Virtual reality for the assessment of unilateral spatial neglect and the therapy of acrophobia

Abstract

Anwendungen der virtuellen Realität (Virtual Reality, VR) finden bereits in vielen Bereichen, abseits von Unterhaltungszwecken, ihren Einsatz. So wurde das Potential auch im medizinischen Bereich früh erkannt und immer mehr medizinische Anwen-dungsszenarien werden durch die Nutzung von VR geschaffen. Diese VR Anwendungen bringen eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlicher medizinischer Anwendun-gen mit sich. So können Szenarien entworfen werden, die in der Realität nicht oder nur verbunden mit einem hohen Aufwand realisiert werden können. Das ermöglicht neue Therapie- und Rehabilitationsansätze und kann dabei gleichzeitig noch das medizinis-che Personal entlasten. Besonders im Bereich der Therapie von mentalen Störungen wurde das Potential bere-its frühzeitig erkannt. Auch für andere Bereiche, wie die kognitive und motorische Rehabilitation, werden immer neue Anwendungsszenarien entwickelt. Für viele dieser Bereiche konnten im Vergleich zu herkömmlichen Therapiemethoden bereits vergleich-bare Ergebnisse erzielt werden. Hierbei spielen eine Vielzahl von Faktoren eine wichtige Rolle, um eine geeignete medizinische VR Anwendung zu entwickeln. So müssen In-teraktionen und Fortbewegung in der virtuellen Welt häufig speziell auf die Nutzer-bzw. Patientengruppe ausgelegt werden, um eine Nutzung zu ermöglichen. Dabei müssen außerdem Aspekte wie die VR Krankheit und das Präsenzempfinden beachtet werden. Daher beschäftigt sich diese Arbeit mit der Entwicklung zweier Therapiesysteme für unterschiedliche medizinische Anwendungsfelder. Zum einen wird eine Anwendung zur virtuellen Straßenüberquerung vorgestellt. Es wurden zwei Studien durchgeführt. In der ersten Studie wurden 60 gesunde Teilnehmer getestet, um die Schwierigkeitsfak-toren einer virtuellen Straßenüberquerungsaufgabe zu untersuchen. In der zweiten Studie wurden 18 Schlaganfallpatienten getestet, um zu untersuchen, ob sie an einem räumlichen Neglect leiden. Dabei wurden Unterschiede in mehreren Messwerten zwis-chen Schlaganfallpatienten mit und ohne räumlichem Neglect festgestellt. Außerdem wurden Benutzerfreundlichkeit, Anwesenheit, VR-Krankheit und die Schwierigkeitsfak-toren untersucht. Die zweite entwickelte Anwendung beschäftigt sich mit der Therapie von Höhenangst. Hierfür wurden Szenarien entwickelt die Höhenangst hervorrufen sollen und Motivationselemente entworfen, die dabei helfen sollen den Patienten über einen längeren Zeitraum für die Therapie zu motivieren.

Virtual reality (VR) applications are already being used in many areas beyond enter-tainment purposes. Thus, the potential of VR was also recognized early in the medical field, and more and more medical application scenarios of VR are being developed. These VR applications bring a multitude of advantages compared to conventional med-ical applications. Thus, scenarios can be designed that cannot be realized in reality or are associated with a high effort. VR enables, for example, new therapy and rehabili-tation approaches and can also relieve the medical staff. Especially in the field of therapy of mental disorders, the potential has already been recognized early on. New application scenarios are also being developed for other areas, such as cognitive and motor rehabilitation. For many of these areas, comparable results have already been achieved compared to conventional therapy methods. Here, a variety of factors play an essential role in developing a suitable medical VR application. For example, interactions and locomotion in the virtual world need to be specifically designed for the user or patient group to support them. In addition, aspects such as VR Sickness and Sense of Presence must be considered. Therefore, this thesis deals with the development of two therapy systems for different medical application fields. First, an application for virtual road crossing is presented. Two studies were conducted. In the first study 60 healthy participants were tested to investigate difficulty factors of a virtual road crossing task. In the second study, 18 stroke patients were tested to investigate if they suffer from spatial neglect. Here, dif-ferences in several measurements were found between stroke patients with and without spatial neglect. Usability, presence, VR sickness and the difficulty factors were also evaluated. The second developed application deals with the therapy of fear of heights. For this purpose, scenarios were developed to evoke fear of heights, and motivational elements were designed to help motivate the patient for the therapy over a longer period of time.