Artikel-Filter
HMI
IFA

Spielend Leben retten

Ton-Wegweiser: Daten als Klang

Uni Bremen - Spiele spielen, um später Leben zu retten und besser operieren zu können? Das macht durchaus Sinn: Studierende der Universität Bremen haben in einem Masterprojekt gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern verschiedener Disziplinen ein Spiel entwickelt, das ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Verbesserung der minimalinvasiven Chirurgie sein kann. Im Bereich des räumlichen Orientierens und Interagierens wird mit diesem Spiel eine Art „Wegweiser durch Töne“ trainiert.

Chirurginnen und Chirurgen verfügten heute über ganz andere technische Unterstützung bei Operationen als noch vor 10 oder 20 Jahren. Bildgebende Verfahren beispielsweise ermöglichen eine räumliche Orientierung durch 3D-Computermodelle. Anhand des Modells wird der Eingriff geplant, zum Beispiel die optimale Einstichstelle, der beste Einstichwinkel und die optimale Stichtiefe einer Ablationsnadel, mit der ein Tumor zerstört werden soll. Während der OP wird dann die Spitze der chirurgischen Nadel verfolgt und als virtuelle Nadel im Computermodell angezeigt. Das hilft Operierenden anhand des Modells am Bildschirm, die Nadel wie geplant zu platzieren.

Der neue Ansatz ist ein akustischer

„Wir haben einen komplett anderen Ansatz – nämlich einen akustischen“, sagt Dr. Tim Ziemer. Der Musikwissenschaftler beschäftigt sich im Bremen Spatial Cognition Center (BSCC) der Universität Bremen mit der technischen Umsetzung der Psychoakustik in räumlichen Audiosystemen. Zusammen mit dem Kognitionswissenschaftler PD Dr. Holger Schultheis, der Psychologie-Doktorandin Tina Vajsbaher und elf Master-Studierenden entwickelte er ein Android- und Windows-Spiel, das bald auf weiteren Plattformen laufen soll. Kern ist ein fremdartiger Sound – die „Psychoakustische Sonifikation“. Der Begriff bezeichnet die Darstellung von Daten via Klang. Die verschiedenen Merkmale dieses Klangs verraten den Spielenden eine Position im dreidimensionalen Raum. Im Laufe des Spiels erlernt man, die einzelnen Dimensionen des Klangs zu interpretieren: Wie weit links oder rechts, oben oder unten, vorne oder hinten ist das Ziel? Zudem lernen Spielende erst zwei und am Ende sogar alle drei Dimensionen so zu kombinieren, dass sie blind im dreidimensionalen Raum navigieren können.

Töne hören bei der OP

„Den Spielenden macht das Ganze hoffentlich nicht nur viel Spaß. Sie werden unterhalten, schulen ihr Gehör, versuchen Experten-Status zu erreichen und den High-Score zu knacken“, sagt Tim Ziemer. „Die Tatsache, dass sie durch ihr Spielen in Zukunft vielleicht sogar Leben retten können, ist ein zusätzlicher Antrieb.“ Denn die akustische Orientierung im Raum soll Chirurginnen und Chirurgen eines Tages ebenso bei der komplexen räumlichen Zielfindung bei minimalinvasiven Eingriffen helfen wie die Visualisierung.

Blind im 3D-Raum navigieren

Das Spiel mit seinen insgesamt fünf Abschnitten soll weitere Informationen darüber bringen, wie Menschen mit der psychoakustischen Sonifikation umgehen: „Auf welchem Niveau steigt der ungeübte Nutzer ein, und wie sehen Lernkurven aus? Wie schnell wird der Nutzer wie präzise, wie anfällig ist er für Verwechslungen der Achsen oder Richtungen, und wo liegt die Leistungs-Obergrenze?“, erläutert Tim Ziemer. „Wie lange setzen sich Menschen dem Klang aus? Machen Menschen systematische Fehler bei der Interpretation des Klangs, die wir durch ein optimiertes Sound-Design vermeiden können?“

Hören ist weniger anstrengend als Sehen

Ziel dieser „spieleunterstützten Forschung“ ist es, dem „optischen Wegweiser“ einen „akustischen Wegweiser“ hinzuzufügen. „Doppelt hält besser“, erläutert Holger Schultheis. „Wir wollen die psychoakustische Sonifikation eines Tages bei komplizierten Operationen zusätzlich bereitstellen.“

Patientensicherheit spielend erhöhen

Das Problem der bildgebenden Verfahren ist, dass die räumliche Orientierung sehr viele Hirnressourcen in Anspruch nimmt. Der Computerbildschirm zeigt die räumliche Konstellation nämlich nicht aus Sicht der Operierenden. Diese müssen die Grafik mental skalieren, rotieren und verschieben und insbesondere die Tiefendimension aus der zweidimensionalen Bildschirmdarstellung ableiten. „Das bedeutet viel Training, und Eingriffe können anstrengend sein. Der akustische Wegweiser verringert die Belastung der Chirurginnen und Chirurgen und kann dadurch die Patientensicherheit erhöhen“, so Schultheis. „Die Unterstützung durch unser Verfahren würde außerdem noch präzisere Eingriffe ermöglichen und die Operation von Tumoren erlauben, die gefährlich nahe an großen Arterien, wichtigen Nerven oder empfindlichen Membranen liegen.“

Weltneuheit Ton-Wegweiser: psychoakustische Sonifikation

„Die Töne sagen den Chirurginnen und Chirurgen in Echtzeit und aus ihrer Perspektive, ob die Nadel nach links/rechts, oben/unten oder vor/zurück muss – und auch genau wie weit“, erläutert Tim Ziemer. „Das ist zu jeder Zeit und auf Wunsch im Bereich von Zehntelmillimetern möglich. Die psychoakustische Sonifikation ist eine Weltneuheit, für die wir bereits Preise bekommen haben.“ Das Team hat gezeigt, dass Menschen nach einem 30-Minuten-Training mit dem „Ton-Wegweiser“ ein vier Millimeter großes Ziel in einem 20-mal 20 Zentimeter großem Raum genauso zuverlässig finden wie mit visueller Hilfestellung.

