MagnetXplorers – Ein interaktives Escape Game zur medizinischen Bildgebung

MagnetXplorers – Ein interaktives Escape Game zur medizinischen Bildgebung

Wie entstehen Röntgenbilder und warum sind sie schwarz-weiß? Wie funktioniert Magnetresonanztomografie? Wieso ist Gammastrahlung gefährlich, obwohl man sie weder sehen noch spüren kann? Mit solchen Leitfragen eröffnet MagnetXplorers einen interaktiven Zugang zur Welt der medizinischen Bildgebung – forschungsnah, spielbasiert und interdisziplinär.

MagnetXplorers ist ein quizbasiertes Escape Game, das an der Medizinische Universität Wien in Kooperation mit der Universität Wien entwickelt und durchgeführt wird. In Workshops erkunden Teilnehmende zentrale Verfahren der medizinischen Bildgebung und erwerben zugleich grundlegendes Verständnis zu Elektromagnetismus und Strahlenschutz. Aktuell richtet sich das Projekt primär an Teilnehmer/innen kurz vor Beginn eines Studiums (z. B. im letzten Schuljahr), ist jedoch ausdrücklich auch für die universitäre Lehre in frühen Semestern konzipiert und adaptierbar – insbesondere für eine einführende Lehrveranstaltung im ersten Semester zum Thema Bildgebung und Strahlenschutz.

Ausgangslage und Motivation

Moderne diagnostische Verfahren wie Röntgen, CT, MRT, PET oder Ultraschall haben die Medizin revolutioniert. Trotz ihrer Alltäglichkeit im klinischen Kontext bestehen in der Bevölkerung – und selbst bei Studienanfänger/innen – oft Unsicherheiten hinsichtlich ihrer physikalischen Grundlagen und Sicherheitsaspekte. Alle diese Methoden beruhen auf elektromagnetischer Strahlung oder Wellenphänomenen: von Radiowellen in der MRT über sichtbares Licht in der optischen Bildgebung bis hin zu ionisierender Röntgen- und Gammastrahlung in Radiologie und Nuklearmedizin.

Ein fundiertes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Feldern und biologischem Gewebe ist essenziell, um Bildentstehung, Kontrastmechanismen und Risiken angemessen beurteilen zu können. Gleichzeitig zeigen aktuelle Erhebungen, dass zwar großes Interesse an Wissenschaft besteht, aber nicht immer entsprechendes Vertrauen. MagnetXplorers setzt genau hier an: Es schafft einen dialogischen Raum, in dem wissenschaftliche Prinzipien transparent, nachvollziehbar und selbstständig erfahrbar werden.

Zielsetzung und angestrebte Effekte

MagnetXplorers verfolgt fünf zentrale Ziele:

1. Einblicke in die Funktionsprinzipien medizinischer Bildgebung geben,
2. Verständnis für elektromagnetische Strahlung und Strahlenschutz fördern,
3. Vertrauen in bildgebende Verfahren und wissenschaftliche Evidenz stärken,
4. Interdisziplinäre Kommunikation zwischen Physik, Technik und Medizin vermitteln,
5. Studienorientierung unterstützen – sowohl vor Studienbeginn als auch im ersten Studienjahr.

Gerade für Erstsemestrige in Studienrichtungen wie Humanmedizin, Biomedical Engineering oder Radiologietechnologie bietet das Format einen motivierenden, konzeptuell integrierenden Einstieg. Beispielsweise in der Lehrveranstaltung „Bildgebung und Strahlenschutz“ an der Medizinischen Universität Wien kann MagnetXplorers als strukturierendes Rahmengerüst dienen: Die spielerische Fallgeschichte fungiert als roter Faden, an dem physikalische Grundlagen, Sicherheitsaspekte und klinische Anwendungen systematisch erarbeitet werden.

Didaktisches Konzept

MagnetXplorers ist ein spiel- und problemorientiertes Lernsetting im Stil von Escape Rooms. Eine Gruppe von ca. 20-30 Personen (z.B. Seminargruppe, Schulklasse) erhält den Auftrag, das mysteriöse Krankheitsbild eines Fanatasiewesens namens Arkynox zu entschlüsseln.

