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Fragestellung Am Beispiel der Urosonographie wurde die Nützlichkeit eines simulationsbasierten Lernspiels für die Ultraschallausbildung untersucht. Material und Methodik Das im Rahmen eines Hochschulprojekts entwickelte Ultraschall-Lernspiel SonoGame wurde in einem Urosonographie-Grundkurs eingesetzt und evaluiert. Insgesamt 32 Teilnehmer in sechs Gruppen nutzten das Lernspiel für jeweils 30 Minuten pro Gruppe. Mit simulierten Ultraschallsonden wurden virtuelle 3D-Volumen mittels 2D-Schnittbildern untersucht. Folgende Aufgaben wurden dabei gestellt: 1. Mit simulierter Konvex-Sonde: Untersuchung eines unbekannten Volumens, das aus verschiedenen geometrischen Körpern zusammengesetzt wurde, und a) Identifizierung des Volumens mit Hilfe einer Auswahl von vier in 3D-Darstellung präsentierten möglichen Lösungen sowie b) Erzeugen eines vorgegebenen Schnittbilds 2. Mit simulierter transrektaler Sonde: Training einer Prostatabiopsie mit Nadelführungshilfe, wobei in einem vereinfachten virtuellen Anatomiemodell vorgegebene Zielstrukturen mittels eines im Ultraschallbild visualisierten Nadelpfades erreicht werden mussten Die 2D-Schnittbilder wurden dabei je nach Schwierigkeitsstufe farbig oder ultraschallartig dargestellt. Die Teilnehmer wurden gebeten, die Nützlichkeit des Lernspiels bezüglich verschiedener Aspekte mit den Antwortmöglichkeiten 1 (keine Zustimmung) bis 5 (volle Zustimmung) zu bewerten. Ergebnisse 29 Teilnehmer gaben eine Bewertung ab. Die allgemeine Nützlichkeit für die Ultraschallausbildung wurde mit 4,3 (±0,9) bewertet, die Steigerung des Raumvorstellungsvermögens mit 4,6 (±0,7), die Steigerung des Verständnisses für die Handhabung des Schallkopfes mit 4,4 (±0,7) und die Steigerung der Lernmotivation für Ultraschall-Themen mit 4,4 (±0,9). Schlussfolgeurng Ein simulationsbasiertes Lernspiel kann eine nützliche Ergänzung in der Ultraschallausbildung darstellen, insbesondere zur Steigerung der visuell-räumlichen und visuell-motorischen Fähigkeiten.

Purpose Scattered radiation, which occurs when using a C-arm for intraoperative radiography, can be better understood through interactive visualization. We developed a virtual reality (VR) approach for the simulation of scattered radiation (SSR) as part of a C-arm training system. In VR, it is important to avoid cyber sickness, which is often caused by increased latency between head motion and image presentation inside the head-mounted display. As the latency requirement interferes with the computational complexity of the SSR, the goal has been to maintain a low latency during the simultaneous computation of the SSR on moderate-cost consumer hardware. Methods For use with a VR C-arm simulator, a CUDA-based Monte Carlo SSR has been improved to utilize GPU resources unused by the VR image generation. Resulting SSR data are visualized through volume rendering with pseudo-colored scattered radiation superimposed onto the virtual operating room. The resulting interactive VR–SSR environment was evaluated with operating room personnel (ORP) and surgeons using questionnaires. Results Depending on the imaged body part and computation parameters, the required computation time to complete one SSR run was between 1.6 and 4.2 s (ankle) and between 7.9 and 14.9 s (thigh), and VR frame times from 11 to 12 ms (95th percentile). The system was evaluated with ORP (n = 46) and surgeons (n = 25). The median of professional C-arm experience was 5 (range 1 to 34) years (ORP) and 12.5 (range 2 to 48) years (surgeons), respectively. The demonstrated prototype was found useful by 78% of ORP and 88% of the surgeons. On a Likert scale, more than 90% of both groups “agreed fully” that the presented way of visualizing SSR in VR helps understanding intraoperative exposure to scattered radiation. Conclusions Leveraging off-the-shelf computer equipment, the feasibility of SSR and VR for interactive training has been demonstrated. Evaluation participants showed a high interest for the presented approach. Feedback suggests that the visualization experienced by the users helps understanding radiation hazards in the operating room.

Common approaches for gamepad-based navigation in desktop 3D games are often not suited for inexperienced players. In particular, novices have difficulties in simultaneously controlling movement and viewing direction in a virtual 3D scene. Here, we compare the currently predominant 3D navigation approach with an alternative approach that is inspired by early 3D games. 20 test users with little or no 3D gaming experience used both approaches to walk along a test course in a virtual 3D scene containing different obstacles. Using the alternative navigation approach, the users finished the course faster and with fewer errors than with the predominant navigation approach. In addition, the pragmatic and the hedonic quality of the alternative approach were rated higher. As a conclusion, the presented alternative approach should be given consideration when designing 3D (serious) games or similar applications for inexperienced players, not only for gamepad-based navigation, but also for comparable interfaces like the typical combination of keyboard and mouse control.