VR-Trainingin der interprofessionellen Notfallversorgung (Fraunhofer IESE)

Das Projekt ViTAWiN: AR- und VR-Training in der interprofessionellen Notfallversorgung

Contentwarnung – Verletzungen, med. Behandlung: Der Artikel enthält Textstellen und Bilder, die virtualisierte Szenen (ähnlich eines realistischen Zeichentricks) einer Rettungsdienst- und Krankenhausbehandlung eines Menschen mit Brandverletzungen zeigen. Sie können beim Autor eine triggerreduzierte Ausgabe erhalten. Falls Sie Hilfe benötigen, ist die Telefonseelsorge unter 0800-1110111 eine erste Anlaufstelle. Wenn Sie im Notfall telefonische oder ambulante Hilfe nicht in Anspruch nehmen können, ist der Rettungsdienst unter der Rufnummer 112 für Sie erreichbar.

Im BMBF-geförderten Projekt ViTAWiN steht das virtuell-augmentierte Training (VR-Training) für die Aus- und Weiterbildung in der interprofessionellen Notfallversorgung im Zentrum und adressiert somit Kompetenzbedürfnisse der Lernenden in der Ausbildung zum Notfallsanitäter bzw. zur Notfallsanitäterin (NotSan) und der Fachweiterbildung Notfallpflege. Das Konsortium, das selbst interprofessionell aufgestellt ist, entwickelt, erprobt und evaluiert eine VR/AR-Multiuser-Umgebung und implementiert dieses als Digital-Learning-Angebot, derzeit als VR-Training, in die Praxis. Dieses virtualisierte, ortsunabhängige, mehrbenutzerfähige VR-Training, dessen Stärke in seinem interprofessionellen Charakter liegt, ist im deutschsprachigen Raum bisher einzigartig. Dieser Pilotbeitrag soll die Hintergründe und die Brisanz der zugrundeliegenden Problemstellungen beleuchten und einen ersten Einblick ins Projekt geben.

Exkurs in die akutmedizinische Praxis

Zentrale Notaufnahme

 

Die zentrale Notaufnahme eines Krankenhauses ist die Schnittstelle zwischen der prä- oder außerklinischen Versorgung durch den Rettungsdienst und der Versorgung im Krankenhaus. Je nach Erkrankungs- oder Verletzungsschwere sowie in Abhängigkeit von weiteren Interventionen (z. B. operativer Eingriff, psychosoziale Krisenintervention etc.) sind verschiedene Professionen an der medizinischen Versorgung beteiligt.

Rettungssanitäter*innen und Notfallsanitäter*innen übernehmen die initiale Versorgung von verletzten und erkrankten Menschen, die aufgrund ihres Gesundheitszustands sofortige Hilfe benötigen oder auf dem Weg ins Krankenhaus fachlicher Betreuung bedürfen, und führen sie einer geeigneten Einrichtung zu, falls dies weiterhin notwendig sein sollte. Das geschieht bei Bedarf Hand in Hand mit den notärztlichen Kolleg*innen vor Ort oder teilweise bereits jetzt remote via Tele-Notarzt. Die Übergabe der Patient*innen (Pat.) erfolgt meistens in der Notaufnahme oder in spezialisierten Einheiten wie dem Schockraum oder der Schlaganfalleinheit (Stroke Unit), wobei die Übergabe v.a. an die jeweils gefragten Ärzt*innen sowie an Pflegefachpersonal mit und ohne Fachweiterbildung Notfallpflege adressiert wird.

Problemstellungen einer komplexen Übergabesituation und Lösungsmöglichkeiten mit VR-Training

Wenn nun mehrere Berufsgruppen mit unterschiedlicher beruflicher und organisationaler Sozialisierung synergistisch die Patientenversorgung bestreiten, entstehen durch diese Interprofessionalität komplexe soziale Situationen, die durch die Dynamik des Patientenzustands von Handlungsoffenheit und Entscheidung unter Unsicherheit geprägt sein können.

