VR-Atemcoach: Die heilende Kraft der Wasserfälle

Jeder der schon mal dort gestanden ist, den feinen Sprühnebel im Gesicht gespürt und das brausende Wassertoben gehört hat, wird wohl nicht überrascht sein, dass die Krimmler Wasserfälle mehr können, als ein reines Naturerlebnis zu sein. Ihnen wurden vom Universitätsinstitut für Ecomedicine an der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg (PMU), heilende Wirkungen nachgewiesen. Diese will Arnulf Hartl, Leiter des Universitätsinstituts, in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit der FH Salzburg durch Virtual Reality nachahmen und Patienten auch daheim zugänglich machen.

„Chronische Lungenerkrankungen wie Asthma und COPD gehen mit einem hohen Leidensdruck der Betroffenen einher. Auch im häuslichen Umfeld und im Winter, wenn die Wasserfälle in Krimml zugefroren sind, etwas gegen diese chronischen Erkrankungen machen zu können, ist ein großes Ziel dieses Projekts. Jeder Fünfte Österreicher über 40 hat COPD und 11% der Kinder und Jugendlichen in Österreich haben Asthma“, sagt Hartl. Die heilende Kraft der Wasserfälle wollen die Wissenschaftler in einem Virtual Reality Atemphysiotherapie Exergame einfangen und damit Patienten zugänglich machen, die durch ihre Erkrankungen nicht in den Nationalpark Hohe Tauern gelangen können.

Richtig atmen durch Gamification

Die Technologie hinter den Exergames kann Körperbewegungen und Atmung der „Spieler“ aufnehmen und wiedergeben. Dadurch soll der Patient ein selbstverbesserndes Feedback mit einem virtuellen Atemphysiotherapeuten, einem Avatar erfahren. In der virtuellen Umgebung der Wasserfälle sollen so professionelle Atemübungen erlernt und trainiert werden. „Dafür bekommen wir Unterstützung von Martin Dürl, Professor für Physiotherapie an der FH Salzburg“, sagt Hartl. „Er ist der Avatar in diesem Projekt und wird in der künstlichen Umwelt Atemphysiotherapie vorzeigen. Die Patienten sollen die Übungen nachatmen und je nachdem wie gut sie diese ausführen, werden sie digital belohnt oder müssen sie nochmal machen. Die Anwendung gibt dabei Feedback, damit die Patienten sich selbst verbessern können“. Die Kur für zuhause, soll in spätestens drei Jahren medizinisch einsetzbar sein.

In der Virtual Reality kann vor allem der physioakustische Eindruck gut nachgebaut werden. Das Team des FH Studiengangs MultiMediaTechnology nimmt dafür Geräusche und Bilder vor Ort auf. Aus den Bildinformationen wird ein digitales Open World Szenario berechnet, in dem sich der Nutzer frei bewegen kann.

„Wir wollen eine 3D Umgebung schaffen, die so real wie möglich aussieht“, sagt Markus Tatzgern, Fachbereichsleiter für Game Development und Mixed Reality bei MultiMediaTechnology. Auch Big Data – die Auswertung der gewonnen Daten – ist ein wichtiger Aspekt für die Wissenschaftler.

„Durch den Einsatz neuer digitaler Werkzeuge wie Big Data oder Machine Learning können wir bessere Verfahren ableiten. Wir können zum Beispiel an den Mustern ablesen, welche atemphysiologischen Übungen am besten funktionieren“, sagt Hartl. An dem Projekt arbeiten derzeit sechs Forscherinnen und Forscher, darunter die operative Leiterin für die PMU Carina Grafetstätter und Hilmar Linder, Leiter des FH Studiengangs MultiMediaTechnology.

Gemeinsames Projekt

Der ganze technologische Prozess in diesem IKT Projekt wird laufend durch klinische Studien an der PMU begleitet, um medizinisch möglichst wirkungsvolle Virtual Reality Exergames zu entwickeln. Die erste dieser Studien soll derzeit umfangreiche Basisinformationen bereitstellen, zum Beispiel welche Naturelemente besonders gut in der Virtual Reality wirken, wie stark die Immersion in Virtual Reality sein muss, oder welche Gesundheitseffekte man ableiten kann. „Möglich ist dieses Kooperationsprojekt erst durch die IKT- und Forschungsstrategie des Landes geworden. Auch die Vermittlungsarbeit von Innovation Salzburg hat maßgeblich dazu beigetragen, dass wir hieran gemeinsam forschen“, so Tatzgern.

Die im Projekt entwickelten Werkzeuge und das gemeinsame Virtual Reality Physiology Lab der PMU und FH, sollen hinkünftig auch für weitere, wirtschaftsnahe Projekte genutzt werden: „Physiologische Reaktionen auf Stimuli in der Virtual Reality messbar zu machen, ist eine vielversprechende innovative Methode, um die Wirkung von Produkten auf den Menschen schon in einer frühen Entwicklungsphase zu testen. Auf den Menschen zugeschnittene virtuelle Prototypen werden schnell und kostengünstig evaluiert und damit die time-to-market Zeit verkürzt. Ein Beispiel dafür wäre gesundheitsfördernde Architektur, die entstressend und stimmungsaufhellend wirken soll“ so Hartl.