Healthcare in Virtual Worlds: Exploring Patient Interaction and Medical Training in the Metaverse

The global healthcare sector faces numerous challenges, including rising costs, increasing demand, and staff shortages, heightening the need for resource efficiency and innovative digital solutions. The COVID-19 pandemic, in particular, has exposed weaknesses in healthcare infrastructure and accelerated the adoption of digital health and telemedicine solutions. With modern technologies, telemedicine and remote care have enabled medical consultations without a physical presence in the same place. The rapid development of digitalization and automation has created new models that facilitate more efficient and cost-effective care. In this context, the metaverse is a domain with considerable potential for the future. This modern technology opens new perspectives for healthcare by creating immersive experiences in the metaverse for patients, physicians, and therapists alike. By integrating other advanced technologies – such as artificial intelligence (AI), virtual reality (VR), augmented reality (AR), the Internet of Things (IoT), and robotics – into the metaverse, innovative approaches to delivering high-quality medical services have become possible. Combining these technologies promotes personalized and interactive patient care characterized by immersive experiences. Despite the significant technological advancements in the healthcare sector, there is a need for further research into specific use cases, opportunities, and risks in the context of the metaverse. To address this research gap, five studies were conducted in context of this dissertation. The first of these studies is a systematic literature review (SLR) in Paper A: Towards Tomorrow’s Healthcare: An Examination of Emerging Technologies. The results of this study underscored the necessity for more research on the use of the metaverse in healthcare. This finding was a key factor in defining the metaverse as the focal technology for this dissertation, as it offers intelligent and adaptive solutions that bridge the gap between healthcare providers and patients, thereby significantly improving access to medical services. To investigate the metaverse’s potential to transform healthcare from the perspectives of patients and medical professionals, two qualitative studies, a quantitative study, and a design-science research (DSR) study were conducted. The patient perspective is examined in Paper B: Visit Your Therapist in the Metaverse: Designing a Virtual Environment for Mental Health Counseling and Paper C: Behind the Veil: Exploring Anonymity’s Effect in Emerging Metaverse for Mental Health Therapy. The thematic focus of paper B is on how the metaverse can be designed as a virtual environment for psychological counseling and what key factors influence its successful application in this context. Design principles (DPs) were derived and evaluated based on the literature and twelve expert interviews to guide the design process, increasing the potential for acceptance of the metaverse for therapy visits. Paper B contributes to the growing knowledge by describing DPs for virtual environments that facilitate therapeutic sessions between medical professionals and patients. As the metaverse offers unique opportunities for immersive, interactive therapeutic sessions where patients can remain anonymous, study C investigated whether this anonymity leads to greater openness and honesty during therapy. Therefore, the aim of paper C was to examine the impact of anonymity on patients’ intention to use the metaverse for therapeutic purposes. In a quantitative study, paper C explored how anonymity influences users’ attitudes and motivation to engage in metaverse-based therapy. The findings from paper C provide relevant insights for designing effective therapeutic interventions in virtual environments. From the perspective of medical professionals, this dissertation delves into the transformative potential of the metaverse in medical education and training. Paper D: Transforming Medical Professional Training: Exploring the Metaverse in Education, which includes a SLR and a qualitative study with scenario-based expert interviews, provides a comprehensive understanding of the current state of research and practical applications of the metaverse in medical education. It also underscores the need for further research to fully exploit the transformative potential of the metaverse in healthcare. Paper E: (Patient Care through the Metaverse? Exploring Challenges and Opportunities in the New Digital Environment) addresses the dual perspective of patients and medical professionals by exploring the transformative impact of digital innovation in healthcare, specifically through the lens of the metaverse, which facilitates new interactions between patients and medical professionals. Paper E, a qualitative study, focuses on identifying relevant factors influencing using the metaverse, particularly regarding expectations and challenges. Key findings highlight positive and negative outcomes associated with integrating the metaverse into patient care. By understanding these factors, the study aims to ensure that medical services are tailored to the needs of individuals, making healthcare accessible to everyone, everywhere in the future. Overall, the studies conducted in this dissertation show that patients and medical professionals have a positive outlook on using the metaverse. The metaverse can be used as virtual platforms where patients visit their therapists, and medical professionals conduct their practical training. The studies highlighted the importance of a purposeful metaverse design to minimize user concerns. This dissertation analyzes the potential and limitations of the metaverse in the healthcare sector through various use cases and user groups. It guides developers, researchers, and institutions seeking to integrate the metaverse into healthcare, aiming for long-term acceptance and performance.

