Der Stellenwert der Augmented-Virtual Reality unterstützten Lehre in der Neuroanatomie

Abstract Hintergrund Die Visualisierung im Rahmen der universitären Lehre ist schon lange ein wesentlicher und hilfreicher Bestandteil in der Lehre der Medizin und vor allem in der Anatomie (Alaraj et al., 2011). Bis dato erfolgt die Lehre hauptsächlich durch 2D Bilder in Anatomieatlanten sowie in Kadaver-Dissektions-Kursen, mit haptischen anatomischen Modellen und zunehmend mit Hilfe von computergestützten 3D Animationen. Jedoch bleibt vor allem die Neuroanatomie aufgrund der komplexen Lagebeziehung der neuroanatomischen Strukturen ein für Studierende schwieriger Lerninhalt. Vor diesem Hintergrund wurde in diesem interdisziplinären Projekt ein digitales, innovatives Lehrformat für den erstmaligen Einsatz eines neuroanatomischen Augmented-Virtual Reality-Modells in der Neurochirurgie der Kopfkliniken des Universitätsklinikums Erlangen entwickelt. Ziel dieses Projektes ist es, ein verbessertes, dreidimensionales Verständnis in der Neuroanatomie zu vermitteln und den damit verbundenen pädagogischen Stellenwert der Augmented-Virtual Reality unterstützten Lehre in der Neuroanatomie in der studentischen Ausbildung prospektiv zu untersuchen. Methoden Auf Grundlage eines Schädel-Magnetresonanztomografie (MRT) - Scans wurde ein virtuelles 3D Modell mit relevanten neuroanatomischen Strukturen mit Hilfe der Computersoftware Brainlab sowie der Element Viewer Software rekonstruiert, welches anschließend mit dem ‚Head Mounted Device‘ (HMD) visualisiert werden konnte. Studierende (D = 30) der Medizin im zweiten Jahr an der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen wurden eingeladen, an einem Augmented-Virtual Reality Seminar ergänzend zum Neuroanatomie Dissektionskurs teilzunehmen. Der Kurs (Dauer zwei Stunden) erfolgte in Kleingruppen (ein Dozent – drei Studierende), wobei die Partizipanten in enger thematischer Anlehnung an die Neuroanatomie Lehre mit der Hilfe der Augmented Reality Viewer Brillen das jeweilige 3D Modell, die MRT-Aufnahmen sowie konventionelle 2D Bilder studieren konnten. Die Erfassung der Faktoren Akzeptanz, der Perzeption und der pädagogischen Wertigkeit (schnelleres Erlernen, tieferes und langfristiges Verständnis, allgemeine Nützlichkeit und generelle Durchführbarkeit), um den Stellenwert der Augmented-Virtual Reality unterstützten Lehre in der Neuroanatomie einschätzen zu können, erfolgte mittels eines systematischen quantitativen / qualitativen Surveys mit 12 Multiple Choice Fragen mit fünf Auswahlmöglichkeiten (beispielsweise: ich stimme vollständig zu, ich stimme eher zu, ich stimme weder zu noch ab, ich stimme eher nicht zu, ich stimme überhaupt nicht zu) und drei offenen Fragen. Ergebnisse Die statistischen Ergebnisse des Surveys bestätigen die positive Wahrnehmung und den hohen Stellenwert von Augmented-Virtual Reality in der Lehre der Neuroanatomie. Die Ergebnisse der geschlossenen Fragen zeigen überwiegend positive Resonanz. 83% der Teilnehmenden finden die 3D Visualisierung anatomischer Strukturen nachvollziehbar, 77% stimmen zu, dass das Erlernen der anatomischen Strukturen einfacher sei. 87% schätzen diese Ergänzung zu bekannten Lehrmethoden als ‚sehr gut‘ ein, 13% als ‚gut‘. 74% sehen das Lernen mit der 3D-Brille als Verbesserung im Gegensatz zu 3D- Modellen, welche in 2D-Geräten präsentiert werden. Ein Großteil der Teilnehmenden (20/30) stimmt vollständig zu, sich die anatomischen Strukturen mittels der 3D Visualisierung auch langfristig besser merken zu können, 9/30 stimmen dem eher zu. Alle Teilnehmenden (30/30) sind der Meinung, dass die Augmented-Virtual Reality unterstützende Lehre eine sinnvolle Ergänzung zu herkömmlichen Lehrmethoden ist und 90% geben an, dass die diese ihr Wissen in der Neuroanatomie verbessern würde. Über die Hälfte der Partizipierenden (57%) konnten die 3D-Brille über 60 Minuten tragen, ohne, dass die Augen angestrengt waren, für 67% war das Tragen der Brille in Bezug auf Komfort und Passform für mehrere Stunden nur etwas anstrengend. Für 63% stellt auch der Umgang mit der Brille und dem Controller in Bezug auf Handling, Koordination und Visualisierung keine Schwierigkeit dar. Die Bestimmung des Mittelwertes der Nützlichkeit der Augmented-Virtual Reality beträgt 4,66 und der Hypothesentest zeigt eine signifikante Ablehnung der Nullhypothese, dass die Augmented-Virtual Reality keinen Nutzen hat. Die qualitative Auswertung der offenen Fragen ergibt eine positive Bewertung aufgrund des verbesserten Verständnisses anatomischer Zusammenhänge; Verbesserungsvorschläge betreffen Tragekomfort der Magic Leap One Brille und Optimierung der Interaktion. Schlussfolgerung Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass durch einen additiven, Neuroanatomiekurs mit Augmented-Virtual Reality-Unterstützung das dreidimensionale Verständnis der Neuroanatomie gefördert werden kann. Es bedarf hier weiterer Forschung, um den Nutzen und die pädagogische Eignung dieser Technologien zur effektiven Ausbildung der Medizinstudierenden genauer zu bestimmen.