Augmented Reality in der Medizin

HealthcARe: Augmented Reality in der Medizin

In kaum einem Bereich hat Mixed Reality so viel Anwendungspotential wie im Gesundheitswesen. In einer 2019 durchgeführten Studie zur Akzeptanz von Augmented Reality Smart Glasses in der Medizin befragten wir medizinisches Fachpersonal und Patienten/ Angehörige dazu, in welchen Bereichen sie sich die Nutzung von AR im Gesundheitswesen vorstellen können – und wo sie Probleme sehen. Der folgende Beitrag verschafft einen Überblick über die Antworten der Teilnehmer, und ob und wie diese bereits praktisch umsetzbar sind.

Anwendungsmöglichkeiten von AR im Gesundheitswesen

Datensammlung mit AR

Die mit Abstand am meisten genannte Anwendungsmöglichkeit von Augmented Reality in der Medizin war eine virtuelle Krankenakte. Diese ermöglicht den Zugriff auf und die Verwaltung von Patienten- und Untersuchungsdaten wie Röntgen-, CT-, und MRT Bilder. Ärzte und Pflegepersonal bekommen so eine Übersicht über Informationen zum Patienten während Untersuchungen, Behandlungen oder chirurgischen Eingriffen. Sind die entsprechenden Daten in der Cloud oder dem Speicher der Smart Glasses hinterlegt, ist diese erdachte Anwendungsmöglichkeit auch ohne Probleme in der Realität umsetzbar.

Die Verknüpfung mit anderen medizinischen Geräten hingegen, beispielsweise zur Überwachung von Vitalfunktionen während chirurgischer Eingriffe über die Smart Glasses, ist in der Realität jedoch schwieriger, als sich die Probanden vorstellen (Glauser, 2013).

AR-unterstützte Diagnose

Die Umfrageteilnehmer konnten sich die Nutzung von Augmented Reality zur teilweisen Automatisierung oder Unterstützung der Diagnose gut vorstellen. Die Smart Glasses erfassen dabei die Symptome des Patienten über automatische visuelle Erkennung oder Eingabe durch den behandelnden Arzt, werten diese aus, und schlagen auf Basis von online verfügbaren Datenbanken eine oder mehrere mögliche Diagnosen vor. Durch die Bereitstellung von zusätzlichen Informationen aus geeigneten Datenbanken könnten die Smart Glasses den Nutzer außerdem bei der Diagnostik unterstützen.

Während eine automatisierte Diagnose bisher noch nicht erfolgreich eingesetzt wurde, wurde die generelle Informationsunterstützung des behandelnden Arztes bereits getestet. Dabei erkannten die Augmented Reality Datenbrillen nur 50% der komplexen medizinischen Begriffe, die bereitgestellten Informationen wurden jedoch durch die Ärzte als insgesamt brauchbar für die medizinische Entscheidungsfindung bewertet (Muensterer, Lacher, Zoeller, Bronstein, & Kübler, 2014).

Handlungsunterstützung durch AR

Eine weitere häufig genannte AR-Anwendung für den medizinischen Bereich sind Schritt-für-Schritt-Anleitungen. Vorstellbar ist hier die Unterstützung bei Wartung und Instandsetzung medizinischer Geräte, Patientenvisiten, Behandlungen, sowie chirurgischen Eingriffen. Tatsächliche AR-Lösungen gibt es jedoch lediglich im Bereich Wartung und Service. Anleitungen für die Arbeit am Patienten sind noch nicht in Gebrauch.

Bewährt hat sich in diesem Bereich jedoch eine andere von den Studienteilnehmern vorstellbare Anwendungsmöglichkeit für Augmented Reality in der Medizin: Die Kooperation von medizinischem Fachpersonal über beliebige Entfernungen hinweg. Mithilfe von Augmented Reality Datenbrillen ist es möglich, während eines beliebigen Prozesses eine Live-Übertragung zu starten und in einer Art Video-Konferenz Kollegen oder Experten zuzuschalten, die so den Nutzer in Echtzeit aktiv bei seiner Aufgabe unterstützen können (Medical xpress, 2013; Muensterer et al., 2014).

