COVID-19時代のテクノロジーデバイドを埋める:バーチャルアウトリーチを使用して中高生をイメージングテクノロジーにさらす
2022年9月28日
この記事では、同期Webベースの仮想アウトリーチを使用して、6年生から12年生の生徒を超音波、コンピューター断層撮影、脳波などの高度な画像技術にさらす方法の概要を説明します。このホワイトペーパーでは、STEMへの効果的な学生の関与のために統合された教育セッションをライブストリーミングするために必要な方法と機器について説明します。
仮想プレゼンテーションによる最新のイメージングテクノロジーのプロ品質のライブストリーミングは、STEMロールモデルへの重要なアクセスを提供しながら、STEMキャリアへの学生の関心を促進するのに役立ちます。イメージング技術に焦点を当てた仮想アウトリーチは、農村地域の学生の技術ギャップを効果的に埋めることができます。また、STEM関連分野に参加する学生の数を増やすことにも貢献できます。
仮想STEMアウトリーチプレゼンテーションで使用される統合アプローチは、サービスの行き届いていない人々の最初の採用ツールとして採用でき、STEMパイプラインの多様化に役立つ可能性があります。ビデオスイッチャーは、このプロトコルの重要な機器です。USBケーブルをビデオスイッチャーのUSB出力ポートに接続し、もう一方の端をブロードキャストラップトップのUSBポートに接続します。
ビデオスイッチャー付属のイーサネットケーブルをビデオスイッチャーのイーサネットポートに差し込みます。ケーブルのもう一方の端を USB 3.0 - ギガビット イーサネット アダプタに差し込みます。次に、アダプターのUSB側をブロードキャストラップトップの別のUSBポートに接続します。
ピクチャーインピクチャーまたはPIPモードの小さなはめ込みを提供するために選択したビデオカメラのHDMI出力を、リモコンを備えたマルチポートHDMIスイッチャーに接続します。HDMIケーブルを超音波ラップトップのHDMIポートに接続し、もう一方の端を単一のコンバーターデバイスのHDMI入力に接続します。HDMIケーブルの一方の端をコンバーターのHDMI出力に接続し、もう一方の端をビデオスイッチャーまたはHDMIスイッチャーに接続します。
コンバーターの内蔵スイッチを設定して、ビデオスイッチャーのHDMI入力要件に一致するように超音波ラップトップのHDMI出力を再構成します。3D解剖学的視覚化テーブルステーションをセットアップするには、非常に長いHDMIケーブルの一方の端を解剖学的視覚化テーブルに接続し、もう一方の端をビデオスイッチャーまたはHDMIスイッチャーのHDMIポートの1つに接続します。脳波ステーションをセットアップするには、ワイヤレスBluetoothアダプターをコンピューターのUSBポートに接続します。
フォームキャップをEEGヘッドセットの14本のリードのそれぞれに挿入し、各リードに数滴の生理食塩水点眼液を塗布します。ヘッドセットを標準化された患者またはSPの頭に配置し、ヘッドセットの指示に従ってリードの位置を調整します。次に、EEG専用コンピューターの電源を入れ、ワイヤレスEEGヘッドセットソフトウェアをアクティブにします。
使用可能なヘッドセットデバイスを選択します。[接続] を選択し、ヘッドセット イメージのすべてのライトが緑色になり、14 個のリード線すべてが正しく接触していることを示すまで指示に従います。次に、ウィンドウの左上にあるワイヤレスヘッドセットソフトウェアのリンクをクリックして、画面をライブEEG記録に切り替えます。
14本のリード線のそれぞれの波長が画面に表示されます。次に、原稿に記載されている手順に従って、EEG脳視覚化ソフトウェアをアクティブにします。ブロードキャストラップトップでビデオスイッチャーソフトウェアコントロールをアクティブにし、マクロのプルダウンメニューをクリックします。
マクロポップアップウィンドウの[作成]ボタンをクリックします。次に、パネルの最初の空のスロットをクリックし、続いてプラスボタンをクリックします。この最初のショットの名前を入力し、記録ボタンをクリックします。
ショットにアクティブなPIPモードがある場合は、次のトランジションセクションのオンエアボタンをクリックします。次に、画面の右側で、[アップストリームキー1"セクションに移動し、[DVE]タブをクリックします。PIP モードの差し込みビューでカメラをフィル ソースとして選択します。
