Was bedeutet Virtuelle Realität?

Virtuelle Realität (VR) ist eine computergenerierte und simulierte Welt, die mit Hilfe von VR-Technik so vermittelt wird, dass die erzeugten Situationen realitätsnah wahrgenommen und erlebt werden. VR-Anwenderinnen und Anwender können sich umsehen, sich bewegen und mit der virtuellen Umgebung interagieren. 

Virtuelle Realität spricht visuelle, akustische, vestibuläre und je nach Anwendungsfall auch weitere Sinneskanäle an und ermöglicht die Interaktion mit der virtuellen Situation über intuitive Nutzerschnittstellen, von Eingabegeräten über Gestenerkennung bis zu neuronalen Interfaces. 

Die VR-Technik kann eine VR-Brille mit stereoskopischer Darstellung oder auch eine Mehrkanal-Projektion (CAVE) sein, unterstützt durch lokalisierbares Audio sowie ggf. weitere technische Lösungen wie eine Bewegungsplattform oder Möglichkeiten zur Vermittlung von Wind-, Hitze- oder Kältereizen. Weitere maßgebliche VR-Technikmodule sind Tracking-Systeme, Rechentechnik für 3D sowie Software zur Simulation, Darstellung und Steuerung der VR.

Die Ausstattung des VR-Systems bestimmt den Grad von Immersion und damit eine der Voraussetzungen für das Gefühl von Präsenz in der virtuellen Realität.

Mit VR können realitätsnahe emotionale Reaktionen wie Angst, Suchtverlangen / Craving oder Stress zuverlässig ausgelöst werden. Dies funktioniert mit dafür entwickelten virtuellen Umgebungen, ausgewählten Reizen und Interaktionsmöglichkeiten in einer der realen Situation entsprechenden oder auch kontrolliert größeren Intensität.

Dadurch werden vielfältige Anwendungsfelder zur Unterstützung von Psychotherapie, zur Rehabilitation neurologischer Störungen sowie auch der Einsatz für Diagnostik, Training und Ausbildung ermöglicht.

Einsatz von VR zur Therapie

Virtuelle Realität ermöglicht im Rahmen von digitalen, medizintechnischen Lösungen eine Verbesserung der Gesundheitsversorgung wie z.B. die Verbesserung therapeutischer Prozesse oder effizientere Behandlungsverläufe. Eine Auswahl von bereits etablierten und in Entwicklung befindlichen Anwendungsfeldern wird nachfolgend vorgestellt.

Konfrontationstherapie im Rahmen psychotherapeutischer Interventionen

Konfrontations- und Verhaltensübungen mit virtueller Realität ermöglichen den Therapeutinnen und Therapeuten die vollständige und detaillierte Kontrolle der Situation. Die Expositionsschritte sind individuell abstufbar und beliebig wiederholbar. Die Konfrontationsübungen können in wechselnden und anpassbaren Kontexten, wetter- und umgebungsunabhängig durchgeführt werden.

Die Vorteile von VR für Verhaltensübungen sind u.a.:

• die vollständige und detaillierte Kontrolle der Situation durch den Therapeuten
• beliebig wiederholbare und individuell abstufbare Übungen
• Übungen in wechselnden und individuell anpassbaren Kontexten
• Wetter- und umgebungsunabhängige Übungen ohne zusätzlichen Vorbereitungsaufwand
• Kontrolle potentiell in der Realität gefährlicher Situationen

Wie VR-Therapie in der Behandlung spezifischer Ängste am Beispiel von Vortrags-, Höhen- und Spinnenangst angewendet wird, zeigt das nebenstehende Video ›› der Kinderfachklinik Bad Sassendorf in einer eindrücklichen, praxisnahen Darstellung.

Durch Anklicken des obigen Videos erklären Sie sich mit der Anzeige durch Youtube und der dafür notwendigen Datenübertragung laut Google Datenschutzerklärung ›› einverstanden.

Etablierte Anwendungen der VR-Therapie

Virtuelle Realität wird in der psychotherapeutischen Praxis insbesondere dort eingesetzt, wo Expositions- und Verhaltensübungen in der realen Umgebung nur eingeschränkt, mit hohem Aufwand oder unter Sicherheitsrisiken durchführbar sind. Die VR-Übungen sind interaktiv gestaltet, erlauben körperbezogene Übungen und werden durch Therapeutinnen und Therapeuten individuell gesteuert und angepasst.

