Technologische Basis für digitale, VR-gestützte Therapie- und Forschungssysteme
Die VTplus VR-Plattform ist die technologische Basis für VR-gestützte Therapie- und Forschungssysteme von VTplus. Sie verbindet VR-Simulationssoftware, abgestimmte VR-Technik, interaktive virtuelle Umgebungen sowie Schnittstellen zu Mess-, Interaktions- und Stimulationssystemen.
Als modulare Plattform bildet sie die gemeinsame technologische Grundlage für klinisch einsetzbare VR-Therapiesysteme, empirische VR-Forschung und die Entwicklung neuer digitaler Therapie- und Rehabilitationsanwendungen – von Expositions- und Verhaltensübungen über Neurorehabilitation bis hin zu VR-BCI-gestützten Forschungs- und Therapiekonzepten.
Die Plattform bündelt wiederverwendbare Software-, Hardware-, Schnittstellen- und Inhaltsbausteine zu einer skalierbaren technologischen Infrastruktur. Dadurch ermöglicht sie die effiziente Übertragung bewährter Lösungen in neue medizinische Einsatzfelder mit medizintechnischen Lösungen und bietet Kooperationspartnern, Forschungspartnern und industriellen Entwicklungspartnern eine tragfähige technologische Basis für digitale Therapie-, Rehabilitations- und Forschungssysteme sowie VR-gestützte Gesundheitsanwendungen.
Plattform Architektur und Systembausteine
Die VTplus VR-Plattform umfasst mehrere aufeinander abgestimmte Ebenen:
- VR-Simulationssoftware zur Darstellung, Steuerung und Dokumentation virtueller Umgebungen
- interaktive virtuelle Szenarien und Inhaltsmodule für Therapie, Training, Evaluation und Forschung
- Ansteuerung unterschiedlicher Rendering- und Grafik-Engines zur Darstellung immersiver VR-Umgebungen, je nach Systemgeneration, Anwendung und technischer Zielumgebung
- abgestimmte VR-Technik mit Head-Mounted Displays, Projektionstechnik, Tracking, Rechentechnik und VR-Ausgabesystemen
- Steuerungs- und Bedienoberflächen für therapeutische oder experimentelle Anwendungen
- Schnittstellen zu Messsystemen, Biosignalen, Eye-Tracking, Stimulationssystemen für olfaktorische, thermische, elektrische oder aerodynamische Reize, Bewegungssimulatoren, bildgebenden Verfahren wie fMRT sowie weiteren projektspezifischen Peripheriegeräten
- Funktionen zur strukturierten Durchführung, Anpassung, Synchronisierung und Dokumentation von Sitzungen oder experimentellen Abläufen
Je nach Forschungs- oder Anwendungskontext können VR-Szenarien mit Mess-, Stimulations-, Bewegungs- oder Bildgebungssystemen kombiniert werden, etwa zur Erfassung physiologischer Reaktionen, zur kontrollierten Reizdarbietung oder zur Synchronisierung experimenteller Abläufe.
Damit dient die Plattform als gemeinsame technische Basis für klinisch einsetzbare VR-Therapiesysteme, individuelle VR-Forschungssysteme und anwendungsnahe Entwicklungsprojekte.
Kombinierbare Mess-, Stimulations- und Peripheriesysteme
Je nach Forschungs- oder Anwendungskontext können VR-Szenarien der VTplus VR-Plattform mit unterschiedlichen Mess-, Stimulations-, Interaktions- und Bildgebungssystemen kombiniert oder synchronisiert werden. Dazu zählen insbesondere folgende erfolgreich für Studien eingesetzte Technologien:
- Eingabegeräte und Interaktionssysteme, etwa Controller, Joysticks, Lenkräder, Pedale oder weitere projektspezifische Interfaces
- Eye-Tracking zur Erfassung und Verarbeitung von Blickrichtung, visueller Aufmerksamkeit und blickbezogenen Interaktionsdaten
- Bewegungs- und Positions-Tracking für Head-Tracking, Körperbewegungen, Objekttracking und räumliche Interaktion
- Peripherphysiologische Messsysteme zur Erfassung von EEG, EKG, EDA, EMG, Atemfrequenz und weiteren Biosignalen
- Brain-Computer-Interfaces (BCI) und Neurofeedback-Systeme, etwa für EEG-basierte Rückmeldung oder hirnzustandsabhängige Steuerung
- fMRT-kompatible Forschungsaufbauten mit Synchronisierung über Scanner- bzw. TR-Impulse
- Olfaktometer und olfaktorische Stimulationssysteme zur kontrollierten Darbietung von Geruchsreizen
- Thermische Stimulationssysteme zur Darbietung von Wärme- oder Kältereizen
- Elektrische, taktile oder nozizeptive Stimulationssysteme zur kontrollierten sensorischen oder schmerzbezogenen Reizdarbietung
- Aerodynamische Stimulationssysteme, etwa zur Darbietung von Luftstrom oder Windreizen
- Bewegungssimulatoren und Bewegungsplattformen, etwa zur Kombination virtueller Szenarien mit vestibulären oder bewegungsbezogenen Reizen
- Nicht-invasive Hirnstimulationsverfahren, etwa TMS oder iTBS, studienspezifisch mit VR-Paradigmen, durch entsprechende Studienprotokolle abgedeckt, kombiniert
Durch diese technische Kombinierbarkeit lassen sich VR-Szenarien nicht nur darstellen, sondern mit Messung, Reizdarbietung, Interaktion, Bewegungssimulation und experimenteller Synchronisierung verbinden. Dadurch entstehen kontrollierbare Forschungsaufbauten für Therapie-, Grundlagen-, Neuro-, Sicherheits- und Interaktionsforschung.
