Virtual Reality in der Psychologie und Neurologie

Virtuelle Therapie, reale Wirkung

Die Behandlung von Angst, Schmerzen oder Lähmungen in der virtuellen Welt birgt ein großes Potenzial für das reale Gesundheitssystem. Vor allem in der Psychotherapie könnten Versorgungslücken geschlossen werden.

Quelle: Fotolia

In der Computerspiele-Industrie gelten Virtual-Reality-Brillen schon länger als das „next big thing“. Auch in der Medizin ist die Technik im vergangenen Jahr endgültig angekommen. Erste Anwendungsfelder ergeben sich für die Behandlung von psychologischen und neurologischen Erkrankungen. Bei Patienten mit Angststörungen arbeiten Forscher und Unternehmen bereits intensiv daran, die VR-Therapie flächendeckend anzubieten. Andere Anwendungsgebiete wie die Behandlung von Schlaganfällen oder Phantomschmerzen werden mit viel versprechenden Ergebnissen erprobt. Grund für die jüngsten Erfolge ist die inzwischen ausgefeilte und kostengünstige VR-Hardware. von Ulrich Kraft

Professor Andreas Mühlberger gehört zu den Pionieren der Virtual-Reality-Therapie. Der Inhaber des Lehrstuhl für klinische Psychologie und Psychotherapie arbeitet seit 20 Jahren daran, Patienten mit Angststörungen in virtuellen Welten zu behandeln. Ein Gespräch über Nutzen, Anwendungsgebiete, Herausforderungen, aktuelle Entwicklungen und Potenzial der VR-Therapie.

Professor Mühlberger, wenn ein Patient mit Höhenangst bei Ihnen zur VR-Therapie kommt, ist ihm doch klar, dass er sicher auf beiden Füßen in Ihrem Labor steht. Wie kann es sein, dass eine Fahrt in einem virtuellen Glasaufzug trotzdem genauso Angst hervorruft wie in einem realen?

Mühlberger: Die VR-Therapie macht sich zunutze, dass Wahrnehmungen sehr schnell emotionale Reaktionen auslösen, ohne dass das bewusste Denken involviert ist. Emotional relevante Reize werden im Gehirn über zwei Pfade verarbeitet. In den einen, der über die Hirnrinde führt, fließen Gedanken zur Situation ein – wie die Überlegung, ich bin im Labor, also keine Gefahr. Der zweite wesentlich schnellere Weg läuft via Thalamus zur Amygdala und bewirkt dort automatisch eine Angstreaktion. Der Körper wird in Alarmbereitschaft versetzt, um entweder zu kämpfen oder zu fliehen. Das ist ja genau das Problem bei einer Angsstörung: Die Betroffenen wissen - die Situation ist nicht so gefährlich, dass ihre Angst angemessen wäre. Das hilft ihnen aber nichts, weil die Emotion automatisch kommt. Zu wissen, dass sie nur virtuell auf dem Dach eines Hochhaus sind, ändert nichts am Gefühl.

Das Bild zeigt einen Potrait-Foto eines Mannes mittleren Alters im Anzug

Prof. Mühlberger ist Inhaber des Lehrstuhls für Klinische Psychologie und Psychotherapie an der Universität Regensburg

Quelle: Mühlberger

Wie effektiv ist die Methode?

Mühlberger: Eine VR-Expositionstherapie wirkt bei etwa 80 Prozent der Patienten. Damit sind die Erfolgsraten ähnlich hoch wie bei der konventionellen Konfrontationsbehandlung. Letztere ist aber sehr aufwändig und zeitintensiv, weil der Therapeut mit dem Betroffenen in die angstauslösenden Situationen gehen muss. Deshalb gibt es gewisse Versorgungsengpässe. Die VR-Therapie könnte dazu beitragen, diese Lücken zu schließen.

Sie sagen könnte. Wird das nicht bereits gemacht?

Mühlberger: In den Behandlungsleitlinien für spezifische Phobien steht die Exposition in der virtuellen Realität schon seit 2014. Das zeigt, welches Potenzial die Methode hat. Trotzdem wird die VR-Therapie in Deutschland noch sehr selten eingesetzt. Im Moment bewegt sich da einiges, aber ich hätte erwartet, dass das schneller geht.

Warum hat es so lange gedauert?

