key: cord-0063742-qhrk1x82 authors: Kortekamp, Sarah-Sabrina; Ickerott, Ingmar; Teuteberg, Frank title: Technikgestützte zahnmedizinische Hausbesuche durch nicht-ärztliches Fachpersonal zur Minderung des Ansteckungsrisikos date: 2021-05-26 journal: HMD DOI: 10.1365/s40702-021-00733-z sha: faa06eb926e998096e140a96832735302246ff1f doc_id: 63742 cord_uid: qhrk1x82 The aim of this paper is to identify problems, meta-requirements and design principles for the use of mixed and virtual reality glasses to support nondoctoral professionals during dental home visits. In the course of two group discussions and one expert interview, possible application scenarios were first identified. Subsequently, a systematic literature search was conducted in the databases CINAHL, Business Source Premier and MEDLINE. The literature revealed 14 problems in the application of mixed or virtual reality glasses. Based on this, 14 meta-requirements were derived and summarised in five design principles. Finally, the results were compared with the specifications of the Microsoft HoloLens 2 to determine suitability. An implementation concept was also outlined. The results serve as important recommendations for the practical implementation of future concepts regarding the application of mixed and virtual reality glasses in a (dental) medical context. The literature review reveals a research gap in the field of dental home visits. Therefore, the results of this paper provide a solid basis for future research. Aufgrund der Corona-Pandemie wurden in vielen Ländern Maßnahmen getroffen, die eine Ausbreitung von Covid-19 möglichst eindämmen sollen. Bestimmte Personengruppen, wie ältere Menschen mit chronischen Erkrankungen, sind durch ein erhöhtes Infektionsrisiko und möglicherweise schwere Krankheitsverläufe besonders betroffen (Jordan et al. 2020; Zhou et al. 2020) . Der Besuch beim Zahnarzt stellt für diese Personengruppen durch den engen Kontakt zu anderen Personen trotz sorgfältiger Hygienemaßnahmen ein erhöhtes Ansteckungsrisiko dar. Ein Auslassen der Kontrolltermine oder das Ignorieren von Beschwerden kann allerdings ebenso gravierende Folgen haben. So können Infektionen im Mundraum durch eine Verschleppung von Keimen beispielsweise eine Aspirationspneumonie auslösen (Baumgartner et al. 2015) . Hausbesuche könnten hier eine mögliche Alternative darstellen, die eine zahnmedizinische Versorgung ermöglicht und dabei das Ansteckungsrisiko vulnerabler Personen möglichst minimiert. Die Durchführung von zusätzlichen Hausbesuchen stellt aber auch gleichzeitig eine höhere Belastung des zahnärztlichen Personals dar. Im hausärztlichen Bereich existieren bereits seit Längerem Fortbildungen für nicht-ärztliche Praxisassistenzen. Dies ermöglicht die Delegation von ansonsten ärztlichen Tätigkeiten an nicht-ärztliches medizinisches Personal. Nichtärztliches Fachpersonal kann so verschiedene Maßnahmen im Rahmen von Hausbesuchen selbstständig durchführen (Gisbert Miralles et al. 2020) . Dieses Angebot besteht allerdings noch nicht für zahnmedizinische Praxen (BARMER Internetredaktion 2020). Im Rahmen des Design Science Ansatzes (Gregor and Hevner 2013) wird ein iteratives Vorgehen anvisiert. Entsprechend werden bestehende Ergebnisse fortlaufend überprüft und im Falle neu gewonnener Erkenntnisse überarbeitet. Zur Beantwortung der ersten Frage wurden zwei interdisziplinäre, formal geleitete Gruppendiskussionen durchgeführt (Flick 2009 Für die Suche wurden die Begriffe "Augmented Reality", "Mixed Reality" und "Virtual Reality" mit den Begriffen "dental*", "dentist*", "medicine", "care" und "telehealth" kombiniert. Die