Immersive Medical Education - Virtual Reality Simulationstraining

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Immersive Medical Education soll virtuelle Realität als festen Bestandteil des Curriculums in die Lehre an der Medizinischen Universität Wien integrieren. Durch die fortschrittliche Technik werden die begrenzten Möglichkeiten physischer Seminare an Modellen überwunden: ortsunabhängig, interdisziplinär, interprofessionell und gepaart mit einer spannenden Hands-On-Erfahrung in dem neuen Medium Virtual Reality. Die kontinuierliche Begleitung und Reflexion von Studierenden mit Lehrenden in und mit diesem Medium versprechen dabei ein modernes Lehrkonzept mit langfristigem Potenzial.

Kurzzusammenfassung des Projekts

Simulationsbasiertes Training in der Ausbildung umfasst sowohl das Erlernen von technischen Grundfertigkeiten und medizinischen Inhalten (Reanimationsalgorithmus, Intubation, Anlage von venösen Zugängen, standardisierte Abläufe, etc.) als auch interprofessionelle und interdisziplinäre Team-Trainings mit dem Fokus auf nicht-technische Fähigkeiten/„Soft Skills“ (Kommunikation, Teamwork).

Aufgrund der COVID-19 Pandemie kam es zu einer kompletten Einstellung der Simulationstrainings für Studierende, was zu einer Verminderung der praktischen und interprofessionellen Ausbildung führte und weiterhin führt. Mit den bisherigen Ressourcen ist die (praktische) Lehre rasch an die Grenzen gestoßen oder muss unter erschwerten Bedingungen durchgeführt werden. Diese Tatsache hat aber auch dazu geführt, die Entwicklung und Implementierung von neuen innovativen Technologien zu fördern.

Eine dieser Technologien ist Virtual Reality (VR). Virtual Reality bietet die Möglichkeit für ein sicheres, ortsunabhängiges und personalisiertes Trainieren von komplexen medizinischen Abläufen in realistischen virtuellen Umgebungen. Aktuell steht Virtual Reality Training für Medizinstudierende leider in keinem brauchbaren Ausmaß für medizinische Universitäten im deutschsprachigen Raum zur Verfügung, weshalb wir uns entschieden haben eine eigene VR Trainingsplattform „Immersive Medical Education“ in Kooperation mit Soma Reality GmbH zu erstellen.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

Simulation-based trainings in medical education include the learning process of technical skills and medical contents (algorithm of resuscitation, intubation, intravenous line, standardized sequences) as well as interdisciplinary and interprofessional team trainings focusing on non-technical skills/“soft skills” (communication, teamwork).

Due to the COVID-19 pandemic, many simulation-based trainings especially for students were and are cancelled. This led to a decline of practical and interprofessional education. Previous resources in practical trainings are limited and are still performed under aggravated circumstances. However, the development and implementation of new innovative technologies has been promoted.

One of these technologies is Virtual Reality (VR). Virtual Reality enables the opportunity for a safe, independent and personalized training of medical sequences in realistic virtual circumstances. Currently, students of medical universities don’t have access to Virtual Reality trainings in the DACH region. Therefore, we decided to create a self-invented VR training platform “Immersive Medical Educatoin” in cooperation with Soma Reality GmbH.

Nähere Beschreibung des Projekts

Simulationsbasiertes Training umfasst sowohl das Erlernen von technischen Grundfertigkeiten und medizi- nischen Inhalten (Reanimationsalgorithmus, Intubation, Anlage von venösen Zugängen, standardisierte Abläufe, etc.) als auch interprofessionelle und interdisziplinäre Team-Trainings mit dem Fokus auf nicht-technische Fähigkeiten/„Soft Skills“ (Kommunikation, Teamwork, Situationsbewusstsein, Crew Ressource Management). Aufgrund der COVID-19 Pandemie kam es zu einer kompletten Einstellung der Simulationstrainings für Studierende, was zu einer Verschlechterung der praktischen und interprofessionellen Ausbildung führt. Mit den bisherigen Ressourcen ist die (praktische) Lehre rasch an die Grenzen gestoßen oder muss unter erschwerten Bedingungen durchgeführt werden. Diese Tatsache hat aber auch dazu geführt, die Entwicklung und Implementierung von neuen innovativen Technologien zu fördern.

Eine dieser Technologien ist Virtual Reality (VR). Virtual Reality bietet die Möglichkeit für ein sicheres, skalierbares, ortsunabhängiges und personalisiertes Trainieren von komplexen medizinischen Abläufen in sicheren, realistischen virtuellen Umgebungen. Da die Trainings in programmierten Umgebungen stattfinden, sind die Abläufe und einzelnen Handgriffe alle messbar und anschließend in personalisierten Statistiken festgehalten. Gleichzeitig können auf individuelle Stärken und Schwächen des Users eingegangen werden ohne, dass zusätzliches Personal notwendig ist — eine digitale, skalierbare Lösung die beliebig viele Wiederholungen ermöglicht ohne ein Menschenleben zu gefährden oder die hohen Kosten eines SIM Trainers.