Mühlberger: Wahrscheinlich musste bei der Hardware erst die Entwicklung stattfinden, die wir jetzt sehen. Hochauflösende Head Mounted Displays, mit denen man sehr gut arbeiten kann, kosten heute unter 1000 Euro. Dazu ein ordentlicher Gaming-PC – das reicht für das Eintauchen in einer virtuelle Angstsituation, wie sie für die VR-Therapie notwendig ist, vollkommen aus.

Steht dem flächendeckenden Einsatz jetzt noch etwas im Weg?

Mühlberger: Nicht mehr viel. Auf der Hardware-Seite sind alle Voraussetzungen für eine effektive und kostengünstige VR-Therapie gegeben. Jetzt geht es darum, Gesamtpakete aus Hardware und Software zu schnüren, die der Therapeut einsetzen kann. Heißt, die virtuellen Szenarien müssen programmiert und getestet werden. Eine große Herausforderung ist das aber nicht – man muss es nur machen.

"Die Betroffenen wissen - die Situation ist nicht so gefährlich, dass ihre Angst angemessen wäre. Das hilft ihnen aber nichts. Zu wissen, dass sie nur virtuell auf dem Dach eines Hochhaus sind, ändert nichts am Gefühl." (Professor Andreas Mühlberger über den Wirkmechanismus der VR-Therapie bei Patienten mit Höhenangst)

Quelle: Fotolia

Welche Anwendungsgebiete gibt es in der Psychologie und Neurologie neben den Angststörungen?

Mühlberger: Ein sehr vielversprechendes sind Phantomschmerzen. Die Reorganisationen im Gehirn, die für die Schmerzen verantwortlich sind, lassen sich mit einer VR-Therapie abmildern oder ganz rückgängig machen, so dass die Beschwerden weggehen. Auch für die neurologische Rehabilitation, etwa nach einem Schlaganfall, eignen sich VR-Systeme sehr gut. Suchtkranke können in der virtuellen Realität Situationen trainieren, die das Verlangen nach der Droge auslösen. Ein Alkoholiker würde beispielsweise in eine virtuelle Kneipe gehen und üben, den Drink, den ihm ein Avatar anbietet, abzulehnen. Dass man solche Agenten, die sich ähnlich wie echte Menschen verhalten, heute sehr realistisch in der virtuellen Realität nachbilden kann, eröffnet bei der Behandlung von psychischen Erkrankung nochmal neue Möglichkeiten.

Um die Nutzung von virtueller Realität voranzutreiben, haben Sie in Regensburg ein Kooperationsprojekt des Lehrstuhls Klinische Psychologie und Psychotherapie und des Lehrstuhls für Medieninformatik. Was ist die Idee hinter Play2Change?

Mühlberger: A und O für den Erfolg ist die Perspektive der Anwender, also von Therapeuten und Patienten, denn für sie müssen die Systeme funktionieren. Das entscheidende Schlagwort lautet Usability. Wie eine virtuelle Welt technisch gestaltet sein muss und wie sie programmiert wird, wissen die Medieninformatiker. Wir wissen, wie eine VR-Therapie ablaufen sollte und auf welche Komponenten es ankommt. Diese Perspektiven müssen wir zusammenbringen, deshalb die Kooperation. Das ist besser, als wenn die eine Seite nur Dienstleister der anderen ist. Auch die Motivation der Patienten zur Durchführung von Übungen ist ein wichtiger Faktor, so dass die Integration von spielerischen Elementen in die Therapie eine hilfreiche Ergänzung sein kann.

Sie haben beschrieben, dass die VR-Brillen in den letzten zwei, drei Jahren einen enormen technologischen Sprung gemacht. Mit welchen Innovationen ist künftig noch zu rechnen?

Mühlberger: An der Steuerung und den Interaktionsmöglichkeiten wird derzeit intensiv geforscht und entwickelt, auch hier in Regensburg. Wohin die Reise geht, sieht man an den neuen VR-Systemen aus der Gaming-Industrie, die innovative Interaktionssysteme beinhalten. Diese erfassen direkt die Position und die Orientierung des Nutzers und des Interaktionsgeräts im Raum. Dass das System weiß, wo sich der Nutzer befindet und wohin er das Interaktionsgerät richtet, ist ganz entscheidend. Man zeigt z.B. mit der Steuerung in eine Richtung und kann sich dann auch in diese Richtung weiter bewegen.

