Problem
Nach einer Hirnschädigung fällt es manchen Betroffenen schwer, sich in gewohnter und ungewohnter Umgebung sowie im eigenen Haushalt zu orientieren. Das benötigte, intensive Reorientierungstraining kann aufgrund hoher Personalintensität kaum ausreichend geleistet werden. Es gibt derzeit keine Möglichkeit für ein Eigentraining, um die Übungsintensität zu erhöhen. Das führt dazu, dass Betroffene mehr Zeit brauchen, um ihre Orientierungsfähigkeit zu verbessern oder wiederzuerlangen.
Lösung
Der PAN-Assistant soll ein unabhängiges Eigentraining der räumlichen Orientierung und Navigation ermöglichen. Die Betroffenen können technologischer Unterstützung ihre individuellen Wege üben und Landmarken aufsuchen.
Nach und nach sollen Betroffene erlernen, sich auch ohne Begleitung im P.A.N.Zentrum und in der näheren Umgebung bewegen zu können.
Beschreibung
Nach einer erworbenen Hirnschädigung (z. B. nach einem Schlaganfall oder Schädelhirntrauma) treten oft kognitive Einschränkungen, wie bspw. Orientierungsschwierigkeiten auf. Diese führen dazu, dass Betroffene sich in gewohnter und ungewohnter Umgebung sowie im eigenen Haushalt schlechter orientieren können.
Häufig ist zudem auch die Lernfähigkeit beeinträchtigt. Dies ist eine besondere Herausforderung, da die Therapie von Orientierungsstörungen im klinischen Alltag zurzeit durch wiederholtes Üben von Handlungsschritten in therapeutischer Einzelbetreuung geschieht. Dieses Vorgehen ist sehr zeit- und personalintensiv, so dass der Behandlungsbedarf vor allem bei schwer betroffenen Patienten und Patientinnen nur unzureichend gedeckt werden kann.
Damit Betroffene ihr optimales Trainingsniveau erhalten können, braucht es ein System, das die Behandlung unterstützt. Im Projekt „PAN-Assistant“ wird eine Lösung zum Training entwickelt, die ein sicheres und individuell anpassbares virtuelles Wege- und Orientierungstraining ermöglicht. Dabei werden unterschiedliche Technologien aus den Bereichen Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) sowie IoT eingesetzt. Aufgrund der zum Teil starken und typischerweise sehr komplexen körperlichen und/oder geistigen Einschränkungen bei Menschen mit schweren Hirnverletzungen stellt die Entwicklung digitaler Therapiekonzepte sowohl eine technische, gestalterische als auch klinische Herausforderung dar.
Das Projektteam vereint industrielle Partner sowie akademische und klinische Einrichtungen. Ein besonderes Augenmerk wird auf die stetige Einbeziehung von Betroffenen und ihrem Behandlungsteam gelegt, um ein umgebungsbezogenes, digitales Trainingstool zu entwickeln das für Menschen mit Einschränkungen therapeutisch sinnvoll ist. Der „PAN-Assistant“ soll in Zukunft eine technische Infrastruktur für ein individuell angepasstes Orientierungstraining bieten, um die Selbständigkeit und Teilhabe der Betroffenen zu erhöhen. Damit wird eine neuartige Therapieform geschaffen, welche die gängige Praxis sowohl ergänzt als auch erweitert. Die Grundprinzipien dieser Technologie werden zukünftig auch in anderen Bereichen der Neurorehabilitation anwendbar sein.
Ergebnisse
AR-Showcase
In unserem Augmented Reality-Showcase wollten wir unseren Patienten die Möglichkeit geben, die Umgebung selbst zu gestalten und zu formen. Die Teilnehmer wählen einen Bereich aus, zu dem sie navigieren möchten, und wenn sie dort ankommen, treffen sie auf ein Symbol, das den Anfang einer selbst geschaffenen Skulptur darstellt, die sie während ihrer Trainingseinheiten sukzessiv gestalten und die am Ende ihres Aufenthalts in 3D gedruckt werden kann. Unsere Designer haben auch eine Hülle für Menschen mit Hemiparese entwickelt, die die Bedienung des iPads mit nur einer Hand erleichtert.
