VirtualNoPain Aufgabenstellung

Chronische Schmerzen bedingen enormes Leid für die Betroffenen und sehr hohe Kosten für das Gesundheitssystem. Die verbreitete Behandlung mit Schmerzmitteln ist langfristig wenig wirksam und mit negativen Folgen wie Magenulcera, Nierenfunktionsstörungen, Substanzgebrauchsstörungen und stark verminderter Lebensqualität verbunden. Daher besteht ein hoher Bedarf an alternativen, nebenwirkungsfreien Behandlungsmöglichkeiten, die chronische Schmerzen und Schmerzmittelgebrauch reduzieren, Lebensqualität verbessern und so auch die Behandlungskosten senken.

Mit dem Verbundprojekt VirtualNoPain wird die Therapie chronischer Schmerzen durch die Kombination von virtueller Realität (VR) und Brain-Computer-Interface (BCI) angestrebt. Die erstmalige Kombination dieser beiden Methoden im Rahmen einer Schmerzbehandlung ermöglicht eine effektive, schmerzreduzierende Wirkung und eröffnet Chancen zur Minderung von Begleitzuständen wie Angst und Depression.
Virtuelle Realität bietet die Möglichkeit, in computersimulierte Welten einzutauchen, die das Schmerzerleben verringern können. VirtualNoPain zielt darauf ab, die Schmerzreduktion mittels VR und BCI zu optimieren. Dabei kommt erstmals als Ergänzung zur VR ein Neurofeedback-Training zum Einsatz. Mittels Neurofeedback können Betroffene lernen, bestimmte Gehirnaktivitäten selbst zu regulieren, indem sie Rückmeldungen über Gehirnsignale erhalten, die ansonsten nicht bewusst wahrgenommen werden können.
Mit dem Vorhaben soll die therapeutische Anwendbarkeit dieser Effekte untersucht und eine hoch integrierte VR-BCI-Systemplattform zur Behandlung chronischer Schmerzen mit virtueller Realität und Brain-Computer-Interface erarbeitet werden. Mit dem VirtualNoPain VR-BCI-System soll die Schmerzreduktion und Verbesserung der Lebensqualität von Patienten mit chronischen Schmerzen in einer klinischen Machbarkeitsstudie zunächst an Patienten mit Fibromyalgiesyndrom untersucht werden.

Ablauf des Verbundforschungsvorhabens

VTplus hat als Verbundkoordinator die Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern und die Kommunikation mit dem Projektträger VDI-TZ abgestimmt. VTplus hat die Systemarchitektur in enger Abstimmung, insbesondere mit den Partnern ZTM und Brain Products entworfen und die Anforderungen der klinischen Anwender berücksichtigt. Es wurden die Anforderungen für den therapeutischen Einsatz der VR-Technik und die Gestaltung der Therapieszenarien unter Beachtung der EU-Verordnung über Medizinprodukte, den nationalen Verordnungen und den anzuwendenden Normen bestimmt. Mit dem Partner Zentrum für Telemedizin Bad Kissingen wurden die Anforderungen an ein Therapeuten-Interface durch leitfadengestützte Experteninterviews bestimmt.

In enger Abstimmung mit den Verbundpartnern wurden experimentelle Studien zu Präsenzerleben in VR, Pilotstudien zur Elektroden-Reduktion, zum Neurofeedback Training parietaler Alpha Aktivität, sowie VR-Umgebungen mit natürlichen Feedbackindikatoren und VR-Szenarien zur positiven Stimmungsinduktion entwickelt und durch die Partner Universität Würzburg (Lehrstuhl f. Psychologie I, Biologische Psychologie, Klinische Psychologie und Psychotherapie sowie dem Lehrstuhl f. Interventionspsychologie) getestet. Es wurden fünf experimentelle Paradigmen zur Untersuchung folgender Aspekte erstellt:

1. Elektrodenreduktion und Präsenzerleben
2. Grundlegende Funktion des Neurofeedback-Trainings in VR
3. Schmerzinduktion und Entspannung in VR
4. Schmerzinduktion bei Anwendung von VR-EEG-Alpha Feedback
5. Schmerztherapie Behandlungskonzept mit VR-EEG-Alpha Feedback sowie Entspannungs- und Achtsamkeitsübungen