Obwohl es sich um eine gemeinsame Mission handelt, wird die Gesamtgruppe in drei Teams aufgeteilt. Die Einteilung erfolgt mit einem MR-Bilder-Quiz: Obst- und Gemüsesorten müssen anhand ihrer MR-Aufnahmen erkannt werden. Wer richtig liegt, zieht einen verdeckten Farbausweis und wird so einem der drei Teams zugeteilt. Diese Teams durchlaufen rotierend vier Lernstationen à 20 Minuten zu verschiedenen Bildgebungsmodalitäten, um Hinweise zur Erkrankung von Arkynox zu sammeln. Jede Station erfordert die Durchführung realer physikalischer Experimente mit klaren Aufgabenstellungen, Anleitungen und gestuften Tipps. Ziel ist es, eine verschlossene Box mit vierstelligem Zahlenschloss zu öffnen. Gelingt dies rechtzeitig, erhalten die Teams farblich passende Hinweiskuverts mit Teilinformationen für die spätere Diagnose, passend zum jeweiligen Bildgebungsverfahren. Der Zeitfaktor erhöht die Spannung: Bleibt die Box verschlossen, fehlen wichtige Hinweise und die Diagnose wird schwieriger. Wer sie frühzeitig öffnet, kann durch zusätzliche Quizfragen Bonuspunkte sammeln.

Detailbeschreibung der vier Stationen:

• MRT-Station A: Nach einem 5-minütigen MRT-Einführungsvideo ist es die Aufgabe der Teilnehmenden, anhand einer MRT-Computersimulation herauszufinden, auf welche Werte bestimmte Sequenzparameter eingestellt werden müssen, sodass vier Ziffern innerhalb des simulierten MRT-Bildes erscheinen.
• MRT-Station B: Demonstration einer realen Messung (3 T System) durch MRT-Expert/innen, wobei die Teilnehmenden die Positionierung Arkynox‘ im MRT-Scanner beobachten und den Ablauf der Messung sowie die Geräusche, die während der Messung auftreten beschreiben. Anschließend werden die aufgenommenen Daten selbst analysiert. Hier werden typische Untersuchungsabläufe sowie Grundlagen der Bildanalyse (Kontrast, Objektgröße) vermittelt. (Anmerkung: Für die Durchführung außerhalb des MR Zentrums der Medizinischen Universität Wien wird ein entsprechendes Demo-Video zur Verfügung gestellt.)
• Röntgen & CT: Diese Station umfasst zwei voneinander unabhängige Experimente – ein Modellexperiment zur Röntgenuntersuchung und eines zur Computertomografie; dazu wird die Untergruppe nochmals unterteilt. Sichtbares Licht bzw. elektrischer Strom dienen als Substitute für ionisierende Strahlung und verdeutlichen Projektionsprinzip, Absorption und tomografische Rekonstruktion.
• Ultraschall: Die Aufgabe der Teilnehmenden ist es, zu ermitteln, welcher Buchstabe aus dem Wort „ULTRASCHALL“ sich in einer vorbereiteten Black Box befindet. Dafür müssen sie mit einer Ultraschallsonde die Laufzeiten der Schallwellen messen, daraus die Entfernung zum Buchstaben berechnen und in einem Koordinatensystem auftragen.

Nach Abschluss aller Stationen kehren die Untergruppen in die Gesamtgruppe zurück. Erst durch die Kombination aller „Hinweise“ aus den unterschiedlichen Stationen kann die korrekte Diagnose gestellt und eine passende Therapieentscheidung getroffen werden. Dieses Setting motiviert zur interdisziplinären Synthese – genau jenem Kompetenzbereich, der auch in der klinischen Praxis zentral ist.

Die Entwicklung von MagnetXplorers erfolgte nach dem Design-Based-Research-Ansatz in iterativen Zyklen aus Konzeption, Erprobung, Evaluation und Anpassung. Im Wintersemester 2025/26 wurden 10 Workshops erfolgreich durchgeführt; die Rückmeldungen von Teilnehmenden (Studienanwärter/innen) und begleitenden Lehrkräften waren überwältigend positiv und zeigen hohe Aktivierung, nachhaltiges Verständnis zentraler Konzepte sowie eine gesteigerte Sicherheit im Umgang mit Begriffen wie „ionisierend“, „Kontrast“ oder „Echo“.

Zielgruppe und curriculare Einbettung

Ursprünglich wurde MagnetXplorers für Schulklassen der Oberstufe (ab ca. 16 Jahren) konzipiert. Diese Zielgruppe ist kognitiv in der Lage, sowohl physikalische als auch medizinische Zusammenhänge zu erfassen, und befindet sich in einer entscheidenden Phase der Studien- und Berufsorientierung. Die gruppenorientierte Struktur von Schulklassen unterstützt kooperatives Lernen und fördert intrinsische Motivation.