Augmented Reality in der medizinischen Ausbildung

Diese Funktion findet auch in der Ausbildung medizinischen Fachpersonals Anwendung. Eine wie oben beschriebene Live-Übertragung ermöglicht es beispielsweise Medizinstudenten, einen Eingriff im Detail verfolgen zu können, ohne dabei selbst im Operationssaal anwesend sein zu müssen – und dabei eventuell wichtige Details zu verpassen (Muensterer et al., 2014).

Ebenfalls in der Ausbildung genutzt wird das Training, die Analyse und Bewertung verschiedenster chirurgischer Eingriffe mit AR-Anwendungen auf Simulationsbasis (Barsom, Graafland, & Schijven, 2016), aber auch AR-Tools wie die Anwendung „mirracle“ (Blum, Kleeberger, Bichlmeier, & Navab, 2012) zur Visualisierung des menschlichen Körpers. Derartige Simulationen werden auch als Virtual Reality Anwendungen genutzt (Willaert et al., 2012).

Weitere Anwendungsmöglichkeiten von AR in der Medizin

Anwendungen zur Visualisierung werden jedoch losgelöst von der Ausbildung entwickelt: In Form einer mini-Projektor-basierten AR, die eine „lagerichtige Projektion visueller Informationen in Echtzeit unmittelbar auf die Oberfläche eines Patienten“ (Kobler, Hussong, & Ortmaier, 2010) ermöglicht. Dies konnten sich auch unsere Studienteilnehmer gut vorstellen.

Außerdem denkbar ist die Nutzung von Augmented Reality Smart Glasses zur Foto-, Audio-, und Videodokumentation. Diese Funktion wurde bereits im Kontext forensischer Medizin erfolgreich erprobt (Albrecht et al., 2014). Dort überzeugte vor allem die Bedienung der Smart Glasses ohne Hände per Stimmkommando.

In der Psychotherapie werden Augmented und Virtual Reality vornehmlich zur Behandlung von Phobien genutzt. Während VR sich in der Therapie von beispielsweise Höhen- oder Flugangst bewährt hat, liegt das Potential von AR vor allem in seinem entscheidenden Unterschied zur virtuellen Realität: Die Einbindung digitaler Elemente in die reale Welt bietet zum Beispiel für die Therapie von Arachnophobie (Angst vor Spinnen) große Chancen (Juan, Alcaniz, Botella, & Banos, R.M., Guerrero, B., 2005).

Gut vorstellbar ist auch die Nutzung von medizinischen AR-Anwendung für Patienten. Konkrete Beispiele sind hier die Indoor-Navigation innerhalb einer medizinischen Einrichtung oder die Prävention medizinischer Probleme, zum Beispiel durch ergänzende Informationen zu Lebensmitteln im Supermarkt. Eine Behandlung aus der Ferne wäre mittels einfacher Videoanrufe zwischen Arzt und Patient möglich, eine Sprachübersetzung funktioniert mit verschiedensten AR-Apps, und im Bereich Logistik und Organisation wird ebenfalls bereits mit Augmented Reality gearbeitet.

Augmented Reality in der Medizin: Studienergebnisse 2019

Probleme von Augmented Reality in der Medizin

Der zweite Teil der Studie konzentriert sich auf mögliche Probleme von Augmented Reality in der Medizin. Als größte Risiken sahen die Teilnehmer

  • Arbeitssicherheit/ gesundheitliche Auswirkungen der Smart Glasses,
  • Informationsüberladung, Überforderung, und Ablenkung der Nutzer sowie
  • Verlust der Selbstständigkeit und des Know-hows medizinischen Fachpersonals.