Das in den Voruntersuchungen eingesetzte Neurofeedback-Paradigma wurde entsprechend den Ergebnissen der Vorstudien und aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse zur Steigerung der Alpha Aktivität angepasst, um eine Schmerzlinderung zu erreichen. Dies erforderte umfangreiche Anpassungen des Neurofeedback-Algorithmus, der VR-BCI Umsetzung und des Studiendesigns zur Überprüfung der Wirkung der Schmerzreduktion.
Der finale VirtualNoPain VR-BCI Schmerztherapie Demonstrator, mit der vom Verbundpartner Brain Products bereitgestellten EEG-VR-Brille mit integriertem Verstärker, dem integrierten BCI-Modul und dem Therapieparadigma wurde bei VTplus getestet und zur Vorbereitung und Durchführung der klinischen Studie mit Patientinnen vom Verbundpartner Uniklinikum Würzburg (Neurologische Klinik und Polyklinik, AG Schmerz) erfolgreich eingesetzt.
Unvermeidbare Verzögerungen aufgrund der Beschränkungen der COVID-19 Pandemie machten eine Verlängerung der Projektlaufzeit bis 12/2023 notwendig, welche zuwendungsneutral bewilligt wurde.
Seitens der an der klinischen Studie beteiligten Verbundpartner wurde eine zusätzliche Weiterführung und Unterstützung der Datenerhebung beschlossen, so dass die Behandlung von 20 Patientinnen im Rahmen der klinischen Studie zu 06/2024 erfolgreich abgeschlossen werden konnte.

Ergebnisse

Wesentliches Ergebnis ist ein VR-BCI-Schmerztherapie System, welches virtuelle Realität mit einem Brain-Computer-Interface kombiniert und in einer klinischen Studie zur Therapie chronischer Schmerzen erfolgreich eingesetzt wurde. Der finale Systemdemonstrator besteht aus der Kombination einer VR-Brille mit einem integrierten EEG-Verstärker, mit integrierten, praxistauglichen EEG-Schwämmchen-Elektroden und integrierter BCI-Verarbeitung mit speziell zur Schmerztherapie entwickelten, interaktiven virtuellen Umgebungen.

Die entwickelten VR-BCI Demonstrator-Generationen ermöglichten die experimentelle Überprüfung der Auswirkung von VR-EEG-Alpha Feedback auf Präsenz, Schmerzerleben mit Schmerzinduktion sowie die klinische Testung mit Schmerzpatienten. Die vorläufige Auswertung der klinischen Studie zeigte eine Reduktion der Schmerzstärke und -dauer, eine Reduktion der Schmerzexazerbationen sowie eine hohe Patientenzufriedenheit ohne Dropouts. Weiterhin wurde von den Patientinnen ein großes Interesse zur Möglichkeit der Anwendung im häuslichen Umfeld bekundet.

Anschlussfähigkeit

VirtualNoPain verdeutlicht das Potenzial der VTplus VR-Plattform für VR-BCI-gestützte Anwendungen in der Schmerztherapie und unterstreicht die Anschlussfähigkeit an neurowissenschaftliche und telemedizinische Einsatzmöglichkeiten. Die telemedizinische Einbindung beschreibt das ZTM anhand der Telemedizinplattform Curafida im Anwendungsbeispiel zur Behandlung chronischer Schmerzen.

Verbund und Kooperation

Im VirtualNoPain Verbundprojekt wurde in Zusammenarbeit von hoch spezialisierten Unternehmen und
renommierten, wissenschaftlichen und klinischen Einrichtungen eine neue Methode entwickelt, um chronische Schmerzen nebenwirkungsfrei zu behandeln und die Lebensqualität der Betroffenen zu steigern.

