Gefördert vom DFN-Verein mit Mitteln des BMBF
Alexander Horsch
München, 5. Juli 1999
Was sollte erreicht werden?
Im Projekt sollte ein WWW-basiertes interaktives Lehrbuch für einen Teilbereich der Tumordiagnostik mit moderner medizinischer Bildgebung für Mediziner und Informatiker geschaffen und evaluiert werden. Das Lehrbuch ODITEB sollte der Verbesserung der Ausbildungsqualität im Bereich Röntgendiagnostik sowie Medizinische Bildverarbeitung dienen.
Der Name ODITEB steht für ein offenes verteiltes Lehrbuch für die medizinische Diagnostik mit digitaler Bildgebung und Endoskopie im Internet. Das Lehrbuch sollte fallorientierte, verteilte Datenhaltung bei hochqualifizierten Providern für die Lehrinhalte, Benutzung als Lern- und Nachschlagemedium über einheitliche Hypertextoberfläche mit zielgruppengerechter Führung für Mediziner (Schwerpunkt Diagnostik) und Informatiker (Schwerpunkt Bildverarbeitung) bieten. Es sollte die Diagnostik von Tumoren des Gastrointestinaltraktes mit MR-und CT-Bildgebung sowie digitalisierten Endoskopiebildsequenzen umfassen und ca. 150 charakteristische Fälle bereitstellen.
ODITEB sollte sich von anderen Projekten und Internet-Angeboten durch folgende für die Qualität entscheidende Merkmale unterscheiden:
ODITEB sollte Original-Bilddaten anbieten (12 Bit MR- und CT, 24 Bit Endoskopie) und so ein Arbeiten des Lernenden mit den Bildern und Videos wie an den Konsolen der bildgebenden Medizingeräte, z. B. Fensterung von CT-Daten nach Hounsfield, ermöglichen.
ODITEB sollte Tumorfälle bieten, die in unterschiedlichen Modalitäten abgebildet werden. Es sollte die radiologischen Modalitäten MR und CT mit den für die Innere Medizin und die Chirurgie wichtigen Modalitäten Endoskopie-und Endosonographie korrelieren.
In ODITEB sollte der Informatiker die Originaldaten interaktiv bearbeiten können. Denn dieser praktische Umgang mit den Bilddaten ergänzt die vorbereiteten Lehrinhalte zum Thema Digitale Bildverarbeitung und ermuntert zum Experimentieren.
Was wurde erreicht?
Die zum 30.06.99 im Internet verfügbare Anwendung ODITEB besitzt folgende Merkmale:
Das Lehrbuch wurde an der TU München evaluiert. Es fand dort Akzeptanz bei den Studenten und soll in das Curriculum integriert werden. Die Vorbereitungen dazu laufen. Entsprechende Schritte werden für die Univeritäten Erlangen und Würzburg angestrebt.
Wo gibt es offene Wünche?
Einige Projektziele wurden nicht vollständig erreicht:
Wie es weitergeht
Die wichtigsten geplanten Arbeiten für die kommenden Monate sind:
Die letzten vier Punkte sind in Abschnitt 5.2 "Weiterführung nach Projektende" genauer ausgeführt.
Dieser Abschlußbericht geht im Weiteren genauer auf den insgesamt erreichten Erfüllungsgrad der Projektziele ein und führt detaillierter aus, wie es mit ODITEB weitergeht. Außerdem werden in Abschnitt 5 die Arbeitsergebnisse aus dem letzten Berichtszeitraum zwischen Meilenstein 5 und Meilenstein 6, dem Projektabschluß, dargestellt.
