Interaktive Robotik in Medizin und Pflege
© Universität Bielefeld / Patrick Pollmeier
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Computer Science
Medicine
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Einsatz einer Krankenhausinformationssystem-Lizenz in der medizinischen Ausbildung
Art der Arbeit: Projektarbeit(Medizin)
Stichworte: Krankenhausinformationssystem (KIS), medizinische Ausbildung
Fachrichtung: Medizin
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Isabel Klemme, Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer
Beschreibung:
Erstelle einen Überblick über die Hersteller von Krankenhausinformationssystemen und die verschiedenen Funktionen eines KIS. Erstelle danach ein Konzept, wie diese Funktionen in der Lehre eingesetzt werden können, so dass Studierende lernen mit dem KIS umzugehen.
Konzept und Evaluation des Einsatzes sozialer Low-Cost-Roboter im Pflegeheim
Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Low-Cost-Roboter
Fachrichtung: Medizin
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Kira Loos, Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer
Beschreibung:
In dieser Arbeit wird ein Konzept für den Einsatz und die Evaluation eines sozialen Low-Cost-Roboters im Pflegeheim entwickelt. Der Roboter soll als kommunikationsfördernder oder vermittelnder Agent dienen und so die Interaktion im Pflegealltag unterstützen.
Anforderungen und Potenziale eines Pipettierroboters in der Labormedizin
Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Pipettierroboter, Kosten-Nutzung-Abschätzung
Fachrichtung: Medizin
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Kira Loos, Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer
Beschreibung:
In dieser Arbeit werden konkrete Anforderungen an einen Pipettierroboter aus labormedizinischer Sicht definiert. Dabei werden sowohl Hardware- und Softwareaspekte als auch Interface und Peripherie berücksichtigt. Ein besonderer Fokus liegt auf Präzision, Autonomie und Adaptierbarkeit in Bezug auf die Individualität der Aufgaben. Ergänzend werden gängige Pipettierhilfen und geeignete Robotersysteme mit ihren relevanten Eigenschaften analysiert, um die Machbarkeit und einen möglichen Nutzen solcher Systeme zu bewerten. Eine Kosten-Nutzen-Abschätzung rundet die Arbeit ab.
Erarbeitung eines Annotationsschemas für Krankheitsbegriffe als Teil einer Korpusanalyse
Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Annotationsschema, Korpusarbeit, Literaturbasiert
Fachrichtung: Medizin
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Kira Loos
Beschreibung:
In dieser Arbeit wird ein Annotationsschema für krankheitsrelevante Begriffe entwickelt, die im Rahmen der Korpuserstellung identifiziert wurden. Sowohl der Korpus als auch das Schema dienen als Grundlage für die Auswertung eines Paper-basierten Data-Mining-Prozesses.
Showroom goes Wissenswerkstadt
Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Wissenswerkstadt, Assistenztechnologie, Öffentlichkeitsarbeit
Fachrichtung: Medizin
Status: offen
Betreuer*in: Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer
Beschreibung:
Konzeption einer temporären oder permanenten Ausstellung oder Ausstellungsstück als Außenstelle des Showrooms Interaktive Assistenz in Medizin und Pflege der Medizinischen Fakultät in der Wissenswerkstadt in Bielefeld.
Perception of humanoid robots (Pepper and NAO) in children
Surveryarbeit/Projektarbeit (Medizin); BA/MA/Projektarbeit (Informatik)
Stichworte: Perception, Humanoid Robots, Acceptance, Child-Robot Interaction (CRI)
Fachrichtung: Medizin, Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Dr. Mara Brandt
Beschreibung:
[Medizin: Literature Survey on: / Informatik: Implementation and Study on:] How do pre-school children perceive humanoid robots depending on factors such as height, distance etc. ?
