Projekt 02FMTHH19

Entwicklung eines Virtuelle Realität (VR)-basierten Trainings für ältere Patienten mit erhöhtem Frakturrisiko zur Prävention von Stürzen und Verbesserung der Balancefähigkeit im Alter

Ausgangssituation

Die Prävention von Stürzen und damit verbundene Begleitverletzungen wie beispielsweise der medialen Schenkelhalsfraktur ist für unsere alternde Gesellschaft von hoher Bedeutung. Dies ist unter Beachtung einer hohen Osteoporose-Last mit einer einhergehenden Schwächung des Knochens und seiner Widerstandsfähigkeit gegen Traumata von besonderer Wichtigkeit.

Die Körperkontrolle und -koordination hat neben der Knochenmasse, -struktur und -qualität einen großen Einfluss auf die Vermeidung von Frakturen, da so die Fallgeschehen selbst vermieden werden können. Zusätzliche, wichtige Faktoren stellen die Körperfett- und Muskelmasse dar, welche zum einen Last und Bewegungsabläufe begrenzen und zum anderen die Fähigkeiten zur schnellen Reaktion ermöglichen. Mit zunehmendem Alter lässt sich eine Abnahme sowohl der körperlichen Aktivität als auch der visuellen und vestibularen Fähigkeiten feststellen, welche mit einer Abnahme der Körperkontrolle und einer erhöhten Sturzzahl bei posturaler Instabilität durch Balance-Probleme verbunden sind. Eine gute Körperkontrolle lässt sich aber erhalten, bzw. trainieren. Größtenteils werden im klinischen Alltag Fähigkeiten zur Fallprophylaxe durch eine gezielte Physiotherapie oder ein Fallpräventionsprogramm (Gehtraining) adressiert. Neuere Erkenntnisse weisen allerdings darauf hin, dass ein spezielles Training mittels virtueller Realität (VR) bei alten Menschen sowohl ihre Stimmung hebt als auch die Balancefähigkeit und Körperkontrolle signifikant verbessert. Damit zeichnet sich bereits ab, dass die VR ein enormes Potential für individualisierte, patientenzentrierte Medizin bietet. Dies trifft insbesondere für die Telemedizin zu. Gerade in ländlichen Regionen besteht die Gefahr von medizinischer Unterversorgung von Patientengruppen mit alters-assoziierten Beschwerden. Unter Beachtung dieser Gegebenheiten wird klar, dass ein effektives und möglichst mobiles Training mit hoher Repititionsrate besonders kosten- und personalneutral mittels virtueller Realität adressiert werden kann. Dieses Herangehen kann weiterhin Lücken schließen, die das Medizinsystem momentan offen lässt, beispielsweise nach einer Anschlussheilbehandlung.

Zielsetzung

Ziel des Projektes ist die Etablierung und klinische Erprobung eines Patiententrainings mittels Methoden der virtuellen Realität (VR). Hierbei wird moderne Technik in Form einer Augmented-Reality-Brille angewandt. Im Fokus stehen Patienten der osteologischen Ambulanz, welche durch eine niedrige Knochenmasse auffielen und somit Hochrisikopatienten für Frakturen darstellen. Besonders bei geminderter Knochenmasse ist die Sturzprophylaxe zur Frakturprävention immanent wichtig. Im Vordergrund steht die Verbesserung der Raumorientierung, Balance und Körperkontrolle und somit ein vermindertes Sturzrisiko. Von besonderem Interesse ist zudem die Erfassung des Gesundheitsstatus und quantitative Auswertung der klinischen Daten. Das Trainingsszenario soll  auch mobil einsetzbar sein und in Rückkopplung mit einem Trainingsgerät arbeiten. So kann die Patientenleistung vermessen werden und Adaptionsfortschritte verglichen werden. Wir wollen durch VR-basiertes Training die Patientenbetreuung in häuslicher Umgebung, sowie in ländlichen Regionen verbessern, um das Sturzrisiko älterer und alter Patienten zu mindern. Die VR soll somit das Training zur Vermeidung von Stürzen auch dann ermöglichen, wenn Versorgungsengpässe zum Ausbleiben präventiver, physiotherapeutischer Maßnahmen führen.

Abbildung 1: Bildausschnitt der Trainingsstrecke in der Form einer alpinen Skiabfahrt. Die Bäume stellen hier die Hindernisse dar, welchen durch Körperhaltungen ausgewichen werden muss. Gleichzeitig motivieren Icons (blaue Kästchen) zu zusätzlichen Bewegungen, indem der Spieltrieb angesprochen wird, möglichst schnell viele dieser Kästen zu durchfahren.

Vorgehensweise

Vorgesehen ist die Entwicklung einer VR-Umgebung mit Programmierung eines Belohnungssystems, welche das Training des Gleichgewichtssinns sowie die Körperkontrolle adressiert (Abb. 1). Hierbei soll eine Verbindung mit klinischen Evaluationsgeräten erfolgen, um damit sowohl dem Patient als auch dem Behandler direktes Feedback über die Fähigkeiten und Verbesserung zu ermöglichen. Dabei gliedert sich das Projekt in mehrere Meilensteine.  Anschließend erfolgt eine Translation in die klinische Anwendung.


Beteiligte

Dr. rer. nat. Felix N. Schmidt, M.Sc.

Heisenberg Forschungsgruppe Knochenmaterialqualität (Busse Lab)

Institut für Osteologie und Biomechanik (IOBM) 

UKE


Publikationsliste