Stud.IP Uni Oldenburg
University of Oldenburg
26.07.2021 16:41:39
ThesisTopics

Personal details

Title EEG-Messung von gebundener Aufmerksamkeit bei der präoperativen Planung einer Leber-OP mit AR und VR
Description
Die Nutzung von Augmentierter Realität (AR) und Virtueller Realität (VR) zur Erleichterung von
operativen Eingriffen wird seit einigen Jahren verstärkt erforscht (Khor et al., 2016; Quero et al., 2019;
Tang et al., 2018; Vles, Terng, Zijlstra, Mureau, & Corten, 2020). VR und AR-Systeme bieten eine
Vielzahl von potentiellen Vorteilen sowohl in der präoperativen Planung als auch für die
intraoperative Navigation.
Das exakte Ausmaß des Nutzens dieser neuen Technologien ist jedoch noch unklar. Zudem scheint es
wenig Literatur zum direkten Vergleich von VR und AR zu geben, zum Beispiel in Bezug auf die
kognitive Belastung der beiden Systeme. Ein zentraler Aspekt kognitiver Belastung ist der Level an für
die Informationsverarbeitung nötiger Aufmerksamkeit (Block, Hancock, & Zakay, 2010).
Gegenwärtig arbeitet die Abteilung für Viszeralchirurgie am Pius-Hospital Oldenburg mit Prototypen
für sowohl ein AR- als auch ein VR-System zur Unterstützung von onkologischen Operationen an der
Leber. Es finden Testläufe der Systeme statt, gefolgt von Experteninterviews, um qualitative Daten
über die Anwendungsfreundlichkeit und Entlastung durch VR und AR zu erhalten.
Um die potentiell unterschiedliche Aufmerksamkeitsbelastung von VR und AR quantitativ zu
vergleichen, sollen Proband*innen in einem Experiment gemessen werden, das angelehnt ist an ein
Design von Stefanidis und Kolleg*innen (Stefanidis, Scerbo, Korndorffer, & Scott, 2007). Das Design
testet ungebundene Aufmerksamkeitsressourcen durch die Einführung eines sekundären Tasks; für
diese Studie ist als entsprechender Task ein akustisches Oddball-Design vorgesehen.
In einem akustischen Oddball-Design werden in regelmäßigen Abständen Töne abgespielt, die einen
selten vorkommenden abweichenden Ton enthalten, welcher sich in Tonhöhe unterschiedet
(Rockstroh et al., 1996). Dieser seltene Stimulus (‚Oddball‘) ruft charakteristische Ereignis-korrelierte
Potentiale im EEG-Signal hervor; Wenn der Stimulus nicht substantiell abweicht und nicht taskrelevant
ist, tritt die sog. mismatch negativity (MNM) auf, und wenn der Stimulus ausreichend
abweicht um Aufmerksamkeit zu binden oder wegen seiner task-Relevanz Aufmerksamkeit bindet
tritt zusätzlich die P3 auf (Friedman, Cycowicz, & Gaeta, 2001). Hat der/die Proband*in also genügend
Aufmerksamkeitsressourcen übrig, um sich dem sekundären Task zuzuwenden, sollte man eine MNM
und eine P3 sehen, ansonsten nur eine MNM.
In Anbetracht des soeben erläuterten Forschungsstandes sind die Forschungsfragen dieser Studie wie
folgt:
1.) Binden die VR- und die AR-Methode unterschiedlich viel Aufmerksamkeit?
a. Ist die Leistung im sekundären Task signifikant besser in einer der beiden Methoden?
b. Tritt das P3-Potential konsistenter auf, oder hat es eine höhere Amplitude/ eine
kürzere Latenz in einer der beiden Methoden?
2.) Führen VR und AR zu unterschiedlich guten Ergebnissen bei der Resektionsplanung
(basierend auf einer Expert*innen-Beurteilung der Planung)
3.) Welche Zusammenhänge gibt es zwischen der Leistung im sekundären Oddball-Task, den
EEG-Korrelaten der auf den sekundären Task geladenen Aufmerksamkeit, und der
Selbsteinschätzung der kognitiven Belastung?

 
Home institution Visceral Surgery
Type of work practical / application-focused
Type of thesis Bachelor's or Master's degree
Author Dr. rer. nat. Verena Nicole Uslar, Dipl.-Biol.
Status available
Problem statement
Primäre Ziele
Diese Studie soll Aufschluss geben über die relative Aufmerksamkeitsbelastung von prä-operativer
Resektionsplanung mit AR im Vergleich zu VR, gemessen durch die Leistung im sekundären Oddball-
Task und die mit der Bearbeitung des sekundären Tasks einhergehenden ereigniskorrelierten
Potentiale im EEG-Signal.

Sekundäre Ziele
Der Zusammenhang der Aufmerksamkeitsbelastung, gemessen durch die Leistung im sekundären
Oddball-Task, der EEG-Korrelater derselben Aufmerksamkeitsleistung, und der von den Probanden
selbst empfundenen kognitiven Belastung, gemessen durch den Fragebogen NASA-Task-Load-Index
(NASA-TLX), soll überprüft werden. Bei hoher Korrelation könnte in Zukunft auf Selbstaussagen
verzichtet und damit der Testaufwand gesenkt werden.
Es soll zudem überprüft werden, inwieweit eine EEG-Messung durch das Tragen von VR/AR-Geräten
beeinträchtigt wird, und welche Schritte unternommen werden müssen, um diese Beeinträchtigung
so gering wie möglich zu halten oder in der Bereinigung der Daten auszugleichen. Eine stabile und
verlässliche Methode zur Messung von EEG während der VR/AR-Anwendung soll etabliert werden.
Requirement
Die Person, die diese Arbeit als Abschlussarbeit wählt, sollte idealerweise schon Erfahrung mit EEG-Messungen haben und einen gewissen Hintergrund in der Neuropsychologie. Alternativ wäre auch ein stärker technischer Hintergrund mit Wissen im Bereich AR/VR möglich. In jedem Fall ist eine Bereitschaft nötig, sich in die entsprechenden Hintergründe einzuarbeiten. Die Studie kann auch in einer Klinik in Bremen durchgeführt werden, wenn daran Interesse besteht.
Created 05/05/21