Medizinische Universität Wien

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Echokardiographie / Anatomie - Blended Learning - Wahlpflichtfach Echokardiographie - Block 27

Würdigung der Jury

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Der Herzultraschall gewinnt im Rahmen der täglichen klinischen Praxis immer mehr an Bedeutung. Traditionell wird diese Technik aber in der studentischen Lehre kaum unterrichtet. Das erlernen der Methode erfordert viel Zeit, Vorwissen und praktische Fähigkeiten. Um den Studierenden den Herzultraschall näherzubringen ist es deshalb wichtig Lernstrategien zu entwickeln welche hoch effizient und didaktisch optimiert sind.

Das Ziel dieses Projektes (Wahlpflichtfach Block 27, 7 Semester Humanmedizin) war es einen "Blended E- Learning" Kurs zum Thema Anatomie des Herzens/Echokardiographie zu erstellen Als Schulungsmaterial (Demonstrationen), wurden hochqualitative online abrufbare Lehrvideos vorab zu Verfügung gestellt. Nach dieser Lerneinheit erhalten die Studierenden unter Einbeziehung von studentischen Tutoren praktischen Unterricht direkt am Ultraschallgerät.

Kurzzusammenfassung des Projekts

An Universitäten wird die Technik des Herzultraschalls (Echokardiographie) trotz seiner zunehmenden Bedeutung für die ärztliche Praxis kaum unterrichtet. Meist scheitert es an limitierten Ressourcen und der Komplexität der Methode um Studenten auch die Möglichkeit zu bieten praktisch zu üben.

Das Projekt (Wahlpflichtfach – Block 27) welches an der Medizinischen Universität Wien (Kardiologische Abteilung IM II, Abteilung für Anatomie) in Kooperation mit 123sonography.com entstanden ist zeigt wie dies mit Hilfe eines Blended-Learning Konzepts erfolgreich umgesetzt werden kann. Zu diesem Zweck wurden hochqualitative Lehrvideos mit einem optimierten didaktischem Konzept produziert (2 Stunden Lehrinhalte) und 210 Studenten vor einem gut strukturierten Ultraschalltraining in Kleingruppen (5 pro Gruppe) angeboten. Die Videos demonstrieren die Technik des Ultraschalls und dessen Untersuchungsgang und vermitteln anatomisches Grundwissen an Hand von Lebendspendern und präparierten Herzmodellen. Neben universitären Supervisoren wurden auch studentische Tutoren für die praktischen Übungen eingesetzt. Abschließend wurde eine Online Prüfung abgehalten.

Die Motivation unter den Studenten war hoch und führte zu einem raschen erlernen von theoretisch- und praktischen Aspekten der Echokardiographie. Der Erfolg dieses Projektes, welches internationalen das erste dieser Art ist, bewegt uns dazu diese Lerneinheit als regelmäßige Lehrveranstaltung fortzuführen und weiter auszubauen.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

Echocardiography plays an increasingly important role in clinical practice. However, practical skills and in-depth knowledge of this technique are rarely provided to students during their university training. The complexity of the method and the large resources required to integrate such a program into the curriculum are both major barriers. We present here a blended learning program (Wahlpflichtfach – Block 27), which was designed and executed at the Medical University of Vienna (Department of Cardiology, Internal Medicine II and Department of Anatomy) in cooperation with 123sonography. This approach to learning was successfully applied to teach a large cohort of students (210) echocardiography. We developed high quality, didactically optimized video tutorials (2 hours of content), which were offered to medical students in their 7th semester prior to their receiving small group (5 trainees) hand-on-training in echocardiography. The videos feature the fundamentals of cardiac anatomy, imaging basics, and how to image. For didactic purposes we used body donors, heart preparations, simulators, and live scanning within the videos. For the hands-on-training, we utilized supervisors (university teachers) and students trained in echocardiography. An online quiz was provided after the program. Our experience with this project shows that theoretical and practical skills of echocardiography can be learned in a relatively short time span with this blended learning method.

Nähere Beschreibung des Projekts

Der Herzultraschall ist das wichtigste Bildgebende Verfahren in der Herzdiagnostik. Der Ultraschall kann ohne Belastung oder Nebenwirkungen für den Patienten eingesetzt werden und bietet eine Fülle an Informationen, welche sowohl für den Kardiologen, für Internisten aber auch für Allgemeinmediziner von großer Bedeutung ist.