Dank und Förderhinweis

VTplus bedankt sich bei allen Mitarbeitern und Partnern für die überaus engagierte und erfolgreiche Zusammenarbeit. Das Projekt wurde gefördert im BMBF Förderprogramm „Chronische Schmerzen – Innovative medizintechnische Lösungen zur Verbesserung von Prävention, Diagnostik und Therapie“ (FKZ: 13GW0343)

Der Beitrag Bericht zum erfolgreichen Abschluss des Projekts zur Kombination von virtueller Realität (VR) und Brain-Computer-Interface (BCI) zur Therapie chronischer Schmerzen | VirtualNoPain erschien zuerst auf VTplus – VR-Therapie Systeme – Virtuelle Realität für Kliniken & Praxen.

Schematische Darstellung der geplanten Anwendung. Nutzer tauchen mittels eines Head-Mounted Displays in eine virtuelle Welt ein. Zur Maximierung der Schmerzreduktion lernen die Nutzer ihre Gehirnaktivität zu regulieren. Bild: VTplus GmbH und Brain Products GmbH

Chronische Schmerzen verursachen bei Betroffenen oft ein langanhaltendes Leiden und schränken ihr Leben in gravierendem Maße ein. Eine alleinige medikamentöse Therapie ist langfristig wenig wirkungsvoll und mit Nebenwirkungen verbunden. Der Forschungsverbund „VirtualNoPain“ entwickelt im Verbund mit Partnern aus dem Bereich Gesundheit/Medizintechnik eine neue Methode, um chronische Schmerzen nebenwirkungsfrei zu behandeln und die Lebensqualität der Betroffenen zu steigern. Virtuelle Realität (VR) bietet die Möglichkeit, in computersimulierte Welten einzutauchen, die das Schmerzerleben verringern können. VirtualNoPain zielt darauf ab, die Schmerzreduktion mittels VR zu maximieren. Dabei kommt als Ergänzung zur VR erstmalig ein Neurofeedback-Training zum Einsatz. Mittels Neurofeedback können Nutzerinnen und Nutzer lernen, bestimmte Gehirnaktivitäten selbst zu regulieren. Sie erhalten dafür Rückmeldungen über Gehirnsignale, die ansonsten nicht bewusst wahrgenommen werden können.

Interdisziplinäre Expertise mit spezialisierten Partnern aus Industrie und Wissenschaft

Das Konsortium besteht aus hoch spezialisierten industriellen Partnern, wie dem Verbundkoordinator VTplus GmbH, einem Medizinproduktehersteller mit Produkten zum Einsatz virtueller Realität für Forschung und Therapie, der Brain Products GmbH als einem führendem Hersteller von EEG-Systemen im Bereich der neurophysiologischen Forschung, sowie der ZTM Bad Kissingen GmbH als Spezialist für telemedizinische Systeme und digitale Vernetzung. Wissenschaftliche Partner mit anerkannter Expertise in den Bereichen Schmerz- und Angststörungen sind die Universität Würzburg, der Lehrstuhl für Psychologie I – Biologische Psychologie, Klinische Psychologie und Psychotherapie (Prof. P. Pauli), die Arbeitsgruppe Interventionspsychologie (Prof. A. Kübler) mit ausgewiesener Expertise im Bereich von Neurofeedback und Gehirn-Computer Schnittstellen, sowie der Arbeitsgruppe Schmerz der Neurologischen Klinik des Universitätsklinikums Würzburg, mit langjähriger Expertise in der klinischen und experimentellen Schmerzforschung (Prof. C. Sommer).

Finanziell gefördert wird das Projekt „VirtualNoPain“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), im Fachprogramm Medizintechnik mit knapp zwei Millionen Euro (Förderkennzeichen 13GW0343).

Kontakt

VTplus GmbH – Verbundkoordinator VirtualNoPain
Prof. Dr. J. Müller
An den Breiten 4, 97078 Würzburg

eMail: VirtualNoPain@vtplus.eu | Tel. +49 931 306 997 542

VTplus GmbH Kontaktformular
Projekt Information: www.virtual-no-pain.de

Verbundpartner:

• Brain Products GmbH
• ZTM Bad Kissingen GmbH
• Universität Würzburg, Lehrstuhl für Psychologie I – Biologische Psychologie, Klinische Psychologie und Psychotherapie (Prof. P. Pauli), die Arbeitsgruppe Interventionspsychologie (Prof. A. Kübler)
• Universitätsklinikum Würzburg, Arbeitsgruppe Schmerz der Neurologischen Klinik
• VTplus GmbH (Verbundkoordinator)

