VR Technology to the Training of Paramedics

VR Technology to the Training of Paramedics: Comparison

Please note this is a comparison between Version 2 by Bruce Ren and Version 1 by Martin Boros.

VThe virtuálny svet je dlhodobo stredobodom záujmu nielen hernej sféry, ale aj výrobného a vzdelávacieho priemyslual world has long been a focus not only of the gaming sphere, but also of the manufacturing and educational industries. VThe virtuálny svet a jehoal world and its technológie majú množstvo výhod, medzi tie základné patrí napríklad využitie zážitkového učenia, pomocou ktorého si ľudský mozog dokáže lepšie a rýchlejšie zapamätať niektoré veci. Práve pre výogy have many advantages, the basic ones being, for example, the use of experiential learning, with whichody technológie virtuálnej reality sme sa rozhodli vytvoriť vzdelávací systém o bezpečnosti a ochrane zdravia pri práci a v súvislosti s pandémiou COVID-19 sme sa zamerali na segment zdravotníctva.he human brain can remember some things better and faster. It was due to the advantages of virtual reality technology that we decided to create Vďaka spolupráci odborného konzorcia sme vytvorili vzdelávací systém bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci a zrealizovali niekoľko rozsiahlych laboratórnych meraní, na výsledky ktorých sme nadviazali v praktických meraniach so zdravotníckym personálomn educational system on safety and health at work, and we focused on the healthcare segment due to the COVID-19 pandemic.

virtual reality
safety and health at work
education system
testing

1. Úvod

Virtuálny svet a virtuálny priestor sú názvy, ktoré predstavujú neskutočné prostredia vytvorené počítačmi. Tieto pojmy môžeme chápať z dvoch pohľadov, jedným z nich je virtuálny priestor stránok sociálnych sietí, ako sú online chatovacie miestnosti, chatovacie zoznamky a podobné ďalšie. V rámci tejto skupiny môžeme vyjadrovať svoje názory a postoje k situáciám, osobám a podobne bez toho, aby sme sa obávali, čo si o nás budú myslieť ostatní, keďže nemusíme vystupovať podľa mena, ale môžeme napríklad používať prezývku, napr. , vydávať sa za niekoho iného. Mnoho ľudí používa túto metódu, a preto sa stala populárnou predstava, že všetko môžeme robiť na internete. Druhou perspektívou je virtuálny mediálny priestor, ktorý primárne odkazuje na herný priestor, ktorý môže dlhodobo, medziročne vykazovať vyššiu hodnotu zisku. Okrem iného,1 ]. Naopak, viacerí autori vidia virtuálny svet ako budúcnosť alebo nové povstanie pre niektoré odvetvia, ako sú múzeá či galérie, čím podporujú umelcov [ 2 , 3 ]. Práve virtuálny svet nám môže poskytnúť pocit každodenného života aj napriek aktuálnym dopadom pandémie COVID-19, kedy je obmedzená alebo úplne zrušená návštevnosť viacerých spoločenských či kultúrnych podujatí [ 3 , 4 ].

Podľa Newzoo [ 5], v roku 2022 by mal mať priemysel virtuálnej reality hodnotu 196 biliónov dolárov a táto suma zahŕňa všetky platformy, ktoré umožňujú hranie hier, ako sú konzoly, PC, mobily, tablety a iné. Hry sú pre mnohých z nás veľmi obľúbeným spôsobom relaxu bez toho, aby sme si uvedomovali, že sa prenesieme do virtuálneho sveta, kde by sme mohli byť profesionálnym vojakom, športovcom alebo kýmkoľvek iným. Aj keď v minulosti prevládal názor, že tí, čo hrajú veľa hier, sú hráči, opak je pravdou, aspoň v niektorých prípadoch, a to tak, že sa z hráčov pomaly stávajú „profesionálni športovci“, ktorých možno jedného dňa uvidíme v olympiáda. S postupným vývojom moderných technológií sa vyvíjali aj herné platformy, ktoré si postupne našli obľubu u väčšiny používateľov; sú to hlavne Xbox s Kinectom, Nintendo Wii a iné, kde niektoré ovládacie prvky môžu byť definované užívateľskými gestami. Vyššie popísaný postup je podobný aj pre virtuálnu realitu (ďalej len VR), ktorá si postupne nachádza stále stabilnejšie miesto v technologickej výbave bežného užívateľa [6 ].