Um die erfolgreiche Implementation von Augmented Reality im Gesundheitswesen zu ermöglichen, müssen laut unserer Teilnehmer die folgenden Voraussetzungen erfüllt werden:

Der Fokus muss trotz moderner technischer Unterstützung auf der Beziehung zwischen Arzt und Patient liegen.

Medizinisches Fachpersonal muss umfassend an den Augmented Reality Smart Glasses ausgebildet werden.

Es muss angemessener Datenschutz gewährleistet werden

Letzteres stellt auch in der Praxis noch die größte Hürde dar. In einem Test von Google Glass in einem Krankenhaus wurden die erfassten Daten auf die Google Server synchronisiert. Dies bedeutet, dass vertrauliche Patientendaten auf potentiell unsicheren, externen Servern gespeichert werden, was bei vielen Befragten Bedenken auslöste (Muensterer et al., 2014).

Rechtlich betrachtet stellt sich folgende Lage dar: Gesundheitsdaten sind besondere personenbezogene Daten nach Art. 9 DSGVO, deren Schutz besonderer Beachtung bedarf. Die Datenverarbeitung bei der Nutzung von Augmented Reality Smart Glasses würde in der Cloud erfolgen und unterliegt demnach § 11 BDSG zur Erhebung, Verarbeitung oder Nutzung personenbezogener Daten im Auftrag. Der Paragraph schreibt der entsprechenden medizinischen Einrichtung die regelmäßige Überprüfung der Eignung des Cloud-Anbieters zur Speicherung und Verarbeitung der sensiblen Patientendaten nach Art. 32 DSGVO vor. Liegen die Server des Cloud-Anbieters im Ausland, greifen auch noch Art. 44 ff. DSGVO zur Datenübermittlung.

Cloud-Computing mit Augmented Reality Datenbrillen ist also gesetzlich nicht verboten, stellt aber gerade für kleinere Einrichtungen, die nicht über das erforderliche rechtliche und technische Know-how verfügen, eine große Herausforderung dar.

Wissenschaftliche Quellen

Albrecht, U. V., Jan, U. v., Kuebler, J., Zoeller, C., Lacher, M., Muensterer, O. J., & Hagemeier, L. (2014). Google Glass for documentation of medical findings: evaluation in forensic medicine. Journal of Medical Internet Research, 16(2).

Barsom, E. Z., Graafland, M., & Schijven, M. P. (2016). Systematic review on the effectiveness of augmented reality applications in medical training. Surgical endoscopy, 30(10).

Blum, T., Kleeberger, V., Bichlmeier, C., & Navab, N. (2012). mirracle: An augmented reality magic mirror system for anatomy education. IEEE Virtual Reality Workshops (VRW).

Glauser, W. (2013). Doctors among early adopters of Google Glass. Canadian Medical Association Journal, 185(16), 1385.

Juan, M. C., Alcaniz, M., Botella, C., & Banos, R.M., Guerrero, B. (2005). Using augmented reality to treat phobias. IEEE Computer Graphics and Applications, 25(6), 31–37.

Kobler, J., Hussong, A., & Ortmaier, T. (2010). Mini-Projektor basierte Augmented Reality für medizinische Anwendungen. CURAC.

Medical xpress (2013). First US surgery transmitted live via Google Glass (w/ Video). Retrieved from https://medicalxpress.com/news/2013-08-surgery-transmitted-google-glass-video.html

Muensterer, O. J., Lacher, M., Zoeller, C., Bronstein, M., & Kübler, J. (2014). Google Glass in pediatric surgery: an exploratory study. International journal of surgery, 12(4), 281–289.

Willaert, W. I., Aggarwal, R., Van Herzeele, I., Cheshire, N. J., & Vermassen, F. E. (2012). Recent advancements in medical simulation: patient-specific virtual reality simulation. World journal of surgery36(7), 1703-1712.

Bildquellen

Header: iStock.com/gorodenkoff

Teaser: iStock.com/metamorworks

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