Überbrückung der Technologiekluft in der COVID-19-Ära: Nutzung virtueller Öffentlichkeitsarbeit, um Schüler der Mittel- und Oberstufe der Bildgebungstechnologie auszusetzen

Summary

Dieser Artikel gibt einen Überblick darüber, wie synchrone webbasierte virtuelle Reichweite verwendet werden kann, um Schüler der 6. bis 12. Klasse fortschrittlichen Bildgebungstechnologien wie Ultraschall, Computertomographie und Elektroenzephalographie auszusetzen. Das Papier diskutiert die Methoden und Geräte, die für das Livestreamen integrierter Bildungssitzungen für ein effektives Engagement der Schüler in MINT erforderlich sind.

Abstract

Die Erhöhung der Vielfalt von Schülern, die sich für eine Karriere in den Bereichen Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) entscheiden, ist ein Schwerpunkt in den USA, insbesondere im Kindergarten bis zur 12. Klasse (K-12) fokussierten Pipeline-Programmen an medizinischen Fakultäten. Eine vielfältige MINT-Belegschaft trägt zu einer besseren Problemlösung und Chancengleichheit im Gesundheitswesen bei. Zwei der vielen großen Hindernisse für ländliche Schüler sind der Mangel an ausreichenden MINT-Vorbildern und der eingeschränkte Zugang zu Technologie im Klassenzimmer. Medizinische Fakultäten dienen oft als wichtige Ressource für Studenten in der lokalen Gemeinschaft, die durch Veranstaltungen auf dem Campus, gesponserte Veranstaltungen und STEM-Kontakte zu den örtlichen Klassenzimmern leicht Zugang zu STEM-Fachleuten und moderner Technologie erhalten. Unterrepräsentierte Minderheitenschüler (URM) leben jedoch oft in sozioökonomisch benachteiligten Teilen ländlicher Staaten wie Arkansas, wo der Zugang zu MINT-Vorbildern und -Technologien begrenzt ist. Virtuelles Lernen in der COVID-19-Ära hat bewiesen, dass die Ressourcen der Bildgebungstechnologie einer medizinischen Fakultät genutzt werden können, um ein breiteres Publikum zu erreichen, insbesondere Studenten, die in ländlichen Gebieten weit vom Campus der medizinischen Fakultät entfernt leben.

Introduction

Von der medizinischen Fakultät gesponserte K-12-Pipeline-Programme für MINT existieren, weil die geringe Vertretung unterrepräsentierter Minderheiten (URMs) in der Ärzteschaft den Mangel an Vielfalt in anderen STEM-Bereichen widerspiegelt. Die mangelnde Vielfalt zwischen Forschern und Angehörigen der Gesundheitsberufe kann zu gesundheitlichen Ungleichheiten beitragen. Viele Mitarbeiter im Gesundheitswesen ähneln nicht den Patienten, denen sie dienen, was dazu führen kann, dass sich die Patienten ausgeschlossen fühlen¹. Auf nationaler Ebene repräsentieren URMs 37% der US-Bevölkerung², machen aber nur 7%-10% der Berufsschulfakultäten^{aus 3,4,5}. Der Bedarf an einer vielfältigen, kulturell kompetenten Belegschaft im Gesundheitswesen ist von größter Bedeutung, um gesundheitliche Ungleichheiten zu identifizieren, anzugehen und schließlich zu verringern. Vielfalt in den Gesundheitsberufen kann gesundheitliche Ungleichheiten durch Forschung zu Krankheiten mit unverhältnismäßigen Auswirkungen auf rassische und ethnische Minderheiten und durch einen Beitrag zur Erhöhung der Zahl der Ärzte angehen, die bereit sind, in typischerweise unterversorgten Gemeinschaften zu dienen⁶.

