VTplus GmbH entwickelt eine ambulante Konfrontationstherapie mit virtueller Realität für Patienten mit Angststörungen in einem BMBF-Verbundprojekt

In Deutschland leiden jährlich mehr als 15% der erwachsenen Bevölkerung an einer Angststörung. Trotz sehr guter Therapieaussichten ist eine flächendeckende Behandlung in Deutschland aktuell noch nicht möglich. Grund dafür ist vor allem der hohe Organisationsaufwand einzelner Therapiesitzungen mit Konfrontationsübungen.

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.

Verbundpartner

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Ansprechpartner

VTplus GmbH: Mathias Müller – Geschäftsführer

Wissenschaftlicher Projektleiter VTplus: Prof. Dr. Jürgen Müller – EVElyn@vtplus.eu

Gesamtkoordinator: Hochschule Heilbronn, Prof. Dr.-Ing. Gerrit Meixner

bmbf-gefoerdert

Presseinformationen

Mainpost Artikel: Wie sich Höhenangst besiegen lässt

Im Artikel der Mainpost wird eine Studie zur Therapie von Höhenangst mit virtueller Realität vorgestellt. Die Studie nutzt das VTplus VR-Simulationssystem CyberSession und eine von VTplus erstellt virtuelle Umgebung zur Therapie von Höhenangst.

Weiteres im Mainpost-Artikel.

Therapie in der virtuellen Welt auf ARTE – FUTUREMAG

ARTE FUTUREMAG zeigt Therapieforschung mit virtueller Realität mit einem Höhenangst-Szenario von VT+ an der CAVE der Universität Würzburg.

Zu sehen ist ein Projekt der Arbeitsgruppe Prof. P. Pauli zur Therapie von Höhenangst mit Hilfe virtueller Welten. Dabei wird die Simulationssoftware CS-Research-MP und eine von VT+ erstellte virtuelle Welt am 3D-Multisensoriklabor eingesetzt.

virtueller Aussichtspunkt zur Therapie von Höhenangst

virtueller Aussichtspunkt zur Therapie von Höhenangst

FUTUREMAG Sendung #16 vom 24.05.2014, Infos und vollständige Sendung unter: http://www.arte.tv/guide/de/051480-016/futuremag

Angst im Labor – Quetiapin-Studie abgeschlossen

An der Klinik für Psychiatrie des Universitätsklinikums Münster wurde eine Studie zu den möglichen angstreduzierenden Wirkungen des Psychopharmakons Quetiapin mit Hilfe von virtueller Realität durchgeführt. Die Ergebnisse wurden Ende 2013 in der Fachzeitschrift European Neuropsychopharmacology veröffentlicht. Im Rahmen der Studie wurde ein VR-Szenario eingesetzt, um Angstreaktionen im Labor zu beobachten und zu analysieren.

Parameter des eingesetzten Virtual Reality Simulationssystems:

  • Visuelle Informationen mit Head-Mounted Display eMagin Z800
  • Bewegungs- Orientierungsinformationen des Kopfes (6-DOF Tracking) Polhemus Patriot
  • Visuelle Darstellung der 3D Umgebung mit einer Source-Engine-Modifikation (VrSessionMod 0.3)
  • Angstinduktion durch animierte Spinnen
  • Interaktion: Annäherung mit Joystick
  • Physiologiedatenaufzeichnung mit Brainproducts V-Amp-16
  • VR-Simulation und Experimentsteuerung mit CyberSession

Publikation:

Höhensimulationen in VR

Untersuchung des Angsterlebens in virtuellen Höhensituationen (JMU-Würzburg, 2013)


Technische Umsetzung mit CAVE:

  • Visuelle Darstellung mit 12 Kanal Projektion (5-seitige CAVE mit stereoskopischer Darstellung)
  • Bewegungs- Orientierungsinformationen von Kopf und Navigationsdevice mittels PhaseSpace Kameratracking
  • Rendering der 3D Umgebung mit Valve Source SDK und Modifikation VrSessionMod 0.5
  • Interaktion: Laufen mit Joystick und durch eigene Bewegung
  • Simulationssoftware CyberSession CS-Research MP 5.6

Technische Umsetzung mit Head-Mounted-Display:

  • Visuelle Darstellung mit Trivisio VRvision oder eMagin Z800
  • Bewegungs- Orientierungsinformationen des Kopfes Polhemus Fastrak oder Patriot
  • Rendering der 3D Umgebung mit Valve Source SDK und Modifikation VrSessionMod 0.5
  • Interaktion: Laufen mit Joystick
  • Simulationssoftware CyberSession CS-Research MP 5.6

Emotionsregulation bei Höhenangst (Hettinger, M., 2008, JMU-Würzburg)

Technische Umsetzung:

  • Visuelle stereoskopische Informationen mit Head-Mounted Display VirtualResearch V6
  • Bewegungs- Orientierungsinformationen des Kopfes Polhemus Fastrak
  • Visuelle Darstellung der 3D Umgebung mit Valve Source SDK und Modifikation VrSessionMod 0.3
  • Physiologiedatenaufzeichnung
  • Simulationssoftware CyberSession

Ergebnisse:

  • Mühlberger, A., Neumann, R., Lozo, L., Müller, M. & Hettinger, M. (2012). Bottom-up and top-down influences of beliefs on emotional responses: Fear of heights in a virtual environment. In B.K. Wiederhold and G. Riva (Eds.), Annual Review of Cybertherapy and Telemedicine 2012 (pp 133-137). IOS Press. Amsterdam.