Interprofessionelle und interdisziplinäre Zusammenarbeit

 

Die Begriffe interprofessionell und interdisziplinär werden oftmals uneinheitlich und teilweise synonym verwendet. Bei der interprofessionellen Zusammenarbeit überschneiden sich die Kompetenzen der verschiedenen Berufsgruppen und können im besten Fall zu gemeinsam nutzbaren Synergieeffekten führen. Interdisziplinäre Zusammenarbeit beschreibt die Kollaboration mehrerer Disziplinen (Mahler et al. 2014, S. 2). In der Medizin können damit die verschiedenen Fachdisziplinen (z.B. Anästhesie, Neurochirurgie etc.) gemeint sein, wobei andere Berufsgruppen (Pflegefachkräfte, Notfallsanitäter*innen, Physician Assistants etc.) nicht notwendigerweise miterfasst werden.

Die Wahrnehmung dieser Situation, die Bewertung von Stress und die Penetranz von Stressoren ist interindividuell unterschiedlich und kann im Nachhinein von verschiedenen psychischen Vorgängen verzerrt werden. Diese Phänomene können unter dem Begriff Hindsight Bias zusammengefasst werden. Weiterhin wirkt erschwerend, dass unterschiedliche mentale Modelle einer gelungenen Übergabe und verschiedene Auffassungen bezüglich der notwendigen Inhalte und Priorisierungen bei den Beteiligten bestehen (Gräff et al. 2020). Das überrascht jedoch kaum, wenn man den vielfältigen menschlichen Realitätskonstruktionen Beachtung schenkt, die natürlich auch am Arbeitsplatz wirksam werden.

Eine Besonderheit dieser interprofessionellen Teams ist, dass die Teamkonstellation als Ganzes, im wahrsten Sinne des Wortes, nur im Notfall entsteht. Die Beteiligten können durchaus bekannt, vielleicht auch vertraut sein, jedoch ist dies bei der Gesamtheit der Beteiligten meist nicht zutreffend. So findet die Übergabe also meist in einer völlig neuen Teamkonstellation statt. Die sozialen Wirkungszusammenhänge somit können nur schwer mit einer konventionellen Gruppe gleichgesetzt werden.

In dieser Betrachtung wurden bisher medizin- oder kommunikationstechnische Erfordernisse ausgeklammert. So ist es durchaus möglich, dass parallele Handlungen an den lebenserhaltenden Geräten notwendig sind. Der »Piepser« (digitaler Funkmeldeempfänger), der neue Alarmierungen laut signalisiert oder das Klingeln eines der vielen Telefone in der Notaufnahme sind oft vorkommende Ablenkungen. Das begrenzte Aufmerksamkeitsfenster der Wahrnehmung kann diesen Distraktoren ohne Gegenwehr erliegen. Die Folge kann eine Ablenkung von der Übergabe sein, was zu einem Verlust wichtiger Informationen führen kann, oder die Veränderungen von Vitalparametern (z.B. Puls, Blutdruck etc.) können im Rahmen einer sog. Veränderungsblindheit in der Fülle der konkurrierenden Reize untergehen. Weiterhin kann die individuelle physische und kognitive Performanz durch Schichtdauer, die bisherige Arbeitsfrequenz und -intensität oder verschiedene einsatzbezogene Eindrücke beeinflusst werden. Die Voranmeldung von Patient*innen, ggf. mit telemetrischer Unterstützung wie bspw. der Übertragung eines EKG von der Einsatzstelle ins Krankenhaus, kann zu Fixierungsfehlern führen. Dabei müssen diese Inhalte mit ggf. widerstreitenden Informationen bei der Übergabe konkurrieren. Die technischen Möglichkeiten, die auch an diesen Schnittstellen weiterentwickelt werden, sind zweifelsohne wichtig und begrüßenswert, jedoch auch mit Risiken verbunden, denen begegnet werden muss, ohne eine menschenzentrierte Perspektive aufzugeben.

