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Erstmals ist an der Medizinischen Fakultät ein digitaler Ultraschall-Simulator in der Lehre live zum Einsatz gekommen. Klassische Elemente der Vorlesung wurden mit einer Live-Übertragung der Ultraschallbilder kombiniert. Dabei konnten die Studierenden am Computer zu Hause zwischen verschiedenen Kamera- und Bildschirmeinstellungen wechseln, um die Untersuchung und die anatomischen Schnittebenen optimal nachvollziehen zu können. In der Lehrveranstaltung wurden sonographische Untersuchungstechniken am Bauchraum demonstriert und auch Möglichkeiten am Thorax und Herz aufgezeigt.

Digitale Anwendungen verändern die Lehre an Universitäten weltweit, die Covid-19-Pandemie hat diese Entwicklung in den vergangenen zwei Jahren deutlich beschleunigt. Auch an der Medizinischen Fakultät Leipzig haben sich digitale Lehrformate etabliert, erst kürzlich wurden in diesem Blog Möglichkeiten der Virtual Reality Technologie in der medizinischen Ausbildung aufgezeigt. Diese modernen Techniken öffnen den digitalen Raum nicht nur für Vorlesungen und Seminare, sondern auch für praxisorientierte Ausbildungsformate. Ein Beispiel dafür ist die Ultraschalldiagnostik, die traditionell in „Hands-on“-Formaten vermittelt wird. Erstmals kam nun im Februar 2022 ein digitaler Ultraschall-Simulator („Vimedix“, CAE Healthcare) im „Internistischen Ultraschallkurs“ live zum Einsatz.

Dieser Ultraschallsimulator arbeitet mit der sogenannten „Augmented Reality“ (AR) Technologie. Im Gegensatz zur Virtual Reality wird dabei die aktuelle Umgebung in die digitale Simulation integriert, wodurch eine virtuelle „Fusion“ klassischer Ultraschallbilder mit den schematischen Darstellungen anatomischer Strukturen gelingt. Die Anwender erhalten ein kontinuierliches dreidimensionales Feedback über die dargestellten Bildebenen und Organstrukturen. Dies soll – gerade Anfängern – helfen, die klassischen grau-gefärbten zweidimensionalen Ultraschallbilder auch im dreidimensionalen Raum des lebendigen Körpers einordnen und interpretieren zu können. Die Darstellung erfolgt entweder über mehrere Bildschirme oder über eine spezielle Brille, die in eine Art Helm integriert ist. Diese sogenannte HoloLens bietet den Vorteil, dass sich die Simulation der jeweiligen Blickrichtung intuitiv anpasst – gerade so, als könnte der Untersucher den Körper des Patienten mit eigenen Augen durchleuchten (Abbildung 1).

Augmented Reality in digitalen Lehrveranstaltungen

In der LernKlinik der Medizinischen Fakultät Leipzig ist bereits ein Vimedix-Simulator verfügbar. Für eine digitale Vorlesung im Rahmen des „Internistischen Ultraschallkurses“ für Studierende des 4. und 5. Studienjahres wurde der Simulator nun testweise mit einer HoloLens und entsprechender Streaming-Technik ausgerüstet. Klassische Elemente der Vorlesung wie PowerPoint-Präsentation und freier Vortrag wurden mit einer Live-Übertragung der Ultraschallbilder kombiniert. Dabei konnten die Studierenden am Computer zu Hause zwischen verschiedenen Kamera- und Bildschirmeinstellungen wechseln, um die Untersuchung und die anatomischen Schnittebenen optimal nachvollziehen zu können. In der Lehrveranstaltung wurden sonographische Untersuchungstechniken am Abdomen (Bauchraum) demonstriert und auch Möglichkeiten am Thorax und Herz aufgezeigt.

Differenzierte Resonanz der Studierenden

Nach dem Testlauf wurden die teilnehmenden Studierenden gebeten, das digitale Angebot zu diskutieren und zu bewerten, wobei die meisten Rückmeldungen positiv ausfielen. Viele Studierende kommentierten im Chat der Live-Übertragung, dass das AR-Bild zum besseren Verständnis und zur besseren Interpretation des Ultraschallbildes beitragen kann. Allerdings gab es breiten Konsens darüber, dass der Simulator die praktischen Übungseinheiten in der LernKlinik nicht vollständig ersetzen könne. Praktische Übungen vor Ort bleiben also auch zukünftig unabdingbar für das Erlernen einer strukturierten Ultraschalluntersuchung.

Natürlich muss die Frage nach dem Mehrwert solch komplexer Systeme gestellt werden. Sie konkurrieren unter anderem mit tragbaren Ultraschallgeräten im Kitteltaschenformat, mit denen Studierende die Ultraschalldiagnostik ebenfalls erlernen können. Der potenzielle Vorteil der AR-Lehrformate liegt in der größeren Reichweite. Klassische Ultraschallausbildung benötigt viele Ressourcen: neben den Geräten werden Räumlichkeiten und Tutoren für die praktische Ausbildung in Kleingruppen benötigt. Deshalb können die praktischen Kurse bislang nicht für alle der mehr als 300 Studierenden pro Jahrgang angeboten werden, obwohl der neue nationale Lernzielkatalog für das Curriculum des Medizinstudiums mehr praktische Untersuchungsfertigkeiten fordert.

Hier könnten AR-Systeme wie der Vimedix in Zukunft helfen: Digitale Livedemonstrationen ermöglichen die Einführung in die der Untersuchungstechnik zeitgleich für größere Gruppen. Die Kapazitäten in der LernKlinik könnten dann besser für komplexere Fragestellungen genutzt werden. Zudem könnte, nach einer supervidierten Einführungsphase an Simulatoren, auch früher eigenständig geübt werden. Auch für die medizinische Weiterbildung nach der Approbation kann eine digitale und realitätsnahe Simulation helfen, invasive Untersuchungsformen wie z. B. den endosonographischen Ultraschall oder die transösophageale Echokardiographie zu erlernen.

Fazit

Der Einsatz digitaler Simulatoren stellt eine interessante Ergänzung zu klassischen Ausbildungsformaten dar. Die Augmented Reality-Technik bietet dabei Potenzial, vorhandene Ressourcen besser zu nutzen und bestehende Angebote sinnvoll zu erweitern. Auf die praktische Untersuchung von Patienten oder Probanden kann aber auch in Zukunft nicht verzichtet werden.

Autoren:

cand. med. Michael Holzhey und cand med. Nicolas Nauck, Ultraschalltutoren der LernKlinik Leipzig

Jörg Hesse, Administrator LernKlinik Leipzig

PD Dr. med. Thomas Karlas und Dr. med. Valentin Blank, Universitätsklinikum Leipzig, Med. Klinik 2, Bereich Gastroenterologie und Interdisziplinäre Ultraschalleinheit