Visueller Einfluss auf Gleichgewicht und Angsterleben bei Höhenängstlichen (Bärmann, 2005, JMU-Würzburg)

Technische Umsetzung:

  • Visuelle stereoskopische Informationen mit Head-Mounted Display
  • Bewegungs- Orientierungsinformationen des Kopfes Polhemus Fastrak + TX2-Source
  • Visuelle Darstellung der 3D Umgebung mit Cortona3D Viewer
  • Interaktion / Laufen mit Joystick
  • Physiologiedatenaufzeichnung
  • Simulationssoftware CyberSession

Abstract:

Ausgehend von Befunden, dass Höhenphobiker bei Konfrontation mit einer Höhensituation eine stärkere Zunahme des Körperschwankens als nichtängstliche Personen aufweisen (Nakahara et al., 2000; Takeya et al., 1978), stellt sich die Frage, inwieweit die Destabilisierung situationsspezifisch durch Angst ausgelöst wird (Ohno et al., 2004) oder ob eine Beeinträchtigung der Gleichgewichtskontrolle beim Vorliegen visueller Konflikte auch unabhängig von der Höhensituation auftritt (Jacob et al., 1995).
Untersucht wurden 18 Höhenphobikern und 18 Personen ohne Höhenangst, denen über ein Head Mounted Display zuerst der virtuelle Eindruck einer ebenerdigen Szene auf der Straße und dann der eines Blicks in die Tiefe einer Straßenschlucht dargeboten wurde. Zur Induktion visueller Konflikte wurde in den virtuellen Umgebungen Parallaxe-Information in 3 Abstufungen manipuliert: Bei der Bedingung (1) mit der meisten Information wurde ein Fixkreuz 2 m vor den Probanden gezeigt, bei der Bedingung (2) mit geringerer Information befand sich das Fixkreuz in 22 m Entfernung. In der 3. Bedingung wurde jegliche Information verhindert (sway-reference). Während die Probanden in aufrechter Haltung möglichst ruhig standen und die drei verschiedenen Kreuze fixierten, wurden pro Bedingung sowohl das subjektive Angst- und Schwindelerleben erfasst als auch das Körperschwanken, die Herzrate, Herzratenvariabilität (HRV) und Hautleitfähigkeit. Explorativ wurden in der Höhensituation zusätzlich die Effekte einer gebeugten Kopfhaltung untersucht, bei der eine Verstärkung der sensorischen Konflikte durch Beeinträchtigung des Vestibularorgans angenommen wurde.
Die Ergebnisse zeigen bei den Höhenphobikern einen für die Höhensituation spezifischen Anstieg von subjektiv erlebter Angst und Schwindel. Dies kann im Sinne einer gegenseitigen Beeinflussung dieser beiden Erlebnisqualitäten interpretiert werden. Hinsichtlich der Variation von Parallaxe-Information zeigen sich bei den Kontrollpersonen keine Unterschiede. Die Höhenphobiker hingegen empfanden beim Sway-Reference-Kreuz in der Höhe deutlich mehr Schwindel als in den anderen beiden Bedingungen. Der Befund spricht dafür, dass Höhenängstliche situationsspezifisch eine erhöhte Sensitivität gegenüber visuellen Konflikten aufweisen. Die gebeugte Haltung führte bei den Höhenphobikern sowohl zu einem signifikanten Anstieg des Körperschwankens und der HRV als auch des Angsterlebens und der Schwindelgefühle. Dieses Ergebnis kann als Hinweis darauf gewertet werden, dass Höhenphobiker vestibuläre Informationen evtl. stärker gewichten. Insgesamt sprechen die Befunde für eine bei Höhenphobikern in der Höhensituation stärker ausgeprägte Empfindlichkeit gegenüber desorientierenden Wahrnehmungsbedingungen.

Einfluss taktiler Informationen in VR auf Angst und Präsenz

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Als Beispiel für den Einsatz von Virtueller Realität in der psychologischen Forschung stellen wir einen VR-Aufbau mit einer Videobrille (Head-Mounted Display) und zwei Bewegungssensoren kurz dar. Es handelt sich dabei um ein von Prof. Dr. Mühlberger betreutes Experiment, das am Lehrstuhl für Psychologie I der Universität Würzburg durchgeführt wurde.

Untersuchungsgegenstand:

  • Variationsmöglichkeiten zwischen realer und virtueller Welt innerhalb eines Experiments.
  • Simulation einer Greifübung in virtueller Realität.
  • Anwendungsmöglichkeiten für Expositionstherapie bei Spinnenangst.

