziner bereitstellen.

Weitere Informationen zum Projekt: https://www.aws-institut.de/research/smarthands/

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