I, Robot – I, Care

Möglichkeiten und Grenzen neuer Technologien in der Pflege

Claudia Hauck, Charlotte Uzarewicz, Claudia Hauck, Charlotte Uzarewicz

• Verlag: De Gruyter Oldenbourg
• Jahr: 2019
• ISBN:
  9783110558685
• Auflage: 1
• Thema: Social Sciences
• Thema: Global Development Studies

Technik ist aus der Pflege nicht wegzudenken. Mit Pflege 4.0 werden ganz neue Dimensionen im Verhältnis zwischen Mensch und Maschine vorstellbar. Besonders die Pflegewissenschaft ist hier gefordert, Stellung zu beziehen und den Diskurs kritisch mitzuentwickeln. In diesem Sammelband wird der aktuelle Stand der technologischen Entwicklung in der Pflege dargestellt und deren Nutzen für die pflegerische Arbeit an ausgewählten Beispielen verdeutlicht. Dabei entstehen grundlegende Fragen in Bezug auf das, was den Kern von Care betrifft: Wer sorgt sich um wen, wenn sich alles um neue Technologien dreht? Hilft Technik, den Kern von Care zu finden? Und ganz grundsätzlich: Wie wird sich das Verhältnis von Mensch und Maschine in Zukunft verändern? Das Buch gibt interessante Einblicke in spezifische und innovative Anwendungsfelder und bietet Argumentationsgrundlagen, wenn es um politische oder ökonomische Entscheidungsfindung geht.

Teil II:Pflege 4.0 in der Praxis – Berichte aus Projekten

Benjamin Kinast, Nils Orschulik, René Heuven, Thomas Schüler, Bernhard Birmes, Jessica Heuven, Miriam Cabrita und Monique Tabak

Virtual Reality in der Schmerztherapie – Status quo und Perspektiven

Zusammenfassung: Virtual Reality (VR) steht in erster Linie für die nächste Revolution in der Unterhaltungsindustrie, dabei genießen seriöse VR-Applikationen in gesundheitsbezogenen Anwendungsgebieten bisher nur in Fachkreisen Aufmerksamkeit. Verschiedene Studien legen jedoch nahe, dass es sich bei VR keineswegs nur um eine technische Spielerei handelt, sondern VR-Umgebungen in Pflege und Medizin einen vielseitig nutzbaren, innovativen Ansatz bieten. Ein vielversprechendes Einsatzgebiet stellt insbesondere die Gruppe der schmerzleidenden Patienten dar. Pflegende und Mediziner stellen sich hierbei die berechtigte Frage: Was ist der konkrete Mehrwert für die Patienten, lässt sich VR überhaupt effektiv in meinen klinischen Alltag integrieren? Eine Bestandsaufnahme von VR-Konzepten in der Behandlung von verschiedenen Schmerzen soll hierüber Auskunft geben und erste Integrationsansätze aufzeigen.

1Einführung

Benjamin Kinast

In Zeiten, in denen private Investoren mit Milliardenbeträgen die Entwicklung futuristischer Raketen und Raumschiffe vorantreiben, unsere Häuser und Wohnungen längst per Sprachkommando die Raumtemperatur regeln oder wir beim Online-Versandhändler Waschmittel nachbestellen, die ersten Generationen von Tablets und Smartphones bereits recycelt wurden und Gegenstände im 3D-Drucker augenscheinlich aus dem Nichts entstehen, scheinen einige Träume und Visionen von Science-Fiction-Autoren vergangener Dekaden zunehmend Realität zu werden – virtuelle Realität.

Der englische Begriff Virtual Reality, kurz VR, steht für computergenerierte, künstliche Umgebungen, in denen Kreativität und Experimentierfreudigkeit keine Grenzen gesetzt sind: Beginnen Sie den Tag mit einem virtuellen Spaziergang im Himalaya, machen Sie mittags einen Segeltörn um das Kap Hoorn und bummeln Sie am Abend durch die Gassen Venedigs. Was wie Zukunftsmusik klingen mag, ist bereits heute mit einer handelsüblichen Virtual-Reality-Brille möglich. Ein technologischer Trend, der, wenn man Unternehmensgründern wie Mark Zuckerberg oder Bill Gates Glauben schenken darf, nicht weniger im Sinn hat, als die Unterhaltungsindustrie zu revolutionieren.