2. Technológia VR k výcviku zdravotníkov

VR je nereálne, simulované prostredie vytvorené počítačom. Tento pojem je často zneužívaný, pretože mnohí koncoví používatelia považujú za VR aj klasickú videohru a často sa tento pojem zamieňa s pojmom virtuálny svet .. VR sa však od klasických hier odlišuje svojou podstatou a tou je úplné ponorenie používateľa do deja pomocou špecializovaných zariadení ako sú okuliare, ovládače, polia projektorov a podobne. Pri používaní VR máme veľmi intenzívny vizuálny vnem a máme pocit, že sme na úplne inom zmyslovom mieste. Určitá nevýhoda je v tom, že vieme eliminovať okolité prostredie a v prípade nevytvorenia dostatočného okolitého priestoru môže dochádzať k nehodám. Okrem pojmu VR vo virtuálnom priestore rozlišujeme dva druhy realít, a to rozšírenú realitu (ďalej len AR) a zmiešanú realitu (ďalej len MR). AR predstavuje kombináciu skutočného sveta s pridaním nerealistických 2D alebo 3D objektov.1 , a dá sa pohodlne nasunúť na hlavu a v prípade potreby opäť zatiahnuť. MR, alebo pre niektorých autorov hybridná realita alebo AR druhej generácie, využíva možnosti 3D objektov aplikovaných v prostredí reálneho sveta. Medzi výhody MR nepochybne patrí možnosť ovládania gestami bez potreby ďalších ovládačov, ako je tomu pri VR. Na druhej strane je VR z hľadiska nákladov niekoľkonásobne lacnejšia ako AR [ 7 , 8 ].

1. Introduction

The virtual world and virtual space are names that represent unreal environments created by computers. We can understand these terms from two perspectives, one of which the virtual space of social networking sites, such as online chat rooms, chat dating sites, and similar others. Within this group, we can express our opinions and attitude towards situations, persons, and the like without worrying about what others will think of us, since we do not have to go by our name but, for example, can use a nickname, i.e., impersonate anyone else. Many people use this method, which is why the notion that we can do everything on the Internet has become popular. The second perspective is the virtual media space, which primarily refers to the gaming space, which can show a higher profit value on a long-term, year-on-year basis. Among other things, the virtual world can be understood as a communication medium within which it is very difficult to define the difference between the virtual and the real world [1]. On the contrary, several authors see the virtual world as a future or a new uprising for some industries, such as museums or galleries, thus supporting artists [2,3]. It is the virtual world that can provide us with a sense of everyday life, despite the current impact of the COVID-19 pandemic, when attendance at several social events or cultural events is limited or completely canceled [3,4]. According to Newzoo [5], in 2022, the virtual reality industry should be worth $196 trillion, and this amount includes all platforms that enable gaming, such as console, PC, mobile, tablet, and others. Games are a very popular way for many of us to relax, without even realizing that we are being transported into a virtual world where we could be a professional soldier, an athlete, or anyone else. Although the prevailing opinion in the past was that those who play a lot of games are gamers, the opposite is in fact true, at least in some cases, such that gamers are slowly becoming ‘professional athletes’, whom we may one day see in the Olympics. With the gradual evolution of modern technology, gaming platforms have also evolved and gradually found popularity with most users; these are mainly the Xbox with Kinect, Nintendo Wii, and others, where some of the controls can be defined by user gestures. The procedure described above is similar for virtual reality (hereafter VR), which is gradually finding an increasingly stable place in the technological equipment of the average user [6].

2. VR Technology to the Training of Paramedics

VR is an unrealistic, simulated environment created by a computer. This term is often misused, as many end-users consider even a classic video game to be VR, and the term is also often confused with the term virtual world. However, VR differs from classic games in its essence, and this is the complete immersion of the user in the action, using specialized devices such as goggles, controllers, projector arrays, and the like. When using VR, we have a very intense visual sensation, and we feel that we are in a completely different sensory place. There is a certain disadvantage in the fact that we can eliminate the surrounding environment, and in the case of not creating enough surrounding space, accidents can occur. In addition to the notion of VR in virtual space, we distinguish two kinds of realities, namely Augmented Reality (hereafter AR) and Mixed Reality (hereafter MR). AR represents the combination of the real world with the addition of unrealistic 2D or 3D objects. The advantage of this kind of reality and the associated glasses is that several types are made for one eye only, as also shown in Figure 1, and can be conveniently slid up on the head and retracted again when needed. MR, or for some authors, hybrid reality or second-generation AR, exploits the capabilities of 3D objects applied to real-world environments. Undoubtedly, the advantages of MR include the ability to be controlled by gestures without the need for additional controllers, as is the case with VR. On the other hand, VR is several times cheaper than AR in terms of cost [7,8].