Jüngste Weiterentwicklungen dieser Technologie haben dazu geführt, dass die Geräte immer kostengünstiger und kleiner werden. Es gibt bereits eine Vielzahl an "Handheld Geräten" welche nicht größer als ein Smartphone sind und somit einfach im ambulanten Bereich, am Krankenbett oder im "Feld" eingesetzt werden können. Es ist absehbar, dass diese Technik (welche auch an anderen Organen angewendet werden kann), das Stethoskop in Zukunft ersetzen wird.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass schon Studierende mit dieser Technik vertraut gemacht werden sollten, und dass der Herzultraschall in das medizinische Curriculum integriert wird. Das Erlernen der Technik erfordert jedoch eine intensive Schulung. Neben theoretischen Grundlagen müssen auch praktische Fähigkeiten unterrichtet werden.

Leider fehlt es an vielen Universitäten an Ressourcen und einem Ausbildungsplan die den Anforderungen gerecht werden können. Die theoretischen Grundlagen der Echokardiographie werden zwar an den meisten medizinischen Universitäten (Basiswissen) unterrichtet allerdings gibt es nur wenige Universitäten an denen die Möglichkeit besteht, dass Studenten die Methode praktisch durchführen können.

Um eine große Anzahl an Studierende auszubilden ist es erforderlich, dass viele Ultraschallgeräte (Übungsplätze) zu Verfügung stehen und, dass die Studierenden schon mit der Methode vertraut sind, bevor sie „ans Ultraschallgerät“ gehen. Ein gutes Grundverständnis ist unerlässlich um die praktischen Trainingseinheiten lerneffizient zu gestalten.

Folgendes Grundwissen ist hier erforderlich:

- Anatomie des Herzens

- Gerätekunde

- Standard Schnittebenen

- Echokardiographisch / anatomische Korrelationen

Video Basiertes Lernen (VBL) bietet eine Reihe von Vorteilen, wenn es um die Vermittelung von medizinischen Inhalten geht. Gerade für die Echokardiographie bei dem das Herz in seiner Bewegung gezeigt werden soll, ist das Videoformat unerlässlich.

Darüber hinaus bietet VBL aber auch viele andere Vorteile:

- Emotionalsierung von Inhalten.

- Es transportieren die Mimik und Gestik des Lehrenden.

- Graphiken und Animationen veranschaulichen die Inhalte.

- Lernende können „mit an den Ort des Geschehens“ genommen werden.

- Lehrvideos ermöglichen eine höhere Informationsdichte.

- Die räumliche Darstellung und die Beschreibung von komplexen zeitlichen Abläufen kann leichter mit Video transportiert werden.

Von großer Bedeutung ist weiters, dass sich Videos über das Internet (auch in hoher Qualität) verbreiten lassen. Als Folge ist auch der mobile Einsatz von Lernvideos auf Tablets und Smartphones (MBVL - Mobil Based Video Learning) möglich. Dieses Angebot wird vor allem von Studenten verstärkt angenommen.

Aus diesen Gründen wird das Format „Videos“ immer häufiger in der Lehre eingesetzt. Meist fehlt es meist jedoch an einen klaren didaktischem Konzept und an qualitative hochwertigen technischen Umsetzung damit die vollen Möglichkeiten von VBL auszunutzen werden können. So werden Vorträge oftmals lediglich abgefilmt und moderne Möglichkeiten des Bildschnittes, Videodidaktik, Makeup, Kamera und Lichttechnik nicht berücksichtigt.

Hohe Videoqualität trägt zu einem größeren „Engagement“ bei steigert die Emotionalität der Inhalte und verbessert dadurch auch den Lernerfolg.

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, gilt es einen Herzultraschallkurs als Wahlpflichtfach an der Medizinischen Universität Wien anzubieten bei dem hochqualitative Lehrvideos erzeugt werden und diese im Sinne eines Blended E-learning Zugangs den Studenten zu Verfügung zu stellen bevor sie am praktischen Schulungsunterricht an den Ultraschallgeräten teilnehmen.

Das Projekt:

Organisation - Zeitlicher Ablauf:

Das Vorhaben wurde über die Curriculumsdirektion (stv. Curriculumsdirektorin Humanmedizin Prof. Anahit Anvari-Pirsch) als Kooperationsprojekt zwischen 123sonography.com (Univ. Prof. Dr. Thomas Binder) und der Medizinischen Universität Wien organisiert und abgewickelt. 123sonography ist eine internationale online Schulungsplattform für die Echokardiographie und andere Formen des Ultraschalls (www.123sonography.com) deren Expertise in der Produktion von hochqualitativen Lehrvideos liegt. Entsprechende Datenschutzbewilligungen wurden vorab eingeholt. Für die Erstellung wurden vier Drehtage veranschlagt. Drei am Zentrum für Anatomie und Zellbiologie der Medizinischen Universität Wien und ein Tag im Studio für die Erstellung der echokardiographischen Lehrvideos. Am 10.01.2018 wurden die Videos den Studierenden mit entsprechenden Anweisungen (Mail, MUW-Moodle Webpage, Landingpage) bereitgestellt. Der praktische Teil der Ausbildung wurde im Skillslab (Sensengasse 2, 1090 Wien) in der Zeit vom 29.01.2018 bis 2.2.2018 abgehalten. Die Online Abschlussprüfung fand in der darauf folgenden Woche statt. Insgesamt wurden 210 Studenten (maximale Teilnehmerzahl) des Blocks 27 (7 Semester) für das Wahlpflichtfach zugeteilt.