Anfangs als technische Spielerei abgetan, profitieren mittlerweile verschiedenste Branchen von den Milliardeninvestitionen der Unterhaltungsbranche. So entdeckt auch die Medizin zunehmend das didaktische Potential virtueller Umgebungen. Interaktive virtuelle Operationssimulationen oder 3D-Videoaufzeichnungen echter Operationen unterstützen bereits heute vielerorts in der Aus- und Weiterbildung des medizinischen und pflegerischen Nachwuchses. Doch auch Patienten sollen künftig von den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und dem fortschreitenden Reifegrad der VR-Technologie profitieren. Als eines der ersten Anwendungsgebiete wurde z. B. die Therapie psychologischer und neurologischer Erkrankungen identifiziert. Innovative Konzepte und erste Prototypen besitzen das Potenzial, die Therapie von Angststörungen oder die Rehabilitation von Schlaganfallpatienten zu unterstützen.

Wer bereits selbst erste Erfahrungen mit virtuellen Umgebungen gemacht hat, wird sich wahrscheinlich besonders an den Moment erinnern, in dem er die VR-Brille absetzte und begeistert von den neuen Eindrücken in die reale Welt „zurückkehrte“. Von diesem einnehmenden sowie fesselnden Charakter virtueller Welten könnte zukünftig eine Patientengruppe besonders profitieren: Schmerzpatienten. Erste vielversprechende Studien zeigen auf, dass virtuelle Umgebungen in der Schmerztherapie oder im Rahmen schmerzhafter medizinischer Prozeduren ein realistisches, ansprechendes und personalisiertes Therapieumfeld bereitstellen können. Dieses kann sowohl zur Motivation der Patienten beitragen als auch die Schmerzwahrnehmung reduzieren und langfristig im Umgang mit Schmerzen unterstützen.

Im folgenden Beitrag werden die technischen Grundlagen und Entwicklungstrends von Virtual Reality Hard- und Software erläutert, vielversprechende aktuelle VR-Konzepte und Anwendungsszenarien in der Schmerztherapie vorgestellt, um abschließend zukünftige Perspektiven, aber auch Grenzen im klinisch-therapeutischen und heimischen Umfeld aufzuzeigen.

2Funktionsweise Virtual Reality

Thomas Schüler

Seit etwa fünf Jahren erlebt die Virtual-Reality-Technologie einen zweiten Schub. Es begannmit einer äußerst erfolgreichen Crowdfunding-Kampagne von Palmer Luckey, der im März 2013 die erste Entwicklerversion seiner Oculus Rift vorstellte. Er hatte erkannt, dass der technologische Fortschritt im Bereich hochauflösender Smartphone-Displays, integrierter Sensorik sowie immer leistungsfähigerer Prozessoren und Grafikkarten die Entwicklung von Datenbrillen in alltagstauglicher Qualität zu Preisen möglich macht, durch welche diese Technologie für Heimanwender erschwinglich ist. Das war der Beginn eines neuen Massenmarkts für Virtual Reality, in dem inzwischen zahlreiche weitere Unternehmen (u. a. Microsoft, Facebook, HTC, Samsung) entsprechende Endgeräte anbieten.

Dabei ist die Technologie gar nicht neu. Bereits in den 1980er-Jahren waren viele Computerenthusiasten überzeugt, dass die bis heute typische Darstellung von digitalen Informationen auf Monitoren sehr bald durch das Eintauchen (Immersion) in dreidimensionale, virtuelle Welten abgelöst werde (Stone 2009). Bereits damals wurden Datenbrillen (engl. head-mounted displays) angeboten, die wie heute im Prinzip eine Taucherbrille mit Bildschirmen anstelle der Brillengläser darstellen. Der Träger einer solchen Datenbrille nimmt somit fortan über das visuelle System ausschließlich digital erzeugte Sinnesreize wahr. Ergänzt wird dies mit Kopfhörern und Sensoren, die Bewegungen erfassen können. Mithilfe dieser Medien wird dann ähnlich wie in einem Computerspiel eine plausible, virtuelle Umgebung dargestellt, in welcher die Nutzer sich ganz natürlich bewegen und verhalten können.

Die frühen hohen Erwartungen wurden enttäuscht. Die verfügbare Hardware war lange Zeit so schlecht, dass kein echtes Gefühl von Anwesenheit (Präsenz) in der virtuellen Umgebung aufkommen konnte. Im Gegenteil wurde den meisten Nutzern dieser ersten Endgeräte schlicht übel. Das Phänomen der sog. Bewegungskrankheit (engl. Motion Sickness; La Viola 2000) ist unmittelbar mit der Technologie verbunden und vor allem von der Zeitverzögerung (Latenz) abhängig, die zwischen einer Bewegung des Nutzers und der entsprechenden Veränderung des auf der Datenbrille dargestellten Teiles der virtuellen Umgebung besteht (Dörner et al. 2014). Erst heute ist durch die oben genannten Fortschritte der verwendeten Hardware eine so geringe Latenz möglich, dass die Bewegungskrankheit auch bei längerer Verwendung von Datenbrillen zuverlässig vermieden werden kann.