Grundgedanken des interprofessionellen VR-Trainings

Auf Grundlage der bisherigen Schilderungen scheint naheliegend, dass ein gemeinsames Generieren von Learning Outcomes nicht nur in, sondern auch zwischen diesen Berufsgruppen einen gewichtigen Nutzen für die Qualität der Patientenversorgung und die Sicherheit verspricht. Konkret kann man die Frage stellen, warum das angesprochene interprofessionelle Lernen und Trainieren noch nicht zu einem Erfolgsrezept geworden ist, wenn es doch durch die Weltgesundheitsorganisation WHO seit über zehn Jahren gefordert wird (Hopkins, 2010). Einer der Gründe kann sicher im hohen Ressourcenbedarf gesehen werden, der sich sowohl räumlich als auch materiell und personell manifestiert. Neben Räumen, die ein realitätsnahes Training ermöglichen, werden medizinische Ausrüstungsgegenstände sowie Medizin- und Übungsprodukte benötigt und vor allem Lernbegleitende, die über berufliches Fachwissen und Kompetenzen verfügen und eine Aneignung ebendieses Wissens und ebenjener Kompetenzen bei den Teilnehmenden in einem komplexen Lehr-Lern-Arrangement ermöglichen können. Dass dieses Vorhaben bei kurzsichtiger Betrachtung in cost-centered Abteilungen (wie Notaufnahmen) nicht zwingend auf betriebswirtschaftliche Goutierung stoßen muss, bedarf wohl keiner weiteren Ausführung. Dem entgegen stehen jedoch messbare Verbesserungen des Patienten-Outcomes. Auch wenn bei didaktischen Interventionen von keiner linearen Vermittlungslogik ausgegangen werden kann, diese Situationen also zunächst ergebnisoffen sind, kann der Impact von Trainingsmaßnahmen, die auch auf die sog. Human Factors abzielen, durchaus hochsignifikant messbar sein. Beispielsweise zeigen dies Haerken et al. (2015) an einem deutlich höheren Erfolg bei Wiederbelebungen. Ein VR-Training benötigt natürlich weiterhin hochqualifizierte Lernbegleitende, jedoch müssen weder Medizinprodukte noch Medizingeräte oder echte spezialisierte Versorgungseinheiten blockiert werden. Im VR-Training müssen auch keine medizinischen Einwegmaterialien, wie z.B. Verbände, Kanülen oder Beatmungsschläuche, eingesetzt werden, was neben dem ökologischen Gedanken bei einer Materialverknappung ein weiterer wichtiger Faktor sein kann.

VR-Training und resilientes Training für Angehörige kritischer Infrastrukturen

Diese Gedanken wären sicher in Zeiten von Covid-19 zu erweitern, gilt es das praxisnahe Training dieser Berufsgruppen, die tragende Säulen der Daseinsvorsorge sind, weiterhin zu ermöglichen. Dies sollte nicht nur in einer Art und Weise geschehen, die auf das Bestehen einer Prüfung fokussiert. Vielmehr ist möglichst umfassend die Aneignung relevanter Kompetenzen zu ermöglichen. Betrachtet man, dass Lernen und Training in diesen Berufsgruppen auf die Selbstorganisationsdisposition abzielt und ein Lösen komplexer Handlungssituationen in der Berufspraxis angesteuert werden soll, dann ist es sicher nicht überraschend, wenn die Hypothese generiert wird, dass dies effektiv auch nur in praktischen Lehr-Lern-Arrangements stattfinden kann. Theoretische »Trockenschwimmübungen« scheinen hier eher unpassend. Diese Gedanken werden durch das VR-Training im Projekt ViTAWiN aufgegriffen, wie es bereits der Name verspricht.

Das Projekt ViTAWiN – Interprofessionelles VR-Training in der Notfallversorgung

Der akronymisierte Projektname steht für Virtuell-augmentiertes Training für die Aus- und Weiterbildung in der interprofessionellen Notfallversorgung. Das Projekt wird im Rahmen des Programms Virtuelle und Erweiterte Realität (VR/AR) in der beruflichen Bildung (VRARBB) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. In ViTAWiN wird durch ein Konsortium, das selbst interprofessionell aufgestellt ist, eine Mehrbenutzer-Virtual-Reality/Augmented-Reality-Simulationsumgebung entwickelt, erprobt und evaluiert.

