09.01.2018
Kategorie: WP Pflegekonzepte, PA Interviews, PG Gesellschaft, FT Technik
Kerstin Lötzerich-Bernhard

„Wollen wir, dass die Menschen mit Robotern kommunizieren? Oder wollen wir die neuen Technologien dazu nutzen, dass die Menschen untereinander wieder mehr in Kontakt kommen?“

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen entwickelt unter anderem smarte Sensoren, integrierte Schaltungen und Software-Lösungen für einen besseren Lebensalltag. Im Bereich „Smart Sensing and Electronics“ wird an der Entwicklung und Realisierung von bedarfsgerechten und zukunftsorientierten Lösungen auf den Gebieten Medizintechnik, Bildsensorik, integrierte Sensorsysteme und IC-Design (Integrated Circuit) gearbeitet. Das Fraunhofer IIS bietet marktgerechte Lösungen für Auftraggeber aus aller Welt. Die integrierten Schaltungen stecken in Produktionsanlagen und Maschinen oder in Fahrzeugen namhafter Hersteller. Für mehr Informationen siehe www.iis.fraunhofer.de.


Der CareTRIALOG sprach mit PD Dr. Ing. habil. Thomas Wittenberg, Chief Scientist & Group Manager im Bereich „Smart Sensing and Electronics“, zum Thema „Virtual Reality & Künstliche Intelligenz“.

 

 

Virtual Reality ist in aller Munde. Was sind die herausragendsten bzw. aus Ihrer Sicht wichtigsten Projekte am Fraunhofer IIS, die sich mit dem Thema „Virtual Reality in der Pflege/Medizintechnik“ beschäftigen?

 

Dr. Thomas Wittenberg: Wir beschäftigen uns seit mehreren Jahren mit den Themen Virtual Reality (VR = virtuelle Realität) und Augmented Reality (AR = erweiterte Realität) im Gesundheitsbereich – speziell für die chirurgische Ausbildung. Denn VR und AR finden nicht nur im bzw. mit dem Auge statt – denken wir hier z. B. an VR-Brillen –, sondern sowohl die virtuelle als auch die erweiterte Realität sollen alle Sinne ansprechen.

Ein Forschungsprojekt am Fraunhofer IIS in Erlangen befasst sich daher damit, das Bohren und Fräsen an Knochen für die Ausbildung von Medizinern so realitätsnah wie nur möglich zu visualisieren. Hintergrund ist, dass angehende Mediziner bzw. Chirurgen das Bohren und Fräsen an feinsten knöchernen Strukturen trainieren müssen, ohne dabei Nerven oder Blutgefäße zu verletzen. Das erfordert jahrelanges Training, das aufgrund hoher Kosten oft nur in wenigen Krankenhäusern durchgeführt werden kann. Damit dieses wichtige Üben an mehr Standorten und vor allem ohne Risiko für die Patienten stattfinden kann, wird ein haptisch-virtuelles Lernsystem für chirurgische Eingriffe entwickelt und evaluiert. Hierbei wird auf einem autostereoskopischen Monitor bspw. das 3D-Modell des Felsenbeins (Knochen hinter dem Ohr) gezeigt. Der angehende Chirurg ergreift dann eine Fräse, die an einem mechanischen Arm (Force-Feedback-Haptik-Arm als Mensch-Maschine-Schnittstelle) montiert ist, und fräst mit diesem sozusagen in das virtuelle 3D-Modell hinein. Dabei wird durch den Haptikarm das Gefühl simuliert, durch weiches Gewebe oder harten Knochen zu fräsen. Im grafischen Modell wiederum werden der Weg der Fräse sowie eventuelle Risikostrukturen angezeigt. Die Übenden haben so die Möglichkeit, eine virtuelle Operation so oft zu wiederholen, bis sie die jeweilige Prozedur fehlerfrei beherrschen.

Ein zweites Projekt beschäftigt sich mit der endoskopischen Rekonstruktion von Hohlorganen. Hier geht es darum, die endoskopische Ausbildung von Ärzten in eine virtuelle Szene einzublenden, die der Realität (unter Berücksichtigung folgender Sinne: Sehen, Hören, Tasten) so perfekt wie möglich nachempfunden ist.

 

Was ist der ausgewiesene Nutzen?

