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Extended Reality – VR, AR, MR in der Medizin(technik)

Immersive Technologien, wie Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) aber auch Mixed Reality (MR), stellen die Realität entweder komplett virtuell dar oder ergänzen diese mit exklusiven virtuellen Informationen. Auch im Gesundheitssektor und in der Medizintechnik finden Extended Reality (XR) Lösungen zunehmend Anklang und bereichern medizinische Prozesse von der Prävention über die Unterstützung bei Diagnosestellungen und bei chirurgischen Interventionen bis hin zur Rehabilitation von Patienten.

In unserem neuen arcoro INNOVATIONS erfahren Sie mehr über die Einsatzbereiche und aktuellen Trends von Extended Reality Lösungen. Zudem haben wir eine Übersicht an nationalen und internationalen Unternehmen recherchiert, die sich auf den Innovationsbereich Medical Extended Reality spezialisiert haben. Kennen Sie sich bereits mit den Technologien aus, die sich dahinter verbergen? Welches Zukunftspotential haben die XR-Technologien in der Medizin und welche spannenden Use Cases könnten uns erwarten? Antworten darauf erhalten Sie sowohl in unseren Market Insights als auch im Exklusivinterview mit einem Branchenexperten. Konnten wir Ihr Interesse wecken? Laden Sie sich das kostenlose Whitepaper herunter und profitieren sie von unserer Recherche und den für sie aggregierten und aufbereiteten Informationen zum Thema Extended Reality in der Medizin!

Inhalt

Extended Reality

  • Historie, Trends, Fakten und Einsatzgebiete
3
Aktuelle Haupttrends im Gesundheitssektor

  • Extended Reality zur chirurgischen Operationssimulation, anatomischen Visualisierung und klinischem Training
  • Extended Reality in der Verhaltens- und Schmerztherapie
  • Extended Reality im Operationssaal
5
Gamechanger (national / international) 6
Interview

  • Johannes P.G. Atze (CAT PRODUCTION GmbH) spricht über 3D-Animation, Operationssimulatoren und zukünftige Einsatzgebiete von XR in der Medizin
9
Deep Dive

  • Holomedizin
  • Intraoperative 3D Augmented Reality Bildgebungs- und
    Navigationstechnologie
  • Virtual Reality in der Rehabilitation
13
Herausforderungen & Ausblick 16
Market Insights  17
ABOUT arcoro 21

Extended Reality – Historie, Fakten, Trends und Einsatzbereiche

Der Begriff Extended Reality (XR) versteht man jegliche Kombinationen und Verschmelzungen der realen und virtuellen Umgebungen sowie Mensch-Maschinen-Interaktionen. Extended Reality ist der repräsentative Überbegriff für Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und Mixed Reality (MR). Es bietet Anwendern das Erlebnis, visuell, akustisch und haptisch an andere Orte und Welten zu gelangen. Möglich wird dies durch innovative Computertechnologie und den Einsatz spezifischer Wearables.

Wussten Sie, dass der Ursprung der Extended Reality bis in das 19. Jahrhundert zurückreicht? Bereits 1838 skizzierte Sir Charles Wheatstone die Grundlage der Stereopsis, auf deren Basis die ersten Stereoskope entwickelt wurden. Mit Hilfe dieser Geräte konnten Paare von Bildern in 3D-Bilder umgewandelt werden, die dem Betrachter eine Illusion von Tiefe ermöglichten. Bis heute werden stereoskopische Displays in VR-Systemen genutzt, um digitalen Bildern Tiefe zu verleihen und dem Nutzer das Eintauchen in die Situation zu ermöglichen.

In den 1950er-70er Jahren konnten erstmals VR- und AR-Technologien im praktischen Einsatz betrachtet werden. So entwickelte Morton Heilig Sensorama die erste VR-Maschine. Diese ermöglichte es ein Farbvideo mittels stereoskopischer Technologie dreidimensional darzustellen und gleichzeitig mittels Gerüche und Bewegung Zuschauer in die Tiefe des Films eintauchen zu lassen. Im Jahr 1961 realisierte Philco das erste VR-Headsight-Headset mit integrierter Motion-Tracking-Technologie für militärische Zwecke. Das MIT erzeugte 1978 erstmals eine computergenerierte Tour basierend auf Fotos, die während einer Fahrt durch die Stadt aufgenommen wurden. Mit Hilfe der „Aspen Movie Map“ war es Nutzern erstmals möglich zu erfahren durch VR an einen anderen Ort zu gelangen.

 

 

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Viel Spaß beim Lesen!



In den 80ern und 90ern wurde die Technologie weiter optimiert. Die ersten VR-Brillen und Handschuhe wurden von VPL Research Inc. auf dem Markt verkauft und die ersten VR-Arcade-Maschinen wie der SEGA VR-1-Bewegungssimulator. Doch den eigentlichen Durchbruch schaffte die Extended Reality erst seit 2010. In diesem Jahr wurde der Prototyp des Oculus Rift VR Headset geschaffen, das dem Nutzer ein 90 Grad Sichtfeld bot. 2014 verkündete Sony und Samsung eigene VR-Headsets zu entwickeln. Auch Google stellte sein erstes Cardboard-Gerät sowie die Google Glass AR Brille vor, die jedoch von den Verbrauchern nur skeptisch angenommen wurde. Einen elementaren Wandel hinsichtlich Extended Reality erbrachte die Einführung des HoloLens Headsets von Microsoft im Jahr 2016, das Anwendern durch AR ein interaktives Erlebnis ermöglichte. Bis heute breitet sich der Einsatz von Extended Reality Lösungen auf eine Vielzahl von Branchen – darunter auch die Medizin und das Gesundheitswesen – aus.