Study of the Feasibility of Employing a Motivating Robot Sports Coach for Older People
Art der Arbeit: BA/MA/Projektarbeit (Informatik, Gesundheitswissenschaften)
Stichworte: HRI-Study, Sports for Older People
Fachrichtung: Informatik, Gesundheitswissenschaften
Status: offen
Betreuer*in:
Beschreibung:
Conceptualizing, conducting, and analysing HRI-feasibility study with a NAO robot and existing exercise-program. acceptance, flow/engagement, motivation, (fitness/mobility-level)
Detecting the Willingsness to Communicate with the Robot temi
Art der Arbeit: MA (Informatik)
Stichworte: Human-Robot Interaction, Behavior Analysis, Communication Initiation
Fachrichtung: Informatik
Status: abgeschlossen
Betreuer*in: Dr. Mara Brandt
Beschreibung:
Entwicklung eines Algorithmuses um zu Detektieren, ob eine vom Roboter Temi wahrgenommene Person die Intention hat mit dem Roboter zu interagieren.
Entwicklung und Evaluierung eines Schemas zur Messung des Therapieerfolgs des spielerischen NAO-Einsatzes mit Buzzer-Interaktionen bei Kindern mit Muskeldystrophie
Art der Arbeit: BA (Medizin)
Stichworte: Robotik, Physiotherapie, Muskeldystrophie, Buzzer, Evaluationsschema, Spielerische Therapie
Fachrichtung: Medizin
Status: abgeschlossen
Betreuer*in: Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer, Kira Loos
Beschreibung:
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Interaktionsmodells, welches adaptiv je nach Persönlichkeit von dem entsprechenden Kind im Alter von 5 - 7 Jahren die Motivationsstrategie in einem Spielszenario anpasst. Die adaptive Auswahl der Motivationsstrategie ist abhängig von der Spielerfolgswahrscheinlichkeit.
Dazu werden verschiedenfarbige Buttons per Bluetooth an die Interaktion mit dem Roboter NAO angeschlossen, die Töne abspielen können. Teil der Arbeit ist auch die Entwicklung mehrerer Button-Spiele, die die Kinder zur Bewegung motivieren sollen.
Interpretation of Verbal Explanations of Children for Robot Learning
Art der Arbeit: BA/MA/Projektarbeit (Informatik)
Stichworte: Robot-Teaching, Child-Robot-Interaction, Speech Processing, ChatGPT
Fachrichtung: Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Dr. Mara Brandt
Beschreibung:
Adaptation of the bilboquet scenario with the robot Pepper. Children should teach Pepper the game with verbal feedback, like “this is too hight/too low” to manipulate the trajectory.
Entwicklung eines einfachen Angsttrainings (Expositionstherapie) in VR oder AR
Art der Arbeit: BA/MA/Projektarbeit (Gruppenarbeit) (Informatik)
Stichworte: Meta Quest, XR, Angsttraining
Fachrichtung: Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
Im Rahmen dieser Arbeit soll ein einfaches Training zur Bewältigung von Ängsten in XR entwickelt werden. Ausgangspunkt ist das Prinzip der Expositionstherapie, bei der sich Betroffene schrittweise mit angstauslösenden Situationen konfrontieren. Das Projekt fokussiert sich auf die technische Umsetzung (z. B. für die Meta Quest und dem AR Modus) sowie die Gestaltung von interaktiven, anpassbaren Szenarien. Ziel ist es, ein prototypisches System zu entwickeln, das therapeutisch relevante Expositionssituationen abbildet und erste Evaluationen in Bezug auf Benutzererlebnis und Wirksamkeit ermöglicht.
"Warm-up" with a virtual robot at home for familiarization before the interaction with a real robot
Art der Arbeit: BA/MA/Projektarbeit (Informatik, Medizin)
Stichworte: Children, Mobile App, Virtual Robot, Child-Robot-Interaction
Fachrichtung: Informatik, Medizin
Status: offen
Betreuer*in: Dr. Mara Brandt
Beschreibung:
Implementation of a mobile app with a virtual representation of a robot that prepares children for a visit to a hospital or some kind of medical examination. Children should feel more relaxed, because a robot they already know is with them during examination.
"Warm-up" with the Robot Miroka
Art der Arbeit: BA/MA/Projektarbeit (Informatik)
Stichworte: Child-Robot-Interaction, Robot, Gamification
Fachrichtung: Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Dr. Mara Brandt
Beschreibung:
Implementation/Design of an engaging interaction for children with the robot Miroka to prepare them for challenging situations such as medical examinations.