Tabelle 1: Die ODITEB-Meilensteine
Nr. | Meilenstein | Termin |
M1 |
Datenbank-Client und ein Server für die Zentrale und einen Provider steht, HTTP-Server ist in Betrieb | 30.04.97 |
M2 |
Funktionsspezifikation des Lehrbuchs liegt vor (E2.1a) Funktionsspezifikation des Bildverarbeitungstools als Java-Applet liegt vor (E2.1b) Komplette Pilotprojektumgebung mit funktionstüchtigem Prototyen steht bereit (E2.2) | 31.08.97 |
M3 |
Benutzeroberfläche
auf WWW-Client einschließlich Java-Applet ist
spezifiziert (E3.1 Spezifikation
Benutzeroberfläche, E3.2 Spezifikation
Bildverarbeitungs/Viewing-Tool) Anwendung inklusive Bildverarbeitungstool als Java-Applet läuft (E3.3 Fertig programmierte Benutzerschnittstelle, E3.4 Fertig programmiertes Bildverarbeitungs/Viewing-Tool) |
31.12.97 |
M4 |
Prototyp des Lehrbuchs komplett fertiggestellt (E4.1 Prototyp Teil Gastrointestinaltrakt, E4.2 Prototyp Teil Leber und Pankreas, E4.3 Prototyp Teil Thorax) | 30.04.98 |
M5 |
Erfahrungsbericht Piloteinsatz Lehre Medizin SS98 liegt vor (E5.1), Verbesserungen sind implementiert (E5.2) | 31.08.98 Bericht 31.10.98 |
M6 | Erfahrungsbericht Piloteinsatz Lehre Medizinische
Informatik im SS 99 liegt ebenfalls vor (E5a) Virtuelle Lehrveranstaltung wurde aufgearbeitet (E6) Weiterentwicklungskonzept für ODITEB liegt vor (E7) |
30.04.99 Abschlußbericht |
Tabelle 2: Das letzte fällige Arbeitspaket
A6 |
A6.1 Konzeption einer virtuellen Lehrveranstaltung (erledigt M5) und Pilotdurchführung dieser mit Hilfe der Anwendung im Wintersemester 1998/99 A6.2 Erarbeitung eines Weiterentwicklungskonzepts aufgrund der Analyse der Erfahrungen aus dieser Pilotveranstaltung, A6.3 Erstellung eines abschließenden Erfahrungsberichts | 9809-9904 |
Im Bericht werden folgende Abkürzungen für die beteiligten Universitäten verwendet:
Folgende Einrichtungen der vorher genannten Universitäten sind an ODITEB beteiligt:
Folgende Personen waren im Berichtszeitraum für das Projekt tätig:
Im letzten Berichtszeitraum fanden folgende Arbeitsbesuche statt:
Zum Stand der Vorstellung von ODITEB auf Kongressen und in Fachzeitschriften ist folgendes zu berichten:
Der Projektstand zum 30.6.99 stellt sich wie folgt dar:
AP-Nr. | AP-Bezeichnung | Soll | Ist M4 | Ist M5 | Ist M6 | Bemerkung |
A1 | Beschaffungen & Installationen | 100% | 100% | 100% | 100% | |
E1.1 ODITEB-Lehrbuchserver | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
E1.2 Fallserver & Entwicklungsplatz München | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
E1.3 Fallserver Würzburg und Erlangen | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
A2 | E2.1 Funktionsspezifikation | 100% | 100% | 100% | 100% | |
E2.2 Erstellung eines frühen Prototypen | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
E2.3 Analyse State-of-the-Art Benutzerschnittstellen | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
A3 | E3.1 Spezifikation der Benutzeroberfläche | 100% | 100% | 100% | 100% | |
E3.2 Spezifikation Bildverarbeitungs-/Viewing-Tool | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
E3.3 Programmierung Benutzerschnittstelle | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
E3.4 Programmierung Bildverarbeitungs-Applet | 100% | 100% | 100% | 100% | ||
B1 | EB1 Anbindung bildgebende Modalitäten | 100% | 70% | 100% | 100% | |
B2 | EB2 Definition des Fallformats | 100% | 100% | 100% | 100% | |
A4 | E4 Aufbereitung von ca. 150 Fällen | 100% | 27% | 44% | 68% | 131 Fälle akquiriert, davon 26 aufbereitet |
A5 | E5 Evaluierung mit Medizinstudenten im SS 98 | 100% | 33% | 100% | 100% | |
A5a | E5a Evaluierung mit Informatikstudenten im SS99 | 100% | 0% | 0% | 100% | |
A6 | E6 Virtuelle Lehrveranstaltung Pilot & Evaluierung | 100% | 0% | 50% | 100% |
- zu 67% erfüllt -
Die bei Projektbeginn avisierte ungefähre Zahl von 150 kommentierten Fällen konnte bis dato nur zu 2/3 erreicht werden. Die Zahl war allerdings auch bewußt hoch angesetzt worden, um von vorne herein den Ansatz der breiten Fallsammlung, der in der ODITEB-Philosophie eine bedeutende Rolle spielt, deutlich zu machen. Der Lernende soll mit einer Vielzahl von Routinefällen arbeiten, so, wie sie ihn später in der klinischen Praxis erwarten, und an ihrer Bearbeitung praktisch anwendbares aktives Wissen erwerben. Die Fallsammlung wird weiter wachsen und die 150er-Marke sicher bald überschreiten.