Virtual Reality und Augmented Reality

 

Ein Virtual-Reality-System ist ein Computersystem, das aus eigener Hardware und Software besteht, um die Vorstellung einer virtuellen Realität zu erzeugen. […] Augmented Reality ist eine (unmittelbare und interaktive) um virtuelle Inhalte für beliebige Sinne angereichte Wahrnehmung der realen Umgebung in Echtzeit, welche sich in ihrer Ausprägung und Anmutung soweit wie möglich an der Realität orientiert, sodass im Extremfall […] eine Unterscheidung zwischen realen und virtuellen (Sinnes-)Eindrücken nicht mehr möglich ist (Dörner et al. 2019, S. 7–21).

 

 

 

Um das VR-Training umzusetzen, ist die Entwicklung und Evaluation von Software nötig, die leistungsfähig mit der Hardware interagiert. Hardwarebestandteile können Geräte sein, die optische, auditive und haptische Verarbeitungskanäle ansteuern. Dazu gehören beispielweise eine »VR-Brille«, das sog. Head-Mounted-Display, Lautsprecher und Controller oder spezielle Handschuhe.

 

 

Im Projekt ViTAWiN werden die Kompetenzbedürfnisse von Lernbegleitenden und Lernenden in der Ausbildung zum Notfallsanitäter bzw. zur Notfallsanitäterin und der Weiterbildung zur Notfallpflege adressiert und die Integration eines menschengerechten didaktischen Designs in die Bildungspraxis ermöglicht. Durch eine hochimmersive Umsetzung, die den Teilnehmenden ein tiefes Eintauchen in das virtualisierte Setting ermöglicht, soll eine realitätsnahe Anknüpfung an die berufliche Realität ermöglicht werden. Ein konventionelles Fallbeispieltraining, also die Darstellung und das Üben von Abläufen der interprofessionellen Notfallversorgung, ist mit einem hohen Aufwand in der realistischen Darstellung von Verletzungen oder Erkrankungen verknüpft. Übungspatient*innen müssen erst dargestellt werden, was beispielsweise das aufwändige »Schminken« einer blassen Gesichtsfarbe oder die Darstellung von Wunden umschließt. Meistens müssen sich die Lernenden verschiedene Dinge in der Umgebung vorstellen, weil diese aus diversen Gründen nicht dargestellt werden können. Das bindet zusätzliche kognitive Ressourcen. So dürfte es vielen Einrichtungen auch außerhalb der Covid-19-Pandemie schwerfallen, einen »Übungsschockraum« für die Lernenden zu reservieren. Dies ist auch darin begründet, dass die Einsatzbereitschaft dieser High-Level-Ressource aufrechterhalten werden muss und somit mit dem praktischen Training vor Ort und Stelle konkurriert. Einen speziellen »Übungsschockraum« zu errichten, der nicht primär an der Notfallversorgung teilnimmt, ist möglich, jedoch mit hohen Investitionen verbunden. Durch den Technologieeinsatz im Zuge des VR-Trainings können einerseits diese Lücken geschlossen werden, andererseits kann auch in Zeiten der Pandemie durch die Ortsunabhängigkeit eine resiliente Trainingsmöglichkeit angeboten werden.

Im Projekt ViTAWiN können die Weiterentwicklungen auf eine virtuelle Umgebung  gestützt werden, die teilweise im Vorgängerprojekt, dem Projekt EPICSAVE, entwickelt und erfolgreich im VR-Training angewendet wurde (Hochschule Hannover, 2021). Bereits in EPICSAVE, was für Enhanced Paramedic Vocational Training with Serious Games and Virtual Environments steht, konnten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden. So konnte u.a. gezeigt werden, dass Lernende das VR-Training als effektiven Ausbildungsansatz bewerten. Ein weiterer Befund war, dass spezifische Faktoren der Mediennutzung, wie v.a. die sog. Präsenzerfahrung, die Effektivität des VR-Trainings modulieren (Lerner et al., 2020).