Etablierte VR-Therapieanwendungen umfassen vor allem Situationen zur Exposition bei spezifischen Phobien, sozialen Ängsten und suchtrelevanten Verhaltensmustern sowie zur kontrollierten Konfrontation mit belastenden oder potenziell traumabezogenen Situationen zur Unterstützung therapeutisch begleiteter Interventionen. Ergänzend werden VR-gestützte Achtsamkeits- und Entspannungsübungen eingesetzt, insbesondere zur Unterstützung der Behandlung depressiver Symptomatik und stressassoziierter Belastungen. Etabliert sind unter anderem folgende Anwendungsbereiche:

• Höhenangst (Akrophobie)
  Expositionsübungen in virtuellen Höhensituationen mit individuell steuerbarer Intensität und schrittweiser Annäherung zur Förderung von Bewältigungsstrategien und Selbstwirksamkeit.
• Flugangst
  Virtuelle Flugszenarien zur Konfrontation mit angstauslösenden Situationen vor und während eines Fluges, einschließlich typischer körperlicher und kognitiver Angstsymptome.
• Spezifische Tierphobien (z. B. Spinnen, Vögel)
  Virtuelle Nachbildung angstauslösender Reize mit kontrollierbarer Nähe, Bewegung und Interaktion zur graduellen Exposition.
• Soziale Angststörungen
  VR-gestützte Konfrontationsübungen in sozialen Situationen wie Vorträgen, Bewerbungsgesprächen oder Interaktionen mit Kollegen, mit variierbaren Schwierigkeitsgraden und Publikumsreaktionen.
• Klaustrophobie
  Exposition in virtuellen engen Räumen wie Aufzügen oder Kellern mit adaptierbaren Raumgrößen und Reizintensitäten.
• Suchtbezogene Verhaltensübungen (z. B. Nikotinabhängigkeit)
  Training des Ablehnens von Suchtmitteln in virtuellen sozialen Situationen mit realitätsnahen Interaktionen und wiederholbaren Übungssequenzen.

Hinweis: Der Einsatz von VR erfolgt dabei stets eingebettet in ein therapeutisches Gesamtkonzept und ersetzt keine leitliniengerechte psychotherapeutische oder psychiatrische Behandlung.

Evidenz zur Expositionstherapie mit virtueller Realität

Die S3-Leitlinie „Behandlung von Angststörungen“ ›› gibt folgende Empfehlungsgrade und Evidenz an:

Virtuelle-Realität-Exposition soll für Patienten mit einer Spinnen-, Höhen- oder Flugphobie – wenn verfügbar – angeboten werden, wenn eine in-vivo Exposition nicht verfügbar oder möglich ist. Zugrunde liegt der Evidenzgrad Ib (nach Eccles & Mason, 2001), nach welchem Evidenz aus zumindest einer randomisierten, kontrollierten Studie (RCT) oder einer Metaanalyse von weniger als 3 RCTs vorliegt.

Bei sozialer Phobie kann eine Virtuelle-Realität-Expositionstherapie als Begleitung zu einer Standardpsychotherapie angeboten werden – wobei Virtuelle-Realitäts-Expositionstherapie nicht als alleinige Behandlungsmaßnahme angewendet werden soll.

Die Leitliniengruppe schlägt vor, dass Virtuelle-Realität-Expositionstherapie als begleitende Maßnahme zu einer Standardpsychotherapie eingesetzt werden kann und merkt an, dass durch die virtuelle Realität die Rate der Patientinnen und Patienten, die eine Konfrontationstherapie ablehnen reduziert wird.

Die zusammenfassende Beurteilung stellt fest, dass es keine ausreichenden Hinweise gibt, dass eine Virtuelle-Realität-Expositionstherapie weniger wirksam ist als in-vivo-Exposition.

Mehrere Meta-Analysen bestätigen diese Einschätzung:

VR-gestützte Exposition zeigt in randomisierten Studien deutliche Effekte gegenüber Kontrollbedingungen und ist gegenüber klassischer Exposition bzw. kognitiver Verhaltenstherapie in der Regel vergleichbar wirksam, jedoch nicht konsistent überlegen (Carl et al., 2019; van Loenen et al., 2022).

