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Jahrestagung der Gesellschaft für Medizinische Ausbildung (GMA)

23.09. - 25.09.2010, Bochum

Histologie im 21 Jahrhundert - Tradition und Innovation

Poster

  • corresponding author presenting/speaker Andreas Jägermann - Universitätsklinikum Münster, Institut für Ausbildung und Studienangelegenheiten, Münster, Deutschland
  • Timm J. Filler - Universität Münster, Institut für Anatomie, Münster, Deutschland
  • Dennis Toddenroth - Universitätsklinikum Münster, IT-Zentrum Forschung und Lehre, Münster, Deutschland
  • Thomas Frankewitsch - Universitätsklinikum Münster, IT-Zentrum Forschung und Lehre, Münster, Deutschland
  • Markus Missler - Universität Münster, Institut für Anatomie, Münster, Deutschland
  • Bernhard Marschall - Universitätsklinikum Münster, Institut für Ausbildung und Studienangelegenheiten, Münster, Deutschland

Jahrestagung der Gesellschaft für Medizinische Ausbildung (GMA). Bochum, 23.-25.09.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. Doc10gma224

DOI: 10.3205/10gma224, URN: urn:nbn:de:0183-10gma2249

Veröffentlicht: 5. August 2010

© 2010 Jägermann et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Virtuelle Mikroskope bieten im Vergleich zu herkömmlichen Mikroskopen unter anderem den Vorteil dass alle Studierenden im Unterricht die Präparate eines Organs in einer Vielfalt an Schnitten sehen können und so mit der biologischen Variabilität vertraut werden. Darüber hinaus bietet die Darstellung am Bildschirm eine gute Grundlage für Rückmeldungen durch die Dozenten sowie die Möglichkeit aufwändige bzw. wenig haltbare Färbungen dauerhaft zu speichern. Unsere universitäre Eigenentwicklung sollte ein Alleinstellungsmerkmal haben, was im eindeutigen Fokus eine mikroskopisch-anatomische Anwendung ist. Die Nachteile vorhandener Lösungen sind die häufig auf Klassenraumgröße beschränkte Nutzerzahl, der Ressourcenbedarf bei klassischen PC-Arbeitsplatz-Lösungen und die meist rudimentären Beschriftungsfunktionen. In unserer Neuentwicklung sollten diese Restriktionen überwunden und eine große Präparatemenge (> 4000 Schnitte) parallel auf über 200 Betrachtungsstationen mit individueller, selbstständiger Schnittauswahl verteilt werden.

Methodik: Die hier vorgestellte Lösung basiert auf offenen Standards und freier Software (PHP, MySQL, Javascript, XUL und SVG). Sie läuft auf den eingesetzten Thinclients HP t5730 ohne Anbindung an eine Terminalserver-Farm und erlaubt die Erstellung und Speicherung von Beschriftungen im Präparat durch Studierende. Anschließend können diese über ein rollenbasiertes Rechtesystem von Hilfskräften und dem Dozenten nach obligatorischer Qualitätsprüfung zu einer Lehrsammlung zusammengefügt werden. Auf diesem Weg ist die schnelle Erstellung einer großen und nahezu vollständig beschrifteten Präparatesammlung möglich, die didaktisch als Lernmodul eingesetzt wird (etwa 40.000 Beschriftungen/Semester).

Ergebnisse: Die von den Studierenden auf 212 Thinclients betrachteten Bilder liefert eine virtualisierte Server-Farm, bestehend aus zwei Webservern (die über einen Loadbalancer gleichmäßig ausgelastet werden) und einem Datenbankserver, aus einem eingebundenen 2 Terabyte großen Netzwerkspeicher. Eine Echtzeit-Analyse zur Kurslaufzeit bestätigte die erwarteten geringen Hardwareanforderungen. Die Auslastung des Netzwerks beträgt bei maximaler Belastung des Systems ca. 70 MB/s und liegt weit unter der zur Verfügung stehenden Bandbereite von 2 Gb/s. Die Webserver erhielten je 2 CPUs mit bis zu 3 GHz Taktfrequenz. In Spitzenzeiten wurden je 1,5 GHz und im Mittel nur je 700 MHz genutzt. Der Datenbankserver verhielt sich gleichermaßen und verwendete bei maximaler Belastung lediglich 1 GHz und im Schnitt nur rund 200 MHz seiner zugeteilten 3 GHz Taktfrequenz.

Schlussfolgerungen: Eine zusätzliche off-Campus-Anbindung der Studierenden über einen einfachen Webbrowser wird zukünftig keine technische sondern nur noch eine rechtliche Problemstellung bieten. Zu einem späteren Entwicklungszeitpunkt können dann neben der erwähnten Browser-Lösung sehr leicht weitere Werkzeuge zur Analyse des Lernverhaltens der Studierenden installiert werden (wie z.B. die Analyse von Regions of Interest). Das hier skizzierte Projekt zeigt, dass es technisch möglich ist, eine Semesterkohorte mit über 200 Studierenden parallel an virtuellen Mikroskopen zu unterrichten. Auf diese Weise kann die große Stoffmenge in Mikroskopischer Anatomie effizient erlernt und das zeitaufwändige Mikroskopieren realer Schnittpräparate zumindest großenteils ersetzt werden.