Ein virtueller Beitrag

6. April 2023

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von der Technischen Universität Kaunas

Waren Virtual-Reality-Systeme (VR) vor einigen Jahren nur mit Spielen und Freizeit im dreidimensionalen virtuellen Raum verbunden, wird VR heute in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Eine vom Team litauischer Wissenschaftler geschaffene Innovation ist ein VR-basiertes Rehabilitationssystem, eine VR-Technologie ohne VR-Welt oder Brille, zur Unterstützung von Schlaganfallpatienten.

In der Europäischen Union ist Schlaganfall die zweithäufigste Todesursache und eine der häufigsten Ursachen für Behinderungen bei Erwachsenen.

Kürzlich stellte ein Forscherteam der Fakultät für Informatik der Technischen Universität Kaunas unter der Leitung von Rytis Maskeliūnas iTrain vor, ein interaktives Spiel zur Betreuung von Menschen nach einem Schlaganfall. Während das iTrain-Spiel es dem Patienten ermöglicht, die Patientenversorgung in einer virtuellen Umgebung zu erleben und weitere wesentliche Aspekte zu vermitteln, konzentriert sich BiomacVR, eine weitere Innovation der litauischen Wissenschaftler, auf die Rehabilitation des Patienten und das Ziel, den Patienten so schnell wie möglich wieder auf die Beine zu bringen.

„Es handelt sich um ein Rehabilitationssystem mit einer sehr einfachen Bedienung: Die Person, die die Übungen ausführt, legt die VR-Sensoren an ihre Hände und versucht, die Bewegungen so genau wie möglich auszuführen. Mithilfe dieser Sensoren erkennt die Methode sehr genau, was der Patient tut.“ Der Arzt kann auf seinem Monitor die Übung von allen Seiten beobachten und beurteilen, als würde der Patient direkt nebenan trainieren für sie“, sagt Maskeliūnas über das System.

Laut Maskeliūnas ist die Integration der virtuellen Realität in die Physiotherapie eine Innovation, die es den Patienten ermöglicht, sich auf die jeweilige Aufgabe zu konzentrieren und diese korrekt auszuführen. Die Software ermöglicht es dem Patienten, die Übungen zu studieren und anzupassen, was einen effektiven Heilungs- und Rehabilitationsprozess gewährleistet.

Laut Aušra Adomavičienė, einer Forscherin an der Medizinischen Fakultät der Universität Vilnius (VU MF), ist eine der häufigsten Komplikationen bei Menschen, die einen Schlaganfall erlitten haben, eine beeinträchtigte motorische Funktion, die durch eine Schwäche der Muskeln der oberen und unteren Extremitäten gekennzeichnet ist , Krämpfe und Gleichgewichts- und Koordinationsstörungen.

„Um eine virtuelle Person einem echten Patienten zuzuordnen, verwenden wir die Größe der Person sowie die Länge ihrer Arme und Beine, die wir in das System eingeben. Anhand dieser Informationen ermittelt das System die Mitte jedes überwachten Gelenks“, sagt Maskeliūnas über den Rehabilitationsprozess.

Das System kann Abweichungen anzeigen und anzeigen, wenn Übungen nicht korrekt ausgeführt werden. KTU-Forscher Maskeliūnas betont, dass die fehlerhafte Ausführung der Übungen meist auf eine Verletzung oder einen Schlaganfall zurückzuführen ist.

Adomavičienė stimmt zu und sagt, dass nach einem Schlaganfall, wenn die Muskeln sowohl der oberen als auch der unteren Gliedmaßen geschwächt sind, die Unabhängigkeit des Patienten im Alltag und bei Arbeitsaktivitäten – Mobilität, Selbstbedienung, soziale Aktivitäten – beeinträchtigt ist. Ohne ausreichende Muskelkraft der oberen Gliedmaßen haben Patienten daher Schwierigkeiten beim Essen, Anziehen oder Schreiben, während eine motorische Beeinträchtigung der unteren Gliedmaßen den Gang des Patienten beeinträchtigt und seine Gehgeschwindigkeit verlangsamt, was nicht nur die körperliche Aktivität verringert, sondern auch das Risiko von Stürzen erhöht.

Die Forscher stellen fest, dass die Zeit und das Potenzial für eine Genesung von Patient zu Patient sehr unterschiedlich sind und viel Aufwand, Arbeit und Fachwissen erfordern. Dennoch sind Patienten, die das VR-System nutzen, stärker in die Aufgaben involviert und bemühen sich, diese so genau wie möglich zu erledigen; Außerdem haben sie Spaß daran, die Grenzen ihrer Leistung zu erkennen, haben das Gefühl, die Situation unter Kontrolle zu haben und können ihre Bewegungen während der Übung anpassen.

Bisher ist die Studie auf Schlaganfallpatienten beschränkt, die Forscher sagen jedoch, dass das System später für die Rehabilitation von Patienten mit anderen Erkrankungen angepasst werden könnte.

Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Erfindung kürzlich in der Fachzeitschrift „Electronics“, wo sie Erkenntnisse aus acht häufig genutzten Sportunterrichtssituationen aus der Schlaganfall-Rehabilitationsmethodik präsentieren.

Das Team betont, dass die Einführung und Nutzung neuer Technologien während der Rehabilitation es dem Patienten ermöglicht, in den Rehabilitationsprozess einbezogen zu werden, seine Vorstellungskraft zu entwickeln und es ihm zu ermöglichen, aktiv nach besseren Ergebnissen zu streben.

„Durch die Überwachung der Ergebnisse des virtuellen Feedbacks kann der Rehabilitationsspezialist mit dem Patienten die während der Sitzung aufgetretenen Schwierigkeiten besprechen, das Programm anpassen und Fehler korrigieren. Die Studie ergab, dass durch die Zusammenarbeit und die Besprechung des Fortschritts und der Schwierigkeiten der Übungen die Facharzt und Patient formulieren gemeinsame Ziele und besprechen die Grenzen der Erreichung. Außerdem wird der Patient aktiver in den Rehabilitationsprozess eingebunden und wird zu einem motivierten und aktiven Teilnehmer am Prozess“, sagt Adomavičienė.

Nach Ansicht des Teams ist die Einbeziehung der Patienten in den Rehabilitationsprozess und ihre Fähigkeit, die Situation unter Kontrolle zu bringen und sich in der Lage zu fühlen, Einfluss auf ihre Gesundheitsergebnisse zu nehmen, ein sehr wichtiger Faktor für die Erzielung besserer Ergebnisse. Vor allem, wenn die Rehabilitation in der Komfortzone des Patienten stattfindet – zu Hause.

„Der Hauptvorteil dieses Systems besteht darin, dass eine Person alles zu Hause erledigen kann, nicht nur in der Gesundheitseinrichtung, und ihr Fortschritt vom Arzt aus der Ferne überwacht werden kann, indem er die Aufzeichnungen ansieht oder die Angaben des Systems studiert.“ sagt Maskeliūnas.

Der KTU-Wissenschaftler hofft, dass das System in Zukunft als Rehabilitationsgerät gefördert werden könnte und so die Zugänglichkeit und Bequemlichkeit der medizinischen Ressource erhöht werden könnte.

Mehr Informationen: Rytis Maskeliūnas et al, BiomacVR: Ein auf virtueller Realität basierendes System zur präzisen menschlichen Haltungs- und Bewegungsanalyse bei Rehabilitationsübungen mithilfe von Tiefensensoren, Elektronik (2023). DOI: 10.3390/electronics12020339