gefundenen Beiträge wurden systematisch auf die Nennung von Problemen bei der Nutzung von Mixed oder Virtual Reality Brillen untersucht. Inklusionskriterien waren die Nutzung einer solchen Brille durch medizinisches Fachpersonal. Aus-und Weiterbildungsszenarien wurden aufgrund zu unterschiedlicher Parameter ausgeschlossen. Insgesamt konnten zehn relevante Beiträge identifiziert werden. Zur Beantwortung der dritten Frage wurden die identifizierten Meta-Anforderungen und Designprinzipien mit den Eigenschaften der Microsoft HoloLens 2 verglichen (s. Abschn. 3.3). Es konnten insgesamt fünf Einsatzszenarien für die Anwendung von MR Brillen bestimmt werden, die in Tab Das letzte Szenario ist die Durchführung der Prophylaxe durch eine/n zahnmed. Prophylaxehelfer/in. Im Gegensatz zu den anderen Szenarien ist für diese Tätigkeit eine mobile Dentaleinheit erforderlich. Die MR Brille dient hier, zusätzlich zu Dokumentation und Rücksprache mit dem zuständigen zahnärztlichen Fachpersonal, auch der Kontrolle des Ergebnisses. Aus den, in der Literatur identifizierten, Problemen (P) wurden die Meta-Anforderungen (MA) entwickelt. Die Designprinzipien (DP) basieren auf diesen Erkenntnissen und fassen die Meta-Anforderungen praxisnah zusammen. Die Designprinzipien dienen der Eignungsprüfung der Microsoft HoloLens 2. Die genannten Probleme beziehen sich zum einen auf die Eigenschaften der MR Brillen selbst. Zum anderen auch auf die Interaktion mit der Technik sowie die Einbindung in die bestehende Infrastruktur. Bezüglich der Hardware wurde mehrfach die kurze Batterielaufzeit (P1) (Sparwasser et al. 2018; Martin et al. 2020; Galati et al. 2020) bemängelt. Dies ist besonders beim Einsatz in der Chirurgie bemerkbar, da die derzeitigen Modelle mit einer Batterielaufzeit von zwei bis drei Stunden nur während kürzerer Eingriffe die gesamte Zeit über unterstützen können. Hinzu kommt die begrenzte Speicherkapazität (Talaat et al. 2019; Galati et al. 2020) und Rechenkapazität der mobilen Prozessoren (P2) (Sparwasser et al. 2018; Galati et al. 2020) . Die Spezifikationen des Geräts sollten daher auf die geplante Nutzung abgestimmt werden. Bei Bedarf sollte das Gerät während der Nutzung komfortabel geladen werden können oder einen austauschbaren Akku besitzen (MA1). Bei stationären Einsatzszenarien und einem geeigneten Netzwerk sollten ressourcenintensive Prozesse in die Cloud ausgelagert werden können (MA2). In stationären Szenarien wären prinzipiell auch MR Brillen einsetzbar, die in Verbindung mit einem externen Computer genutzt werden müssen. Hier treffen die oben genannten Probleme nicht zu. Allerdings erwies sich die, für die Betreibung, notwendige Infrastruktur von Computer, Stromanschluss und (Verlängerungs-)kabeln im Einsatz als unpraktisch (P3) (Sparwasser et al. 2018; Moosburner et al. 2019 Bezüglich der Funktionalität der MR Brille wurde berichtet, dass beim Einsatz für Tele-Visiten bei zu behandelnden Personen die Kommunikation zwischen Tele-Arzt bzw. Tele-Ärztin und der zu behandelnden Person schwierig ist, da letztere das per Videoanruf zugeschaltete Personal unter Umständen nicht hören kann (P6) (Martin et al. 2020) . Daher ist es notwendig, die Möglichkeit zu schaffen, die interne Tonausgabe auf die externe oder eine geteilte Tonausgabe umstellen zu können (MA4). MR Brillen führen in der Regel eine Kalibrierung der Optik auf den aktuellen Nutzenden durch. Ziel ist u. a. die Verbesserung der optischen Darstellung virtueller Inhalte. Der Vorgang wurde jedoch als umständlich und teils auch ineffektiv beschrieben (P7) (Moosburner et al. 2019 Des Weiteren wurden auch