Bis man an die Wand des Behandlungszimmers stößt.

Mühlberger: VR-Bewegungsplattformen sind im Kommen. Es gibt schon Systeme, die ganz gut funktionieren, allerdings noch sehr teuer sind. Auch das wird sich aber bald ändern.

Wagen Sie einen Blick in die Zukunft. Was wird in fünf Jahren sein?

Mühlberger: In fünf Jahren wird es mit Sicherheit in großen Städten Therapeuten geben, die diese Behandlung anbieten. Und die Technologie besitzt noch viel Potenzial für weitere Entwicklungen und Anwendungsgebiete. Virtual Reality wird im Gesundheitsbereich eine große Zukunft haben.

Mehr im Internet:

Website von Play2Change

VR-Therapien sind bei Angststörungen ähnlich wirksam wie eine konventionelle Konfrontationsbehandlung. Zwei BMBF-Projekte wollen die Methode jetzt weiter verbessern und in den therapeutischen Alltag bringen. Auch bei der Behandlung Depressionen werden VR-Systeme bereits erfolgreich erprobt.

Professor Gerrit Meixner ist Direktor des Usability & Interaction Technology Laboratory (UniTyLab) an der Hochschule Heilbronn

Quelle: Gerrit Meixner

Professor Gerrit Meixner hat zwar Informatik studiert und im Fachbereich Maschinenbau promoviert – ein Techie und Computer-Nerd reinsten Wassers war der Direktor des Usability & Interaction Technology Laboratory (UniTyLab) aber nie. Deshalb machte er parallel zur Informatik ein „halbes Medizinstudium“, das ihm jetzt zugutekommt. Meixner koordiniert an der Hochschule Heilbronn das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Verbundprojekt EVElyn, das für Menschen mit Angsterkrankungen eine ambulante Behandlung in der virtuellen Realität entwickelt.

In Deutschland leiden rund 15 Prozent der Erwachsenen an einer Angststörung. Manche fürchten sich vorm Fliegen oder vor Spinnen, andere vor Menschenansammlungen, Höhe oder engen Räumen, wieder anderen treiben soziale Kontakte den Angstschweiß auf die Stirn. Den meisten von ihnen könnte mit einer Konfrontationstherapie effektiv geholfen werden. Betreut und angeleitet von einem Therapeuten begeben sich die Betroffenen dabei Schritt für Schritt in die angstauslösenden Situationen und lernen so, dass die befürchteten Konsequenzen gar nicht eintreten. Hemmschwellen seitens der Patienten und der hohe organisatorische Aufwand sorgen allerdings dafür, dass nur jeder vierte Erkrankte diese Behandlung auch bekommt.

Von High End bis Low-Budget

Die simpelste Lösung, die die Angstforscher in Heilbronn testen ist das Daydream VR-Headset von Google. Es schlägt gerade einmal mit 69 Euro plus passendem Smartphone zu Buche.

Quelle: Fotolia

Mit einem Virtual-Reality-System, das Therapeuten in der ambulanten Versorgung unterstützt, soll EVElyn hier Abhilfe schaffen. „Bei den meisten Angsterkrankungen wirkt eine VR-Konfrontationstherapie genauso gut – ist aber wesentlich einfacher durchzuführen“, sagt Gerrit Meixner. Wie der Experte für Mensch-Computer-Interaktionen betont, legt das im Oktober 2016 gestartete auf vier Jahre angelegte Forschungsvorhaben großen Wert auf praxisnähe. Im ersten Schritt wird deshalb mit Fragebögen und Interviews untersucht, welche Anforderungen Angsttherapeuten an die Technik haben und was sie dafür investieren würden.

Gleichzeitig baut die Hochschule Heilbronn kräftig um. In der alten Druckerei entsteht ein großes VR-Labor mit mehreren Bereichen. „Wir testen verschiedene neuartige Technologien – von High End bis Low-Budget“, erläutert Meixner. Die simpelste Lösung, das Daydream VR-Headset von Google, schlägt gerade einmal mit 69 € plus passendem Smartphone zu Buche. Am anderen Ende der Skala steht ein 50 Quadratmeter messendes Areal, in dem der Proband ein mobiles, autarkes VR-System trägt und frei agieren kann, während 16 HD-Kameras seine Bewegungen erfassen. „Sich tatsächlich vorwärts zu bewegen statt am Controller ein Hebelchen nach vorne zu schieben, ist für den Immersionsgrad sehr viel besser“, sagt Meixner. Der Fachbegriff Immersion beschreibt den Eindruck, in die virtuelle Umgebung einzutauchen, und damit deren Glaubwürdigkeit.