Der globale Gesundheitssektor steht vor zahlreichen Herausforderungen, darunter steigende Kosten, wachsende Nachfrage und Personalmangel, was den Bedarf an Ressourceneffizienz und innovativen digitalen Lösungen erhöht. Besonders die COVID-19-Pandemie hat Schwachstellen in der Infrastruktur des Gesundheitswesens aufgedeckt und die Verbreitung digitaler Gesundheits- und Telemedizinlösungen beschleunigt. Mit dem Aufkommen moderner Technologien haben Telemedizin und Fernversorgung medizinische Beratungen ohne physische Anwesenheit im selben Raum ermöglicht. Die rasche Entwicklung der Digitalisierung und Automatisierung hat neue Versorgungsmodelle hervorgebracht, die eine effizientere und kostengünstigere Behandlung ermöglichen. Ein vielversprechender Bereich in diesem Zusammenhang ist das Metaverse. Diese moderne Technologie eröffnet dem Gesundheitswesen neue Perspektiven, indem sie sowohl für Patienten als auch für Ärzte und Therapeuten immersive Erfahrungen im Metaverse schafft. Durch die Integration weiterer fortschrittlicher Technologien – wie künstliche Intelligenz (KI), virtuelle Realität (VR), erweiterte Realität (AR), das Internet der medizinischen Dinge (IoMT) und Robotik – ins Metaverse werden innovative Ansätze für die Bereitstellung hochwertiger medizinischer Dienstleistungen möglich. Die Kombination dieser Technologien fördert eine personalisierte und interaktive Patientenversorgung, die durch immersive Erlebnisse geprägt ist. Trotz der technologischen Fortschritte besteht jedoch noch weiterer Forschungsbedarf hinsichtlich der spezifischen Anwendungsfälle, Chancen und Risiken des Metaverse im Gesundheitswesen. Um diesem Bedarf nachzugehen, wurden in dieser Dissertation fünf Studien durchgeführt, die in verschiedenen Papern veröffentlicht wurden. Zu Beginn wurde im Rahmen von Paper A: Towards Tomorrow’s Healthcare: An Examination of Emerging Technologies eine systematische Literaturübersicht (SLR) durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass noch Forschungsbedarf zum Einsatz des Metaverse im Gesundheitswesen besteht. Aus diesem Grund wurde das Metaverse als Schwerpunkttechnologie für diese Dissertation fokussiert, da es intelligente und anpassungsfähige Lösungen bietet, die physische Barrieren zwischen Gesundheitsdienstleistern und Patienten überwinden und den Zugang zu medizinischen Dienstleistungen erheblich erleichtert. Um das Metaverse zur Transformation des Gesundheitswesens aus der Perspektive von Patienten und medizinischem Fachpersonal zu untersuchen, wurden zwei qualitative und eine quantitative Studie sowie eine Design-Science-Research-Studie (DSR) durchgeführt. Die Patientensicht wird in Paper B: Visit Your Therapist in the Metaverse - Designing a Virtual Environment for Mental Health Counseling und Paper C: Behind the Veil: Exploring Anonymity's Effect in Emerging Metaverse for Mental Health Therapy untersucht. In Paper B wurde thematisch erforscht, wie das Metaverse als virtuelle Umgebung für die psychologische Beratung gestaltet werden kann, und welche Schlüsselfaktoren die erfolgreiche Anwendung des Metaverse in diesem Kontext beeinflussen. Designprinzipien (DPs) wurden basierend auf der Literatur und aus Experteninterviews abgeleitet und bewertet, um den Designprozess so zu steuern, dass das Potenzial für die Akzeptanz der Nutzung des Metaverse für Therapiebesuche gesteigert wird. Paper B trägt zum wachsenden Wissensschatz bei, indem es DPs für virtuelle Umgebungen beschreibt, die