 

Dr. Thomas Wittenberg: In Ermangelung von geeigneten Ausbildungssystemen werden Mediziner oft sehr schnell in die Praxis entlassen. Zudem werden Eingriffe beispielsweise in der Chirurgie immer komplexer und so auch die notwendigen Instrumente, die zum Einsatz kommen. Das muss trainiert werden. Ein ganz großer Vorteil des chirurgischen VR-/AR-Ausbildungsprojektes besteht daher ganz klar darin, dass man es mit dem sogenannten „Serious Gaming“ kombinieren kann. Das heißt neben der haptisch-virtuellen Trainingsumgebung ist ein weiterer elementarer Baustein ein integriertes Lehr- und Lernprogramm. Dieses wird als „Serious Game“ (ernsthaftes Spiel) aufgebaut, enthält somit zusätzlich zu theoretischen und praktischen Lerninhalten spielerische Elemente – es gibt unterschiedliche Level und Schwierigkeitsstufen, man bekommt Punkte für gute Leistungen oder Warnungen und Hinweise bei Fehlern. Auch der Vergleich der eigenen Leistung mit der eines erfahrenen Chirurgen ist möglich. Die angehenden Fachchirurgen werden so spielerisch an die verschiedenen Operationstechniken herangeführt.

 

Der zweite große Vorteil ist, dass alle Szenarien patientenindividuell gestaltet werden können. Das heißt, alle relevanten (realen) Patientendaten können neben allgemeinen Daten im Vorfeld in das Trainingsprogramm miteinfließen, sodass der Chirurg generell oder eben individualisiert Dinge und Situationen virtuell planen, erproben und simulieren kann (z. B. wo sind die besten Zugänge und wo können Risikostrukturen vermieden werden usw.). Hier sehe ich persönlich den großen Bedarf und Nutzen, dass die Ausbildung und die OP-Planung ganz konkret an patientenindividuellen Szenarien trainiert werden kann, vor allen Dingen bei Risikopatienten.

 

Inwieweit könn(t)en Virtual-Reality-Brillen als Therapieergänzung/-ansatz eingesetzt werden (z. B. Förderung von Aufmerksamkeit, Ablenkung/Änderung des Schmerzempfindens usw.)?

 

Dr. Thomas Wittenberg: Aus meiner Sicht können durch den Einsatz von VR-Brillen für bestimmte Szenarien Therapieeffekte erzielt werden. Allerdings muss ein Einsatz immer unter kontrollierten Bedingungen stattfinden und darf nur an geeigneten Patienten angewendet werden, da die Gefahr besteht, dass Menschen durch Reizüberflutung in eine Art Sinnesrausch abstürzen. Zudem müssen Nebeneffekte ausgeschlossen werden. Ganz sicher kann man mit solchen VR-Brillen Stimulationen hervorrufen, um beim Träger dessen Sinne und dessen Bewusstsein zu stärken.

 

Ich wäre allerdings vorsichtig, z. B. alle Bewohner eines Pflegeheims mit VR-Brillen auszustatten, die es den Pflegebedürftigen erlaubt, gemeinsam in eine virtuelle Welt einzutauchen. Das birgt die Gefahr, dass diese virtuelle (Parallel-)Welt und der Sog in sie hinein so realistisch werden kann, dass einige vielleicht nicht mehr aus der künstlichen Ersatzwelt hinauswollen. Aber so weit sind wir noch nicht. Erst einmal müssen wir in Alten-, Pflege- oder Demenzheimen die ersten kleinen Schritte tun, begleitet von Soziologen und Psychologen, um das Verhalten der Nutzer mit VR-Szenarien und die damit verbundenen möglichen Aus- und Nebenwirkungen zu beobachten und einzuschätzen.

 

 

Schlagen wir den Bogen von der virtuellen Realität zur künstlichen Intelligenz: Sie reagieren auf ihre Namen, können Gefühle durch Geräusche und Bewegungen ausdrücken, animieren Pflegebedürftige, sich zu bewegen oder sie erkennen verschiedene Stimmlagen, Gesichtsausdrücke sowie Gesten und reagieren darauf und sind so zum Beispiel in der Lage, kleinere Aufgaben zu übernehmen, wie Menschen an das Trinken zu erinnern. Die Rede ist von Pflegerobotern/Roboter-Gefährten sowohl in „menschlicher“ als auch „tierischer“ Form. Ist dies eine beängstigende Entwicklung oder eine zukunftsweisende Lösung für den Pflegenotstand?

 

Dr. Thomas Wittenberg: Es ist für mich beides. Als Ingenieur sage ich „je schneller wir diese Systeme entwickeln und marktreif machen können, desto besser.“ Wir müssen alles daransetzen, dem drohenden Pflegenotstand Herr zu werden. Es gibt ja bereits verschiedene Prototypen von Pflegerobotern, die kleinere Aufgaben für Patienten erledigen können. Rüstet man solche Roboter z. B. mit Emotionserkennung und/oder Dialogfunktionen aus, sehe ich das – wie auch bei der VR-Brille – als eine Technologie, deren Möglichkeiten und Auswirkungen immer von zwei Seiten betrachtet werden müssen. Denn die eigentlichen Anwendungen im Pflegebereich müssen evaluiert und die technologischen und ethischen Grenzen festgelegt werden. Unter anderem stellt sich die Frage, was mit den Daten passiert, die dabei erfasst und verarbeitet werden, wie und von wem diese weiterverwendet werden. Wo landen die Daten überhaupt, wem gehören diese und wer darf diese nutzen?  