VR-System für ambulante Therapie als Ziel

Entscheidend für die Immersion sind die Möglichkeiten, mit der virtuellen Welt zu interagieren. Datenhandschuhe mit haptischem Feedback, Laser- und Infrarot-Tracking-Systeme, Bewegungssensoren – insbesondere die Gaming-Firmen arbeiten hier mit Hochdruck an neuen Techniken, die auch bei EVElyn erprobt werden sollen. „Es geht darum, die Szenarien nicht nur visuell möglichst real zu machen sondern multimodal, also mit verschiedenen Sinnen und echten Bewegungen“, so der Informatiker. Er ist optimistisch, dass am Ende des mit knapp 1,7 Millionen Euro ausgestatteten Vorhabens ein multimodales VR-System steht, das sich für die ambulante Konfrontationstherapie eignet. Basierend auf diesem „proof of concept“, wie Meixner es nennt, soll anschließend an einem marktfähigen Medizinprodukt weitergearbeitet werden. Um diesen Schritt optimal vorzubereiten, ist mit dem auf Virtual Reality für Forschung und Therapie spezialisierten Würzbürger Unternehmen VTplus von Anfang an ein Industriepartner mit an Bord.

Behandlung in den eigenen vier Wänden

Digitale Angst-Therapie mit einem portablen virtuellen System für den Hausgebrauch. Das ist das Prinzip von "DigiPhobie".

Quelle: Promotion Software GmbH

Den hat mit der Potsdamer Promotion Software GmbH auch das Verbundprojekt DigiPhobie, das ebenfalls im Rahmen der BMBF-Maßnahme „Medizintechnische Lösungen für eine digitale Gesundheitsversorgung“ gefördert wird. Die Initiatoren gehen noch ein Stück weiter als bei EVElyn. Sie wollen ein Virtual-Reality- oder Augmented-Reality-System entwickeln, mit dem sich die Konfrontationstherapie selbständig in den eigenen vier Wänden durchführen lässt. Zielgruppe sind Patienten mit einer spezifischen Phobie. Deren Angst richtet sich gegen ein konkretes Objekt beziehungsweise eine Situation – und mit am häufigsten handelt es sich dabei um Spinnen.

Die ungeliebten Achtbeiner dienen bei DigiPhobie dazu, die Wirksamkeit einer VR-Therapie für die häusliche Umgebung zu untersuchen. Aufbauend auf den Ergebnissen werden dann auch für andere spezifische Phobien solche Behandlungskonzepte erarbeitet. Der im Vergleich zur realen Konfrontationsbehandlung wesentlich geringere finanzielle und organisatorische Aufwand soll den Betroffenen den Zugang zur Therapie ermöglichen und erleichtern. Das tut durchaus Not. Denn aktuell werden 60 bis 80 Prozent der Patienten mit spezifischen Phobien überhaupt nicht behandelt.

Mitgefühl trainieren lindert Depressionen

In der VR-Situation sitzen Patienten mit Depressionen am University College in London zum Beispiel einem weinenden Kind gegenüber. Sie sollen dem Kind Mitgefühl zeigen und dadurch lernen, nicht so hart mit sich ins Gericht zu gehen.

