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MAINZ//2011: 56. GMDS-Jahrestagung und 6. DGEpi-Jahrestagung

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e. V.
Deutsche Gesellschaft für Epidemiologie e. V.

26. - 29.09.2011 in Mainz

Eine Nutzenbewertung von 3D-Visualisierung für die Biomedizin

Meeting Abstract

  • Fred Viezens - Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen
  • Daniela Skrowny - Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen
  • Andrea Schneider - Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen
  • Frank Dickmann - Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen
  • Ulrich Sax - Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen

Mainz//2011. 56. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (gmds), 6. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Epidemiologie (DGEpi). Mainz, 26.-29.09.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. Doc11gmds462

DOI: 10.3205/11gmds462, URN: urn:nbn:de:0183-11gmds4627

Published: September 20, 2011

© 2011 Viezens et al.
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Text

Einleitung: Aufgrund des damit verbundenen technischen Aufwandes bei der Entwicklung von Visualisierungstechniken auf 3D-Basis stellt sich die Frage: Was ist der effektive Benefit realistischer 3D-Darstellungen? Dieser Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die Relevanz realistischer 3D-Präsentationstechniken in der Biomedizin und schlägt für die Bewertung eine einfache strukturierte Analyse-Methode vor.

Methoden: Das BMBF-Projekt MediGRID [1] hat auf Basis der Grid-Computing-Technologie, einer verteilten und Community-integrierten IT-Infrastruktur [2], eine Visualisierungs-Cluster-Lösung aufgebaut. Zusätzlich wurde ein autostereoskopischer 3D-Monitor für einen höheren Immersionsgrad integriert. Mit 3D getestet wurde die GLOBE-3D-Genom-Plattform, die ein besseres Verständnis komplexer Genomdaten durch Visualisierung erzielt [3].

Ergebnisse: Die Integration der Technik für realistische 3D-Darstellungen ist sehr aufwändig, wenn die 3D-Unterstützung nicht direkt in der Anwendung integriert ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Anwender bei der Nutzung der GLOBE-3D-Genom-Plattform auf einfachen 2D-Bildschirmen keine Einschränkungen erfahren. Daher ist eine Nutzen-Analyse zur Einschätzung der Relevanz von 3D-Darstellung für biomedizinische Forschung und medizinische Behandlung erforderlich. Grundlage der Nutzen-Analyse sind drei Perspektiven (P) zur Bewertung von 3D-Darstellungen mit besonderem Fokus auf die biomedizinische Forschung:

(P1) Geräteebene: CAVE, 3D-Bildschirm (autostereoskopisch), 3D-Bildschirm mit Brille (Shutter oder Polarisation), Head-Mounted-Display;

(P2) Anwendungsebene: Standbild, animiertes Modell, Videos, Bildstromdaten;

(P3) Ergebnispräsentation: spezifische biomedizinische Ergebnisse, alternative Lösung ohne (3D-) Visualisierung.

In Gesprächen mit Experten wurden die beiden folgenden Anwendungsfälle definiert, für die realistische 3D-Darstellung einen Mehrwert darstellt:

Use Case 1: In der Therapie von Patienten mit Höhenangst kann eine CAVE (P1) mit einem animierten Landschaftsmodell (P2) genutzt werden. Der Patient kann sich in einer CAVE sicher durch virtuelle Höhen bewegen. Der Effekt, dass der Patient sich so fühlt, als befände er sich wirklich auf einer höheren Ebene, kann nur durch die „Überlistung“ des menschlichen Gehirns mit realistischen 3D-Darstellungen (P3) erreicht werden. Alternativ müsste mit dem Patienten eine speziell betreute Klettertour durchgeführt werden (P3).

Use Case 2: Die Anzeige der 3D/4D Bilder von Magnetresonanztomographie-Geräten auf einem 3D-Bildschirm (P1) zeigt ein animiertes Modell oder Bildstromdaten (P2), um das medizinische Verständnis von Studenten in eLearning-Umgebungen (P3) zu unterstützen.

Diskussion: Es wird postuliert, dass es in der biomedizinischen Forschung und der medizinischen Behandlung nur eine sehr kleine Anzahl von Anwendungen gibt, für die realistische 3D-Umgebungen einen signifikanten Mehrwert darstellen. Für eine konkrete Beantwortung der einleitend gestellten Frage sind weitere Untersuchungen über einen längeren Zeitraum notwendig. Dementsprechend wird empfohlen, dass 3D-Anwendungen zu wissenschaftlichen Zwecken im Hinblick auf ihren Nutzen weiter erforscht werden müssen.

Danksagung: Unterstützt durch WissGrid(FKZ:01IG09005A-L), gefördert vom BMBF.


Literatur

1.
MediGRID MediGRID. Telematikplattform für medizinische Forschungsnetze (TMV) e.V.), Berlin. Available from: http://www.medigrid.de/index.html. Letzter Zugriff: 2011.03.14 External link
2.
Foster I, Kesselman C. The grid: blueprint for a new computing infrastructure. 2nd. Aufl. Amsterdam, Boston: The Elsevier series in grid computing, Morgan Kaufmann; 2004.
3.
Knoch TA, Lesnussa M, Kepper N, et al. The GLOBE 3D Genome Platform - towards a novel system-biological paper tool to integrate the huge complexity of genome organization and function. Studies in Health Technology and Informatics. 2009;147:105-16.