Technologie

Shift Medical 2021: Medical XR in virtueller Umgebung - Interview mit Dr. Lars Riedemann

Onlinekonferenzen können anstrengend sein. Oft kombinieren die Formate das Unbeliebte aus zwei Welten: Frontale Vortragssituationen, stockende Diskussionen, virtuelle Kaffeepausen ohne Kaffee und ohne interessante Gespräche. Auf der Shift Medical ist dies anders. Die virtuelle Konferenz zu medizinischen Extended-Reality-Anwendungen ist zugleich ein fachliches Schwergewicht. Und das hat viel mit Dr. Lars Riedemann zu tun.

Shift Medical 2021

Da war zunächst Staunen. Lars Riedemann erinnert sich, wie er 2016 die Sozialen Medien durchforstet hatte und sich wunderte, dass es keine Diskussionsgruppe zur Anwendung von Extended Reality (XR) in der Medizin gab. Doch das Forschungsfeld war damals noch ganz frisch. Riedemann selbst hatte erst vor kurzem die medizinischen XR-Systeme kennengelernt. Zwar ist Riedemann kein IT-Fachmann, sondern Neurologe mit dem Schwerpunkt Hirntumore. Doch bereits als Zehnjähriger begann er auf dem C64 zu programmieren, hangelte sich über Webdesign weiter bis zu 3D-Visualisierungen. In seiner Promotionsphase erkannte Riedemann dann das Potenzial der 3D-Technik für die Medizin, etwa, wenn es darum ging, Proteine dreidimensional darzustellen. Und auch während seiner medizinischen Forschungen in den USA ließ ihn das Thema nicht los: Während er sich an der Harvard Medical School und am MIT intensiv mit Nanotechnologie, Bildgebung und Lasermikrospie auseinandersetzte und den Blutfluss in Hirntumoren analysierte, verstand er, dass VR (Virtual Reality) der Medizin vielfältige Therapieansätze bietet. Doch noch stand er fast allein auf weiter Flur.

Herr Riedemann, was ist Extended Reality (XR)?

Lars Riedemann (R): Das ist gar nicht so einfach zu definieren. Denn in diesem sich rasch entwickelnden Feld ist die Terminologie weiterhin im Fluss. Grundsätzlich kann man jedoch Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) voneinander unterscheiden: In der AR werden virtuelle 3D-Objekte über das Display eines Tabletts oder Handys in das Abbild der physikalischen Umgebung projiziert. Auch die Projektion durch eine AR Brille ist prinzipiell möglich. In der VR ist hingegen alles, was man sieht, rein virtuell und durch Computercode generiert. Stark vereinfachend formuliert ist XR ein Kontinuum von physikalischer Realität bis hin zur kompletten Virtualität, welches AR und VR einschließt.

Und wie lässt sich XR in der Medizin anwenden?

R: Theoretisch sind die Anwendungsmöglichkeiten von XR unbegrenzt. Und genau das ist ein Problem: Um von der Ärzteschaft akzeptiert zu werden, muss sich Medizintechnik nämlich darin bewährt haben, sehr spezifische Probleme zuverlässig zu lösen.

Als klinisch tätiger Neurologe und Biomedical Engineer sehe ich vor allem vier Bereiche, in denen sich XR in der Medizin sinnvoll anwenden lässt:
- VR kann physikalische Reize der Außenwelt durch die Immersion im virtuellen Raum abschwächen. Das ließe sich etwa bei Blutentnahmen, in der Anästhesie oder bei der Schmerzmodulation anwenden.
- Die Sensoren der VR-Systeme können die Bewegungsdaten von Personen im dreidimensionalen Raum – wie zum Beispiel Armbewegungen oder das Gangbild – sehr präzise registrieren. Diese Daten eignen sich zum Beispiel perfekt, um im Bereich der medizinischen Diagnostik Patienten mit einer Parkinson-Erkrankung digital zu charakterisieren.
- Ärzte könnten von VR- und AR-Systemen bei der Planung und der Durchführung von Operationen profitieren.
- Und schließlich lässt sich die VR-Technologie außerhalb von Kliniken in der Ausbildung anwenden: Medizinstudenten, Ärzte und Pflegepersonal können in einer sicheren Umgebung kritische Situationen einüben, die vielleicht nur selten vorkommen. Auch ließe sich durch VR eine eindrückliche Patienten-Perspektive einnehmen, was zur Steigerung der Empathie in der Arzt-Patienten-Beziehung führen kann.