Quelle: University College London

Erste vielversprechende Therapieversuche in der virtuellen Realität gibt es mittlerweile auch bei einer anderen weit verbreiten psychischen Erkrankung: Depressionen. Ein Forscherteam vom University College London (UCL) und der Universität versetzten 15 depressive Patienten per VR-Headset in eine virtuelle Person. Über den Avatar, der die Handlungen der Probanden in Echtzeit spiegelt, sollten sie einem weinenden virtuellen Kind ihr Mitgefühl zeigen und es trösten. Nach einigen Minuten wechselte ihre Perspektive in die des Kindes und die Teilnehmer hörten die beruhigenden, empathischen Worte, die sie selbst kurz zuvor gesagt hatten. Dieses etwa 8-Minuten dauernde Szenario wurde in einem wöchentlichen Intervall dreimal wiederholt. Einen Monat nach der Therapie gaben neun der Patienten zu Protokoll, dass sich die Symptome ihrer Depression deutlich gebessert haben. Die Behandlung setzt daran an, dass depressive Personen häufig sehr hart mit sich ins Gericht gehen, wenn in ihrem Leben etwas schief läuft. „Das Ziel war, den Menschen beizubringen, mehr Mitgefühl für sich zu empfinden und weniger selbstkritisch zu sein“, sagt Psychologie Chris Brewin von der UCL, der die Untersuchung leitete. Jetzt wollen die Wissenschaftler ihre Methode verfeinern und in einer größeren Studie testen.

Mehr im Internet:

Pressemitteilung zur VR-Therapie bei Depressionen

Originalstudie im British Journal of Psychiatry Open

Homepage des BMBF-geförderten Projekts EVElyn

Homepage von VTplus

Verbrennungsopfer werden in eine virtuelle Schneelandschaft versetzt, Patienten mit chronischen Phantomschmerzen trainieren per Augmented Reality ihren amputierten Arm: Immer mehr Studien zeigen, dass sich mit VR-Systemen Schmerzen sehr effektiv bekämpfen lassen.

Am Shriners Hospital for Children in Galveston, Texas, spielen die jungen Patienten nicht unbedingt, um am Ende einen Endgegner zu schlagen, sondern vielmehr, um ihren Schmerz zu besiegen. SnowWorld heißt das VR-Spiel, und in diesem Fall ist der Name Programm. Der Spieler bewegt sich durch eine Landschaft aus Eis und Schnee, begegnet Pinguinen, Schneemännern und Mammuts, die ihn mit Schneebällen bewerfen. Per Mausclick schießt er zurück und lässt mit seinen Treffern die Gegner verpuffen. Nebenbei läuft leise Musik.

Die Grafik beeindruckt nicht sonderlich, kein Vergleich zu den VR-Games der neusten Generation. Ein ausgefeiltes Gameplay steht bei SnowWorld aber auch nicht im Vordergrund. Das Spiel soll bei Menschen mit schweren Verbrennungen kaum zu ertragende Schmerzen lindern. Wundverbände wechseln, die abgestorbene Haut entfernen, das Narbengewebe dehnen – medizinisch ist das unabdingbar, tut aber so weh, dass nicht einmal Morphium richtig dagegen hilft.

Studien belegen, dass das virtuelle Eis- und Schneeabenteuer SnowWorld die Schmerzen von Patienten mit schweren Brandwunden lindern kann.

Quelle: Shriners Hospital for Children, Galveston

Die Idee, für Brandopfer eine kalte virtuelle Umgebung zu schaffen, hatte Hunter Hoffmann, Psychologe am Human Interface Lab der Washington University, Ende der 1990er Jahre. Unterstützt von der Stiftung des Microsoft-Mitgründers Paul Allen wurde im Jahr 2000 die erste Version programmiert. Seitdem haben über 30 Studien belegt, dass SnowWorld die Schmerzen bei dieser spezifischen Patientengruppe um bis zu 50 Prozent verringert. Wie Untersuchungen ebenfalls zeigten, dämpft das Spiel die Aktivierung der Schmerzareale im in ähnlichem Ausmaß wie eine Dosis Morphium. 35.000 Dollar kostete das an der Washington University entwickelte VR-System. Die hochauflösenden VR-Brillen von heute, dürften die Behandlung nicht nur wesentlich kostengünstiger sondern auch noch wirksamer machen, meint Hunter Hoffmann. „Je realer dem Patient die virtuelle Welt erscheint, desto stärker scheint der schmerzlindernde Effekt zu sein“, so der US-Psychologe. Ein zweiter Faktor, der die Wirksamkeit befördert, ist die Möglichkeit, mit der eisigen Welt zu interagieren.