Durch digitale Gamification können Lerninhalte praxisnahe beigebracht werden und sind besonders für kommende Generationen von Medizinstudierenden ansprechend.

Eine Basis-VR-Simulation soll in der Ausbildung aller Studierenden eingesetzt werden: Ziel ist neben der Vermittlung medizinischer Lehrinhalte auch das Training nicht-technischer Fertigkeiten (Human Factor, Crew Ressource Management) im Studium. Eine zukünftige Kooperation mit Ausbildungseinrichtungen für Gesundheitsberufe könnte eine frühzeitige interprofessionelle Ausbildung mithilfe von VR Technologie ermöglichen. Studierende der Medizinischen Universität könnten zeitgleich mit Studierenden der Pflege trainieren ohne das Universitätsgebäude zu verlassen. Hierbei nimmt jede/r Studierende eine reale und entscheidende Rolle ein und Faktoren wie Kommunikation oder Fehlerrate können individuell gemessen werden.

Die Implementierung von VR soll beitragen, die Medizinische Universität Wien international als einen innovativen Standort zu sichern und die Entwicklung dieser neuen Technologien in der medizinischen Ausbildung voranzutreiben. Gerade die COVID-19 Pandemie hat gezeigt, wie wichtig eine frühzeitige Investition in diese Technologien sowie deren Weiterentwicklung ist, da sie die medizinische Ausbildung auch in Krisenzeiten gewährleisten können. Gemeinsam mit starken nationalen und internationalen Kollaborationen soll die MedUni Wien zum Hotspot für Digital Healthcare Education ausgebaut werden.

Die Virtual Reality Plattform Immersive Medical Education beschreibt eine Online-Lernplattform mit individuellem MedUni-User-Login, bestehend aus einer Bibliothek mit 360° Videos sowie innovativen interaktiven VR Trainings. Die Online-Plattform ist gegliedert nach Fachdisziplinen, wobei Vertreterinnen und Vertreter der Fachdisziplinen bzw. das Teaching Center sowie die ÖH stufenweise Videos sowie Trainings hinzufügen und verwalten können. Die 360° Videos können sowohl vom Computer als auch vom Smartphone in 2D bzw. in Verbindung mit einem VR-Cardboard oder mit einer VR-Brille auch in 3D angesehen werden. Die interaktiven Trainings sind nur in Verbindung mit einer Stand-Alone VR-Brille (kein Computer notwendig) – allerdings ortsunabhängig sobald eine stabile WLAN-Verbindung besteht – durchführbar. In Europa gibt es zum heutigen Stand keinen Anbieter für medizinische Stand-Alone VR Trainings.

Die Online-Plattform ist modular aufgebaut:

- Zunächst kann mit der Implementierung von 360° Videos begonnen und

- im Verlauf um interaktive VR Trainings ergänzt werden.

Ein Lernpaket ist eine Ansammlung verschiedener VR-Lernvideos (= Lernmodulen) bzw. wenn vorhanden auch interaktiver VR Trainingsinhalte zu einem bestimmten Thema wie etwa Reanimation. Studierende können zuerst die Lerninhalte als Video konsumieren und anschließend das Gelernte interaktiv in dem passenden VR Training anwenden. Lernpakete, welche gestartet, aber noch nicht abgeschlossen wurden, sind über den Fortschrittsbalken gekennzeichnet. Lernpakete, welche bereits abgeschlossen wurden, sind ausgegraut, können aber nochmal trainiert werden. Jedes Lernpaket hat eine individuelle ID, Gesamtdauer und Beschreibung. User können sich zunächst VR-Lernvideos ansehen, im Zuge dessen auch (Prüfungs-)fragen beantworten und wenn vorhanden interaktive VR-Trainings mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden zum besseren kognitiven Lernen absolvieren.

Neben den Lernvideos werden aktuell auch modulare interaktive VR-Trainings erstellt, in denen die User mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden und adaptiven Vorgaben (z.B. Vitalparameter) alleine oder mit einer Lehrperson bzw. mehreren anderen Auszubildenden lernen und die Inhalte der Lernvideos festigen können. Auszubildende können medizinische Prozesse in einer sicheren Umgebung üben und ihren Lernerfolg digital festhalten. Multiuser VR Trainings ermöglichen beispielweise Remote-Prüfungen, bei denen die Lehrenden bei den einzelnen Schritten interaktiv zusehen und das Vorgehen bewerten sowie direkt Feedback geben kann. Zukünftig angedacht wären auch Hybrid Trainings, bei denen zum Beispiel an einer Reanimationspuppe die Herzdruckmassage durchgeführt wird und gleichzeitig mittels VR Brille das Gefühl einen echten Patienten vor sich liegen zu haben vermittelt wird.