Development and user evaluation of an educational VR application supporting children's MRI experience

Abstract

The magnetic resonance imaging (MRI) process can be stressful, especially for young patients, due to unfamiliar environments, loud noises, and tight spaces. This bachelor’s thesis explores the use of VR to support children to prepare for MRI procedures by further developing an existing VR application originally created by students in a previous project. The application simulates the whole MRI process in a child-friendly way starting from home to the end of the scan.

Our work focused on optimizing and building the application for Meta Quest 2 and designing an educational minigame, where the player sorts different items into baskets based on whether they can be taken into the MRI room. The minigame was designed to add a layer of interactivity to the learning-focused game, while still keeping the educational goal clear.

To evaluate the learning experience and overall effectiveness, a user study was conducted at the University of Oulu with nine participants aged 7–13. Background information was collected beforehand, and participants played two versions of the minigame, first with text feedback, then without it. We evaluated the game experience and user experience with questionnaires and conducted semi-structured interviews to examine the educational effectiveness.

The results indicate that text feedback was often overlooked, which reduced the educational impact. However, the overall experience helped players understand the MRI process and related safety considerations. Participants found the minigame enjoyable, and expressed interest in more interactive elements like it being added to the game.

Based on the results of our study, we want to highlight the importance of interactivity, when developing a similar educational game, especially when the target audience is children. It improves engagement and makes the game more interesting, allowing the player to enjoy the gameplay while learning.

Magneettikuvausprosessi (MRI) voi olla stressaava, erityisesti nuorille potilaille, johtuen vieraasta ympäristöstä, kovista äänistä ja ahtaasta tilasta. Tämä kandidaatin tutkielma tutkii VR-teknologian käyttöä lasten tukemisessa MRI-tutkimukseen valmistautumisessa kehittämällä eteenpäin olemassa olevaa VR-sovellusta, jonka aiemman projektin opiskelijat olivat alun perin luoneet. Sovellus simuloi koko magneettikuvausprosessin lapsiystävällisellä tavalla, alkaen kotoa ja päättyen itse kuvaukseen.

Työmme keskittyi sovelluksen optimointiin ja rakentamiseen Meta Quest 2 -laitteelle sekä uuden opetuksellisen minipelin suunnitteluun. Minipelissä pelaaja lajittelee erilaisia esineitä koreihin sen perusteella, voiko ne viedä MRI-huoneeseen. Minipeli suunniteltiin lisäämään vuorovaikutteisuutta oppimiseen keskittyneeseen peliin pitäen opetuksellinen tavoite kuitenkin selkeänä.

Oppimiskokemuksen ja sovelluksen yleisen vaikuttavuuden arvioimiseksi toteutimme käyttäjätutkimuksen Oulun yliopistolla yhdeksän 7–13-vuotiaan osallistujan kanssa. Taustatiedot kerättiin etukäteen, ja osallistujat pelasivat kaksi versiota minipelistä, ensin tekstipalautteen kanssa ja sitten ilman. Arvioimme pelikokemusta ja käyttäjäkokemusta kyselylomakkeilla ja tutkimme opetuksellista vaikuttavuutta puolistrukturoiduilla haastatteluilla.

Tulokset osoittavat, että tekstipalaute jäi usein huomaamatta, mikä heikensi opetuksellista vaikutusta. Kokonaisuudessaan kokemus kuitenkin auttoi pelaajia ymmärtämään MRI-prosessia ja siihen liittyviä turvallisuusasioita. Osallistujat pitivät minipeliä miellyttävänä ja toivoivat lisää vastaavanlaisia vuorovaikutteisia elementtejä peliin.

Tutkimuksemme tulosten perusteella haluamme korostaa vuorovaikutteisuuden merkitystä kehitettäessä vastaavanlaisia opetuksellisia pelejä, erityisesti silloin kun kohderyhmänä ovat lapset. Vuorovaikutteisuus parantaa pelaajan osallistumista ja tekee pelistä kiinnostavamman, mikä mahdollistaa sen, että pelaaja voi nauttia pelaamisesta samalla oppien.