Obrázok 1. Rozdiel medzi okuliarmi jednotlivých typov reality [ 7 ].Figure 1. The difference between the glasses of each type of reality [7].

Ako vidíme, na obrázku 1 je VR jediný typ reality, ktorý potrebuje na ovládanie špeciálne prvky – joysticky, pomocou ktorých môže používateľ potvrdiť samotnú reláciu v rámci inej reality. Spomínaná eliminácia je výhodou aj nevýhodou VR, keďže z pohľadu modelovania tvorby prostredia je VR oproti ostatným najjednoduchšia. VR je z týchto technológií najčastejšie komercializovaná, keďže má najväčší potenciál z hľadiska pomeru cena/využitie [ 9 , 10 ]. MR a následne AR boli vyvinuté pre oveľa špecifickejšie využitie a stále čakajú na svoje trvalé nasadenie v rámci komerčnej sféry. Aplikácie týchto skutočností zahŕňajú architektonický dizajn [ 11], učenie sa ošetrovať vybrané chirurgické výkony [ 12 ] a výcvik bezpečnostných zložiek [ 13 , 14 ].

Na rozdiel od MR a AR má VR pomerne široký rozsah použiteľnosti, napr. videohry, živé podujatia, virtuálne parky, filmy v kinách, moderné pomôcky a vzdelávanie. Postupnou transformáciou potrieb sa VR najmä z hernej sféry presunula do komerčného využitia, kde sa uplatnila jej podstata a využitie zážitkového učenia. Podľa výskumu Gran view [ 15], veľkosť globálneho trhu sa odhadovala na 15,6 bilióna dolárov v roku 2020 a odhaduje sa, že táto hodnota sa do roku 2028 zvýši o 18 %. Dopyt po virtuálnej realite pociťujú najmä inštruktážne školenia nových pracovníkov alebo opakujúce sa výcvik mechanikov, pilotov, vojakov, či pracovníkov ropného priemyslu, odvetvia, kde sa z hľadiska dôležitosti pracovnej činnosti oplatí investovať do vývoja nástroja, ktorý pracovníkovi ukáže následky jeho prípadného zlyhania .

Podľa [ 16 ] sa predpokladá, že virtuálna trhová hodnota v segmente zdravotnej starostlivosti bude v roku 2026 predstavovať 2,4 bilióna dolárov, čo je približne 14 % z celkovej očakávanej hodnoty. Dá sa predpokladať, že vzhľadom na súčasnú situáciu spôsobenú COVID-19 by sa táto hodnota mohla ešte zvýšiť. COVID-19 zvýšil záujem o VR, najmä v oblasti nehnuteľností, pričom realitní makléri využívajú VR na virtuálnu prehliadku nehnuteľnosti, napríklad pomocou mobilnej aplikácie. V tomto prípade hovoríme o VR v 2D. Takéto využitie VR je pre koncového užívateľa veľmi jednoduché a pohodlné, keďže sa môže zoznámiť so základnými časťami virtuálneho alebo aj reálneho priestoru pomocou webového prehliadača alebo špeciálnej aplikácie. Podobný princíp používa aj Google Maps [ 17]. Na druhej strane, druhou možnosťou je plne mobilná VR, do ktorej je potrebné zaobstarať aj technické vybavenie — prilby a ovládače. Po tejto počiatočnej investícii už nie je potrebné investovať ďalej, iba dobiť alebo vymeniť batérie napájajúce systém.