Eine Alternative zur Datenbrille stellt die stereoskopische Projektion auf große Leinwände dar. Diese Technologie ist in 3D-Kinos mittlerweile weit verbreitet und wird beispielsweise von der Automobilindustrie für die virtuelle Produktabsicherung genutzt (Lawson/Salanitri/Waterfield 2016). Einige Unternehmen statten Räume so aus, dass auf drei Wände, den Boden und die Decke jeweils das Bild der virtuellen Umgebung projiziert werden kann. Ein solcher Aufbau wird als CAVE (CAVE Automatic Virtual Environment) bezeichnet. Die stereoskopische Projektion hat gegenüber der neuen Generation von Datenbrillen allerdings entscheidende Nachteile: hohe Kosten, großer Platzbedarf und schlechte Verfügbarkeit. Für klinische Anwendungsbereiche eignen sie sich daher nicht.

Der heute typische Aufbau eines Virtual-Reality-Systems besteht aus einem leistungsfähigen Rechner (ein aktueller „Gaming-Rechner“ ist hierfür ausreichend), einer mit diesem Rechner kabelgebundenen oder per Funk verbundenen Datenbrille, zweier vom Nutzer in den Händen gehaltenen Steuergeräten (Controller) sowie einer Vorrichtung zur Erfassung der Position von Datenbrille und Controllern im Raum. Letzteres macht es möglich, die virtuelle Umgebung frei zu begehen und mit dargestellten Objekten auf natürliche Weise zu interagieren. Ein solches System ist derzeit für etwa 2.000 Euro erhältlich.

Ein wesentlicher Schritt für die Alltagstauglichkeit der Geräte war die Vereinfachung des für die Positionserfassung benötigten Aufbaus. Hier hat vor allem die von HTC und Valve gemeinsam entwickelte Datenbrille „Vive“ einen neuen Maßstab gesetzt. Zwei Lichtemitter, die sog. Lighthouses, werden in gegenüberliegenden Ecken des Raumes in etwa zwei Metern Höhe angebracht. Sie strahlen ein Lichtmuster aus, welches von den Sensoren der Datenbrille und der Controller erfasst wird, sodass eine millimetergenaue Positionserkennung im Raum möglich ist. Das Einrichten dieses Systems ist für jedermann sehr einfach und in wenigen Minuten durchzuführen.

Neben den Fortschritten im Bereich der benötigten Hardwareausstattung haben sich die Möglichkeiten für das Erzeugen virtueller Umgebungen stark verbessert. Die Anzeige in der Datenbrille wird mittels Computergrafik berechnet. Hierbei sind die Ausgangsbasis geometrische Beschreibungen der Objekte in der virtuellen Welt sowie mathematische Operationen, mit denen Positionsänderungen im dreidimensionalen Raum beschrieben werden. Angetrieben durch den in den vergangenen 15 Jahren rasant gewachsenen Markt für Computerspiele gibt es für Softwareentwickler heute Programmierumgebungen, die umfassende Grundfunktionen zur einfachen Wiederverwendung anbieten. Mit diesen sog. Game Engines kann somit ein größerer Teil der Entwicklung auf das Erschaffen einer reichhaltigen und plausiblen Umgebung sowie einer überzeugenden Geschichte der virtuellen Welt konzentriert werden. Denn wichtiger als eine hohe visuelle Qualität der Darstellung ist es für das Eintauchen in die Welt, dass die Umgebung für den Nutzer stimmig und sinnvoll erscheint. Das Erschaffen virtueller Welten ähnelt in dieser Hinsicht dem Schreiben eines Romans oder der Inszenierung eines Theaterstücks. Moderne Game Engines bieten für diese Aufgaben starke Hilfestellung.

Wo geht die Reise hin? Nach dem anfänglichen Hype zeigen die vergangenen zwei Jahre eine robuste Weiterentwicklung des Virtual-Reality-Marktes. Es wird deutlich, dass Anwendungs- und Spieleentwickler für diese Technologie ganz neue Angebote schaffen können. Herkömmliche Muster der Mensch-Computer-Interaktion werden dabei aufgebrochen. Zwar gibt es heute noch keine Anwendungen, die im breiten Massenmarkt täglich eingesetzt werden, die Grundlagen dafür sind jedoch gelegt. Im Bereich der Datenbrillen sehen wir seit 2013 bereits die vierte Generation mit stets verbesserten Spezifikationen. Prognosen gehen von einer weiteren Steigerung der Auflösung, der Integration von Eyetracking-Technologie und einer schnurlosen Datenübertragung aus.