Aktuell wird das Projekt verstärkt auf Teilnehmer/innen in der universitären Lehre zugeschnitten, so dass es insbesondere in einer erstsemestrigen Lehrveranstaltung zu Bildgebung und Strahlenschutz eingesetzt werden kann. Hier fungiert es als aktivierender Einstieg, als wiederkehrendes Fallbeispiel über mehrere Einheiten hinweg.

Skalierung und Nachhaltigkeit

Neben den Workshops an der Medizinischen Universität Wien und der Einbettung in bestehende Lehrveranstaltungen, wird MagnetXplorers über die Plattform eduvidual.at als modular aufgebauter, Online-Kurs angeboten. So werden alle benötigten Materialien vollumfänglich und kostenfrei zur Verfügung gestellt, z.B. Experimentbeschreibungen, Anleitungen, Videos, Simulatoren, Zusatzquizze und didaktische Handreichungen.

Diese Materialien können:

• unabhängig von den Entwickler/innen genutzt werden,
• vollständig oder modular (nur einzelne Stationen) implementiert werden,
• flexibel in schulische oder universitäre Lehrveranstaltungen integriert werden.

Damit wird eine nachhaltige, skalierbare Verbreitung ermöglicht – über institutionelle Grenzen hinweg. Lehrende können einzelne Module (z. B. nur „Röntgen & CT“ im Kontext Strahlenschutz) gezielt auswählen oder das gesamte Escape Game als zusammenhängendes Lehrszenario durchführen.

Bis zum Abschluss des Sommersemesters 2026 ist zudem die Übersetzung der Online-Materialien auf Englisch geplant, so dass MagnetXplorers auch international umgesetzt werden kann. Zukünftig sollen auch weitere Sprachen angeboten werden.

Neuartigkeit und Alleinstellungsmerkmale

MagnetXplorers schließt mehrere Lücken in der bestehenden Lehre und Wissenschaftskommunikation:

• Inhaltliche Integration: Elektromagnetismus und medizinische Bildgebung werden nicht isoliert, sondern vernetzt vermittelt. Abstrakte physikalische Konzepte werden direkt mit klinischer Anwendung verknüpft.
• Fokus auf MRT: Ein Verfahren, das zu Studienbeginn oder im Schulkontext oft als „zu komplex“ gilt, wird didaktisch reduziert und zugleich authentisch erfahrbar gemacht.
• Spielbasiertes Hochschulformat: Statt Frontalvortrag oder rein digitalen Tutorials setzt das Projekt auf ein dialogisches, kollaboratives Lernsetting mit realen Experimenten.
• Forschungsnähe: Die Durchführung an einer universitären Forschungseinrichtung ermöglicht authentische Einblicke in wissenschaftliche Praxis.
• Modularität und Transfer: Die neu konzipierten Online-Materialien erlauben eine flexible Einbettung in unterschiedliche Curricula – vom letzten Schuljahr bis in die ersten Studiensemester.

Beitrag zur exzellenten Hochschullehre

MagnetXplorers steht exemplarisch für eine evidenzorientierte, aktivierende und kompetenzbasierte Hochschuldidaktik. Das Projekt verbindet Fachwissen mit wissenschaftlichem Denken, fördert kollaborative Problemlösung und stärkt die Fähigkeit, komplexe Sachverhalte interdisziplinär zu analysieren und zu kommunizieren.

Im Zentrum steht nicht die reine Wissensvermittlung, sondern die strukturierte Erfahrung eines diagnostischen Entscheidungsprozesses: Studierende formulieren Hypothesen, führen Experimente durch, interpretieren Daten, integrieren Informationen aus verschiedenen Modalitäten und treffen begründete Entscheidungen unter Zeitdruck. Damit werden zentrale akademische Kompetenzen geschult – analytisches Denken, Transferfähigkeit, Teamarbeit und evidenzbasierte Argumentation.

Das Format verbindet kognitive Aktivierung mit hoher Motivation. Komplexe Technologien werden nicht abstrakt erklärt, sondern handelnd erfahrbar gemacht. Dies erleichtert insbesondere im ersten Studienjahr den Übergang von schulischem Lernen zu universitärer Denk- und Arbeitsweise.

Durch seine Forschungsnähe, Modularität und Skalierbarkeit besitzt MagnetXplorers darüber hinaus strukturelles Innovationspotenzial: Es ist curricular integrierbar, adaptierbar für unterschiedliche Zielgruppen und über digitale Materialien nachhaltig verbreitbar. Damit leistet das Projekt nicht nur einen Beitrag zur qualitativ hochwertigen Lehre im Bereich der medizinischen Bildgebung, sondern dient als Modell für forschungsbasierte, transferorientierte Lehrinnovation im MINT- und Gesundheitsbereich.