Auch unter strenger methodischer Neubewertung bleibt diese Aussage stabil:
VR-Exposition führt zu einer signifikanten Reduktion sozialer Angstsymptome und zeigt keine signifikanten Unterschiede zur Exposition in vivo (Morina et al., 2021/2023).

Internationale Leitlinien und regulatorische Einordnung

Das britische National Institute for Health and Care Excellence (NICE) verweist in aktuellen Empfehlungen auf das Potenzial von VR-gestützter Expositionstherapie, etwa bei Angststörungen und agoraphobischen Symptomen im Rahmen psychotischer Erkrankungen. Im Rahmen von Early Value Assessments wurde unter anderem das automatisierte VR-Therapieprogramm gameChange für den Einsatz im NHS unter definierten Bedingungen empfohlen, um schwere Agoraphobie bei Menschen mit Psychose zu behandeln – vorbehaltlich begleitender Datenerhebung und wirtschaftlicher Bewertung (NICE, 2023).

In den USA wurden VR-Therapien für bestimmte Indikationen von der Food and Drug Administration (FDA) im Rahmen des Breakthrough Device Programms priorisiert. Dies betrifft unter anderem Anwendungen zur Behandlung chronischer Rückenschmerzen sowie bei agoraphobischen Ängsten im Kontext psychotischer Störungen. Die FDA trifft dabei keine therapeutischen Empfehlungen, sondern bewertet Produkte regulatorisch hinsichtlich Sicherheit, technischer Qualität und klinischer Wirksamkeit im beantragten Anwendungsbereich. Die Breakthrough Device Designation ist keine Marktzulassung, sondern ein Förderstatus der FDA, der bei Geräten mit großem medizinischen Nutzen eine vorrangige Beratung und beschleunigte Prüfung ermöglicht.

Nebenwirkungen und Verträglichkeit

Beim Einsatz von Virtueller Realität können technologieabhängig sowohl physiologische als auch psychologische Begleiterscheinungen auftreten.

Zu den möglichen physiologischen Effekten zählen Symptome wie Übelkeit, Schwindel, Kopfschmerzen oder Augenbelastung, die unter den Begriffen Cybersickness bzw. Simulator Sickness zusammengefasst werden.
Das Auftreten von Cybersickness wird wesentlich durch die Kombination aus Tracking- und Navigationsmethode beeinflusst.
VR-Systeme mit stabilen Bildwiederholraten, ohne grafische Artefakte, mit stabilem 6DoF-Tracking sowie physischer Bewegung weisen die geringsten Nebenwirkungsraten auf.
Controller-basierte künstliche Fortbewegung ohne vestibuläre Entsprechung gilt hingegen als ein wesentlicher Auslöser von Cybersickness, kann jedoch durch moderne Navigationskonzepte wie schrittweise Bewegungsmechanismen (narrow steps) oder Teleportation deutlich reduziert werden.
In klinisch entwickelten VR-Therapiesystemen kann Cybersickness durch eine geeignete Systemarchitektur und Konfiguration weitgehend vermieden werden.

Vereinzelt berichtet die Fachliteratur über kurzfristige emotionale Erschöpfung oder Müdigkeit nach VR-Expositionssitzungen.
Es liegen keine Hinweise darauf vor, dass diese Effekte zu anhaltenden Symptomverschlechterungen oder zur Generalisierung negativer Effekte führen.

Selten werden dissoziative Wahrnehmungseffekte bei vulnerablen Personen, insbesondere bei hoher Trait-Dissoziation, beschrieben.

Nicht als Nebenwirkung, sondern als intendierte und therapeutisch relevante Aktivierung treten während der Exposition erwartungsgemäß akute Angst- und Stressreaktionen auf.
Hierfür gibt es keine Hinweise auf erhöhte Abbruch- oder Dropout-Raten im Vergleich zur klassischen in-vivo-Expositionstherapie.

Medizintechnische Aspekte der VR-Therapie

VR-Therapiesysteme unterliegen – abhängig von ihrer technischen Ausgestaltung und Zweckbestimmung – den sicherheitstechnischen und regulatorischen Anforderungen an Medizinprodukte zur Anwendung am Menschen, insbesondere nach der europäischen Medizinprodukte-Verordnung (MDR) sowie den Vorgaben für den Betrieb gemäß der Medizinprodukte-Betreiberverordnung (MPBetreibV).