Zur Abschätzung des Erfüllungsgrades wird folgender Ansatz für die Aufwandsanteile eines durchschnittlichen Falles verwendet:
Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über den Stand der Fallaufbereitung bei den verschiedenen Providern. In den nachfolgenden Unterabschnitten wird genauer auf den Stand der Arbeiten in München, Würzburg und Erlangen eingegangen. Alle %-Angaben geben Anteile am Gesamtarbeitspaket an:
Fälle | München | Würzburg | Erlangen | Gesamt |
ausgewählt | 90 / 6,0% | 30 / 2,0% | 30 / 2,0% | 150 / 10% |
akquiriert | 83 / 33,2% | 22 / 8,8% | 26 / 10,4% | 131 / 52,4% |
aufbereitet | 25 / 5,0% | 0 / 0% | 1 / 0,2% | 26 / 5,2% |
IST | 44,2% | 10,8% | 12,6% | 67,6% |
SOLL | 60% | 20% | 20% | 100% |
Die noch fehlenden Lehrtexte zu Leber (Erlangen), Thorax (Würzburg), Endoskopie und Endosonographie sind fertig.
Ösophagus | Magen | Rektum | Normalanatomie | GESAMT | |
SOLL | 30 | 30 | 30 | 0 | 90 |
IST | 38 | 25 | 17 | 3 | 83 |
Im Berichtszeitraum wurden 7 Fälle mit 12 Videos zu Ösophagustumoren erstellt und per Voiceclip und Grafikeinblendungen im Video kommentiert, sowie 5 Fälle mit 7 Videos zu Magen. Außerdem wurden zu 3 Fällen Informatikkommentierungen fertiggestellt. Damit erhöht sich die Zahl der aufbereiteten Fälle von 10 auf 25.
Leber | Pankreas | GESAMT | |
SOLL | 15 | 15 | 30 |
IST | 11 | 15 | 26 |
Lunge | Mediastinum | GESAMT | |
SOLL | 15 | 15 | 30 |
IST | 10 | 12 | 22 |
- abgeschlossen -
Im Rahmen der Vorlesung HI-8 Medizinische Bildverarbeitung im noch laufenden Sommersemester 1999 wird der Informatikteil des Lehrbuchs eingesetzt. Eine Befragung der Studenten wurde durchgeführt (Ergebnis E5a siehe 5.1).
- abgeschlossen -
Gemäß der Konzeption aus dem letzten Meilensteinbericht (E6.1, Abschnitt 5.4) wurde eine virtuellen Lehrveranstaltung pilothaft durchgeführt und bewertet. Es wurde auf dieser Grundlage ein Konzept für die Weiterentwicklung verfaßt sowie ein abschließender Erfahrungsbericht gegeben (Ergebnisse siehe E6, Abschnitt 5.2).
Im Rahmen der Vorlesung HI-8 Medizinische Bildverarbeitung im noch laufenden Sommersemester 1999 wird der Informatikteil des Lehrbuchs eingesetzt. An der Vorlesung nehmen Informatikstudenten höherer Semester mit Hauptfach Informatik und Nebenfach Theoretische Medizin teil. Am Ende einer Vorlesungsstunde mit ODITEB wurde ein Fragebogen verteilt, den die 9 anwesenden Studenten ausfüllten. Hier das Ergebnis der Befragung:
Wie hat Ihnen die
Vorlesungsstunde mit ODITEB als Demo-Tool für den
Dozenten gefallen?