Video Produktion

Folgende Lehrvideos (insgesamt ca. 90min) wurden produziert:

- Topographie und Lage des Herzens im Thorax

- Anatomie des Herzens Teil 1

- Anatomie des Herzens Teil 2

- Echokardiographische Schnittebenen und ihre anatomische Korrelation

- Anatomische Strukturen im Echo

- Anatomische echokardiographische Besonderheiten

Die anatomischen Lehrvideos wurden in Kooperation mit Univ. Prof. Wolfgang Weninger und seinem Team (Dr. Lena Hirtler, Dr. Claus Rath) erstellt. Ziel war es hier die Anatomie und Lage des Herzens an Hand von Körperspendern sowie an vorpräparierten Herzen zu zeigen. Die Filmaufnahmen fanden im Großen Seziersaal der Anatomie statt. Besondere Beachtung fand die Demonstration der Schichten des Thorax und jener Schnittpräparate, welche auch in der Echokardiographie zum Einsatz kommen (Standardschnitte). Neben Übersichtsaufnahmen (wide angle) wurden auch Detailaufnahmen (close up) der einzelnen Strukturen - zum Teil über eine „Deckenkamera“- gefilmt. Die Aufnahmen wurden während des Filmens von den Sprechern kommentiert.

Die Produktion der echokardiographischen Lehrvideos erfolgte durch Unterstützung von 123sonography in einem professionellen Studio. Als Lehrender fungierte Univ. Prof. Dr. Thomas Binder. An Hand von Ultraschallmodels wurden die Schnittebenen sowie ausgewählte anatomische Strukturen des Herzens aufgezeichnet. Diese Demonstrationen zeigen neben dem Ultraschallbild auch den Sprecher und die Schallkopfposition am Thorax. Zum Einsatz für die Demonstrationen kam ein High-end Ultraschallsystem der Firma General Electrics (Vivid E95). Die Schnittebene wurden in weiterer Folge auch an einem Ultraschallsimulator (Firma CAE, USA) gezeigt. Mit Hilfe dieser Technik ist es dem Lernenden möglich die sichtbaren Strukturen (der Schnittebenen) auf einem animierten 3D Schnittmodel zu sehen und mit den dahinter (oder davorliegenden) Strukturen abzugleichen.

Für die Dreharbeiten wurden drei hochauflösende Kameras (4K Auflösung) verwendet (Sony FS7 und FS5). Zusätzlich zeichnete ein Medienconverter (Black Magic) die Signale des Ultraschallgerätes und des Simulators (mit den Kameras synchronisiert) auf. Für die Audioaufzeichnung wurden Ansteckmikrophone (Mic VT500) eingesetzt. Als Lichtquelle (Haupt und Nebenlicht) dienten HMI Tageslicht ARRI und Octodome Softbox sowie LED Panels.

Post-processing, Videoschnitt, Farbkorrektur und Title editing wurden von 123sonography durchgeführt. Für den Schnitt wurde eine professionelle editing Software (AVID) verwendet.

Didaktisches Konzept:

Um die Herzultraschalluntersuchung verständlicher und leichter erlernbar zu machen, war es wichtig einen systematischen Zugang zu wählen, bei dem zuerst die Anatomie erklärt wird. Beginnend mit der Lage des Herzens im Thorax. Dies trägt zum Verständnis bei, in welcher Lage der Patient sich während der Untersuchung befinden soll und wo der Schallkopf am Thorax zu platzieren ist. In weiterer Folge galt es die Form (Kontur) die Orientierung und Detailstrukturen an der Oberfläche und im inneren des Herzens zu erklären. Die Erklärungen gehen hier über jene Strukturen, welche in Ultraschall sichtbar sind hinaus. Der Studierende erhält somit ein umfassendes anatomisches Wissen, welches auch für die Interpretation anderer kardiologischer Bildgebungsverfahren anwendbar ist. Das Ziel war anatomische Lehrvideos zu erzeugen, welche auch für den reinen Anatomieunterricht eingesetzt werden können.