Medizinische VR-Komplettsysteme für den Einsatz in Kliniken und Praxen berücksichtigen neben der therapeutischen Funktion auch relevante medizintechnische Aspekte, wie Systemintegration, elektrische und funktionale Sicherheit, Dokumentation sowie den Einsatz in der Patientenumgebung.

Die gewählte Systemarchitektur bildet damit eine wesentliche Grundlage für den sicheren und regelkonformen Einsatz virtueller Realität im medizinischen Kontext.

VR-Therapie Komplettsysteme für Kliniken und Praxen

VR-Therapie ist bereits in zahlreichen Kliniken und Ambulanzen etabliert. (siehe auch: Vorstellung ausgewählter Behandlungseinrichtungen unter CyberSession.Info -> Therapie mit virtueller Realität ››) Dabei kommen auch VR-Therapiesysteme › zum Einsatz, die speziell für den therapeutischen Alltag in stationären und ambulanten Einrichtungen ausgelegt sind.

Zu den Merkmalen der Systeme VT+ExpoCart2 und VT+ExpoCart3 von VTplus zählen:

• optimiert für stationäre oder ambulante therapeutische Einrichtungen
• vollständig aufeinander abgestimmte VR-, Software und Hardware
• für Therapeuten entwickelte, einfache Steuerung der Expositionsübungen
• wissenschaftlich evaluierte Benutzerfreundlichkeit und Praxistauglichkeit
• eingetragen in der Medizinprodukte-Informationsdatenbank des BfArM

Mit diesen Systemen lassen sich Expositions- und Verhaltensübungen in virtueller Realität strukturiert, kontrolliert und individuell abstufbar durchführen. Zu den Anwendungsfeldern gehören unter anderem soziale Ängste, etwa Vorträge, Bewerbungsgespräche oder soziale Interaktionen, außerdem spezifische Phobien wie Höhenangst, Spinnenangst, Flugangst und Klaustrophobie sowie Übungen bei Tabakabhängigkeit. Die Systeme ermöglichen therapeutisch geführte Sitzungen und die Dokumentation des Sitzungsverlaufs.

Im Informationsportal CyberSession.Info ›› finden Sie weiterführende Informationen zur wissenschaftlichen Evidenz ›› von Virtual Reality Exposure Therapy (VRET), darunter eine Auswahl randomisiert kontrollierter Studien, Metaanalysen und Überblicksarbeiten. Ergänzend werden dort Behandlungseinrichtungen ›› vorgestellt, in denen VT+ VR-Therapie-Systeme eingesetzt werden.

VR-Therapieforschung

Weitere vielversprechende Anwendungsfelder von VR liegen in medizinischen Therapieanwendungen, Rehabilitationsanwendungen neurologischer Störungen wie der Schlaganfall-Therapie, Morbus Parkinson und der Behandlung chronischer Schmerzen.

Nachfolgende Anwendungen werden in Kooperation mit namhaften wissenschaftlichen, klinischen und industriellen Partnern entwickelt und klinisch überprüft.

Neurorehabilitation nach Schlaganfall

Jährlich erleiden in Deutschland ca. 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.

Im Forschungsverbund “Rehality” arbeitet VTplus mit den Verbundpartnern Neurologische Universitätsklinik Tübingen und der Hochschule der Medien an der Verbesserung der Neurorehabilitation nach Schlaganfall durch ein EEG/EMG-Hirnzustand gesteuertes Virtual Reality Therapie Paradigma.

Weitere Informationen und Beiträge zum Projekt REHALITY …

Behandlung chronischer Schmerzen

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. Im Forschungsverbund „VirtualNoPain“ ›› wird mit Partnern aus dem Bereich Gesundheit/Medizintechnik Virtuelle Realität in Verbindung mit Neurofeedback untersucht, um chronische Schmerzen nebenwirkungsfrei zu behandeln und die Lebensqualität der Betroffenen zu steigern. Mittels VR gestütztem Neurofeedback können Betroffene lernen, bestimmte Gehirnaktivitäten selbst zu regulieren. Sie erhalten dafür Rückmeldungen über Gehirnsignale, die ansonsten nicht bewusst wahrgenommen oder gesteuert werden können.