差し込みビューのサイズを変更するには、X と Y の位置とサイズを入力します。マクロポップアップウィンドウをクリックし、小さな赤いボタンを押して録音を停止します。超音波画像の場合、超音波画像の上部が胸部に配置されたプローブに最も近いことを理解するように生徒に向きを変えます。
さまざまな視野で心臓のBモードイメージングを実演し、チャンバーとバルブを指摘します。心臓を通る血流を画像化するためのカラーモードを示し、赤はプローブに向かう動きを示し、青はプローブから離れる動きを示すことを説明します。次に、コンピュータ断層撮影またはCTステーションのコンテンツの場合、ケースを使用して、CT画像の骨と金属対流体と空気の外観を説明します。
心臓のCT画像では、肺と比較した正常サイズの心臓の相対的なサイズを示します。横方向の図で心臓の4つの部屋を特定します。正面図では、左心室から大動脈をたどります。
次に、大動脈弓の主要な枝を特定し、大動脈をたどって腹部に入ります。ペースメーカーを植え込んだ心臓の肥大の例を示す。このケースを使用して、胸郭の左側の大部分を占める肥大した心臓を示します。
ペースメーカーワイヤーのリード線を心臓にたどります。次に、胸骨を一緒に保持する金属線によって証明されるように、開心術を受けた患者の例を示します。保存されたアイコンを選択して、閉塞した右冠状動脈を示します。
次に、大動脈から発生する冠状動脈バイパスグラフトを特定して追跡し、心臓に移動します。脳波検査ステーションのコンテンツについては、SPでワイヤレスヘッドセットを表示します。脳の特定の葉に配置されている14の異なるリードを指摘します。ソフトウェアのしきい値を上げて、脳全体がアクティブであることを実証します。
ワイヤレスEEGソフトウェアのEEG波の閾値を下げて、前頭葉や頭頂葉などの特定の葉内の高活動ゾーンの局在化を実証します。SPに噛んでもらい、EEG記録の動きのアーティファクトを示します。次に、孤立したアルファ波を見ながら、SPに目を閉じてもらい、アルファ波の活動の増加を示します。
この研究で説明されている心臓に焦点を当てた仮想アウトリーチセッションのサンプルビデオフレームがここに示されています。合成画像は、心臓と脳に焦点を当てたアウトリーチセッションでのニアピアプレゼンターの使用例を提供します。右冠状動脈が閉塞し、冠状動脈バイパスグラフトを有する患者におけるCTスキャンの3D再構成が示されている。
生のEEG記録および脳内のEEG活動のソフトウェア視覚化を含む、脳活動の無線EEG記録の使用が示されている。仮想STEMアウトリーチプレゼンテーションと、仮想アウトリーチセッションのターゲットオーディエンスと教師の評価もここにリストされています。現代のイメージングモダリティは、解剖学に対する学生の理解を強化するのに役立ちます。
画像を介して構造を指摘することは、基本的な解剖学に関して学生を方向付けるのに役立ちます。最新のイメージングモダリティデモンストレーションを組み込むことで、学年固有のレベルで仮想アウトリーチプレゼンテーションを柔軟に調整して、中学校および高校の教室の既存のカリキュラムにシームレスに統合できます。
概要
本記事では、同期型ウェブベースのバーチャル・アウトリーチを用いて、中学1年生から高校3年生（6年生から12年生）の生徒に、超音波診断装置、コンピュータ断層撮影（CT）、脳波検査などの高度な画像診断技術を体験させる方法の概要を提示します。バーチャルSTEMアウトリーチのプレゼンテーションで採用されているこの統合的アプローチは、生徒を惹きつけ、STEM分野のキャリアへの関心を促進することを目的としています。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 生物医学イメージング
- STEM教育
背景
- バーチャルアウトリーチは、地方の学生におけるテクノロジー格差を解消することができます。
- これにより、STEM分野のロールモデルに接触できる重要な機会が提供されます。
- このアプローチは、STEMパイプラインの多様化を目指しています。
- プロ仕様のライブストリーミングは、学生のエンゲージメントを高めます。
研究目的
- STEM分野のキャリアに対する学生の関心を高めること。
- 高度なイメージング技術へのアクセスを提供すること。
- 教育のための効果的なバーチャルアウトリーチモデルを開発すること。
使用方法
- イメージング技術のライブストリーミング。
- プレゼンテーションにおけるビデオスイッチャーおよびHDMI接続の活用。
