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Bachelorarbeiten von Aron Diekmann und Rudi Wolf 2018

Prototypische Umsetzung und Evaluation einer Angiographiegerätesteuerung aus zwei Myo Gesture Control Armbändern

Bachelorarbeit von Florian Bürger 

Erst-Betreuung Informatik: Prof. Dr. Gitta Domik-Kienegger
Zweit-Betreuung Psychologie: Prof. Dr. Ingrid Scharlau

Seit Jahren nimmt die Anzahl an hybriden Operationssälen (Hybrid-OP) kontinuierlich zu, wodurch immer mehr schonende Eingriffe an Patienten durchgeführt werden können. Ein Hybrid-OP ist ein Operationssaal, der mithilfe von bildgebenden Geräten Diagnostik und Therapie vereint. Dabei ist es möglich, mittels des bildgebenden Gerätes während der Operation eine zwei- oder dreidimensionale Bildgebung anzufertigen. Diese Aufnahmen werden auf zugehörigen Monitoren dargestellt. Aufgrund des bildgebenden Gerätes kann der Chirurg jederzeit sehen, wo er sich mit seinen chirurgischen Instrumenten in dem Patienten befindet. Dadurch sind neben konventionellen chirurgischen Eingriffen auch sogenannte minimalinvasive Eingriffe umsetzbar, welche den Einschnitt in den Patienten gering halten. Das medizinische Bildgebungsgerät wird auch Angiographiegerät genannt und während einer Operation mehrmals neu ausgerichtet. Die Steuerung des Angiographiegerätes geschieht mithilfe einer am OP-Tisch fest montierten Steuereinheit. Bei der Benutzung dieser Steuerung treten jedoch Probleme hinsichtlich der Sterilität und Autonomie des Chirurgen auf, da die Steuereinheit durch Plastikabdeckungen geschützt wird und der Chirurg teilweise die Steuerung des Angiographiegerätes an das Personal weiterdelegieren muss.Aufgrund der Probleme der herkömmlichen Steuerung des Angiographiegerätes erscheint die Entwicklung einer alternativen Steuerungsmethode sinnvoll. Hierfür eignet sich eine myoelektrische Steuerung zum Beispiel in Form des Myo Gesture Control Armbands. Das Myo Armband ist ein Gerät, welches die myoelektrischen Signale der Muskelbewegungen erfasst, wodurch Armbewegungen und Handgesten des Nutzers erkannt werden können. Durch die kabellose Steuerung des Armbandes und der Benutzung unter der OP-Bekleidung können die Probleme der Sterilität und Autonomie des Chirurgen gelöst werden.

Ziel der Arbeit ist es, eine existierende einarmige Steuerung, die auf der Verwendung eines einzelnen Myo Gesture Control Armbandes an einem Arm beruht, durch Hinzunahme eines zweiten Myo Gesture Control Armbands zu optimieren. Dabei werden zwei Varianten angestrebt. Zum einen eine zweiarmige Steuerung und zum anderen eine Steuerung mit zwei Myo Armbändern an einem Arm.

Zur Evaluation der prototypisch implementierten Steuerungsalternativen wurde ein Benutzertest durchgeführt, in dem zwei selbst konzipierte Steuerungsalternativen untersucht wurden. Zum Vergleich sind die Ausgangssteuerung und die konventionelle Steuereinheit in Form eines Gamepads hinzugezogen worden. Innerhalb des Benutzertests wurde die Effektivität, Präzision, Benutzerfreundlichkeit sowie die körperliche Belastung der jeweiligen Steuerungsalternativen mittels zu absolvierender Aufgaben und Fragebögen innerhalb einer Unity-Simulation ermittelt.
In Bezug zur Genauigkeit und Effektivität wies jede Steuerungsvariante eine Erfolgsquote von 100% auf, weswegen mithilfe jeder Steuerung die geforderten Aufgaben erfolgreich durchgeführt werden konnten. Hinsichtlich der gemessenen Kriterien schnitt die Gamepad-Steuerung am besten ab. Die zweiarmige Steuerung war im Durchschnitt nur 6% langsamer, wurde jedoch als zu komplex und anstrengend bewertet. Die selbst konzipierte einarmige Steuerung stellte eine Verbesserung der Ausgangssteuerung dar, stand jedoch hinsichtlich aller untersuchten Kriterien der Gamepad-Steuerung nach. Zudem war die einarmige Steuerungsvariante zwar im Durchschnitt ca. 22% langsamer als die zweiarmige Steuerungsalternative, wurde jedoch hinsichtlich der Benutzbarkeit und Belastung weitaus besser bewertet als diese.
  
 

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