6 Studenten urteilten mit 'gut', 3 Studenten
mit 'sehr gut'. Es wurden folgende Eindrücke genannt:
"anschaulich und interessanter durch die
Bilder"
"abwechslungsreicher"
"kurzes Wiederholen alter Themen durch
Zurückspringen im Hypertext einfach möglich"
"sehr anschaulich durch Beispielfälle"
Haben Sie den Eindruck, mehr
gelernt zu haben als
- anhand von Overheadfolien als Medium? Bitte begründen!
7 Studenten bejahten diese Frage. Es wurden u. a.
folgende Gründe genannt:
"bessere Bildqualität"
"der Dozent kann einfacher zurückblättern und muß
nicht lange nach Folien suchen, besserer
Vortragsfluß"
"der Dozent steht nicht vor dem Projektorbild und
verdeckt dieses nicht"
"Strukturierung des Stoffs klarer ersichtlich"
"Lehrmaterial ist leichter auf den neuesten Stand zu
bringen"
2 Studenten meinten, der Lerneffekt sei etwa gleich,
hoben aber die bessere Bildqualität hervor.
- anhand von Büchern? Bitte begründen!
4 Studenten bejahten die Frage und nannten u. a.
folgenden Gründe:
"Bildbeispiele, Applets"
"Interaktion"
"Anschaulichkeit anhand der Fälle"
"nicht so langweilig"
3 Studenten verneinten die Frage mit folgenden
Begründungen:
"in Büchern kann man markieren"
"mit Büchern kann man sich länger
auseinandersetzen"
"man kann verschiedene Bücher zu einem Thema
heranziehen"
Die restlichen beiden Studenten waren unentschlossen.
Was hat Ihnen besonders gut
gefallen?
"Vergleich von Bildbeispielen vor und
nach Bearbeitung"
"viele Bilder, dadurch recht anschaulich"
"gute Aufbereitung des Stoffs"
"Aufbau, Übersichtlichkeit"
"klarer Aufbau, gut durchdachtes System"
"das reichliche Anschauungsmaterial"
"die Bilder, da kann man sich richtig was
vorstellen"
Was hat Sie besonders gestört?
"etwas zu kleine Schrift"
"zu viel Text auf einer Seite"
"mathematische Formeln nicht in gewohnter Form,
deshalb auf den ersten Blick nicht so deutlich"
"Abstürze, falls sie öfter vorkommen" [System
stürzte browserbedingt einmal ab]
Würden Sie ODITEB als CD-ROM
kaufen
Alle 9 Studenten würden eine ODITEB-CD-ROM für 25 DM
(7) oder sogar 50 DM (2) kaufen:
für 100 DM | niemand |
für 50 DM | 2 |
für 25 DM | 7 |
gar nicht | niemand |
Am Klinikum rechts der Isar wurde am 23.3.99 von 15:00 bis 16:00 Uhr eine virtuelle Lehrveranstaltung mit ODITEB durchgeführt. Es nahmen 7 Studenten teil. Sie saßen während der Veranstaltung an Rechnern des CIP-Pools im Gebäude der Urologischen Klinik. Dozent war Dr. Paul Hellerhoff (Radiologe). Er arbeitete an einem PC im Institut für Med. Statistik. Im folgenden werden die Ergebnisse zum einen von Seiten der Studenten - sie wurden von Fabian Sturm begleitet -, und zum anderen von Seiten des Dozenten dargestellt.
Um die virtuelle Lehrveranstaltung für einen routinemäßigen Betrieb im Rahmen des Curriculums vorzubereiten, sind in der Hauptsache zwei Maßnahmen erforderlich:
Im Rahmen der Reorganisation der medizinische Bibliothek der TU München ist geplant, einen Pool von Lernarbeitsplätzen für Multimediaprogramme und Internetanwendungen zu schaffen. Bei der Implementierung der computergestützten Lehre werden ODITEB und das Konzept der Virtuellen Lehrveranstaltung auf Basis von ODITEB berücksichtigt (vgl. 5.3).