Weitere Informationen und Beiträge zum Projekt VirtualNoPain …

VR in der empirischen Forschung

Virtuelle Realität wird als Methode der empirischen Forschung in der Grundlagen- und angewandten Forschung eingesetzt und bietet insbesondere folgende Vorteile:

• Virtuelle Umgebungen und VR-Simulationen sind im Vergleich zur realen Situation hochgradig standardisierbar, ermöglichen kontrollierte Manipulationen von Situationen und Reizen und sind beliebig wiederholbar.
• VR-Studien bieten eine höhere ökologische Validität im Vergleich zu Pen & Paper Studien, Studien mit Bild oder Video-Stimuli – bei dennoch nahezu vollständiger experimenteller Kontrolle.
• VR-Systeme ermöglichen eine implizite Erfassung von Verhaltensmaßen wie: Annäherung, Kopf-, Körper- und Augenbewegungen mit vielfältigen Auswertungsmöglichkeiten objektiver Maße.
• VR-Simulationen sind modifizierbar und wiederverwendbar.

Zu den Merkmalen der vielfach eingesetzten VT+ VR-Forschungssysteme › zählen:

• ermöglichen experimentell kontrollierte Datenerhebungen mittels interaktiver, hoch immersiver virtueller Realität
• unterstützen Head-Mounted Displays / VR-Brillen und Mehrkanal-Projektionssysteme wie PowerWall und CAVE

Im Informationsportal CyberSession.Info ›› finden Sie weiterführende Informationen sowie Publikationen zur empirischen Forschung ›› mit virtueller Realität, unter anderem aus den Bereichen Angstforschung, Therapieforschung, Sicherheitsforschung, neurophysiologische Forschung und experimentelle Psychologie.

Literatur

• Bandelow, B.; Aden, I.; Alpers, G. W.; Benecke, A.; Benecke, C.; Beutel, M. E., Deckert, J.; Domschke, K.; Eckhardt-Henn, A.; Geiser, F.; Gerlach, A. L.; Harfst, T; Hau, S.; Hoffmann, S.; Hoyer, J.; Hunger-Schoppe, C.; Kellner, M.; Köllner, V.; Kopp, I.; B.; Langs, G.; Liebeck, H.; Matzat, J.; Ohly, M.; Rüddel, H. P.; Rudolf, S.; Scheufele, E.; Simon, R.; Staats, H.; Ströhle, A.; Waldherr, B.; Wedekind, D.; Werner, A. M., Wiltink, J.; Wolters, J. P., Beutel M. E. Deutsche S3-Leitlinie Behandlung von Angststörungen, Version 2 (2021). https://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/051-028.html
• Carl, E.; Stein, A. T.; Levihn-Coon, A.; Pogue, J. R.; Rothbaum, B.; Emmelkamp, P.; Asmundson, G. J. G.; Carlbring, P.; Powers, M. B. (2019): Virtual reality exposure therapy for anxiety and related disorders: A meta-analysis of randomized controlled trials. Journal of Anxiety Disorders, 61, 27–36. doi:10.1016/j.janxdis.2018.08.003
• Eccles M, Mason J. How to develop cost-conscious guidelines. Health Technology Assessment. 2001; 5(16): 1–69. doi:10.3310/hta5160
• Morina, N.; Kampmann, I.; Emmelkamp, P.; Barbui, C.; Hoppen, T. H. (2023): Meta-analysis of virtual reality exposure therapy for social anxiety disorder. Psychological Medicine, 53, 2176–2178. doi:10.1017/S0033291721001690
• NICE – National Institute for Health and Care Excellence (2023): Virtual reality technologies for treating agoraphobia or agoraphobic avoidance: early value assessment [HTE15]. Veröffentlicht: 15. November 2023. https://www.nice.org.uk/guidance/hte15
• van Loenen, I.; Scholten, W.; Muntingh, A.; Smit, J.; Batelaan, N. (2022):The Effectiveness of Virtual Reality Exposure-Based Cognitive Behavioral Therapy for Severe Anxiety Disorders, Obsessive-Compulsive Disorder, and Posttraumatic Stress Disorder: Meta-analysis. Journal of Medical Internet Research, 24(2), e26736. doi:10.2196/26736