- 超音波、CT、およびEEG技術のデモンストレーション。
- インタラクティブなセッションを通じた学生の参画。
主な結果
- STEM分野における学生の関心と参加の向上。
- イメージング技術の実証に成功。
- アウトリーチモデルに対する参加者からの肯定的なフィードバック。
- 複雑なイメージング手法への理解の深化。
結論
- 同期型のバーチャルアウトリーチは、STEM教育に効果的である。
- これは、十分なサービスを受けられていない層へのリクルートツールとして機能し得る。
- このモデルは、さまざまな教育現場で再現することが可能である。
よくある質問
産業上の重要性
高度なイメージング技術を活用したバーチャルアウトリーチは、STEM教育へのより広範なアクセスを可能にし、生物医学的イメージングや分析機器への早期の接触を支援します。このアプローチは、サービスが十分に行き届いていない地域における技術的およびメンターシップの格差を解消し、バイオ医薬品の研究開発（R&D）に向けたより多様な将来の労働力を育成します。イメージングモダリティに早期から取り組むことで、トランスレーショナルリサーチや前臨床モデルの開発に関連する基礎的な理解を深めることができます。
バイオ医薬品R&Dにおける戦略的応用
初期段階の発見とターゲットバリデーション
- 画像診断法に触れることで、生物学的データの解釈に必要な基礎的スキルを習得します。
- EEG（脳波検査）およびCT（コンピュータ断層撮影）の実演により、生理学的および解剖学的なエンドポイントへの理解を深めます。
- 画像診断のワークフローを仮想的に体験することで、学生は仮説主導の研究手法を学びます。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- イメージングシステムのライブデモンストレーションにより、アッセイの標準化と再現性の概念を説明します。
- 生物学的構造の定量的可視化により、客観的な読み取り値の重要性をモデル化します。
- インタラクティブセッションを通じて、信頼性の高いデータ生成におけるバリデーション済み計測機器の価値を強調します。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- イメージングのデモンストレーションにより、解剖学的視覚化と疾患モデリングの関連性が強化されます。
- バーチャルアウトリーチにより、教育コンテンツとトランスレーショナルなバイオマーカー概念が整合されます。
- 実際のイメージングデータに触れることで、発見から前臨床検証までの連続性がサポートされます。
パイプラインおよびワークフローの統合
バーチャルイメージング・アウトリーチは、基礎生物学的な発見からトランスレーショナルリサーチに至る連続的なプロセスを学生に紹介し、仮説検証およびデータに基づいた意思決定におけるイメージングの役割を強調します。
- 基礎生物学： イメージングによる実演は生物学的パスウェイを明確にし、メカニズムの理解を促進します。
- スクリーニング： 標準化されたイメージング出力により、再現性のモデル化と定量的評価が可能になります。
- 分析： リアルタイムの可視化により、生理学的条件の比較やアーティファクトの特定が可能になります。
- トランスレーショナルリサーチ： イメージングコンテンツが、基礎知識と前臨床モデルの関連性を結びつけます。
- 組織的な再利用： バーチャル形式であるため、拡張可能なアウトリーチや人材育成の取り組みに適応可能です。
運用および企業への影響
- 科学的価値：予測への信頼性を高め、生物学的解釈における曖昧さを低減します。
- 運用的価値：イメージング技術への標準化された再現性のあるアプローチを、大規模に展開することを可能にします。
- 戦略的価値：バイオファーマ研究開発（R&D）における早期の才能発掘とパイプラインの多様化を支援します。
- ポートフォリオへの影響：リスク調整後の人材育成と、将来的なイノベーション能力を強化します。
実施上の検討事項
- イメージング技術の操作および教育的な提供に関する専門知識が必要です。
- ビデオスイッチャーおよび互換デバイスを含む、堅牢なオーディオビジュアル・インフラストラクチャが必要です。
- セッション間の再現性を確保するためには、コンテンツと提供方法の標準化が不可欠です。
- 異なる教育レベルや教室環境に合わせた調整が必要になる場合があります。
- 地方における帯域幅やテクノロジーへのアクセスの制限に対処する必要があります。