Ist die Technik nicht sehr klobig?

R: Wenn wir dieses Interview in 20 Jahren nochmals führen, werden wir uns sicherlich über den heutigen Stand der Technik amüsieren (lacht). Aber im Ernst: In den letzten drei Jahren gingen die Entwickler den Schritt von schweren, kabelgebundenen Helmen hin zu leichten Systemen, die man innerhalb weniger Sekunden aufschnallen kann. Der Computer, das Display, die multiplen Bewegungssensoren sowie eine adäquate Kühlung sind mittlerweile nahtlos in einem mobilen Gesamtsystem verbaut, ebenso eine Batterie, die vernünftige Laufzeiten ermöglicht. Ich denke, dass in nicht allzu ferner Zukunft Rechenleistung in die Cloud ausgelagert werden kann und die Steuerung bald intuitiv per Handtracking erfolgen wird. Dies wird nicht nur die Performanz der Systeme signifikant steigern, sondern auch ihre Anwendung vereinfachen.

Und wie ist es um den Datenschutz bei XR in der Medizin bestellt?

R: Die generelle Diskussion um den Datenschutz trifft auch auf den XR-Bereich zu, das heißt dort sind ebenso vor allem Datenerhebung, -verarbeitung und -austausch sowie das Recht an den eigenen Daten betroffen. Die Datendichte und die Datenqualität sind bei XR-Anwendungen jedoch ungleich höher: So wird die Position des Körpers im dreidimensionalen Raum einschließlich Eyetracking, Pupillenweite und EEG sekundengenau übertragen. Derjenige, der Zugriff auf diese Daten hat, weiß mehr über den eigenen Körper und seine unbewussten Reaktionen als man selbst. Und über das Bewegungsprofil lässt sich jeder Mensch ähnlich einem digitalen Fingerabdruck eindeutig identifizieren. Darüber hinaus ist ein XR-System in hohem Maße manipulierbar: Dritte haben volle Kontrolle darüber, was man sieht und hört. Das alles verleiht der Diskussion um den Datenschutz eine ganz andere Dringlichkeit.

Am Anfang stand der persönliche Austausch mit Gleichgesinnten über die Möglichkeiten, XR in der Medizin anzuwenden. Dann richtete Riedemann eine Gruppe auf einer sozialen Plattform ein. Zunächst war das Interesse gering. Aber nach 1,5 Jahren begann sich eine bunte Gemeinschaft aus Programmierern, Mitarbeitern großer Tech-Konzerne, Medizintechnikern, Physio- und Sprachtherapeuten, Ärzten, Pflegern und Vertretern der pharmazeutischen Industrie zusammenzufinden. Heute umfasst diese größte Medical-XR-Community weltweit über 2.400 aktive Mitglieder.

Für zielführende Diskussionen mit allen Mitgliedern wurde der Kreis jedoch zu groß und in der Community wuchs der Wunsch, sich auf einer Konferenz auszutauschen. Damals gab es in Europa noch keine Veranstaltung zum Thema „Medical XR“, die den Anforderungen entsprochen hätte. Und so planten Lars Riedemann und seine Mitstreiter eine Fachkonferenz in Heidelberg. Dann kam Corona. Doch die Initiatoren ließen sich nicht entmutigen und entwickelten mit der Shift Medical 2020 die weltweit erste wissenschaftlich-medizinische Veranstaltung, die komplett in einer dreidimensionalen, virtuellen Umgebung stattfand.