Nach dem der Studierende ein gutes Verständnis der anatomischen Herzstrukturen bekommen hat, gilt es mittels Untersuchungsdemonstrationen dieses Wissen für die Darstellung und Interpretation des Herzultraschalls umzusetzen. Wesentlich besser als die Darstellung der Schnittebene in Lehrbüchern oder auch als wiederkehrende Bildschleifen, erweist sich das direkte Betrachten (bzw. Videoaufzeichnung) des Bildschirms während der Untersuchung. Hier kann der Lehrende erkennen wie sich das Bild von einem Schnitt zum nächsten verändert. Er erhält somit ein viel umfassenderes Verständnis für die „Dreidimensionalität“ des Herzens. In den Lehrvideos werden also nicht nur die Standardschnitte gezeigt, sondern auch wie man zu diesen gelangt. Wertvolle Hinweise helfen Fehler zu vermeiden.

In einem weiteren Video werden die einzelnen US Strukturen (u.a. Kammern, Vorhöfe, Herzklappen) dargestellt. Der Studierende kann diese Strukturen mit den anatomischen Präparaten vergleichen, um ein besseres Verständnis für das tatsächliche Aussehen der Anatomie zu erhalten.

Der Abschluss bildet eine Videolehreinheit bei der spezifische anatomische Gegebenheiten zu Fehldiagnosen führen können. Diese werden besprochen und an Hand anatomischer Präparaten erklärt.

Praktische Übungen

Die Praktischen Übungen wurden an drei Tagen jeweils von 13:00 bis 17:00 durchgeführt. Die Schulung fand parallel in 14 Räumen statt. Jeder dieser Räume wurde mit einen Herzultraschallstandgerät (Fa General Electrics, Philips, Mindray, Siemens) ausgestattet. Zu diesem Zweck wurden den Studierenden ein „slot“ (Tag und Gruppe) zugewiesen. Die maximale Gruppengröße betrug 5 Studierende pro Gerät. Jede Gruppe wurde von einem Tutor unterrichtet. Als Tutoren fungierten Studenten welche bereits Kenntnisse des Herzultraschalls besaßen (Sono4U) und/oder in Vorbereitung auf das Wahlfach eine Intensivschulung an der kardiologischen Abteilung durchliefen. Jeder Tutor erhielt darüber hinaus einen Zugang von 123sonography für einen Online Echokurs - Echo Bachelorkurs (link). Die Tutoren wurden wiederum von 12 Supervisoren (Lehrende der Medizinischen Universität Wien – Kardiologie) überwacht.

In Summe erhielt jeder Studierende 42 Minuten Übungszeit. Als Models fungierten die Studierenden selbst (gegenseitiges Schallen).

Prüfung

Um das Wahlfach erfolgreich abzuschließen, musste ein online „single choice“ Test erfolgreich absolviert werden. (10 Fragen, 60% richtige). Es wurden sowohl Fragen zum Thema Herzanatomie als auch Echokardiographie gestellt. Die Inhalte und Antworten zu den Fragen waren in den Videos enthalten.

Ergebnisse:

Die Motivation der Studierenden war herausragend. Viele Studierende wollten weiterhin auf die Videos (auch nach der Lehrveranstaltung) zugreifen. Vor allem die Qualität der Videos wurde herausgestrichen. Die Bereitschaft den Ultraschall zu lernen war dadurch in der überwiegenden Zahl der Teilnehmer vorhanden. 76% aller Studierenden haben die Videos zur Gänze vor der Lehrveranstaltung angesehen. 15% nur zum Teil. Nur 9% haben keine Videos vor den praktischen Übungen aufgerufen (sondern erst danach). 83% aller Teilnehmer haben den Test beim ersten Versuch bestanden (60%). Alle anderen benötigten mehrere Versuche. Neunundzwanzig Prozent aller Studierenden beantworten alle Fragen beim ersten mal richtig (100%). Da Mehrfachversuche in diesem Pilotversuch möglich waren haben alle Studierende die Abschlussprüfung bestanden. Die Evaluierungsbögen und persönliche Rückmeldung erbrachten durchaus positives Feedback, sowohl was die online Lehrvideos als die praktischen Übungen betrifft (die genaue Evaluierung ist noch im Gange). Auch die studentischen Tutoren berichteten über einen Lernerfolg und waren mit vollem Engagement dabei.

Zusammenfassung:

Dieses Projekt zeigt, dass ein blendend E-learning Kurs mit hochqualitativen didaktisch wertvollen Lehrvideos sowie gut strukturierten praktischen Übungen den Herzultraschall und dessen anatomische Korrelation Studenten näher bringen kann. Der Einsatz von „studentischen" Tutoren fördert nicht nur den Lernerfolg der Studenten sondern auch den der Tutoren selbst. Die Fortführung und Ausweitung der Lehrveranstaltung ist geplant.