Praxisorientierte Fachliteratur

• Wechsler, T., & Mühlberger, A. (2025). Virtuelle Realität in der Psychotherapie. Hogrefe Verlag, Reihe „Fortschritte der Psychotherapie“, Band 97.
• Felnhofer A, Pfannerstill F, Gänsler L, Kothgassner OD, Humer E, Büttner J and Probst T (2025) Barriers to adopting therapeutic virtual reality: the perspective of clinical psychologists and psychotherapists. Front. Psychiatry 16:1549090. doi: 10.3389/fpsyt.2025.1549090
• Quinque, E.M., Blume, M., Gaebler, M. (2024). Einsatz und Perspektive der immersiven Virtuellen Realität bei der Neurorehabilitation. In: Frommelt, P., Thöne-Otto, A., Grötzbach, H. (eds) NeuroRehabilitation. Springer, Berlin, Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-662-66957-0_39

Weitere Informationen

Weitere Informationen zu wissenschaftlichen Projekten, klinischen Studien und technologischer Entwicklung der VTplus VR-Plattform finden Sie im Bereich Forschung und Entwicklung. Ausgewählte wissenschaftliche Publikationen mit Beteiligung von Mitarbeitenden von VTplus finden Sie außerdem im Bereich Referenzen.

Weitere Beiträge und Videos zum Einsatz von VR zur Therapie finden Sie im VR/XR Beitragsarchiv ›. Presseberichte von Anwendern von VR-Therapie und VR Forschung finden Sie im Pressespiegel ›.

Der Beitrag VR-Therapie Überblick erschien zuerst auf VTplus – VR-Therapie Systeme – Virtuelle Realität für Kliniken & Praxen.

Im Ergebnis entstand ein softwarebasierter Demonstrator, der immersive VR-Übungen mit EEG-/EMG-basiertem Closed-Loop-Feedback, Neurofeedback-Komponenten und therapierelevanten Interaktionsmechanismen verbindet.

Das Projekt erschließt für VTplus ein relevantes Entwicklungsfeld in der digitalen Neurorehabilitation. Gleichzeitig zeigt REHALITY, wie sich wiederverwendbare Plattformbausteine aus virtueller Realität, Biosignalverarbeitung und therapeutischer Steuerung auf zusätzliche medizinische Anwendungsfelder übertragen lassen.

Hintergrund: Warum virtuelle Realität in der Neurorehabilitation?

Jährlich erleiden in Deutschland rund 270.000 Menschen einen Schlaganfall und weltweit wird von ca. 12,2 Mio. Fällen ausgegangen. Betroffene sind auf langwierige, möglichst frühzeitig verfügbare neurologische Rehabilitationsmaßnahmen angewiesen. Trotz erheblichem Ressourceneinsatz sind die Möglichkeiten für individualisierte Therapie häufig begrenzt.

REHALITY setzte deshalb auf eine digitale Therapie mit VR-Umgebungen und motivierenden Interaktionselementen, um zusätzliche, individualisierbare Übungen zu ermöglichen. Ein wesentlicher Gedanke des Projekts war dabei, die Versorgungslücke zwischen stationärer Akutbehandlung, Rehabilitation und einer perspektivischen Anwendung zuhause zu verkleinern.

Ziel des VTplus-Teilvorhabens

Ziel von VTplus war die Umsetzung eines Demonstrators, der Rehabilitationsübungen mit Virtueller Realität mit einer auf Hirn- und Muskelsignalen basierten zeitlichen Ansteuerung therapierelevanter Übungsschritte kombiniert.

Die Therapie soll damit auf die Bedürfnisse der einzelnen Betroffenen abgestimmt werden und gleichzeitig ein motivierendes, immersives Bewegungserleben ermöglichen. Therapeutische Übungen sollten – je nach Schweregrad der Einschränkung – selbstständig und unabhängig durchgeführt werden können, sodass Patientinnen und Patienten aktiv zum eigenen Rehabilitationserfolg beitragen können.

Vorgehen: Systemkonzeption, Closed-Loop-Architektur und Integration

VTplus entwickelte in enger Abstimmung mit dem Universitätsklinikum Tübingen und dem Institut für Games der Hochschule der Medien Stuttgart das Systemkonzept sowie die Software- und Systemarchitektur. Dazu gehörten die Definition von Systemfunktionen, Komponenten, Kommunikationsstrukturen und Schnittstellen sowie die Festlegung der relevanten Sensortechnik.