Verbundvorhaben Titel: Kombination von virtueller Realität (VR) und Brain-Computer-Interface (BCI) zur Therapie chronischer Schmerzen (VirtualNoPain)
gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
Bekanntmachung: „Chronische Schmerzen – Innovative medizintechnische Lösungen zur Verbesserung von Prävention, Diagnostik und Therapie“
Laufzeit: 01.07.2020 – 31.12.2023
FKZ: 13GW0343

Weiterführende Informationen

Weitere Berichte zu Ergebnissen und Veranstaltungen rund um VirtualNoPain und VR-/BCI-basierte Schmerztherapie finden Sie unter: Beiträge zum Projekt VirtualNoPain ›.

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Das Verbundvorhaben REHALITY wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Medizintechnische Lösungen für eine digitale Gesundheitsversorgung, im Rahmenprogramm Gesundheitsforschung Deutschland, Aktionsfeld Gesundheitswirtschaft durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Bild zum Verbundprojekt: Patient erlebt in virtueller Realität Bewegung der durch Schlaganfall betroffenen Extremität. © Neurologische Universitätsklinik Tübingen und VTplus GmbH

MOTIVATION

Jedes Jahr erleiden in Deutschland 270.000 Menschen einen Schlaganfall und sind gezwungen einen langen und mühsamen Weg der Neurorehabilitation zu gehen, um die körperliche und geistige Funktionsfähigkeit wieder soweit herzustellen, dass eine gesellschaftliche und berufliche Reintegration möglich wird. Trotz des hohen Ressourceneinsatzes für neurologische Rehabilitationsmaßnahmen sind die zeitlichen Möglichkeiten der Physio-, Ergo- und Logotherapeuten für eine Individualtherapie jedoch eng begrenzt.

INNOVATION

Großes Potenzial für eine schnellere und erfolgreichere Therapie des chronischen Schlaganfalls bieten zusätzlich eigenständig durchführbare digitale Therapiekonzepte mit Hilfe Virtueller Realität (VR). Die Wahrnehmung einer Bewegung des gelähmten Körperteils in der virtuellen Welt kann den Heilungsprozess begünstigen. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der Zustand des Gehirns zum Zeitpunkt der Stimulation entscheidend dafür ist, ob es zu einer plastischen Veränderung der Hirnnetzwerke kommt oder nicht.
Der Therapieerfolg erfordert aber neben hoch-immersiver virtueller Realität ein auf den einzelnen Patienten abgestimmtes Steuersystem: Jeder Mensch und auch jeder Schlaganfall ist einzigartig und eine optimale Therapie muss auf die spezifische Störung der Hirnaktivität ab-gestimmt sein. In diesem Projekt wird der intensive Forschungs- und Entwicklungsprozess umgesetzt, der die technisch zunehmend hochentwickelten VR- und Elektroenzephalographie (EEG) Hardwaresysteme auch therapeutisch wirksam macht.

PERSPEKTIVE

Diese neue Therapieform soll die Versorgungslücke zwischen stationärer Akutbehandlung im Krankenhaus, Rehabilitationsmaßnahme und den Therapiemöglichkeiten im häuslichen Umfeld schließen, dadurch auf Seiten der Kranken- und Sozialkassen erhebliche Folgekosten einsparen und den erfolgreichen Wiedereinstieg von Schlaganfallpatienten in ein eigenständiges Leben und eine Erwerbsfähigkeit beschleunigen.

KONTAKT

VTplus GmbH Kontaktformular
Projektleitung Teilvorhaben VTplus: Dr. Bastian Lange (rehality@vtplus.eu)
Verbundkoordinator Neurologische Universitätsklinik Tübingen: Prof. Dr. Ulf Ziemann

Weitere Beiträge zum Projektverlauf und zu Ergebnissen finden Sie unter: Beiträge zum Projekt REHALITY ›.

