Virtuelle 3D-Trainingsplattform

Christie Mirage unterstützt interaktive Lernumgebung an der FH Campus Wien

Behandlungssituationen der Strahlentherapie können nun unter realen Bedingungen ohne Zeitdruck oder Gefahr für den Patienten gelehrt werden. Dank interaktiver Lernumgebungen auf Basis modernster Hard- und Softwarelösungen in einigen Ausbildungsstätten sind sie eine unverzichtbare Ergänzung der Lehre geworden. Auch der Studiengang für Radiologietechnologie der FH Campus Wien hat kürzlich eine solche Lösung in Betrieb genommen. 

Laborsituation
Ludwig Schedl / Christie

Das zum ersten Mal 2007 im Aarhus University Hospital, Dänemark und 2008 in England im Rahmen eines nationalen Förderprogramms des Gesundheitsministeriums eingesetzte System, zeigt dem Studenten einen virtuellen Patienten in Lebensgröße auf dem Behandlungstisch mit dem Linearbeschleuniger darüber. Der Student nutzt ein Steuerelement, das dem in der realen Welt eingesetzten genau entspricht, und kann den Tisch und den Linearbeschleuniger bewegen, um die richtige Positionierung des Patienten zu erreichen. Der Radiotherapiestrahl ist als virtueller Lichtstrahl sichtbar.

Herzstück der Installation ist das Software-basierte Trainingsprogramm Virtual Environment Radiotherapy Training (VERT), das lebensnahe 3D-Visualisierungen von Patientenbestrahlungen ermöglicht und die Linearbeschleuniger Varian, Elektra und Siemens darstellen kann. Die VERT-Software wurde von Prof. Roger Phillips und James Ward von der University of Hull sowie Prof. Andy Beavis vom Hull & East Yorkshire Hospitals NHS Trust entwickelt und wird jetzt von der Firma Vertual Ltd. vertrieben, die auch Hauptauftragnehmer in diesem Projekt war. Als Distributor für die VERT-Systeme in der Region agierte das Schweizer Unternehmen Medincura aus Luzern.

Für die Rückprojektion der 3D-Visualisierung kam ein Christie Mirage WU12K-M mit einer 1,1:1er Optik zum Einsatz. Projiziert wird auf eine 4,50 m breite und 2,81 m hohe Leinwand. Als Hardware diente ferner eine Dell-Workstation mit gfx-Card NVIDIA K5200 und AMX sowie ein VR-3D-System mit aktiven LCD-Shutterbrillen der Firma Virtalis, einem führenden Anbieter für Virtual Reality (VR) und modernen Visualisierungstechniken, der auch für die Lieferung und Installation des Equipments verantwortlich war.

„Die FH Campus Uni hat sich hier für den Christie Mirage WU12K-M entschieden, weil sie für die realitätsnahe 3D-Simulation einen lichtstarken WUXGA-Projektor mit hoher Auflösung und 3DLP-Technik wollte”, erklärt Sönke Dierking, Systems Team Manager bei Virtalis und verantwortlich für die Projektplanung. Der Aktiv-Stereo Projektor biete die Möglichkeit, 3D-Inhalte mit Hilfe von aktiven 3D-Shutterbrillen darzustellen. „Aktive Shutterbrillen ermöglich die bestmögliche Kanaltrennung in der 3D-Visualisierung. Der an das Computersystem angeschlossene Infrarot-Transmitter sendet ein Signal an die Brille und ermöglicht so eine perfekte Synchronisation mit dem projiziertem Bild, wobei die jeweiligen Bilder für das rechte und linke Auge jeweils passend mit einer Bildwiederholrate von 100 Hz übertragen werden.” Die Realisierung der Lernumgebung mit Hilfe einer Rückprojektion sei zudem wesentlich, da so keine Schattenbildung stattfinde.

David Mayerhofer, BSc, lehrt und forscht am Bachelorstudiengang Radiologietechnologie der FH Campus Wien, mit rund 5.400 Studierenden eine der größten Fachhochschulen des Landes. Er sieht die Vorteile vor allem im erhöhten Praxisbezug: „Die Studierenden lernen nicht nur die reine Theorie, sondern auch die praktische Anwendungen der Strahlentherapie.” Anhand der verschiedenen simulierten Behandlungsräume könne so etwa korrekte PatientInnenpositionierung geübt werden. „Das ist enorm wichtig, da jede Positionsänderung zu einer anderen Verteilung der Strahlendosis führt,” so Mayerhofer.

Mit Computertomographie-Schnittbildern lassen sich zudem Organe und Dosisverteilung im Körper, die durch die Bestrahlung verursacht wird, grafisch darstellen. „Die Arbeit mit der virtuellen Abbildung der Wirklichkeit in einer computergestützten Umgebung ist sicher eine Optimierung des interaktiven Lernens und kann einer realen Erfahrung sehr nahe kommen, ersetzt jedoch keinesfalls die Arbeit mit echten PatientInnen,” erklärt Mayerhofer. In der Ausbildung müsste daher beides sinnvoll miteinander kombiniert werden.

Auch Hans-Christian Hermsdorf, MSc., Medizinphysiker und Sales Manager bei Medincura sieht den hohen Praxisbezug des Systems als großen Vorteil: „Im Berufspraktikum fehlt oftmals die Zeit, die Geräte und den Einsatz mit dem Patienten unter realen Bedingungen richtig kennenzulernen. Zudem haben wir das VERT System in ein komplettes Ausbildungskonzept integriert. Hierin wird der typische klinische Workflow, einschließlich originaler anonymisierter Patientendaten, simuliert.” Da VERT Original-Steuerelemente der Linearbeschleuniger verwendet, hätten die Studenten so die Möglichkeit, in aller Ruhe erste Erfahrungen mit der Bedienung der Geräte zu machen. Alle real möglichen Fehler können simuliert werden und die Studierenden lernen hierdurch die Funktion und Wichtigkeit der Qualitätskontrollen. „So gelingt der Übergang zwischen Theorie und Praxis nahtlos”.

Sönke Dierking zufolge zeigt die Systemlösung zudem, dass das Thema Virtual Reality nicht nur etwas für die Unterhaltungsindustrie ist. So gingen die Entwicklungen im Bereich Virtual und Augmented Reality rasant voran, oftmals werde jedoch die Frage gestellt, welchen wirklichen Nutzen diese Entwicklungen hätten. „Die Lösung an der FH Campus Wien zeigt deutlich, dass VR ihren Platz in der interaktiven Lernförderung mehr als gefunden hat.”

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