therapeutische Sitzungen zwischen medizinischen Fachkräften und Patienten erleichtern. Da das Metaverse einzigartige Möglichkeiten für immersive, interaktive therapeutische Sitzungen bietet, bei denen die Patienten anonym bleiben können, wurde in der Studie C untersucht, ob diese Anonymität zu mehr Offenheit und Ehrlichkeit während der Therapie führt. Ziel der Studie in Paper C war es daher, die Auswirkungen der Anonymität auf die Absicht von Patienten, das Metaverse für therapeutische Zwecke zu nutzen, zu untersuchen. In einer quantitativen Studie wurde in Paper C untersucht, wie Anonymität die Einstellung und Motivation der Nutzer beeinflusst, sich auf eine metaverse-basierte Therapie einzulassen. Die Ergebnisse von Paper C liefern relevante Erkenntnisse für die Gestaltung wirksamer therapeutischer Interventionen in virtuellen Umgebungen. Aus der Perspektive des medizinischen Fachpersonals untersucht diese Dissertation in Paper D: Transforming Medical Professional Training: Exploring the Metaverse in Education das transformative Potenzial des Metaverse in der medizinischen Aus- und Weiterbildung. Die Studie, die eine SLR und eine qualitative Studie mit szenariobasierten Experteninterviews umfasst, vermittelt ein umfassendes Verständnis des aktuellen Forschungsstands und der praktischen Anwendungen des Metaverse in der medizinischen Ausbildung. Sie unterstreicht auch die Notwendigkeit weiterer Forschung, um die Herausforderungen anzugehen und die Chancen des Metaverse im Gesundheitswesen voll auszuschöpfen. Paper E: (Patient Care through the Metaverse? Exploring Challenges and Opportunities in the New Digital Environment) behandelt die duale Perspektive von Patienten und medizinischem Fachpersonal, indem es die transformative Wirkung digitaler Innovationen im Gesundheitswesen untersucht, insbesondere durch das Metaverse, das neue Interaktionen zwischen Patienten und medizinischen Fachkräften ermöglicht. Paper E ist eine qualitative Studie, die sich auf die Identifizierung relevanter Faktoren konzentriert, die die Nutzung des Metaverse beeinflussen, insbesondere in Bezug auf Erwartungen und Herausforderungen. Die wichtigsten Ergebnisse heben sowohl positive als auch negative Auswirkungen hervor, die mit der Integration des Metaverse in die Patientenversorgung verbunden sind. Durch das Verständnis dieser Faktoren zielt die Studie darauf ab, sicherzustellen, dass medizinische Dienstleistungen auf die Bedürfnisse der Einzelnen zugeschnitten sind, um die Gesundheitsversorgung für alle, überall in der Zukunft zugänglich zu machen. Im Rahmen dieser Dissertation zeigen die Ergebnisse der Studien, dass sowohl Patienten als auch medizinische Fachkräfte dem Einsatz des Metaverse positiv gegenüberstehen. Das Metaverse kann als virtuelle Plattform genutzt werden, auf der Patienten ihre Therapeuten besuchen und medizinische Fachkräfte ihre Behandlung durchführen können. Dabei wurde in den Studien die Bedeutung eines bedarfsorientierten Designs des Metaverse hervorgehoben, um die Bedenken der Patienten zu minimieren. Insgesamt analysiert diese Dissertation das Potenzial und die Grenzen des Metaverse im Gesundheitssektor anhand beider relevanten Nutzergruppen (Medizinische Fachkräfte und Patienten). Die Beiträge der einzelnen Studien bieten eine Orientierungshilfe für Entwickler, Forscher und Institutionen, die das Metaverse in das Gesundheitswesen integrieren und langfristig eine hohe Akzeptanz sowie Nutzen erreichen möchten.