REHALITY, Förderkennzeichen VTplus 13GW0213D,
Laufzeit: 01.04.2019 bis 31.03.2022
gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung

Der Beitrag VTplus ist Verbundpartner im Forschungsvorhaben zur Neurorehabilitation nach Schlaganfall mittels Virtual Reality Therapieparadigma (REHALITY) erschien zuerst auf VTplus – VR-Therapie Systeme – Virtuelle Realität für Kliniken & Praxen.

Worum geht es im Projekt EVElyn?
Spinnen, Menschenmassen und Höhen: 15 Prozent aller Erwachsenen in Deutschland leiden an Angststörungen. Nur ein Viertel von ihnen wird therapeutisch betreut – auch, weil Kapazitäten fehlen.

Was ist neu?
Konfrontationsübungen können in Virtueller Realität (VR) durchgeführt werden, leichter als in der echten Situation und doch vergleichbar Wirksam. Mit einer VR-Brille können Menschen mit Angststörungen effizienter behandelt werden. Dies ermöglicht eine flexible Therapie in jeder Praxis.

Wer profitiert davon?
Unbehandelte Angststörungen können in Depressionen münden und chronisch werden. Durch die Möglichkeit zur Konfrontationsübung in VR können die Ressourcen der Therapeuten effizienter genutzt werden und potentiell weit mehr Betroffene als bisher wirkungsvoll behandelt werden.

EVElyn Verbundforschung
Das EVElyn-Konsortium besteht aus Fachleuten aus den Bereichen Mensch-Technik-Interaktion (Hochschule Heilbronn, Verbundkoordinator), Psychotherapie (kbo-Inn-Salzach-Klinikum gemeinnützige GmbH) und Empirische Forschung sowie Therapieforschung mit virtueller Realität (VTplus GmbH).
Projektträger: VDI Technologiezentrum GmbH.

siehe auch: Pressemeldung des BMBF vom 01.04.2019, sowie Pressemeldung der Universität Würzburg | einBLICK | Online-Magazin der Universität Würzburg | Ausgabe 16 – 23. April 2019 vom 23.04.2019

Der Beitrag VR-Brille gegen Angst | VTplus auf der Hannover Messe 2019 auf dem Stand des BMBF erschien zuerst auf VTplus – VR-Therapie Systeme – Virtuelle Realität für Kliniken & Praxen.

MOTIVATION
In Deutschland leiden rund 6,9 Mio. Menschen unter einer klinisch relevanten Angststörung. Die gesellschaftlichen Kosten sind enorm. Darüber hinaus sind Ängste bei fast allen anderen psychischen Störungen eine Begleitkomponente. Es ist daher wichtig, dass die Therapieansätze akzeptiert werden, effektiv und prozessoptimiert sind.

ZIELE UND VORGEHEN
Ein zentrales Element bei der Psychotherapie von Angststörungen ist es, die Betroffenen den Angst auslösenden Situationen auszusetzen. Im Projekt wird ein System entwickelt, das die emotionalen Reaktionen der Klienten während solcher Expositionen multimodal erfasst und daraus durch Datenfusion Parameter extrahiert, die für den weiteren Verlauf relevant sind. Aus diesen Parametern werden Mikrointerventionen abgeleitet, die dem Klienten durch einen virtuellen Agenten in einer intuitiven Interaktion zur Verfügung gestellt werden. Durch die maschinelle Verarbeitung der in zahlreichen Expositionen gewonnenen Datensätze werden Prognosen für erfolgreiche Mikrointerventionen abgeleitet.

INNOVATIONEN UND PERSPEKTIVEN
Die technologische Innovation für den Bereich der Psychotherapie ist durch einen nutzerzentrierten Ansatz in der Entwicklung und durch eine intuitive Interaktion mit einem virtuellen Agenten gekennzeichnet. Dadurch werden die Effektivität und Praxistauglichkeit der psychotherapeutischen Interventionen bei Angststörungen und deren langfristige Wirksamkeit verbessert. Rechtliche und ethische Belange werden dabei ebenso berücksichtigt, wie die Autonomie und informationelle Selbstbestimmung der Klienten.