Bären abwerfen lindert verschiedenste Schmerzen

Vor allem in den USA gibt es inzwischen eine Reihe von Unternehmen, die sich auf die Virtual-Reality-Therapie spezialisiert haben. Dazu zählt AppliedVR mit Sitz in West Hollywood. Das kalifornische Start-Up, das unlängst mit dem renommierten Cedars-Sinai Medical Center eine Partnerschaft eingegangen ist, hat auch eine VR-Software gegen Schmerzen im Programm. Bei Bear Blast bewegt sich der Spieler langsam in einer mit Bären gefüllten virtuellen Welt vorwärts. Durch Drehen des Kopfes muss er versuchen, die Tiere mit Bällen abzuwerfen. Jeder Treffer bringt Punkte, selbst verletzt werden oder sterben kann man nicht.

Am Cedars-Sinai-Krankenhaus wurde das Spiel in einer Studie mit 60 Patienten getestet. Die Teilnehmer litten unter verschiedenen Schmerzformen - vom scharfen Stechen eines entzündeten Blinddarms bis zum dumpfen Schmerz einer Lungenentzündung. Auf einer Skala von eins bis zehn beurteilten sie die Schmerzintensität im Schnitt mit 5,5. Nach 20 Minuten Bären bewerfen in der virtuellen Welt lag dieser Wert bei 4,0. Damit hatte das Spiel das Schmerzempfinden der Probanden um durchschnittlich 24 Prozent verringert. „Für einen akuten Schmerz ist das eine ziemlich dramatische Reduktion“, sagt Brennan Spiegel, der die Untersuchung leitete. Jetzt plant Cedras-Sinai eine kontrollierte Studie, in der die eine Gruppe von Patienten das VR-System während des Krankenhausaufenthalts nutzen kann, wann immer sie will. Die Vergleichsgruppe muss ohne die Technik auskommen. Im Moment verwendet AppliedVR Samsung GearVR – ein unter 100 € teures Consumer-Headset, das mit einem Top-Smartphone des koreanischen Herstellers kombiniert wird.

Die Forscher wollen mehr über die Wirksamkeit der VR-Therapie lernen. Ist die kalte Umgebung von SnowWorld entscheidend für die schmerzlindernde Wirkung oder ist vielmehr die Interaktion das ablenkende Element?

Quelle: Washington University

Virtuelle Realitäten zur Schmerzbekämpfung einzusetzen, hält Andreas Mühlberger für einen vielversprechenden Ansatz. Wichtig sei jetzt, herauszufinden, auf welche Komponenten es dabei besonders ankommt, meint der VR-Experte von der Uni Regensburg. Genügt es schon, die reale Welt auszublenden und in der virtuellen zu entspannen? Oder muss der Patient dort auch interagieren? Und wie entscheidend ist das Szenario – also etwa die kalte Umgebung, in die SnowWorld Verbrennungsopfer versetzt? „Wenn wir darüber mehr wissen, lässt sich die Therapie noch weiter verbessern und spezifischer auf die Patientengruppen zuschneiden“, sagt Mühlberger.

Phantomschmerzen um 50 Prozent reduziert

Auch die vielen Millionen Menschen, die nach einer Amputation unter chronischen Phantomschmerzen leiden, könnten künftig von der VR-Technologie profitieren. Wissenschaftler der Technischen Hochschule Chalmers in Göteborg haben ein innovatives System für Armamputierte entwickelt und bereits erfolgreich getestet. Es besteht aus am Stumpf angebrachten Elektroden, die dort die elektrische Aktivität der Muskeln aufzeichnen. Eine Software übersetzt die Signale in Bewegungen eines virtuellen Unterarms, der dem Patienten per Augmented Reality auf dem Bildschirm wieder ‚angefügt‘ wird. Indem er sich vorstellt, den fehlenden Unterarm zu bewegen, kann der Patient den computeranimierten Arm in Echtzeit kontrollieren und damit verschiedene Übungen absolvieren – wie etwa ein Auto in einem Rennspiel fahren.

Per Augmented Reality (ergänzter Realität) wird Menschen nach einer Arm-Amputation das Gliedmaß auf dem Bildschirm wieder ‚angefügt'.