3Statusquo

Benjamin Kinast

Betrachtet man den Verlauf medizinischer Publikationen zum Thema Virtual Reality auf der Fachdatenbank Pubmed von 1985–2017, wird schnell ersichtlich, dass sich zunehmend mehr Wissenschaftler mit dem vergleichsweise jungen Forschungsgebiet der Virtual Reality befassen. Neben dem möglichen Einsatz in der Diagnostik oder der Aus- und Fortbildung von medizinischem Personal werden häufig Anwendungsmöglichkeiten zu therapeutischen Zwecken diskutiert. Dennoch gelten die konkreten Wirkungsmechanismen virtueller Umgebungen in der Therapie als vage und größtenteils unerforscht. Einen immer wiederkehrenden Ansatz stellt die Schmerzreduktion durch Ablenkungen dar. Weitgehend nachgewiesen ist, dass der Schmerzwahrnehmung eine starke psychologische Komponente inhärent ist (vgl. Gupta/Scott/Dukewich 2018). Um Schmerz empfinden zu können, ist eine bewusste Wahrnehmung erforderlich. Es hat sich gezeigt, dass sich die individuelle Schmerzwahrnehmung durch gezielte Ablenkungen und visuelle Täuschungen beeinflussen lässt. Bringt man Schmerzpatienten also dazu, ihre Aufmerksamkeit auf andere Gedanken zu konzentrieren, ist weniger Aufmerksamkeit für den Schmerz verfügbar – so zumindest die Theorie. Die folgenden Abschnitte beschreiben Konzepte und Forschungsergebnisse, die auf diesem Ansatz basieren und eine vorübergehende oder nachhaltige Schmerzlinderung bei verschiedenen Schmerzarten anstreben.

3.1Verbrennungsschmerz

Nils Orschulik

Nach Angaben der Deutschen Gesellschaft für Verbrennungsmedizin e. V. (2007) leiden deutschlandweit jedes Jahr etwa 20.000 Menschen unter Verbrennungsverletzungen, deren Schweregrad unterschiedlich ausgeprägt sein kann. Dabei sind sowohl Kinder als auch Erwachsene betroffen. 16.149 Patient(inn)en mussten im Jahr 2005 aufgrund von Verbrennungen oder Verätzungen stationär behandelt werden. Nach Informationen des statistischen Bundesamts erlagen 484 Personen in jenem Jahr den Folgen ihrer Verbrennungs- oder Verbrühungsverletzungen. 141 Menschen sind durch Einfluss von elektrischem Strom verstorben (vgl. Krause/Loerbroks 2008).

Besonders problematisch in der Behandlung von Verbrennungen sind die übermäßigen Schmerzen, die die Patient(inn)en während der Wundbehandlung durchstehen. Über Wochen müssen zum Schutz vor Infektionen sowie zur Unterstützung der Heilung täglich die Wunden gereinigt und die Verbände gewechselt werden (vgl. Hoffmann et al. 2011). Opiumhaltige Schmerzmittel helfen oft nur unzureichend, die Schmerzen während des Prozesses zu lindern (vgl. Hoffmann et al. 2000). Zudem kann die Anwendung über einen längeren Zeitraum zur Gewöhnung des Körpers an die Schmerzmittel führen, sodass diese langfristig nicht mehr die beabsichtigte Wirkung erzielen (vgl. Hoffmann et al. 2011). Deshalb kommen unterstützende Anwendungen zum Einsatz, um die Patient(inn)en von den Schmerzen abzulenken, wie z. B. Hypnose oder das Abspielen eines Videos (vgl. Hoffmann et al. 2000).

Bisherige Studien haben ergeben, dass Schmerzen während der Wundbehandlungen auch durch das Eintreten der Patient(inn)en in virtuelle Umgebungen reduziert werden können. Im Gegensatz zu Ablenkungsmaßnahmen in Form von Videospielen haben die Patient(inn)en innerhalb der virtuellen Welt keine Möglichkeit, die Wunden während der Behandlung anzuschauen. Dadurch kann das Bewusstsein für die Schmerzen gesenkt und die Gedan...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Titelseite
• Impressum
• Grußwort
• Vorwort
• Einleitung
• Inhalt
• Von der Industrie 4.0 zur Pflege 4.0
• Teil I: Pflege 4.0 – anthropologische und pflegewissenschaftliche Reflexionen
• Teil II: Pflege 4.0 in der Praxis – Berichte aus Projekten
• Autor(inn)en