Ako už bolo naznačené, podstatou virtuálneho sveta je možnosť byť a robiť niečo úplne iné, než kým sme alebo čo v skutočnosti robíme. Postupom času však niektorí vedci prišli na tento priestor z inej perspektívy, a to skúsenostnej. Ak si chce niekto vyskúšať jazdu na horskej dráhe, no bojí sa, môže ísť najskôr do virtuálneho sveta a až potom do toho skutočného. To isté platí pre nádejných pilotov, ktorí sa učia pristávať s lietadlom v komplikovaných situáciách; nebudú pri tom riskovať svoje životy ani životy svojich pasažierov ani nespôsobovať materiálne škody, ale naučia sa, ako na to vo virtuálnom priestore. Je vedecky dokázané, že zážitkové učenie je ďaleko efektívnejšie ako klasické učenie a žiaci si dokážu viac zapamätať, takže efekt vzdelávania je zrejmý. Ľudský mozog si prostredníctvom zážitkovej situácie dokáže lepšie zapamätať, čo má v danej situácii robiť. Postupne to pochopili učitelia a školy a začali využívať virtuálny svet na výučbu finančne náročných predmetov [18 , 19 ], ale aj pripraviť budúcich učiteľov na online výučbu z dôvodu dopadu COVID-19 alebo iných mimoriadnych situácií [ 20 ].

Našou starosťou je dodržiavanie bezpečnostných opatrení, návykov zameraných na ochranu osôb. Typickým príkladom nášho záujmu je počítačová hra Zero Hour: America's Medic [ 21], v ktorej používateľ vystupuje ako zdravotník, ktorého úlohou je zachraňovať ľudí a poskytovať im prvú pomoc po dopravnej nehode, výbuchu bomby a pod. Používateľ si tak môže pomocou virtuálneho prostredia vyskúšať, či správne podáva ústa- dýchanie do úst alebo iné počiatočné akcie na záchranu života. Túto hru by mal nepochybne hrať každý, kto absolvuje akýkoľvek kurz prvej pomoci, napríklad autoškolu. V našom výskume sme sa zamerali na podobný prístup opísaný vyššie, no aplikovali sme ho na budovanie systému bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci (BOZP) pre rôzne priemyselné odvetvia v kontexte COVID-19, z pohľadu možnosti plnohodnotného kontrola končatín, pričom samotné nasadenie OHS sa vykonáva len vizuálne [ 22 ]. Podľa analýzy použiteľnosti VR v BOZP [ 23], takýmto systémom by sme mohli osloviť približne 84 % pracujúcej populácie v Českej republike. Okrem nami vytvoreného systému BOZP by sme mohli zvýšiť a zatraktívniť školenia legislatívy BOZP, na ktoré sa musí v pravidelných intervaloch zúčastňovať každý zamestnanec. Ďalej [ 23 ] poskytuje kategorizáciu pracovných sektorov s vyjadrením očakávanej hodnoty danej oblasti, ako je uvedené v tabuľke 1 .

As we can see, in Figure 1, VR is the only type of reality that needs special elements for control—joysticks, with which the user can confirm the session itself within another reality. The aforementioned elimination is both an advantage and a disadvantage of VR, since from the modeling point of view of environment creation, VR is the simplest compared to the others. VR is the most commonly commercialized of these technologies, as it has the greatest potential in terms of cost/use ratio [9,10]. MR and subsequently AR have been developed for much more specific uses and are still waiting for their permanent deployment within the commercial sphere. Applications of these realities include architectural design [11], learning to treat selected surgical procedures [12], and training of security forces [13,14]. Unlike MR and AR, VR has a relatively wide range of applicability, e.g., video games, live events, virtual parks, cinema movies, modern gadgets, and education. With the gradual transformation of needs, VR, especially from the gaming sphere, has moved into commercial use, where its essence and the use of experiential learning has been applied. According to Gran view’s research [15], the global market size was estimated to be worth $15.6 trillion in 2020, and it is estimated that this value will increase by 18% by 2028. The demand for VR is particularly felt in the instructional training of new workers, or in the recurrent training of mechanics, pilots, soldiers, or oil industry workers, industries where, from the point of view of the importance of the work activity, it is worth investing in the development of a tool that will show the worker the consequences of its possible failure. According to [16], the virtual market value in the healthcare segment is projected to be $2.4 trillion in 2026, approximately 14% of the total expected value. It can be assumed that, given the current situation caused by COVID-19, this value could increase even more. COVID-19 increased interest in VR, especially in real estate, with real estate agents using VR to virtually tour a property, using, for example, a mobile app. In this case, we are talking about VR in 2D. Such use of VR is very simple and convenient for the end user, as they can become familiar with the basic parts of the virtual or even real space using a web browser or a special application. Google Maps also uses a similar principle [17]. On the other hand, the second option is a fully mobile VR in which it is also necessary to acquire technical equipment—helmets and controllers. After this initial investment, there is no need to invest further, only to charge or change the batteries powering the system. As has been suggested, the essence of the virtual world is the possibility of being and doing something completely different from who we are or what we actually do. Over time, however, some scholars have come to see this space from a different perspective, namely experiential. If someone wants to try a roller-coaster ride but is afraid, they can go first to the one in the virtual world and then to the real one. The same is true for promising pilots who learn how to land an airplane in complicated situations; they will not risk their lives or the lives of their passengers or cause material damage while, but they will learn how to do it in the virtual space. It is scientifically proven that experiential learning is far more effective than classical learning, and students are able to remember more, so the effect of education is obvious. The human brain can better remember what to do in a given situation by means of an experiential situation. Gradually, teachers and schools have understood this and have started to use the virtual world to teach financially demanding subjects [18,19] but also to prepare future teachers for online teaching due to the impact of COVID-19 or other emergency situations [20]. Our concern is the observance of safety precautions, habits aimed at the protection of persons. A typical example of our interest is the computer game Zero Hour: America’s Medic [21], in which the user acts as a paramedic whose task is to rescue people and give them first aid after a car accident, a bomb explosion, etc. Thus, the user can use the virtual environment to test whether they are administering proper mouth-to-mouth breathing or other initial actions to save a life. This game should undoubtedly be played by anyone going through any first aid course, such as driving school. For our research, we focused on a similar approach described above but applied it to building a system for safety and health at work (OHS) for different industries in the context ofCOVID-19, from the point of view of the possibility of full-fledged limb control, while the OHS deployment itself is performed only visually [22]. According to the analysis of the applicability of VR in OHS [23], we could reach approximately 84% of the working population in the Czech Republic with such a system. In addition to the OHS system created by us, we could increase and make more attractive the training of OHS legislation, which every employee must attend at regular intervals. Further, [23] provides a categorization of work sectors with an expression of the expected value of a given area, as shown in Table 1.