Quelle: Technische Hochschule Chalmers/Max Ortiz Catalan

Wie eine im Dezember vom Fachblatt „The Lancet“ veröffentlichte Untersuchung zeigt, verringerten sich nach zwölf Behandlungssitzungen die Phantomschmerzen um rund 50 Prozent. Darüber hinaus schliefen die 14 Probanden besser und konnten in ihrem alltäglichen Leben aktiver sein. Die positiven Wirkungen der VR-Therapie hielten auch nach sechs Monaten noch an. „Die Ergebnisse sind sehr ermutigend“, sagt Chefentwickler und Studienleiter Max Ortiz Catalan, „insbesondere, wenn man berücksichtigt, dass diese Patienten in ihrer Vergangenheit bis zu vier verschiedene Behandlungsmethoden probiert haben – ohne befriedigendes Resultat.“ Im nächsten Schritt soll das neue Verfahren in einer klinischen Studie mit einer größeren Zahl von Betroffenen erprobt werden, die auch Beinamputierte einschließt. Ein System, das nicht zu Hause benutzt werden kann, hat die schwedische Forschergruppe bereits in der Pipeline. Sobald es die Zulassung erhält, können die Patienten die Behandlung statt wie bislang nur im Labor selbständig in ihren eigenen vier Wänden durchführen. Auch Menschen, deren Bewegungsvermögen nach einem Schlaganfall oder einer Rückenmarksverletzung eingeschränkt ist, könnten künftig von ihrer Entwicklung profitieren, hoffen die Wissenschaftler.

Mehr im Internet:

Website von AppliedVR

Phantom movements in augmented reality helps patients with chronic intractable phantom limb pain

Nach Schlaganfällen und anderen Hirnschädigungen müssen die Patienten ihre verloren gegangenen Fähigkeiten mühsam wieder erlernen. Da Training zeitaufwendig und relativ eintönig ist, fällt es vielen Betroffenen schwer, dauerhaft bei der Stange zu bleiben. VR-Anwendungen mit spielerischen Elementen sollen die neurologische Rehabilitation jetzt effektiver und motivierender machen.

Um verloren gegangene motorische Fähigkeiten wieder zu erlernen, brauchen Schlaganfallpatienten am Karlsruher Insitut für Technologie (KIT) keine VR-Brille. Ihr Arm wird mit einem 3D-Motion-Controller getrackt und in eine virutelle Umgebung projiziert.

Quelle: Karlsruher Insitut für Technologie (KIT)

Allein in Deutschland erleiden pro Jahr rund 270.000 Menschen einen Schlaganfall. In Folge der dabei entstandenen Schäden im Gehirn behalten viele von Ihnen Lähmungserscheinungen zurück – meist auf einer Körperseite. Das wichtigste Mittel, um die verlorenen motorischen Fähigkeiten ganz oder zumindest teilweise wieder zu gewinnen, ist intensives Training. Wieder und wieder müssen die Betroffenen die beeinträchtigen Bewegungsabläufe üben, während der Rehabilitationsbehandlung ebenso wie danach. Das ist nicht nur zeitaufwändig, sondern auch relativ langweilig, da die Übungen sehr redundant sind.

An diesem Punkt setzen Alessa Dreixler, die an der Hochschule Aalen Gesundheitsmanagement studiert und Tobias Heuer, Informatik-Student am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), an. Gemeinsam haben sie eine virtuelle Umgebung namens VRMotion geschaffen, in der Schlaganfallpatienten ihre Hände auf abwechslungsreiche, spielerische Weise trainieren können. Das System verwendet einen handelsüblichen 3D-Motion Controller, der die Bewegungen von Unterarm, Hand und Fingern erfasst oder trackt, wie Fachleute sagen. Der Unterarm des Patienten wird in Echtzeit auf dem Computerbildschirm in die Anwendung projiziert. In der er seine echte Hand bewegt, absolviert der Kranke dort dann verschiedene Übungen. Er öffnet eine Schatzkiste und nimmt etwa heraus, wirft Pfeile auf eine Dartscheibe, fegt Gegenstände von einem virtuellen Tisch.

Feedback fördert die Motivation

VR-Anwendungen mit spielerischen Elementen sollen die neurologische Rehabilitation jetzt effektiver und motivierender machen.

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Während des Trainings wird jede einzelne Bewegung gemessen und ausgewertet. Trainingsresultate wie das Reaktionsvermögen, die Flüssigkeit, Stabilität und Geschwindigkeit der Bewegungen oder die Ausdauer lassen sich jederzeit am Bildschirm aufrufen. „Für Schlaganfallpatienten ist das hochmotivierend“, erläutert Alessa Dreixler. „So können sie ihre Fortschritte nicht nur fühlen, sondern auch sehen.“ Therapeuten liefert VRMotion eine detaillierte Leistungsanalyse und zeigt ihnen, in welchem der Bereiche Defizite bestehen. Die Anwendung ist so konzipiert, dass das medizinische Fachpersonal ohne Programmierkenntnisse eigene Spielkonzepte bauen und das Übungsprogramm so an die individuellen Bedürfnisse des Kranken anpassen kann.