Wearable / Amulet
Schließlich haben wir ein Wearable entwickelt, das mit Bluetooth-Beacons interagiert, die an verschiedenen Orientierungspunkten im Reha-Zentrum verteilt sind. Der Bewohner trägt ein kleines Gerät mit einem E-Ink-Bildschirm, das wir “Amulett” nennen, der als räumliche Checkliste fungiert und ihn nacheinander entlang vorprogrammierter Routen navigiert. Wenn sich ein Bewohner zum Beispiel der Garten Beacon nähert, vibriert das Wearable, um seine Aufmerksamkeit zur erregen, und bewegende Pfeile auf dem Beacon zeigen die Richtung des nächsten Ziels entlang der Route an. Der Fortschritt entlang der Route wird auf der Benutzeroberfläche des Trainers aktualisiert.
VR-Showcase
Im ersten Showcase nutzen wir immersive Virtual Reality mit einem Head Mounted Display, in dem die Bewohner virtuell durch 3D-Scans des Reha-Zentrums navigieren können. Dazu gehören ihr Wohnbereich, das Außengelände und das Therapiegebäude, aber auch ein Weg außerhalb des Reha-Zentrums zur nächsten Bushaltestelle mit aufeinander folgenden Panoramabildern. Sie trainieren relevante Routen, indem sie Aufgaben erfüllen, wie z.B. einen Gegenstand zu finden und ihn an einem bestimmten Ort zu platzieren. Je nach Schwierigkeitsgrad können sie dabei Pfeilen oder unserem virtuellen Avatar PANi folgen und eine Karte der Umgebung konsultieren.
Stand: 06/20/2024
Trainer UI
Eine Trainerschnittstelle enthält Handbücher für jedes System und ermöglicht es, den Fortschritt des Bewohners zu verfolgen und den Schwierigkeitsgrad des Trainings anzupassen. Jeder Bewohner verfügt über ein eigenes Profil, in dem relevante Informationen, wie z. B. seine individuellen Bedürfnisse, dokumentiert sind und in dem er und das Therapeutenteam abgeschlossene Trainingseinheiten einsehen und kommende planen können.
Galerie
AR-Showcase:
Erste Nutzungstests mit Bewohner(innen) auf dem Gelände des P.An.-Zentrums
AR-Showcase:
Eine selbst entwickelte Hülle zur einhändigen Nutzung des Tablets für Bewohner(innen) mit körperlichen Einschränkkungen
AR-Showcase:
Unterteilung des gesamten Geländes in verschiedene Bereiche, mit unterschiedlichen Elementen zu entdecken
Wearable / Amulett:
Der erste Prototyp des “Amuletts”, welches unauffällig beim Finden des Ziels unterstützt
Wearable / Amulett:
Beacons mit leuchtenden Pfeilen kommunizieren mit dem “Amulett”, um auf eine Richtungsänderung hinzuweisen
Wearable / Amulett:
Aufbau eines selbst entwickelten Beacons mit Leuchtanzeige
VR-Showcase:
PANi zeigt den Weg zur Bücherei in der virtuellen Abbildung des P.A.N. Zentrums
VR-Showcase:
Eine Minimap hift den eigenen Standort in die gesamte Umgebung einzuordnen
VR-Showcase:
PANi bittet den/die Bewohner(in) um Hilfe, den Weg zum Briefkasten zu finden
Designentwurf der Trainer UI:
Ein Dashboard gibt einen Überblick über die aktuellsten Ereignisse
Designentwurf der Trainer UI:
Jede(r) Bewohner(in) hat ein eigenes Profil mit relevanten Informationen für das Therapeutenteam
Designentwurf der Trainer UI:
In einem Handbuch werden die verschiedenen Trainingsarten und Technologien anschaulich erläutert
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