VR-Simulationssoftware und CyberSession
Ein zentraler Bestandteil der Plattform ist die proprietäre VTplus Experimentkontroll- und VR-Simulationssoftware CyberSession. Sie ermöglicht die Durchführung, Steuerung und Dokumentation interaktiver VR-Simulationen für Verhaltensübungen, therapeutische Anwendungen und empirische Studien.
CyberSession kann virtuelle Szenarien kontrolliert präsentieren, Bedingungen und Abläufe steuern, Interaktionen erfassen und Mess- oder Interface-Daten verarbeiten. Dadurch eignet sich die Software sowohl für standardisierte experimentelle Paradigmen als auch für therapeutisch geführte VR-Sitzungen.
Je nach Anwendung können VR-Simulationen über VR-Brillen, PowerWall- oder CAVE-Projektionen sowie über weitere technische Konfigurationen dargestellt werden. Ergänzend können Tracking-Systeme, Eingabegeräte, Eye-Tracking, physiologische Messsysteme oder externe Stimulationssysteme eingebunden werden.
Anwendungsfelder auf Basis der VTplus VR-Plattform
Klinisch einsetzbare VR-Therapiesysteme
Auf Basis der VTplus VR-Plattform wurden klinisch einsetzbare VR-Therapiesysteme für stationäre und ambulante Einrichtungen entwickelt. Dazu gehören insbesondere Systeme für VR-gestützte Expositions- und Verhaltensübungen in der Psychotherapie.
Die Plattform ermöglicht Therapeutinnen und Therapeuten, virtuelle Situationen strukturiert, kontrolliert und individuell abstufbar einzusetzen. Typische Anwendungsfelder sind Expositionen bei spezifischen Phobien, sozialen Ängsten oder suchtrelevanten Verhaltensmustern sowie ergänzende Achtsamkeits- und Entspannungsübungen.
Die Systemarchitektur berücksichtigt dabei nicht nur die VR-Darstellung selbst, sondern auch Bedienbarkeit, therapeutische Steuerung, Sitzungsdokumentation, technische Integration und Anforderungen des professionellen Einsatzes in Kliniken, Ambulanzen und Praxen.
Weiterführende Informationen hierzu finden Sie im Beitrag VR-Therapie Überblick sowie auf der Seite VR-Therapie Systeme.
VR-Forschungssysteme und empirische Forschung
Die VTplus VR-Plattform ist zugleich Grundlage für VR-Forschungssysteme zur experimentellen Datenerhebung. Virtuelle Realität ermöglicht kontrollierbare, standardisierte und wiederholbare Untersuchungsbedingungen, bei denen Verhalten, Emotion, Wahrnehmung, Aufmerksamkeit und physiologische Reaktionen in realitätsnahen Situationen untersucht werden können.
In der empirischen VR-Forschung können virtuelle Umgebungen für unterschiedliche Fragestellungen angepasst und wiederverwendet werden. Dabei lassen sich unter anderem Annäherungs- und Vermeidungsverhalten, Blick- und Bewegungsmuster, Interaktionen mit virtuellen Agenten oder Reaktionen auf spezifische Reize erfassen.
Die Plattform wurde vielfach in verschiedenen Forschungsfeldern eingesetzt, unter anderem in der Angstforschung, Therapieforschung, neurophysiologischen Forschung, pharmakologischen und psychophysiologischen Studien, Sicherheitsforschung und weiteren Bereichen der Experimentalpsychologie.
Im Beitrag Empirische Forschung mit Virtueller Realität finden Sie ausführliche Informationen zu methodischen Grundlagen, Forschungsanwendungen, Anwendungsbeispielen und ausgewählten Publikationen.
Technische Systemlösungen für empirische VR-Forschung und individuell konfigurierbare VR-Laborausstattungen sind auf der Seite Virtual Reality Forschungssysteme dargestellt.