Die diesjährige Shift Medical fand vom 23. – 25. September 2021 statt. An den drei Konferenztagen gab das 14-köpfige Team alles zusammen mit drei Moderatoren, fünf Sponsoren und vier Supportern. 65 Speaker von 54 Unternehmen und Institutionen gaben Fachvorträge rund um das Thema Medical XR. Insgesamt 327 registrierte Teilnehmer zählte die Konferenz.

Was ist das Besondere an der Shift Medical?

R: Die Konferenz findet vollständig im virtuellen Raum statt. Jeder Teilnehmer steuert dort einen Avatar, den man frei personalisieren kann. Das mindert soziale Distanzen, es gibt keine Ausgrenzung aufgrund äußerer Merkmale: Eine Studentin sieht genauso aus wie ein Professor, Geschlecht und Hautfarbe spielen keine Rolle. Es wird auch kein Bild übertragen, das heißt es ist möglich, im Pyjama daheim vor dem Computer zu sitzen, während man im perfekten Outfit durch die virtuelle Kongressumgebung geht.

Man kann sich mit anderen Konferenzbesuchern unterhalten und mit ihnen interagieren. Und zwar nicht in einem klassischen Chat, sondern über einen speziellen Audiokanal. Dabei beeinflusst die räumliche Nähe der Gesprächspartner unter anderem die Lautstärke der Kommunikation. Diese akustische Funktionsmechanik fördert die soziale Interaktion: Man muss auf jemanden zugehen, um mit ihm zu sprechen.

Sebastian Smieja (S): Das alles schafft eine unglaubliche Immersion, obwohl die Konferenz nur auf einem 2D-Monitor stattfindet. Eines Abends hatte ich selbst den Eindruck, drei Kilometer gelaufen zu sein, obwohl ich nur den Avatar gesteuert habe.

Wie ist die Shift Medical organisiert?

R: Es gibt drei Bereiche: In einem Auditorium halten 75 Redner Vorträge mit Präsentationen und Videoeinlagen. An den Panel-Diskussionen nehmen circa 10 bis 15 Avatare teil, die direkt miteinander und mit dem Publikum kommunizieren. Und bei Posterpräsentationen kann man sich in kleinen Gruppen zu Spezialthemen austauschen. Dabei kommen auch 3D-Visualisierungen zum Einsatz, was auf herkömmlichen Poster-Sessions nicht möglich ist.
S: Die Hauptstärke des Formats liegt darin, zufällige Bekanntschaften zwischen zwei Tagungsteilnehmern zu ermöglichen – also genau das, was wir an herkömmlichen Video-Konferenzen und ihren Kaffeepausen so vermissen: Zwei Avatare unterhalten sich an einem Stehtisch über ein Thema, das mich interessiert. Ich gehe hin und diskutiere mit. So bilden sich mitunter virtuelle Menschentrauben.

Gab es einen Stream oder eine Aufzeichnung der Konferenz?

R: Nein, das war alles live. Wir sind nämlich der Überzeugung, dass vor allem spontane Gespräche, zufällige Bekanntschaften und das gekonnt Improvisierte in guter Erinnerung bleiben. Zudem wollen wir unseren Speakern einen geschützten Raum bieten, in dem sie auch von vorgefertigten Skripten abweichen, Thesen in den Raum werfen und frei diskutieren können.
Und als interessierter Fachfremder kann man sich wie bei jeder anderen öffentlichen Veranstaltung ein Ticket zu einem fairen Preis kaufen. Wir wollen kein elitärer Kreis von Technologie-Enthusiasten sein, der sich von der Öffentlichkeit abschottet.

Welche Technik steckt hinter der Shift Medical?

R: Die Technik an sich gibt es bereits seit den 1970er Jahren. Anfang der 1990er Jahre wurde sie in Form von 3D-Spielen einem breiten Publikum bekannt. Die virtuelle Umgebung der Shift Medical beruht auf dem 3D-Client der TriCAT GmbH, einem Unternehmen aus Ulm. Die Plattform ist aber nur die technische Grundlage. Sie gleicht der leeren Halle, die man für eine „richtige“ Tagung mietet: Für den Erfolg der Konferenz ist die Konzeption einer gemütlichen und funktionalen Kongressumgebung entscheidend. Redner und Besucher sollen sich wohlfühlen. Das gilt genauso für den virtuellen Bereich, wird dort aber fast immer vernachlässigt.