Probleme genannt, die sich mit der Vorbereitung und Wartung der MR Brillen beschäftigen. Ein wesentlicher Aspekt ist hier der hohe zeitliche Aufwand, der in die Aufbereitung der Bilddaten für die 3D Anwendung investiert werden muss (P11) (Talaat et al. 2019; Pellegrino et al. 2019; Goo et al. 2020) . Dies ist u. a. auch der Tatsache geschuldet, dass hierfür mehrere verschiedene Softwareapplikationen notwendig sind. Für einen breiten Einsatz von MR Brillen ist hier die Entwicklung spezifisch zugeschnittener Software sinnvoll, um den Einstieg zu vereinfachen (MA10). Ein weiteres Problem, das vorwiegend telemedizinische Anwendungen betrifft, ist die Netzwerkverbindung. Bezüglich der Netzwerkgeschwindigkeit und -kapazität traten vermehrt Stabilitäts-und Konnektivitätsprobleme auf (P12) (Martin et al. 2020) . Abgesehen vom Ausbau der notwendigen Infrastruktur (MA11) sollte auf eine hohe Resilienz gegenüber Netzwerkschwankungen geachtet werden (MA12). Die MR Brille sollte nach einem Verbindungsabbruch einen schnellen Verbindungsneuaufbau forcieren. Zudem sollten alle Daten auf dem Gerät automatisch und in kurzen Intervallen zwischengespeichert werden, um Datenverlust zu vermeiden. Ein weiteres Problem ist die Vulnerabilität personenbezogener Daten auf einem mobilen Gerät (P13) (Carenzo et al. 2015; Sparwasser et al. 2018; Kanevsky et al. 2019 ) und auch auf das Schadenpotential von Malware in Verbindung mit virtuellen Überlagerungen der realen Welt wurde hingewiesen (P14) (Kanevsky et al. 2019; Persky und Lewis 2019) . Entsprechend wichtig ist die Einhaltung aktueller Standards zu Datenschutz und -sicherheit (MA13). Aufgrund der relativ neuen Technik in Verbindung mit neuen Anwendungsgebieten ist es außerdem essenziell, die neuen Anforderungen zu begutachten und auf die geänderten Bedürfnisse abgestimmte Standards zu entwickeln (MA14). DP 5 Für die Schaffung eines Umfelds, in dem das Hardware-/Softwaresystem effizient, effektiv und zufriedenstellend nutzbar ist, sollte zum einen die Software eine hohe Resilienz gegenüber Netzwerkproblemen aufweisen. Zum anderen sollten entsprechende Infrastrukturen organisationsintern, als auch in der Fläche geschaffen werden. Abschließend muss noch ein Problem ohne derzeit bestehende Lösung genannt werden. Der "Parallax Error" (Galati et al. 2020) bezieht sich auf einen Anzeigefehler von virtuellen Inhalten. Von verschiedenen Winkeln aus betrachtet, können technisch bedingt virtuelle Punkte um mehrere Zentimeter verschoben dargestellt werden (Moosburner et al. 2019; Goo et al. 2020; Galati et al. 2020 ). Die Einsatzszenarien wurden mit Blick auf die funktionellen Möglichkeiten der Microsoft HoloLens 2 formuliert. Im Folgenden sollen die identifizierten Meta-Anforderungen und Designprinzipien auf diese MR Brille angewandt werden, um so eine Eignung für die oben beschriebenen Einsatzszenarien sicherzustellen. Das Sichtfeld hat sich im Vergleich zur ersten Generation deutlich vergrößert; entspricht jedoch noch nicht dem des menschlichen Sichtfeldes. Hologramme sind allerdings frei positionierbar und das Visier kann bei Bedarf einfach hochgeklappt werden (DP 4). Eine Kalibrierung des Geräts auf den Nutzenden ist möglich, aber nicht zwingend erforderlich. Verbessert werden dadurch laut Microsoft u. a. der Tragekomfort sowie das Eye-und Handtracking. Zudem werden die ermittelten Werte nutzerspezifisch gespeichert, sodass die einmalige Kalibrierung des Geräts pro Nutzenden ausreicht. Die Steuerung erfolgt mithilfe von Hand-und Eyetracking oder Spracheingaben. Letztere sollen auch in lauten Umgebungen (z. B. Industrie) zuverlässig funktionieren (DP 3). Besonders wichtig für längere Tragezeiten ist die verbesserte Ergonomie der zweiten HoloLens-Generation. Das Gewicht zentriert sich nun nicht mehr an der Stirn, sondern wird auf Stirn und Hinterkopf verteilt (DP 2). Die Batterielaufzeit hat sich gegenüber der ersten Generation nicht verbessert. Für den hier anvisierten Anwendungsfall der Hausbesuche ist eine Laufzeit von zwei bis drei Stunden jedoch ausreichend (DP 1). Der Hinweis auf diese aktuelle Forschungslücke stellt einen Erkenntnisgewinn zur Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Thematik im Bereich Mixed und Virtual Reality Brillen dar. Zwar findet sich hier bereits Literatur zur Nutzung in den Disziplinen Chirurgie, Edukation und Angstpatienten. Die Verwendung während zahnmedizinischer Hausbesuche wurde allerdings noch nicht beforscht. Auch werden etwaige Anwendungsprobleme in der Literatur selten beschrieben (Sparwasser et al. 2018) . Die hier dargestellten Erkenntnisse können daher als Ausgangsbasis für weitergehende Forschung genutzt werden. Funding Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL. Open Access Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die in diesem Artikel enthaltenen Bilder und sonstiges Drittmaterial unterliegen ebenfalls der genannten Creative Commons Lizenz, sofern sich aus der Abbildungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das betreffende Material nicht unter der genannten Creative Commons Lizenz steht und die betreffende Handlung nicht nach gesetzlichen Vorschriften erlaubt ist, ist für die oben aufgeführten Weiterverwendungen des Materials die Einwilligung des jeweiligen Rechteinhabers einzuholen. Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der Lizenzinformation auf http://creativecommons.org/ licenses/by/4.0/deed.de. BARMER Internetredaktion (2020) Nichtärztliche Versorgungsassistenzberufe: VERAH, EVA, NäPA -Wir freuen uns auf ein Kennenlernen! | BARMER. https://www.barmer.de/presse/bundeslaenderaktuell/hessen/standortinfo/verah-assistenz-191300. Zugegriffen: 27. Nov. 2020 Zur Mundgesundheit und zahnärztlichen Betreuung pflegebedürftiger Betagter Standing on the shoulders of giants: challenges and recommendations of literature search in information systems research Disaster medicine through Google Glass Experimental setup employed in the operating room based on virtual and mixed reality: analysis of pros and cons in open abdomen surgery Hausärztliche Delegationskonzepte in Nordrhein-Westfalen Ergebnisse der hausärztlichen Befragung zum Einsatz von EVA, VERAH, VERAH Plus zur Delegation definierter Tätigkeiten Advanced medical use of three-dimensional imaging in congenital heart disease: augmented reality, mixed reality, virtual reality, and three-dimensional printing Positioning and presenting design science research for maximum impact Covid-19: risk factors for severe disease and death Making augmented and virtual reality work for the plastic surgeon Use of the HoloLens2 mixed reality headset for protecting health care workers during the COVID-19 pandemic: prospective, observational evaluation Real world usability analysis of two augmented reality headsets in visceral surgery Augmented reality for dental implantology: a pilot clinical report of two cases Advancing science and practice using immersive virtual reality: what behavioral medicine has to offer Augmented reality und virtual reality im Operationssaal -status quo und quo vadis Three-dimensional evaluation of the holographic projection in digital dental model superimposition using HoloLens device Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study