Kognitives Training in VR / Kognitives Training in MR
Art der Arbeit: BA/MA (Informatik)
Anmerkung: Diese Arbeit hat zwei alternative Versionen, die sich gegenseitig ausschließen. Es kann sich für eine der beiden entschieden werden. Die erste Version fokussiert sich mehr auf die Literaturrecherche und der Erstellung eines kleinen Trainiers.
Die zweite Version beinhaltet natürlich auch eine Recherche, aber im wesentlich kleinerem Umfang. Dafür ist aber der Programmieraufwand höher und das Resultat im breiterem Umfang zu gebrauchen. Außerdem gibt es sowas noch kaum!
Stichworte: Kognitives Training, VR, AR, MR, Meta Quest, Literaturrecherche
Fachrichtung: Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
In dieser Arbeit soll ein beispielhaftes kognitives Training in VR erstellt werden. Für die Erstellung soll zuerst eine Recherche durchgeführt werden und bereits bekannte kognitive Trainer herausgearbeitet und entgegenstellt werden.
Oder
In dieser Arbeit soll ein kognitives Training in Mixed Reality erstellt werden. Mithilfe der Meta Quest 3 sollen AR features genutzt werden um Anfangs nur den echten Raum darzustellen. Dadurch können zum Beispiel Reizüberflutungen entgegengewirkt werden. Dann soll mit minimalen Virtuellen Elementen ein kognitives Training erzeugt werden.
Dadurch können auch kognitiv beeinträchtigte Menschen die z.B Angst vor VR haben, dennoch diesen Trainer verwenden.
Verhalten von Pflegekräften bei aggressiven Patienten
Art der Arbeit: BA/MA (Medizin)
Stichworte: Virtual Reality Training, aggressives Patientenverhalten
Fachrichtung: Medizin
Status: offen
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
Auch wenn keine reale Situation exakt nachgespielt werden können, können VR Simulationen Realistisch genug sein um auf bestimme Szenarien wie zum Beispiel aggressives Patientenverhalten vorzubereiten.
Bei dieser Arbeit soll ein Simulator entwickelt werden, der Pflegekräften auf aggressive Patient*innen vorbereitet. Es sollen verschiedene Patientenverhalten implementiert werden und die Reaktion der Pflegekräfte trainiert werden. Dabei gibt es ein optimales Verhaltensmuster und es wird bewertet wie sehr sich an dieses gehalten wurde. Es soll über mehrere Versuche hinweg getestet werden ob und wie sich die Reaktionen der Teilnehmer*innen auf aggressive Patienten verändert.
Der Einsatz von Chatbots in der Psychotherapie von Depressionen und Angsstörungen
Art der Arbeit: Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Literaturrecherche, Chatbots, Psychotherapie, Behandlung
Fachrichtung: Medizin
Status: abgeschlossen
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
Weltweit leiden etwa 350 Millionen Menschen an einer Depression, 25 Prozent aller Menschen werden mindestens einmal in ihrem Leben an einer Angststörung erkranken. Trotz der zunehmenden gesellschaftlichen Sensibilisierung für psychische Gesundheitsprobleme, bleiben viele Betroffene aufgrund von Barrieren wie Stigmatisierung, hohen Kosten oder begrenzter Verfügbarkeit von Fachkräften unterversorgt. So stehen in Deutschland
(Stand 2019) durchschnittlich 27,4 Psychiater pro 100.000 Einwohner zur Verfügung.
Angesichts dieses Mangels an therapeutischen Ressourcen rücken digitale Lösungsmöglichkeiten immer stärker in den Vordergrund. Chatbots können dabei eine innovative Möglichkeit bieten, die Betroffenen mit niedrigschwelligen Angeboten zu unterstützen. Ihr Potenzial
liegt hierbei insbesondere darin, eine kontinuierliche, orts- und zeitunabhängige Begleitung für Menschen mit psychischen Erkrankungen zu bieten und Interventionen entsprechend den individuellen Bedürfnissen der Patienten anzupassen.
In Zeiten des digitalen Wandels und der Globalisierung, verändert sich auch der Bedarf an Angeboten, um mit Problemen psychischer Gesundheit umzugehen.