Projektbezogene Forschung und Entwicklung
Die VTplus VR-Plattform wurde über viele Jahre in FuE-Verbundprojekten wie auch in Kooperation mit wissenschaftlichen und klinischen Anwendern genutzt und erweitert. So wurden unter anderem neue Schnittstellen, Steuerungsmodule, Szenarien, Demonstratoren und integrationsfähige Systembausteine entwickelt und wissenschaftlich evaluiert.
Beispiele für projektbezogene Plattformweiterentwicklungen und untersuchte Aspekte sind:
- EVElyn
Weiterentwicklung mobiler VR-Expositionssysteme und therapeutischer VR-Umgebungen für die ambulante Behandlung von Angststörungen. - Untersuchung von Bedienbarkeit, Interaktion, Verträglichkeit und Praxistauglichkeit eines anwenderzentrierten VR-Therapiesystems für ambulante Konfrontationsübungen.
- Erprobung von Bedien-, Navigations- und Interaktionsmethoden sowie deren Einfluss auf Lernerfolg, CyberSickness, Präsenz- und Angsterleben.
- Erweiterung des integrierten Systemkonzepts für mobile VR-Expositionsübungen, Variationsmöglichkeiten und begleitender Dokumentation
- OPTAPEB
Erweiterung der Plattform um adaptive Szenariosteuerung, multimodale Datenverarbeitung, Biosignal-nahe Schnittstellen, virtuelle Agenten und KI-gestützte Interventionskonzepte. - Entwicklung adaptiver Steuerungs- und Interaktionskonzepte für patientenzentrierte VR-Therapieverläufe
- Erweiterung der Plattform um virtuelle Agenten, Mikrointerventionen und KI-gestützte Entscheidungslogiken für komplexere Therapieszenarien
- Integration multimodaler Datenquellen, darunter Bewegung, Blickrichtung, Sprache, Selbstberichte und physiologische Parameter zur Erfassung emotionaler und physiologischer Reaktionen zur Verarbeitung therapienaher Zielkonstrukte wie Angst, Aufmerksamkeit und Sicherheitsverhalten.
- Erprobung von virtueller Co-Therapie, KI-gestützten Interventionsvorschlägen und datenbasierter Unterstützung in psychotherapeutischen sowie angrenzenden Trainings- und Rehabilitationskontexten.
- REHALITY
Übertragung der VTplus-Kompetenz in immersive VR-Steuerung und Biosignal-Integration auf digitale Neurorehabilitation und Closed-Loop-Ansätze nach Schlaganfall. - Entwicklung eines VR-basierten Neurorehabilitations-Demonstrators mit EEG-/EMG-abhängiger Ansteuerung und Closed-Loop-Feedback
- Erweiterung der Plattformlogik auf hirnzustands- und bewegungsbezogene Rückmeldeschleifen
- Entwicklung immersiver VR-Umgebungen, Avatar-/Interaktionsfunktionen und Rückmeldeprozesse, um auch bei eingeschränkter realer Bewegung ein simuliertes Bewegungserleben zu ermöglichen.
- VirtualNoPain
Weiterentwicklung der Plattform für VR-BCI-gestützte Anwendungen in der Schmerztherapie, Neurofeedback und telemedizinisch anschlussfähige Einsatzkonzepte. - Kombination von virtueller Realität, EEG-basierter Rückmeldung und Brain-Computer-Interface-Konzepten für schmerzbezogene Forschungs- und Therapieansätze
- Entwicklung mehrerer VR-BCI-Demonstratorgenerationen zur Untersuchung von Präsenz, Schmerzerleben, Schmerzinduktion und EEG-/Alpha-Neurofeedback.
- Entwicklung und Integration von VR-Szenarien, Feedbackmechanismen und therapeutischen Bedienkonzepten für ein VR-BCI-System
Diese Projekte zeigen, wie die Plattform über einzelne Produktgenerationen hinaus als wiederverwendbare technologische Grundlage für neue medizinische und wissenschaftliche Anwendungen genutzt werden kann.
Plattform statt Einzellösung
Die VTplus VR-Plattform ist keine einzelne Anwendung und kein isoliertes Softwaremodul. Sie stellt eine gemeinsame technische Architektur dar, auf der unterschiedliche Systeme, Szenarien, Steuerungsfunktionen und Forschungskonfigurationen aufbauen.
Dadurch können Anwendungen für Psychotherapie, Rehabilitation, Forschung, Training und Entwicklung auf gemeinsamen technischen Bausteinen beruhen, ohne dass jedes System vollständig neu konzipiert werden muss. Die Plattform unterstützt damit sowohl die Standardisierung bewährter Lösungen als auch die Erweiterung in neue Anwendungsfelder.
Weiterführende Informationen