Technische Umsetzung:

  • Visuelle Informationen mit Head-Mounted Display eMagin 3DVisor Z800
  • Bewegungs- Beschleunigungsinformationen des Kopfes und der Hand mit Polhemus Fastrak
  • Visuelle Darstellung der 3D Umgebung mit Cortona3D Viewer
  • Interaktion mit virtuellen Reizen (3D Spinne / Würfel) bei simultanem realen Feedback (Kunststoff Spinne / Holzwürfel in Realität).
  • Physiologiedatenaufzeichnung mit Brainproducts V-Amp-16
  • Simulationssoftware CyberSession

Aufgabe der Versuchsteilnehmer:

  • Mit der Hand die Spinne berühren (2 Versuchsbedingungen)
  • Unspezifische taktile Informationen: haptisches Feedback entspricht nicht visueller Darstellung (virtuelle Spinne – realer Holzwürfel)
  • Spezifische taktile Informationen: haptisches Feedback entspricht visueller Darstellung (virtuelle Spinne – reales Spinnenmodell)

Erfasste Daten im dargestellten Beispiel:

  • Kopfposition und Orientierung
  • Handposition und Orientierung
  • Dauer der Greifbewegung
  • Hautleitfähigkeit und Herzrate

Hier ist ein Video zum vorgestellten Experiment:

Ergebnisse der Studie:

  • Spezifische taktile Informationen (Spinnenmodell) führten im Vergleich zu unspezifischen taktilen Informationen (Holzwürfel) zu deutlich gesteigerten Angstreaktionen der Versuchsteilnehmer während der Konfrontation im Experiment.
  • Das Präsenzempfinden, das Gefühl in der VR gegenwärtig zu sein, war ebenfalls bei spezifischen taktilen Informationen deutlich erhöht.
  • Insgesamt konnte durch Konfrontation mit einer Spinne in VR eine Reduktion der Spinnenangst bei den Studienteilnehmern erreicht werden.

Virtuelle Realität in der psychologischen Forschung

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Virtuelle Realität (VR) ist ein häufig vorkommender Begriff, wenn es um moderne, zukunftsorientierte Technologien geht. Aber was ist VR eigentlich?

Der Informatiker Jaron Lanier beschrieb VR 1989 sehr abstrakt als „interaktive Simulation von realistischen oder imaginären Umgebungen“.

Dies bedeutet, dem VR-Anwender wird eine computersimulierte Welt präsentiert und er kann mit dieser interagieren. Um das zu ermöglichen, erfasst ein VR-System das Verhalten des Anwenders mit Hilfe von Sensoren und Eingabegeräten und passt die VR-Welt entsprechend an.

Dabei werden möglichst viele Sinneskanäle mit künstlichen Informationen versorgt:

  • „Sehen“: visuelle Darstellung mittels Videobrille oder Projektion
  • „Hören“: auditive Informationen mit Kopfhörer oder Surround-Sound Systemen
  • „Bewegungswahrnehmung“: Bewegungsinformationen mittels Bewegungssimulator
  • „Riechen“: Vermittlung von Gerüchen mittels Olfaktometer
  • „Fühlen“: Haptik, Schmerzwahrnehmung

Zur Interaktion mit der virtuellen Welt werden üblicherweise Trackingsysteme zur Erfassung der Kopfposition und / oder Orientierung, der Hand, des Körpers oder der Blickrichtung aber auch Eingabegeräte (wie Joystick, Lenkrad) verwendet. Weitere Interaktionsmöglichkeiten lassen sich durch Feedback-Systeme (Physiologie, Eyetracking) oder Spracherkennung realisieren.

Auf die technischen Möglichkeiten, sowie auch  die Wahrnehmungspsychologie der Aspekte „Präsentation“ und „Interaktion“ werden wir in nachfolgenden Artikeln näher eingehen.

Im Bereich der psychologischen Forschung ermöglichen virtuelle Welten die kontrollierte und standardisierte Präsentation von künstlichen, jedoch als real erlebten Situationen. Daraus ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Veränderung und Manipulation dessen,  was individuell als wirklich erlebt wird. So konnte unter anderem im Bereich der Angstforschung nachgewiesen werden, dass das Erleben einer Umgebung mittels VR, die gleichen körperlichen Reaktionen erzeugen kann wie eine reale Situation. Mittels Virtueller Realität lassen sich die Möglichkeiten der empirischen Forschung, aber auch der Expositionstherapie, zum Beispiel zur Unterstützung von kognitiver Verhaltenstherapie (KVT), erheblich erweitern.

Beispiele von wissenschaftlichen Studien mit VR

Ausgewählte Studien werden im VR-Blog mit Bildern, Videos und weiteren Informationen vorgestellt:

Ergebnisse von wissenschaftlichen Studien, welche unter Verwendung des VT+ VR-Simulationssystems durchgeführt wurden sind auf der Seite Publikationen aufgelistet.