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die URM-Studenten daran hindern, sich für MINT-Abschlüsse einzuschreiben und diese erfolgreich abzuschließen. Zu diesen Hindernissen gehören ein kleiner Bewerberpool aufgrund reduzierter Abschlussquoten der High School⁷, signifikant niedrigere Abschlussquoten von MINT-Majors am College und der Erlangung fortgeschrittener Master- oder Doktorgrade⁸, weniger Persistenz in der Schule 9,10 und niedrigere Gesamtabschlussquoten 11^, geringere Exposition gegenüber hochrangigen Lehrplänen und weniger qualifizierte Lehrer in ihren Gemeinden ¹² und sogar Unterschiede in den bevorzugten Lernstilen in der Schule (z. B. bevorzugen URMs praktische Aktivitäten in kleinen Gruppen gegenüber Vorlesungen)^13,14. Es ist bekannt, dass frühe pädagogische Begegnungen äußerst wichtig sind, um die langfristigen Bildungserfahrungen von URM-Studenten zu gestalten, die typischerweise aus Bildungsumgebungen kommen, die Minderheitenschüler nicht unterstützen und ihnen sogar gleichgültig sind. Die meisten URMs haben kein STEM-Vorbild in ihrer Großfamilie oder sogar in ihrer lokalen Gemeinschaft. Jüngste Studien haben gezeigt, dass eine frühe Exposition gegenüber STEM-Outreach-Programmen positiv mit der Etablierung einer STEM-Identität verbunden ist und das Interesse der Schüler an STEM^15,16,17,18 zu wecken scheint.

Als einziges allopathisches akademisches medizinisches Zentrum im ländlichen Bundesstaat Arkansas, der eine der höchsten Armutsraten in den USA^{aufweist 19}, hat die Universität des Autors und ihre Abteilung für Vielfalt, Gerechtigkeit und Inklusion im Laufe der Jahre eine robuste K-12-Pipeline aufgebaut, um die Rekrutierung von URMs in ihre Programme zu unterstützen. Das Mentoring von Studenten in einem frühen Alter hat sich als effektive Strategie bei der Rekrutierung, Bindung und Abschlussbemühungen erwiesen. Pipeline-Programme an Bachelor-Schulen im ganzen Land haben in dieser Hinsicht einige Erfolge gezeigt (z. B. erhöhte URM-Populationen, die sich für medizinische Fakultäten bewerben⁶). Pipeline-Programme, die sich an Schüler der Mittel- und Oberstufe richten, haben ebenfalls einige frühe Anzeichen von Erfolg gezeigt^20,21,22. Frühinterventionsbemühungen zur Stimulierung des Interesses der Schüler an MINT können zu einer Vielfalt bei den Schülern führen, die sich für MINT-bezogene Bereiche und Karrieren interessieren, was zu einer Zunahme der Anzahl und Vielfalt von Gymnasiasten führen kann, die das College betreten, ein STEM-Hauptfach wählen und einen Hochschulabschluss in biomedizinischen Wissenschaften und / oder einen Abschluss in Gesundheitsberufen anstreben.

COVID-19 hat viele Störungen in der K-12-Ausbildung verursacht, einschließlich Beschränkungen des Zugangs zu medizinischen Campuseinrichtungen für Schüler der Mittel- und Oberstufe und eine Unterbrechung der persönlichen Besuche in lokalen Schulen. Die Pandemie hat viele STEM-Outreach-Anbieter gezwungen, sich von einem Paradigma-Design, das auf kleinen, praktischen, fokussierten Ansätzen basiert, zu einem zu überdenken, das virtuelle Öffentlichkeitsarbeit beinhaltet^23,24,25. Zu den Herausforderungen, die mit dieser Veränderung einhergingen, gehörten der Verlust persönlicher Interaktionen, der Verlust der praktischen Interaktion mit Technologie, die mangelnde Fähigkeit der Studenten, einen Besuch auf einem Campus der medizinischen Fakultät und seiner Einrichtungen persönlich zu erleben, und die Ermüdung mit Online-Lernplattformen²⁶. Diese Herausforderungen können teilweise durch die Möglichkeiten der Bereitstellung virtueller Öffentlichkeitsarbeit ausgeglichen werden, zu denen auch die Möglichkeit gehört, die Teilnahme zu erweitern und die technologische Kluft zu überbrücken, indem Schüler im ganzen Bundesstaat ausgefeilter Bildgebungstechnologie ausgesetzt werden, die in ihren Klassenzimmern nicht verfügbar ist.