Abschließend läßt sich sagen, daß Chat als Technik für eine virtuelle Lehrveranstaltung mit dem ODITEB-Lehrbuch seitens der Studenten sehr positiv aufgenommen wurde. Regieanweisungen des Dozenten ("Bitte öffnen Sie Ösophagustumorfall Nr. 5!") bleiben auf dem Bildschirm stehen, es gibt keine akkustischen Mißverständnisse; die gesamte Fallbesprechung kann am Ende der Stunde vom Studenten abgespeichert oder ausgedruckt und zur späteren Nacharbeit mitgenommen werden. Für den Dozenten ist es schwer, sich über den Bearbeitungsstand der Studenten auf dem Laufenden zu halten. Ein auf der Tastatur weniger flinker Dozent hätte vielleicht kapitulieren müssen, so daß Spracheingabe anzustreben ist.
ODITEB wird angewendet und weiterentwickelt. Als nächste Schritte sind vorgesehen:
Im Rahmen des Projekts ODITEB ist es gelungen, eine für Studenten interessante und in dieser Form zuvor nicht existente Lehranwendung zu erstellen.
ODITEB war kein einfaches Projekt. Drei universitäre Institute für Radiologie und weitere klinische Partner kooperierten bei der Entwicklung dieser Anwendung. Hauptschwierigkeiten ergaben sich im Zusammenhang mit der Akquisition der Daten aus den unterschiedlichen Medizingeräten der Providern in München, Erlangen und Würzburg aufgrund der unterschiedlichen DICOM-Varianten und der netztechnischen Voraussetzungen; diese mußten teilweise erst (provisorisch) geschaffen werden. Des weiteren gelang es nicht ganz, die angestrebte hohe Fallzahl von ca. 150 zu erreichen. Ebenso konnte die didaktische Aufbereitung nur für rund ein sechstel dieser Fallzahl bis dato bewältigt werden.
Das Projekt endet, die Arbeit jedoch wird weitergehen! ODITEB ist inzwischen bei allen drei Partnern zu einer Basis für die Lehre von Morgen im Bereich der Tumordiagnostik geworden. Mit der Förderung durch den DFN-Verein wurde eine erste Version des Lehrbuchs geschaffen. Weitere werden folgen. Wir danken dem Sponsor für die großzügige Unterstützung!
München, den 5. Juli 1999
Dr. Alexander Horsch
CCE - Case Commenting Editor,
der Fall-Kommentierungseditor
CGT - Case Generation Tool, das
Fall-Generierungstool
FAU - Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
FAU-Rö - Institut für Diagnostische Radiologie
der FAU, Direktor: Prof. Dr. W. Bautz
HTML - Hypertext Markup Language
HTTP - Hypertext Transfer Protokol
HTTP-Server - stellt Hypertext-Funktionalität
im WWW bereit
IMSE - Institut für Medizinische Statistik und
Epidemiologie der TUM, Direktor: Prof. Dr. Albrecht Neiß,
Abteilung Medizinische Informatik, Leiter: Dr. Alexander Horsch
JMU - Julius-Maximilians-Universität Würzburg
JMU-Rö - Institut für Röntgendiagnostik der
JMU, Direktor: Prof. Dr. Dietbert Hahn
MRI - Medizin Rechts der Isar, Akronym des
Klinikums rechts der Isar der TUM
MRI-Chir - Chirurgische Klinik und Poliklinik
der TUM, Direktor: Prof. Dr. Jörg-Rüdiger Siewert, Endoskopie:
Dr. H. J. Dittler
MRI-Med2 - II. Medizinische Klinik und
Poliklinik der TUM, Direktor: Prof. Dr. Meinhard Classen,
Endoskopie-Abteilung, Leiter: Dr. Hans-Dieter Allescher
MRI-Rö - Institut für Röntgendiagnostik der
TUM, Direktor: Prof. Dr. Dr. h. c. Paul Gerhardt
OTE - ODITEB Text Editor
QUANTOM - Quantitative Tomographiedatenanalyse
(gefördert von der Deutschen Agentur für Luft- und
Raumfahrtangelegenheiten DARA)
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