Beitrage rund um den Einsatz von virtueller Realität in der Gesundheitsversorgung, zur Unterstützung der Therapie durch Kliniken und Praxen sowie den Einsatz in der empirischen Forschung.
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Case Study HMD Eye Tracking: Anxiety Therapy Research
VTplus GmbH has created a virtual exposure solution for anxiety therapy research using SMI Eye Tracking for the Oculus Rift DK2 head-mounted display.
BACKGROUND
Anxiety disorders are among the most common mental disorders. When they become chronic – and they often do – they can cause considerable suffering and significantly impair the lives of those affected. Exposure therapy (in vivo) is one of the most successful methods of helping people cope with such anxiety disorders. But replicating the real situation (in vivo) is often either not feasible (e.g. for post-traumatic stress disorder) or very complex (e.g. air travel scenarios). Virtual reality (VR) is one way of overcoming such hurdles. A VR headmounted display enables the patient to experience anxiety-provoking situations which the therapist can control and easily interchange in the comfort and safety of a therapy room.
CHALLENGE
For exposure therapy to succeed, it is not only crucial that the patients confront the anxietyprovoking elements of the situation. The therapist also needs to remain informed about the patient’s field of view.
SOLUTION
Using SMI Eye Tracking in the Oculus Rift DK2 head-mounted display as part of the VTplus VR exposure system, the gaze direction and the visual attention of the patient are known at all times. The VTplus VR software evaluates which elements are observed and when they are looked at.
BENEFIT
Based on this eye tracking data, the therapist is well-placed to tune the VR exposure exercises individually to each patient and offer more specific instructions. Furthermore, the therapist is also better informed to judge the success of the confrontation exercises.
SMI EYE TRACKING
VR simulations offer a controlled, yet ecologically-valid research method. SMI’s unique eye tracking integration in the Oculus Rift DK2 – proven for practical usage in everyday situations – offers real-time information on the visual orientation of the patient, thus advancing therapy process research and optimizing the confrontation exercises.
“SMI’s unique HMD eye tracking integration is crucial for our VR exposure solution. Live gaze traces enable us to control if the patient really confronts stressful elements, and to optimize the exposure exercise based on this information.”
Mathias Müller, Managing Director, VTplus GmbH
Case Study: SMI Eyetracking zum Einsatz für Angst- und Therapieforschung mit VTplus CyberSession (PDF)
Impressionen von der weltgrößten Messe für Medizintechnik – MEDICA 2015 – auf dem Gemeinschaftsstand von Bayern Innovativ, zusammen mit der Gesundheitsregion Mainfranken. VTplus stellte ein gerätewagenbasiertes Simulationssystem zur Durchführung von Angstexpositionen mit virtueller Realität vor.
Als Besonderheit wurde ein im Head-Mounted-Display integriertes Eyetracking (Powered by SensoMotoric Instruments Eye Tracking HMD Upgrade for the Oculus Rift DK2) präsentiert. Das integrierte Eyetracking bietet den Vorteil, jederzeit in Echtzeit die Aufmerksamkeitsausrichtung des Patienten zu kennen und damit zusätzliche objektive Parameter für die Therapieprozessforschung und die Optimierung der Therapie zu gewinnen.
Von VTplus erstellte virtuelle Welten werden zur Therapie von Angststörungen und zur Therapieforschung an der Hochschulambulanz für Psychotherapie der Universität Regensburg eingesetzt.
Impressionen vom Medica Auftritt von VTplus auf dem Gemeinschaftsstand von Bayern Innovativ, zusammen mit der Region Mainfranken und Martin-Elektrotechnik
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
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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.
Spinnen-VR mit HMD (2011)
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)
Das Video gibt einen kurzen Einblick wie mit dem Faceposer Tools des Source-SDK Gesichtsausdrücke und Gesichtsanimationssequenzen erstellt werden können…
Virtual Agent Development
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Untersuchung des Angsterlebens in virtuellen Höhensituationen (JMU-Würzburg, 2013)
Aussichtspunkt-Konstruktion.
Hochhaus mit Außenaufzug.
Blick vom Aussichtspunkt in der CAVE der Universität Würzburg.
Aussichtspunkt-Konstruktion
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Virtuelles Hochhaus mit Außenaufzug (Prototyp 2013-05)
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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
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)
Hochhaussituation (2003)
Technische Umsetzung:
Visuelle stereoskopische Informationen mit Head-Mounted Display
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.