Tabuľka 1. Ziskovosť odvetví v Českej republike [ 23 ].Table 1. Profitability of industries in Czech Republic [23].

Kategorizácia pre VR	Categorisation for VR	Odhadovaná hodnota segmentu (mil. EUR)	Estimated Segment Value (mil. EUR )
Výrobné a spracovateľské podniky	Manufacturing and processing enterprises	1,54	1.54
Technicko-ekonomickí pracovníci	Technical and Economic workers	1.09
Maloobchod	Retail	0,91	0.91
Zdravotná starostlivosť	Healthcare	0,41	0.41
Stavebný priemysel	Construction industry	0,40	0.40

Vzhľadom na aktuálnu situáciu COVID-19 sme sa rozhodli zamerať predovšetkým na zdravotníckych pracovníkov, keďže pracujú v prvej línii a potreba dodržiavania BOZP je pre nich v súčasnosti veľmi žiaduca.

Súčasná situácia v zdravotníctve je kvôli COVID-19 veľmi riziková a prácu v tomto segmente by sme mohli označiť aj za najrizikovejšiu. Aj z tohto podnetu sa zrodila myšlienka vytvoriť takto orientovaný projekt zameraný na vzdelávanie zdravotníckych pracovníkov v oblasti BOZP prostredníctvom VR. Ide o efektívny a flexibilný spôsob rekvalifikácie pracovníkov, ktorý je možné pracovníkom ponúknuť v súčasnej dobe a zvýšiť si tak ich znalosti a skúsenosti v oblasti BOZP. Konkrétne ide o školiaci softvér, ktorý formou plauzibilných situácií/postupov v prostredí zdravotníckych zariadení zabezpečí získanie vedomostí a zručností BOZP, vďaka čomu si zdravotnícki pracovníci zvýšia svoje vedomosti a zručnosti v predmete,

Considering the current COVID-19 situation, we decided to focus primarily on healthcare workers, as they work on the front line and the need for OHS compliance is highly desirable for them at this time. The current situation in the healthcare sector is very risky due to COVID-19, and we could even call the work in this segment the riskiest. It is also because of this incentive that the idea to create such an oriented project aimed at educating health personnel in OHS, through VR, was born. This is an effective and flexible way of retraining workers, which can be offered to workers at the present time and thus increase their knowledge and experience in OHS. Specifically, it is a training software that, in the form of plausible situations/procedures in the environment of health care facilities, will ensure the acquisition of OHS knowledge and skills, thanks to which health care workers increase their knowledge and skills in the subject, and this is associated with an equally important reduction in the number of occupational injuries and other negative impacts related to lack of experience and knowledge.