Durch ihre Allgegenwärtigkeit in den meisten Lebenswelten, sind Smartphone-basierte Unterstützungsmöglichkeiten in den vergangenen Jahren vermehrt in den Fokus von Entwicklern, Therapeuten und Patienten geraten.
Die Vorteile der Verwendung von Apps zur Verbesserung oder Therapie eines psychischen Störungszustands gegenüber anderen Plattformen lassen sich dabei primär durch drei Aspekte erklären: (1) Gewohnheitsbildung („ease of habit“), geringe Aufwandserwartung („low effort expectancy“) und ein hohes Maß an hedonischer Motivation („high hedonic motivation“).
Diese Projektarbeit soll sich der Untersuchung der Rolle von Chatbots in der Therapie von Depressionen und Angststörungen widmen. Durch die Zusammenfassung aktueller Forschungsergebnisse sowie die Analyse der Funktionsweisen der gängigsten Technologien, soll die Arbeit dazu beitragen, ein tiefergehendes Verständnis für die Einsatzmöglichkeiten und -grenzen sowie die Wirksamkeit Chatbot-basierter Therapietools zu entwickeln.
AR im Schockraum - Eine Machbarkeitsstudie
Art der Arbeit: Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Literaturrecherche, Augmented Reality, Schockraum, Visualisierung
Fachrichtung: Medizin
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
Die moderne Notfallmedizin steht vielen Herausforderungen gegenüber. Um in Notfallsituationen eine gute Patientenversorgung zu gewährleitsten, ist es notwendig, alle gegebenen Daten schnell zu erfassen und gezielt zu verarbeiten. Dennoch sind rund elf Prozent der eigentlich vermeidbareren medizinischen Komplikationen auf Versäumnisse bei der Weitergabe von Informationen zurückzuführen. Daher ist eine adäquate Informationserfassung sowie -sicherung unerlässlich.
Etwa 60 Prozent der verstorbenen Polytrauma-Patienten versterben bereits präklinisch, 10-20 Prozent binnen der ersten 24 Stunden in klinischer Behandlung. Ein wesentlicher Aspekt stellt hierbei das schnelle Erkennen und Management des hämorrhargischen Schocks dar. Wenn relevante Patienteninformationen, wie Vitalparameter, in der Akutbehandlung
im Schockraum zentral visualisiert und implementiert werden könnten, könnte
dies die Mortalität polytraumatisierter Patienten reduzieren.
Augmented Reality (AR) bietet einen vielversprechenden Ansatz. Diese Arbeit untersucht die mögliche unterstützendeWirkung von AR im unfallchirurgischen Schockraum am Beispiel des Evangelischen Klinikums Bethel (Uniklinikum OWL). Dabei werden folgende Aspekte genauer betrachtet:
❏ Aktueller Einatz von AR in der medizinischen Praxis
❏ Relevante Parameter zur Feststellung des Patientenzustands
❏ Interfacebeschreibung und Einbindung AR am Beispiel des EVKB
❏ Visuelle Darstellung von relevanten Daten in AR.
Entwicklung einer persönlichkeitsunabhängig motivierenden Roboter-Kind-Interaktion mit Hilfe entwickelter kabelloser Buzzer
Art der Arbeit: MA (Informatik)
Stichworte: Human-Robot Interaction, NAO, Motivation
Fachrichtung: Informatik
Status: abgeschlossen
Betreuer*in: Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer, Dr. Mara Brandt
Beschreibung:
In dieser Arbeit wurde ein Interaktionsmodell entwickelt, welches adaptiv je nach Persönlichkeit von Kindern im Alter von 5 - 7 Jahren die Motivationsstrategie erfolgsabhängig in einem Spielszenario anpasst.
Dazu wurden verschiedenfarbige Buttons per Bluetooth an die Interaktion mit dem Roboter Nao angeschlossen, die Töne abspielen können. Mit den Buttons wurden dann mehrere Spiele entwickelt, die die Kinder zur Bewegung motivieren und sich dabei adaptiv an den Spielerfolg und die Motivation des Kindes anpassen.