Präsenz, Immersion, Serious

 

Präsenz bezeichnet das Gefühl, sich in der virtuellen Umgebung zu befinden und diese virtuelle Umgebung  als real zu empfinden (Dörner et al., 2019, S. 57).

 

Immersion bezieht sich als Überbegriff auf Präsenz und Flow, also einen Zustand, der entsteht, wenn Menschen intrinsisch motivierte oder autotelische Aktivitäten ausführen (Dörner et al. 2016, S. 251).

 

Serious Games sind digitale Spiele mit der Intention, zu unterhalten und mindestens ein zusätzliches Ziel (z.B. Lernen oder Gesundheit) anzusteuern (Dörner et al. 2016, S. 3).

Im Projekt ViTAWiN steht einerseits das Beforschen von Faktoren, die teilweise gerade genannt wurden, im Zentrum, andererseits jedoch vor allem die Entwicklung eines haptisch augmentierten virtuellen Lehr-Lern-Arrangements. Dabei ist Mehrbenutzerfähigkeit wichtig, aber auch ortsunabhängige Möglichkeiten des interprofessionellen Lernens. Dies wird einerseits durch die Weiterentwicklung der VR-Settings, aber auch durch die zukünftige Implementierung von AR-Ansätzen erreicht. Ein AR-Ansatz ist in der bereits dargestellten veränderbaren und dynamischen Augmentierung der Patienten-Dummies (»Puppen«) zu sehen. Um diese Ziele zu erreichen, ist die ständige Weiterentwicklung von Medientechnik unter menschengerechten Aspekten notwendig, wobei eine Vielzahl von Variablen berücksichtigt werden muss. So sind neben technischen Disziplinen wie Game Development und Serious Games auch Didaktik, kognitive Neurowissenschaften, Lernpsychologie und Arbeits- und Organisationspsychologie wichtige Bezugswissenschaften.

Das Konsortium

Um die komplexe Aufgabenstellung zu bewältigen, können Synergien aus einem interprofessionellen Konsortium genutzt werden. Unter der Konsortialleitung der Hochschule Hannover (unter Prof. Dr. Jonas Schild) entwickelt die Ulmer TriCat GmbH die virtuelle Umgebung. Dazu gehört die Darstellung der verräumlichten Umgebung für das VR-Training sowie die virtualisierte Ausstattung mit Medizinprodukten und weiteren Gegenständen. Weiterhin wird die Virtualisierung der Patient*innen und der Lernenden gewährleistet. Für die technischen Weiterentwicklungen ist eine enge Verknüpfung mit der Hochschule Hannover wichtig. Diese ist auch für medientechnische Weiterentwicklungen und deren Evaluierung verantwortlich. Das Fraunhofer IESE ist im Projekt dafür zuständig, die sozialwissenschaftliche Perspektive einzunehmen und Schwerpunktarbeit in den Feldern Didaktik, kognitive Neurowissenschaften, Lernpsychologie sowie Arbeits- und Organisationspsychologie zu leisten. In diesem Projekt, das mit dem interprofesionellen VR-Training auf eine höchst praktische Fragestellung fokussiert, sind möglichst anwendungsnahe Bedingungen unerlässlich. So steuern die Bildungspartner – das Hanse-Institut in Oldenburg, das Malteser Bildungszentrum Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland und die Johanniter-Akademie Niedersachen-Bremen – ihre Expertise aus der Aus- und Weiterbildung von Notfallsanitäter*innen und Fachweiterbildungsteilnehmenden der Notfallpflege bei. Außerdem implementieren die Bildungspartner die Entwicklungen in die Bildungspraxis und sind wichtige Partner bei der Evaluation unter Praxisbedingungen.