Ergänzend zur ihren Therapien sollen die Betroffenen jederzeit selbständig trainieren können, lautet die Idee hinter VRMotion. Die brachte den Entwicklern Alessa Dreixler und Tobias Heuer den Gewinn der nationalen Ausscheidung des Imagine Cup 2016, einem von Software-Gigant Microsoft ausgerichteten weltweiten Technologiewettbewerb für Studenten. Ein toller Erfolg, auch wenn die beiden den mit 100.000 Dollar dotierten Sieg beim internationalen Finale ihren Mitkonkurrenten überlassen mussten.

VR-Therapie aktiviert geschädigte Hirnregionen

Durch die Spiegelung einer Bewegung soll die gesunde Extremität der gelähmten bei der Heilung helfen. MindMotionPRO hat die für den Einsatz in europäischen Kliniken und Krankenhäusern erforderliche CE-Kennung.

Quelle: MindMaze

Solche Summen sind für MindMaze SA mittlerweile nur noch Peanuts. Anfang 2016 beteiligte sich der indische Mischkonzern Hinduja mit 100 Millionen Dollar an dem Schweizer Start-Up, das erst 2012 von Tej Tadi, einem promovierten Neurowissenschaftler von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne, gegründet wurde. Der Focus von MindMaze liegt - wie der Firmenname andeutet - auf der Behandlung von neurologischen Störungen mit VR-Technologien. Eine Virtual-Reality-Plattform, die nach Schlaganfällen und anderen Hirnschädigungen die Rehabilitationsbehandlung erleichtern und den Heilungsprozess beschleunigen soll, hat das Unternehmen bereits entwickelt.

Therapeutischer Ausgangspunkt ist, dass die an einem bestimmten Bewegungsablauf beteiligten Hirnregionen bereits angeregt werden, wenn man diese Bewegung nur beobachtet und mit den Augen verfolgt. Beim MindMaze-System absolviert der Patient Übungen mit seiner gesunden Seite – etwa mit dem Arm -, die eine 3D-Motion-Tracking-Kamera erfasst. Aus diesen Daten erschafft die Software einen virtuellen Arm und spiegelt ihn quasi auf die gelähmte Seite. Schaut der Kranke auf den Monitor oder in der neuen Version in seine VR-Brille, bekommt das Gehirn so vorgegaukelt, dass der geschädigte Arm die Bewegungen ausführt und beispielsweise ein Ziel berührt. Das führt, so CEO Tej Tadi, „zu einer Art Neuorganisation und Aktivierung zwischen verschiedenen kortikalen Bereichen.“ In die Anwendung integrierte Gaming Elemente sorgen dafür, dass das Training Spaß macht und die Patienten motiviert bleiben.

Einsatz auch bei Demenz und Parkinson

Inzwischen erhielt MindMotionPRO die für den Einsatz in europäischen Kliniken und Krankenhäusern erforderliche CE-Kennung. Erste Vorbestellungen für das VR-System liegen vor und auch eine tragbare Version, die Schlaganfallpatienten mit nach Hause nehmen können, befindet sich bereits in der Pipeline. Darüber hinaus denken die Schweizer über weitere Einsatzgebiete nach – etwa bei der Demenz oder zur Behandlung des Muskelzitterns, unter dem viele Millionen Parkinson-Patienten leiden. Um die therapeutischen Möglichkeiten auszuloten, hat MindMaze Partnerschaften mit der Stanford University und der University of California San Francisco etabliert. Welches enorme Potenzial Virtual-Reality-Technologien in der Therapie und Rehabilitation von neurologischen Erkrankungen besitzen, zeigt der Wert des Unternehmens, der auf über eine Milliarde Dollar taxiert wird. Damit gehört MindMaze zur raren Spezies der so genannten „Einhörner“ der Startup-Szene.

Mehr im Internet:

Website von VRMotion

Website von MindMaze

Weitere Inhalte

  • Informationsdienst
  • Akteursdatenbank
  • Veranstaltungen