Informationen aus dem Spiel wichtig für Weiterentwicklung

„Durch die Informationen, die wir mit dem Spielen außerhalb des OPs sammeln, können wir den Einsatz der Töne im OP optimieren. Im Moment bereiten wir auch Experimente in einer chirurgischen Umgebung vor“, so Holger Schultheis. „Aber an Experimenten sind nur einige Dutzend Teilnehmerinnen und Teilnehmer beteiligt, und sie dauern immer nur ein bis zwei Stunden. Um Aussagen über Langzeit-Trainingseffekte und eine größere Population zu treffen, brauchen wir die Daten aus dem Spiel.“

Neben der Chirurgie sind auch weitere Szenarien für den Einsatz der Psychoakustischen Sonifikation denkbar – beispielsweise das Steuern von Drohnen und Unterwasserrobotern oder das Monitoring von Patientendaten.

Weitere Informationen:

http://curat.informatik.uni-bremen.de

PREVIEW onlinePressekontakt
Dr. Tim Ziemer
Universität Bremen
Bremen Spatial Cognition Center (BSCC)
T. 0421 - 218 - 64280
ziemer@uni-bremen.de

PD Dr. Holger Schultheis
Universität Bremen
Bremen Spatial Cognition Center (BSCC) und Institut für Künstliche Intelligenz
T. 0421 - 218 - 64292
schulth@informatik.uni-bremen.de



Download

Szene aus dem Spiel, das Masterstudierende gemeinsam mit Forschenden der Universität Bremen für die „Psychoakustische Sonifikation“ entwickelt haben.
Quelle: L. Meirose/D. Tauritis
Download

Spielend Leben retten: Ein Projekt der Uni Bremen
Quelle: Uni Bremen
ANZEIGE
ANZEIGE


Transparente Solarzellen von der Rolle

Organischen Photovoltaik: Neuer Rekord
Fraunhofer - Die Forschung im Bereich der Organischen Photovoltaik arbeitet mit Nachdruck daran, die Wirkungsgrade weiter zu erhöhen. Neue Materialien aus der synthetischen organischen Chemie haben in den ...



Erster KI-Zwilling – So sparen Firmen nicht nur Geld

Weltpremiere auf dem DEUTSCHEN INNOVATIONSGIPFEL
ORS GROUP - Ab sofort können Unternehmen navigieren, wie ein Pilot seinen Flieger. KI macht´s möglich. Selbst auf spontane Ereignisse - wie zum Beispiel die Corona-Krise - schlägt die KI-Lösung der ...



Notebook für robustes Arbeiten

Samsung bringt sein Galaxy Tab Active3
PREVIEW online - Galaxy Tab Active3 stellt Samsung ein neues Tablet in der Kategorie der Ruggedized Devices vor. Das robuste Tablet in schlankem, kompaktem und mobilem Design eignet sich für den Einsatz in ...



Technisch höchste Standards

Mit Highspeed in den Supercup
PREVIEW online - DTAG – Highspeed im Netz und auf dem Rasen: vor dem deutschen Supercup 2020 lassen die Telekom und der FC Bayern München die Allianz Arena erleuchten – in Magenta mit einem T5G-Logo. Mit der Illumination ...



Wie Technik den Tourismus beflügeln kann

Erster europäischer 5G AR-Hackathon
PREVIEW online - Der vom digihub Düsseldorf / Rheinland, Huawei Deutschland und weiteren Partnern (u.a. Landeshauptstadt Düsseldorf, China Kompetenzzentrum, Tourismus NRW e.V.) veranstaltete 5G Augmented Reality (AR) ...



Visitenkarten waren gestern

Schüler transformieren sie ins digitale Zeitalter
PREVIEW online - Eher man seine Visitenkarte aus der Tasche kramt – wenn man überhaupt eine bei sich hat –, haben Davis Zöllner und Berkay Cankiran ihre erwünschten Kontaktdaten bereits zehnmal übermittelt. Mit ihrem ...



Kommunikation mit KI-optimierter Wirkung

Neue Wirkungsfeatures fördern den Vertriebserfolg
Precire – Kommunikation mit Wirkung ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für jegliche Vertriebs-, Marketing- und Werbeaktivitäten. Texte mit aussagekräftigen Botschaften spielen die Hauptrolle, um die ...



ANZEIGE
Presse-Mitteilungen   RSS-Feed
ANZEIGE
About
PREVIEW online ist ein multimediales News-Portal für technisch Interessierte.
Ohne langes Suchen und Site-hopping finden Sie hier gewünschte Informationen. Mit einem Blick sehen Sie auf PREVIEW online sofort, welche Medien zu den jeweiligen Themen vorhanden sind. Eine optimale Kombination aus Kategorien, Schlagwort- und Volltextsuche erleichtert Ihnen das Finden gewünschter Informationen erheblich. Wenn Sie Wichtiges über Themen, Unternehmen, News, die Sie interessieren, nicht verpassen möchten, abonnieren Sie sich unseren NEWS-Allert.
Alle Infos sind nur 1 Klick entfernt - das ist PREVIEW online.
IMPRESSUM / DATENSCHUTZ