VR-Trainingsprogramm für Aktivitäten des täglichen Lebens
Art der Arbeit: MA (Informatik)
Stichworte: VR-Training, Rehabilitation, Activities of Daily Living (ADL)
Fachrichtung: Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
Implement a framework for training/rehabilitation in VR on the Meta Quest Pro based on experimental tasks of daily living on a Valve Index
Trajektorieanalyse für Aufgaben des täglichen Lebens
Art der Arbeit: BA/MA/Projektarbeit/Surveyarbeit (Informatik)
Stichworte: Trajectories, comparative measures, spatial data analysis
Fachrichtung: Informatik
Status: offen
Betreuer*in: Robin Beierling
Beschreibung:
Es sollen die bei der Studie erhaltenen Trajektorien auf gegebene und neu erarbeiteten Qualitäten untersucht werden. Diese Trajektorien bieten viel mehr informationen als nur Position und Ort. Zusätzlich sind Orientierung und semantische Interaktionen vorhanden die bei der Analyse mitbeachtet werden sollen.
Sinnvolle Fragen sind dann zum Beispiel: Wie gut wurde das Brot geschnitten? Was waren bei den 60 Teilnehmern der Studie die meist gemachten Fehler. Gibt es Unterschiede bei den untersuchten Controls. Was davon wird bereits von der Forschung umgesetzt und was nicht?
Zur Verifizierung der Antworten und Analysen sind extensives Videomaterial und bereits durchgeführte Analysergebnisse vorhanden und dürfen mit verwendet werden.
Investigating the accuracy of identifying errors in exercise performance, considering various camera perspectives and participant attributes
Art der Arbeit: MA (Informatik)
Stichworte: Pose Detection, Sports Therapy, Performance Feedback
Fachrichtung: Informatik
Status: abgeschlossen
Betreuer*in: Prof. Dr.-Ing. Britta Wrede, Robin Beierling
Beschreibung:
It is well known that physical activity has a positive impact on a person’s health. Physical activity can benefit physical, cognitive and even mental health in children, adults and older people leading to improvements in quality of life. Research has shown that physical activity and health status have a linear correlation, meaning that increasing physical activity leads to improvements in health. According to WHO recommendations for children from the age five to 17, it is recommend to do vigorous-intensity aerobic activities at least on three days a week. These recommendations, however, are not met in most cases. Studies from the Robert Koch Institute showed that only 22.4% girls and 29,4% boys have reached these recommendations.
The main goal of this research is to develop a system that can identify errors in exercise performance in real time including a high accuracy. The system is meant to be robust and to maintain a high accuracy even when facing challenges like various perspectives and occlusions by the own body. Perspective variability is necessary due to variations in the camera setup. Since the setup will happen without a technical supervisor, variations in the camera angle towards the patient can occur. Hence, the perspective is ought to be robust to angles towards the front of the camera. In addition to perspective variability, the program needs to detect poses in 3D. Typical exercise errors of the sports program can contain errors that are only visible from a 3D perspective, especially with varying angles. Therefore, the system needs to estimate horizontal, vertical and depth coordinates. Although external objects are excluded from the camera frame, body parts of the patient can still occlude each other from different perspectives. Thus, it raises the need for occlusion handling. Another challenge is to consider different participant attributes, since the program is developed for children and teenagers, the error detection has to deal with different body types. The error detection is supposed to work on every participant.
Erforschung von Konzepten, die Proband*innen bei Robotertraining anwenden
Art der Arbeit: MA (Didaktik)
Stichworte: Robot Learning, Didactics, Explainable Robotics
Fachrichtung: Didaktik
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Prof. Dr. Carsten Schulte, Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer
Beschreibung:
Welchen Einfluss haben ausgewählte Konzepte der “enabling architecture“ auf das erfolgreiche Trainieren eines lernfähigen Roboters?
Schmerzerkennung bei Menschen, die sich nicht äußern können - ein Scoping Review
Projektarbeit (Medizin)
Stichworte: Schmerzerkennung, Scoping Review
Fachrichtung: Medizin
Status: in Bearbeitung
Betreuer*in: Isabell Klemme, Prof. Dr.-Ing. Anna-Lisa Vollmer
Beschreibung:
Welche Anzeichen oder Parameter werden genutzt, um Schmerzen bei Menschen zu erkennen, die sich nicht äußern können? Welche Ansätze sind am vielversprechendsten und welche Schwierigkeiten gibt es dabei?