Ziel des Projekts war die Entwicklung einer immersiven Multi-User Virtual und Augmented Reality Anwendung zur OP-Unterstützung. Hierbei wurde der Fokus auf drei Szenarien gelegt: die präoperative Planung, die intraoperative Phase und das Training bzw. die Ausbildung. Die Nutzung der beiden Modalitäten (VR und AR) ist in unserem Vorschlag zwar abhängig von dem Szenario, der Kern der Anwendung sollte jedoch kontextunabhängig sein. Die Anwendung basiert immer auf den gleichen Daten, Darstellungs- und Interaktionsmetaphern, sodass ein einheitliches Nutzererlebnis über die Szenarien hinweg entsteht.

Während der Planung können sich mehrere Nutzer gleichzeitig in einem virtuellen Raum befinden und miteinander agieren. Darüber hinaus wurden reale Objekte, insbesondere Organmodelle in den virtuellen Raum integriert. In der intraoperativen Phase kann ein Chirurg während einer Operation mittels AR mit anderen entfernten Kolleginnen oder Kollegen kommunizieren und interagieren, während diese mittels VR dazugeschaltet werden und einen immersiven Eindruck der aktuellen Operation erhalten. Für das Training wurden die anderen beiden Szenarien zum Vorbild genommen. Um sicherzustellen, dass die beschriebenen Szenarien die Wirklichkeit abbilden, wurde ein Nutzer-zentrierter Design Ansatz gewählt. Während des iterativen Design Prozesses wurden daher die verschiedenen Zielgruppen des involvierten medizinischen Personals kontinuierlich mit eingebunden.

Mehr Informationen zu dem Projekt: www.technik-zum-menschen-bringen.de/projekte/vivatop

Die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie des Medizinischen Campus der Universität Oldenburg am Pius-Hospital Oldenburg war verantwortlich für die Entwicklung von realistischen Evaluationsszenarien der  zu entwickelnden Demonstratoren. Im Rahmen der Evaluation wurde die Arbeitsplatzbelastung in den verschiedenen Szenarien ermittelt. Ziel war es die Stress- und Arbeitsplatzbelastung situativ zu messen. Dieses ist mittels Fragebögen (z.B. NASA-TLX) und mobilem EEG erfolgt.  Zudem wurde evaluiert, inwieweit die VR/AR  gestützte präoperative Planung und intraoperative AR-Nutzung zu einer Verminderung von Stress und Arbeitsplatzbelastung führen und somit die Patientensicherheit erhöhen kann.

Die entwickelten Trainingsszenarien wurden durch die Universitätsklinik mit Hilfe der entsprechenden Stakeholder evaliert. Hier standen die Usability, die Immersivität und der Lernerfolg im Fokus der Untersuchungen. Hierzu wurden sowohl subjektive Maße (Fragebögen zu Usability, etc.) als auch objektive Maße herangezogen (z.B. Ermittlung der Lernkurve auf Basis der Bearbeitungsdauer für die Szenarien und auf Basis der Fehlerrate).

Zudem stand die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie im Sinne eines nutzerzentrierten Designprozesses allen Projektpartnern über die gesamte Projektlaufzeit in testender und beratender Funktion zur Verfügung. Dazu wurden bei den verschiedenen Stakeholdern kontinuierliche Erhebungen der kontextspezifischen Anforderungen für die VR- und AR-Komponenten der Software durchgeführt. Basierend darauf wurden kontinuierliche Anpassungen der Spezifikationen für Funktionalität und Interaktion vorgenommen und mit den betreffenden Projektpartnern diskutiert. Um sicherzustellen, dass das zu entwickelnde System den Anforderungen von Chirurgen gerecht wird und somit breite Anwendung im Alltag finden kann, wurde ein User-Centered-Design Ansatz gewählt, der einen kontinuierlichen Austausch über das Projekt hinweg mit den Chirurgen der Universitätsklinik beinhaltete.

Unsere Projektpartner*innen und wir wurden von NDR Visite besucht. Der Beitrag, der dabei entstanden ist, ist in der ARD-Mediathek verfügbar.

Weiterführende Informationen und aktuelle Meldungen finden Sie auch auf unserer Projekt-Webseite.

Publikationen aus dem VIVATOP-Projekt sind hier zu finden.

Im Rahmen der Themenwoche "Im OP der Zukunft" der Zeitschrift medical design werden Forschungsergebnisse aus dem VIVATOP-Projekt präsentiert.

Außerdem wurde Herr Prof. Weyhe zu den Einsatzmöglichkeiten von Immersiven Technolgien im perioperativen Setting interviewt. Das Interview findet sich hier.

Als Vorarbeit zu diesem großen Verbundprojekt haben die Universitätsklinik für Viszeralchirurgie und die Computer Graphics Gruppe des Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) einen Immersiven Anatomieatlas in einer Virtuellen Umgebung entwickelt.

Der Atlas wurde bereits in zwei Studien evaluiert. Die Version des Atlas, die für die Studie von Gloy et al., 2021¹ genutzt wurde, ist hier zu finden: youtu.be/JY50Wjh-olw

Eine ältere, in Weyhe et al, 2018² untersuchte Version des Atlas ist hier zu sehen: youtu.be/gGsLkDfxqLc
 

1. Gloy, K., Weyhe, P., Nerenz, E., Kaluschke, M., Uslar, V., Zachmann, G., & Weyhe, D. (2021). Immersive Anatomy Atlas: Learning Factual Medical Knowledge in a Virtual Reality Environment. Anatomical Sciences Education.

2. Weyhe, D. , Uslar, V.N., Weyhe, F., Kaluschke, M., & Zachmann, G. (2018) Immersive Anatomy Atlas - empirical study investigating the usability of a virtual reality environment as a learning tool for anatomy. Frontiers in Surgery