Betrachten wir einmal ein mögliches Dialogsystem eines Pflegesystems: Stellen wir uns einen Roboter vor, der mit einem bettlägerigen Patienten spricht und ihm z. B. das Essen bringt. Das ist die eine Seite, das ist nützlich und hilfreich. Die andere Seite ist, wenn sich der Patient mit (s)einem Roboter z. B. über seine Kindheit oder private Erlebnisse unterhalten kann und dies zu einer positiven Stimulation des Patienten führt. Das mag sich zunächst positiv auf dessen Gesundheit auswirken, birgt aber gleichermaßen die Gefahr, dass bisher noch nicht geregelt ist, wo diese persönlichen Daten des Patienten landen und wie damit im Weiteren umgegangen wird. Daraus folgt – und hier antworte ich als Mensch, nicht als Ingenieur –, dass sich die Entwickler, die sich mit diesen Themen wie Emotions- und Gesichtserkennung sowie Dialogfunktionen beschäftigen, vor Augen halten und fragen müssen, was ist eigentlich der soziale Impact? Wollen wir, dass die Menschen mit Robotern kommunizieren? Oder wollen wir die neuen Technologien dazu nutzen, dass die Menschen untereinander wieder mehr in Kontakt kommen? Stellen Sie sich vor, ein Pflegeroboter kann eine Skype-Verbindung zu einem alten Freund herstellen, der ebenfalls bettlägerig ist. So entsteht eine soziale, wichtige Verbindung zu einem echten Menschen. Da kommt nochmal eine zusätzliche Komponente ins Spiel, als die reine Stimulation einer pflegebedürftigen Person durch eine Maschine. Als Ingenieur bin ich natürlich sofort begeistert, neue technologische Ideen und Anwendungen voranzutreiben und auszuprobieren. Aber immer auch: Ausprobieren ja, aber unter dem Aspekt der technischen Machbarkeit und unter Berücksichtigung des sog. „Ehtical. Legal, and Social Impacts“. Daher werden heutzutage neue Technologieentwicklungsprojekte dieser Art immer auch soziologisch begleitet, um herauszufinden, wo Risiken für die Bevölkerung liegen könnten. Das ist ein wichtiger Punkt!

 

Die sog. „künstliche Intelligenz“ (basierend auf sog. „Maschinellem Lernen“) ist ein mächtigeres Werkzeug der Datenverarbeitung als alle uns bisher bekannten Werkzeuge. Zum einen haben wir mittlerweile, im Vergleich zu früher, eine sehr viel höhere Rechenleistung zur Verfügung und zum anderen eine wahre Flut an unterschiedlichen Daten, die wir nutzen können, um Vorhersagen treffen zu können und um Systeme mit künstlicher Intelligenz auszustatten. Ganz genau hinschauen muss man, wo solche Systeme eingesetzt werden. Es ist immer wieder die Frage zu beantworten, wo der tatsächliche Nutzen für den Patienten liegt und wo ein möglicher Missbrauch der Daten liegen kann.

 

Kann künstliche Intelligenz dazu beitragen, dass Menschen länger in ihrer gewohnten, häuslichen Umgebung bleiben können?

 

Dr. Thomas Wittenberg: Eindeutig ja. Aber auch hier immer in Kombination mit einem Menschen. Das Ziel von solchen Entwicklungen sollte sein, dass wir Menschen in häuslicher Pflege mit neuen Technologien ausstatten können, die diesen einen möglichst langen Aufenthalt in den eigenen vier Wänden ermöglichen. Allerdings dürfen diese betroffenen nicht ausschließlich von diesen Technologien abhängig sein. Wenn neue Systeme plötzlich „intelligenter“ werden als die Nutzer selbst und diese möglicherweise einschränken und kontrollieren, dann ist das eine gefährliche Entwicklung.

Wir sehen uns in unserer Gesellschaft in den kommenden Jahren mit einem Pflegenotstand konfrontiert und diesem müssen wir, wie bereits geschildert, Herr werden. Es müssen auf der einen Seite neue Technologien zur Anwendung gebracht werden, die das Pflegepersonal bei der Pflege direkt unterstützen und entlasten. Auf der anderen Seite muss die zu pflegende Person ebenfalls mit entsprechenden Technologien ausgestattet sein, damit das Pflegepersonal oder auch pflegende Angehörige nicht immer vor Ort sein müssen. Eine Ausstattung mit geeigneten Sensoren und Geräten wie speziell ausgerüsteten Smartphones und „Augmented Reality“ Geräten kann und muss eine bessere Pflege ermöglichen, als dies ohne solche Geräte der Fall wäre.

 

Herzlichen Dank für dieses Gespräch!

 


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