S: Wir haben ein Team von 20 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Start. Diese sorgen für die Kommunikation des Events, für die Gestaltung der Website, für Texte, Marketing und die Organisation der virtuellen Kongressumgebung selbst: Die Einrichtung der einzelnen virtuellen Räume, die Betreuung der Speaker und die Vor- und Nachbereitung der Präsentationen. Wie bei jeder normalen Konferenz kommt es darauf an, die Menschen abzuholen und ihnen das Gefühl zu geben, willkommen zu sein.

Was hat Sie am meisten überrascht?

R: Es gab auch Fälle von digitalem Vandalismus (lacht). In unserer virtuellen Umgebung kann man nämlich Objekte wie virtuelle Strandstühle und Kaffeebecher platzieren und verschieben. Das haben die Teilnehmer auch gemacht, die Sachen später aber nicht mehr weggeräumt. Das mussten wir dann nach der Tagung selbst tun.

Damit aus Diskussionen Innovationen werden, ist mehr als eine Tagung notwendig. Davon ist Lars Riedemann überzeugt. Im Medical XR Accelerator werden bald 18 Partner zusammenarbeiten, um gemeinsam medizinische XR-Anwendungen zu entwickeln. Die Rechtsform des eingetragenen Vereins ermöglicht den Mitgliedern flexible Vernetzung und niederschwelligen Austausch – ohne komplizierte Kooperationsvereinbarungen und lange Antragsverfahren. Und das ist es, was Lars Riedemann will: Die PS rasch, aber nachhaltig auf die Straße bringen.

Weshalb haben Sie den Medical XR Accelerator mitbegründet?

R: Der Weg von einer Fachtagung hin zu einem Accelerator ist für mich eine natürliche Progression: Die Shift Medical würde wirkungslos verpuffen, wenn es keinen Ort geben würde, an dem die Ideen ihre Innovationskraft entfalten können. Deshalb wollen wir in Heidelberg eine Anlaufstelle bieten, wo wir das, was wir in unserer virtuellen Community und auf unserer Konferenz kritisch diskutieren, auch gemeinsam in konkrete Lösungen umsetzen.
Unser Ziel ist es, ein gut strukturiertes Innovationsnetzwerk aufzubauen, das Unternehmen und Forschungseinrichtungen einen Raum des vertrauensvollen Austausches bietet, um in enger Kooperation die angewandte Technologieentwicklung im Medizinbereich voranzutreiben.

Weshalb haben Sie sich für den Technologiepark Heidelberg als Standort entschieden?

R: Die räumliche Nähe zu exzellenten Forschungseinrichtungen ist ein Faktor, den viele Acceleratoren nicht ausreichend berücksichtigen. Man fährt nach 10 Stunden Dienst oder Arbeit nicht noch quer durch die Stadt, um in seiner kostbaren Freizeit über Zukunftstechnologien in der Medizin zu sprechen. Hier auf dem Campus des Neuenheimer Feldes sind die Wege kurz.
Der Technologiepark Heidelberg bietet uns aber nicht nur tolle Räumlichkeiten vor Ort, sondern auch zahlreiche Möglichkeiten der Vernetzung und des Austauschs mit Unternehmen und Institutionen aus dem Bereich Medtech und IT. Heidelberg ist mit seiner einzigartigen Dichte an Spitzeneinrichtungen ein idealer Standort. Und das Wichtigste: Jede kreative, unkonventionelle Initiative braucht Menschen, die an sie glauben und ihr erlauben, zu wachsen.

Das Interview wurde von Stefan Burkhardt geführt. 

Dr. Lars Riedemann
Medical Extended Reality Accelerator Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 582
69120 Heidelberg
Deutschland
 

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