Status Quo

Bisher konnten im Projekt wichtige Implementierungen geleistet werden, um das interprofessionelle VR-Training von Notfallsanitäter*innen und Fachweiterbildungsteilnehmenden zu ermöglichen. Dazu gehören die Entwicklung und Implementierung eines virtualisierten Patienten, der sich eine Brandverletzung beim Grillen zugezogen hat. Außerdem wurde ein komplettes Schockraum-Setting entwickelt und evaluiert. An dieser Schnittstelle kann die virtualisierte Übergabe der Auzubildenden zum Notfallsanitäter bzw. zur Notfallsanitäterin, die die rettungsdienstliche Versorgung geleistet haben, an die Fachweiterbildungsteilnehmenden der Notfallpflege stattfinden. Danach kann die Weiterbehandlung durch das Krankenhaus-Team erfolgen. Bestandteil der Implementierungen ist auch virtualisiertes Material, das aus Notfallrucksäcken oder dem Notfallwagen entnommen werden kann, sowie medizinische Geräte wie eine EKG-Monitor-Einheit. Die Bedienung der Medizingeräte, aber auch die komplette Soft- und Hardware, muss dabei möglichst echten Geräten nachempfunden sein, um die kognitive Belastung durch die Bedienung gering zu halten. Die Implementierungen in das VR-Training wurden bereits in ersten Evaluationen am kompletten Behandlungsstrang geprüft.

 

 

 

Next Steps

Weitere Schritte im Projekt ViTAWiN werden die Implementierung verbesserter HMD (»3D-Brillen«) sein, die eine allgemein bessere Performanz für das VR-Training bieten. Auch das Entwickeln von Verbesserungen im Bereich der Haptik, die natürlichen Hand- und Fingerbewegungen näherkommen, steht im ganz besonderen Fokus. Bei den Weiterentwicklungen des virtualisierten Settings wird zudem die Wahrnehmung und Erkennung von Emotionen in der virtualisierten Welt weiter beforscht und ebenso das Auftreten von Simulator-Sickness, der sog. Simulatorkrankheit.

Wir freuen uns, dass wir Sie an dieser Stelle zukünftig auf dem Laufenden halten können und weitere Aspekte unseres Projekts detailliert schildern können.

Mehr zum Projekt ViTAWiN

 

Sie wollen mehr zu unserem Projekt ViTAWiN erfahren? – Sprechen Sie uns gerne an!

 

Die Konsortialleitung freut sich über Ihre Kontaktaufnahme: konsortialleitung@vitawin.de
Prof. Dr. Jonas Schild, Hochschule Hannover, Abt. Informatik der Fak. IV

 

Die Homepage ist erreichbar unter: www.vitawin.info

Literaturverzeichnis

Dörner, R., Broll, W., Grimm, P. & Jung, B. (2019). Virtual und Augmented Reality (VR: Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität /  Ralf Dörner, Wolfgang Broll, Paul Grimm, Bernhard Jung (Second edition). Springer Vieweg.

Dörner, Ralf; Effelsberg, Wolfgang; Göbel, Stefan; Wiemeyer, Josef (Hg.) (2016): Serious Games. Foundations, Concepts and Practice. 1st ed. 2016. Cham: Springer International Publishing; Imprint: Springer.

Gräff, I., Ehlers, P., Seidel, M., Schacher, S., Fimmers, R., Jerusalem, K. & Pin, M. (2020). Der Übergabeprozess in der zentralen Notaufnahme. Notfall + Rettungsmedizin, 1–11. https://doi.org/10.1007/s10049-020-00750-3

Haerkens, M. H. T. M., Kox, M., Lemson, J., Houterman, S., van der Hoeven, J. G. & Pickkers, P. (2015). Crew Resource Management in the Intensive Care Unit: a prospective 3-year cohort study. Acta anaesthesiologica Scandinavica, 59(10), 1319–1329. https://doi.org/10.1111/aas.12573

Hochschule Hannover. (2021). EPICSAVE-Homepgae: Enhanced Paramedic Vocational Training with Serious Games and Virtual Environments. Hochschule Hannover. https://epicsave.de/

Hopkins, D. (2010). Framework for Action on Framework for Action on Interprofessional Education & Collaborative Practice. WHO. https://s.fhg.de/who

Lerner, D., Mohr, S., Schild, J., Göring, M. & Luiz, T. (2020). An Immersive Multi-User Virtual Reality for Emergency Simulation Training: Usability Study. JMIR serious games, 8(3), e18822. https://doi.org/10.2196/18822

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