Projektlaufzeit: 01.08.2018 bis 31.07.2020

Kontakt
Geschäftsführer VTplus GmbH: Mathias Müller
Wissenschaftlicher Projektleiter: Prof. Dr. Jürgen Müller (optapeb@vtplus.eu)
Verbundkoordinator Universität Regensburg: Prof. Dr. Andres Mühlberger

Weitere Beiträge zum Projektverlauf und zu Ergebnissen finden Sie unter: Beiträge zum Projekt OPTAPEB ›.

Verbundforschung OPTAPEB,
gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung

Der Beitrag Verbundforschungsprojekt: Optimierung der Psychotherapie durch Agentengeleitete Patientenzentrierte Emotionsbewältigung (OPTAPEB) erschien zuerst auf VTplus – VR-Therapie Systeme – Virtuelle Realität für Kliniken & Praxen.

Projektbeschreibung

Genau dies soll mit dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojekt „EVElyn“ (Förderkennzeichen: 13GW0169B) nun durch den Einsatz hochmoderner Virtual Reality-Techniken für die ambulante Psychotherapie verbessert werden. Anstatt einzelne Sitzungen der Konfrontationstherapie konventionell in realer Umgebung durchzuführen, werden Patienten ihren Ängsten virtuell ausgesetzt. Dazu tragen sie eine Virtual Reality Brille und können über natürliche Bewegungsabläufe mit dem System interagieren. Durch den Einsatz dieser Technik sollen der Therapieaufwand erheblich gesenkt sowie Hemmschwellen abgebaut werden. VTplus arbeitet in einem Konsortium mit Experten in den Bereichen Mensch-Technik-Interaktion (Hochschule Heilbronn, UniTyLab) und Psychotherapie (kbo-Inn-Salzach-Klinikum gemeinnützige GmbH) zusammen. Der Verbund kooperiert zusätzlich mit renommierten Partnern wie den Psychotherapieambulanzen der Universitäten Würzburg, Münster, Bielefeld und dem Zentrum für Kinder- und Jugendlichenpsychotherapie der Uni-Bochum. Das Projekt wird von der AOK Baden-Württemberg beratend begleitet.

Verbundprojekt

Effizienzsteigerung und Versorgungsoptimierung in der ambulanten Psychotherapie von Angststörungen

Entwicklung einer ambulanten Konfrontationstherapie in der virtuellen Realität für Patienten mit Angststörungen (EVElyn)

Laufzeit: 01.10.2016 – 30.09.2020, Förderkennzeichen: 13GW0169B

Kooperationspartner

• AOK Baden-Württemberg

Ansprechpartner

• VTplus GmbH: Mathias Müller – Geschäftsführer
• Wissenschaftlicher Projektleiter VTplus: Prof. Dr. Jürgen Müller – EVElyn@vtplus.eu
• Verbundkoordinator: Hochschule Heilbronn, Prof. Dr.-Ing. Gerrit Meixner

Presseinformationen

• Projekt Website der Hochschule Heilbronn
• Pressemeldung der Universität Würzburg 08.11.2016, „Ängste bekämpfen in der virtuellen Realität | einBLICK | Online-Magazin der Universität Würzburg | Ausgabe 40 – 8. November 2016„
• Pressemeldung des BMBF 01.03.2019,  Beitrag und Videobeitrag mit Vorstellung des Projekts EVElyn als eines der innovativen Forschungsprojekte rund um die Hightech-Strategie 2025 auf dem Gemeinschaftsstand des BMBF auf der Hannover Messe 2019
• EVElyn Flyer 2019-03

Weitere Beiträge zum Projektverlauf und zu Ergebnissen finden Sie unter: Beiträge zum Projekt EVElyn ›.

gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung in der Fördermaßnahme „Medizintechnische Lösungen für eine digitale Gesundheitsversorgung“ im Rahmenprogramm Gesundheitsforschung Deutschland Aktionsfeld Gesundheitswirtschaft

Der Beitrag VTplus GmbH entwickelt eine ambulante Konfrontationstherapie mit virtueller Realität für Patienten mit Angststörungen im BMBF-Verbundprojekt EVElyn erschien zuerst auf VTplus – VR-Therapie Systeme – Virtuelle Realität für Kliniken & Praxen.