Zunächst wurde die Fokussierung auf eingeschränkte Bereiche des Oberkörpers, insbesondere Arme und Hände, beschlossen. Ergebnis dieser Phase war die Spezifikation eines vollintegrierten VR-Systems mit Closed-Loop-Hardware-Schnittstelle.

Im weiteren Projektverlauf wurden VR-Inhalte, Biosignalverarbeitung, Neurofeedback-Komponenten und therapeutische Steuerungsmodule in einer gemeinsamen Architektur zusammengeführt. Die Biosignalverarbeitung wurde um eine Neurofeedback-Komponente erweitert, ergänzt durch Schnittstellen zur Anbindung externer Sensorik und Datenströme.

Ergebnis: Demonstrator für individualisierte VR-Rehabilitationsübungen

Als Projektergebnis entstand ein Neurorehabilitations-Demonstrator mit virtueller Realität und EEG-/EMG-basierter Ansteuerung. Der Demonstrator verbindet immersive virtuelle Umgebungen mit einem Closed-Loop-Ansatz, bei dem physiologische Signale für die zeitliche Steuerung therapierelevanter Schritte genutzt werden. Damit wurde die Grundlage für individualisierte digitale Rehabilitationsübungen geschaffen, die über klassische, rein manuell angeleitete Trainingsformen hinausgehen.

Ein zentrales therapeutisches Prinzip von REHALITY besteht darin, auch stark eingeschränkten Personen ein simuliertes Bewegungserleben zu ermöglichen. Durch den Einsatz hoch immersiver virtueller Umgebungen können Patientinnen und Patienten einen Bewegungserfolg wahrnehmen, auch wenn die reale Bewegung nur eingeschränkt möglich ist.

Virtuelle Umgebungen, Avatar und Interaktion

Für REHALITY wurden spezifische VR-Umgebungen und Avatar-Funktionen ausgearbeitet. Dazu gehörten unter anderem virtuelle Trainingssituationen, Kalibrierungs- und Interaktionsbereiche sowie die Ausgestaltung von Avatar-Funktionen für die Veranschaulichung und Rückmeldung von Bewegungen.

Die Umsetzung zielte darauf, therapeutisch relevante Bewegungen, Interaktionsschritte und Feedbackprozesse in einer immersiven und kontrollierbaren Umgebung abzubilden. Ergänzend wurden einzelne Systemkomponenten wie Eye-Tracking-Integration, grafische Benutzeroberflächen sowie App-basierte Übungs- und Therapiesteuerung getestet.

Zusammenarbeit im Forschungsverbund

REHALITY bündelte Expertise aus klinischer Hirnforschung und Neurologie (Universitätsklinikum Tübingen), Interaktiven Medien, Serious Games und Virtual Reality (Hochschule der Medien Stuttgart / Institut für Games) sowie der Anwendung Virtueller Realität für Forschung und Therapie (VTplus GmbH).

VTplus brachte evaluierte VR-Szenarien, virtuelle Charaktere und die Erfahrung ein, virtuelle Umgebungen um Biosignal-Schnittstellen und motivierende Interaktionselemente zu erweitern.

Anschlussfähigkeit

Aus technologischer Sicht ist REHALITY vor allem als entwickelter Demonstrator und dokumentierter Entwicklungspfad relevant. Das Projekt zeigt, wie die VTplus-Technologieplattform um Bausteine für Biosignalverarbeitung und adaptive therapeutische Steuerung erweitert werden kann.

REHALITY belegt damit auch die Anschlussfähigkeit der VTplus-VR-Plattform für weitere medizinische Einsatzfelder, insbesondere in der Neurologie und Rehabilitation.

Projekt: REHALITY – Closed-loop Softwaresystem zur Neurorehabilitation nach Schlaganfall durch personalisiertes EEG/EMG-Hirnzustand-gesteuertes Virtual Reality-Therapieparadigma
Teilvorhaben VTplus: Erarbeitung eines Neurorehabilitations-System-Demonstrators mit virtueller Realität und EEG-Ansteuerung
Förderkennzeichen: 13GW0213D
Laufzeit: 01.04.2019 – 31.12.2022
Veröffentlichungsdatum des Schlussberichts: 30.06.2023

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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

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