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


Fantasy-Game: Summoners War

Neues Gameplay, neue Funktionen
Com2uS – Das von Com2uS entwickelte Handyspiel „Summoners War“ gehört zu den weltweit erfolgreichsten Spielen seiner Art und ist für sein aktionsreiches Fantasy-Gameplay bekannt. Seinen Fans mit ...



Dreifach-Laser für atemberaubende Kontraste

Großformat auf die eigenen vier Wände
Samsung – Mit dem neuen 4K-Ultra-Kurzdistanz-Projektor „The Premiere“ verwandelt Samsung die heimischen Wände in einen privaten Kinosaal. Das neue Highlight des Lifestyle-TV-Portfolios ist auf dem ...



Klicken mit Blicken

Neue Dimension in der Interaktion mit Geräten
4tiitoo – Die Lösungen des auf Blicksteuerung bei der Computerbedienung spezialisierte Münchner Start-up von 4tiitoo ersetzen einen Großteil der Mausinteraktion am Computer-Arbeitsplatz durch ganz ...



Hamburg erneut Deutschlands smarteste Stadt

München & Köln top - Siegen & Salzgitter flop
- Bitkom - Dass Hamburg zu den schönsten Städten Deutschlands gehört, ist hinlänglich bekannt. Nun hat die Hansestadt aber auch noch den Titel als „Deutschlands smarteste Stadt“ verteidigt. Das ist ...



Wir können Wandel

Bochum Nr.1 im Bitkom Smart-City-Index
- BITKOM - Der Smart City Index des IT-Branchenverbands Bitkom erscheint einmal im Jahr und gibt Aufschluss darüber, in welchen Städten die digitale Infrastruktur und ihre Angebote weiterentwickelt ...



Schutz sensibler Daten sekundenschnell

Mobile Datensicherheit per Fingerabdruck
Lexar – Streng vertrauliche Dokumente lassen sich jetzt mit dem JumpDrive F35 einfach und schnell per Fingerabdruck schützen. Eine clevere Idee, die Lexar da umgesetzt ...



Weltpremiere: Neue Drohnen-Generation

Wie intelligente Drohnen Menschen finden
JKU – Alleine 2019 flog der Österreichische Automobilclub (ÖAMTC) mehr als 2.000 alpine Such- und Bergungseinsätze mit Helikopern. Dabei kommen Wärmebildkameras zum Einsatz, die die Differenz von ...



Die Finalisten stehen fest

Die besten Ideen der BR3 Start-up Challenge
BR3 – Für die BAYERN 3 Community sind es spannende, neue Produkte. Für die Start-ups das vielleicht wichtigste Investment ihres Lebens. Bei der Start-up Challenge von BAYERN 3 und BR24 haben Start-ups ...



Ritterschlag fürs „TikTok“ aus dem Allgäu

Pro7 setzt Filmstudio aus der Westentasche ein
PREVIEW online - Nach Sparkassen, den ersten Schulen und Universitäten, setzt jetzt auch die ProSiebenSat.1-Group das „Filmstudio aus der Westentasche“ ein. Wenn selbst ein TV-Sender die clevere Lösung des Allgäuer ...



Sicheres Öffnen - Auch von unterwegs

Türklingel auf dem Smartphone
Siedle – Wer steht vor der Haustür? Dank der Siedle App ist das jetzt – auch im Urlaub oder unterwegs – kein Geheimnis mehr. Wenn es daheim an der Haustür klingelt meldet die smarte Anwendung das ...



ANZEIGE
Presse-Mitteilungen   RSS-Feed
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