Die Digitalisierung der Gesellschaft und Wirtschaft revolutioniert die Medizin in ihren einzelnen Fachbereichen. Der Einsatz von Extended Reality Lösungen gewinnt dabei vor allem in der operativen Medizin zunehmend an Bedeutung. Die Technologie findet unter anderem Anwendung in der Operationssimulation- und Operationsplanung. Zudem wird es für präoperative Chirurgentrainings und zur intraoperativen Navigation durch patientenspezifische 3D-Rekonstruktion und präoperativer Schnittbildgebung eingesetzt. Auch in der klinischen Nachsorge und Rehabilitation gewinnt Extended Reality zunehmend an Nachfrage durch erfolgsversprechende Behandlungsansätze.

Aktuell generiert der Markt rund um AR, VR & MR Anwendungen weltweit einen Umsatz von 30,7 Milliarden USD (Stand: 2021). Bis 2024 wird bereits ein Marktvolumen von 296,9 Milliarden USD prognostiziert. Fokussiert man sich ausschließlich auf den Gesundheitssektor, so ergeben sich laut BIS Research bis 2025 Prognosen für den weltweiten Markt von rund 11,4 Milliarden USD. Dies entspricht verglichen mit dem im Jahr 2020 weltweit generierten Umsatz von 2,54 Milliarden einem Wachstum von rund 350%. Dabei handelt es sich vorwiegend um Tools, die das medizinische Fachpersonal in der chirurgischen Simulation, Training sowie bei der routinemäßigen Patientenversorgung unterstützen.

Aktuelle Haupttrends im Gesundheitssektor sind:

1 Extended Reality zur chirurgischen Operationssimulation, anatomischen Visualisierung und klinischem Training

Extended Reality Tools werden zunehmend in der Ausbildung von Medizinstudenten angewandt. Durch den Einsatz von VR-Headsets können Studenten und Chirurgen ein tieferes Verständnis für die Anatomie und Funktionsweise des menschlichen Körpers erlangen. Durch die Simulation von spezifischen Operationen können zudem Präzision und Durchführung trainiert werden, ohne dass Patienten gefährdet oder medizinische Leichen benötigt werden. Mit Hilfe der VR Technologie werden chirurgische Behandlungskonzepte intuitiv verständlich dargestellt. Das dreidimensionale Erlebnis basiert dabei auf komplexen 2D Darstellungen aus bildgebenden MRT- oder CT-Verfahren.

2 Extended Reality in der Verhaltens- und Schmerztherapie

VR-Anwendungen können nicht nur Prozesse unterstützen, sondern auch für medizinische Behandlungen eingesetzt werden. In der kognitiven Verhaltenstherapie finden Extended Reality Lösungen vor allem in der Therapie von Autismus, Phobien und Suchterkrankungen ihren Einsatz. Die Behandlung erfolgt dadurch, dass Patienten in virtuelle Stresssituationen eintauchen und angstauslösenden Reizen ausgesetzt werden und diese gleichzeitig in einer sicheren, realen und unbedrohlichen Umgebung verarbeiten können. Dabei können gezielt Ängste und gestörte Verhaltensmuster adressiert werden, während der Patient lernt die eigenen Emotionen und Reaktionen in der Akutsituation zu kontrollieren und die Herausforderung zu bewältigen. Die Behandlung erfolgt in einem stufenweisen Prozess, bei dem der Nutzer langsam an die eigenen Ängste und Verhaltensstörungen herangeführt und die Therapie entsprechend den individuellen Fortschritten angepasst wird.

 

3 Extended Reality im Operationssaal

Während operativer Eingriffe können Extended Reality Technologien auf verschiedene Weisen unterstützen.

Zum einen unterstützt die AR-Technologie als Visualisierungs- und Navigationshilfe das Operationsgeschehen. Mittels optimierter Visualisierung erhalten Chirurgen Echtzeitinformationen über das Gesehene und können ggf. sogar die Ansichten und Informationen zu Schulungszwecken mit Fachleuten oder Studenten teilen. Die Daten werden dabei entweder über ein Tablet, einen Projektor oder direkt über eine Datenbrille übertragen. Optische Trackingsysteme ermöglichen dem Chirurg Informationen über den Patienten und Livebilder des Körpers über Monitore zu erhalten und somit das Vorgehen in der Operation zu optimieren, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen.

Zum anderen können Chirurgen durch den Einsatz von Hologrammen im OP-Saal unterstützt werden. Auf diese Weise können sich Chirurgen gezielt auf die Operationen vorbereiten. Zudem dienen Hologramme zu einer anschaulicheren und einem besseren Verständnis bei der Aufklärung des Patienten zur bevorstehenden Operation. Die im Vorfeld erstellten 3D-Modelle von Organen, Blutgefäßen oder tumorösen Gewebe ermöglichen eine exakte Planung der Vorgehensweise während der Operation und helfen Chirurgen bei der präzisen Einschätzung und Lokalisierung der anatomischen Gegebenheiten. Mithilfe der Mixed Reality können sich die Operateure die Patientenbilder aus MRT- und CT-Scans auf der Datenbrille holografisch darstellen lassen und so erkennen, welches Gewebe betroffen ist.

Ihr Ansprechpartner

Anne Plonz

Business Analyst