Medizinische Fakultäten sind eine wichtige Ressource für fortschrittliche Bildgebungstechnologien und andere kommerziell verfügbare Bildungstechnologien, die über das normale Budget von Klassenzimmern der Mittel- und Oberstufe hinausgehen. Ultraschall ist eine ausgezeichnete Bildgebungsmodalität für Schüler der Mittel- und Oberstufe, da er den Blick in den menschlichen Körper in Echtzeit ermöglicht. Dies kann für Studenten sehr ansprechend sein, auch wenn die Präsentation virtuell ist. In den USA gehört zu den nationalen wissenschaftlichen Standards das Erlernen der Eigenschaften von Wellen in den naturwissenschaftlichen Klassen der Mittel- und Oberstufe²⁶. Die Demonstration von Ultraschall und seiner Verwendung in der medizinischen Bildgebung ist eine großartige Möglichkeit, die Outreach-Sitzung mit dem Unterricht zu verbinden. Nichts kann die Aufmerksamkeit der Schüler mehr auf sich ziehen als das Live-Scannen des Körpers einer Person, insbesondere etwas, das sich bewegt - das Herz, die Kontraktion eines Muskels oder die Peristaltik des Magen-Darm-Traktes. Der Zugang zu Röntgen- und Computertomographie-Bildgebungstechnologien (CT) für STEM-Outreach-Veranstaltungen ist aufgrund der hohen Kosten der Ausrüstung, der vollen klinischen Einsatzpläne und der Sicherheitsprobleme nicht möglich.

Glücklicherweise gibt es verschiedene Anatomie-Visualisierungs-Bildgebungstabellen, die als Ressource auf dem Campus der medizinischen Fakultät weit verbreitet sind²⁸. Diese Tabellen enthalten Datenbanken mit CT-Bildern von echten menschlichen Patienten, die den Schülern gezeigt werden können, auch mit 3D-Rekonstruktionsfähigkeit. Schüler der Mittel- und Oberstufe werden auch mit dem elektromagnetischen Spektrum (z. B. Röntgenstrahlen, Licht, Infrarot) vertraut sein, das in den nationalen Wissenschaftsstandards enthalten ist, so dass der Einsatz dieser Art von Bildgebungstechnologie wieder recht gut zu dem passt, was sie im Klassenzimmer lernen. Der Zugang zu Elektroenzephalografie-Geräten (EEG) in medizinischer Qualität für den Einsatz bei virtuellen STEM-Outreach-Veranstaltungen ist selbst in der medizinischen Fakultät schwierig und würde qualifiziertes Personal erfordern, um das Thema für die EEG-Aufzeichnung vorzubereiten. Relativ kostengünstige, kommerziell erhältliche Headsets sind möglicherweise nicht für einzelne Klassenzimmer der Mittel- oder Oberstufe verfügbar, liegen aber sicherlich im Bereich eines MINT-Outreach-Budgets einer medizinischen Fakultät. Diese kommerziell erhältlichen drahtlosen Headsets benötigen nur minimale Zeit für die Einrichtung und bieten Softwarepakete, die eine visuelle Darstellung der EEG-Aktivität im Gehirn ermöglichen, was ideal für die Zielgruppe der Mittel- und Oberstufe ist, die mit dieser Bildgebungsmodalität der Gehirnaktivität nicht vertraut ist.

Die Durchführung effektiver virtueller STEM-Outreach-Sitzungen erfordert mehr als einen Laptop, eine Kamera und eine webbasierte Videoplattform. Der grundlegende Desktop- oder Laptop-Computer muss mit einer Vielzahl anderer Geräte ergänzt werden, um das Erlebnis zu verbessern und eine qualitativ hochwertige, professionell aussehende Übertragung zu bieten. Dieses Papier beschreibt einen integrierten Drei-Stationen-Ansatz, der verwendet wurde, um synchrone, webbasierte, virtuelle Outreach-Aktivitäten bereitzustellen, die fortschrittliche Bildgebung wie Ultraschall und CT-Bildgebung sowie die Visualisierung der EEG-Aktivitätslokalisierung im Gehirn umfassen.

Protocol

Diese Studie wurde vom institutionellen Prüfungsausschuss als Teil einer "befreiten" Statuskategorie genehmigt, und als solche erforderten die von den Schülern und Lehrern gesammelten Programmevaluierungsdaten keine Zustimmung. Die unten beschriebenen Ultraschall- und Elektroenzephalogrammaufzeichnungen wurden an standardisierten Patienten (SPs) mit vollem Verständnis durchgeführt, dass dies Teil einer Bildungsveranstaltung war.

1. Gerätepositionierung und -anschlüsse

1. Broadcast-Laptop-Computer
   1. Positionieren Sie den Laptop (Abbildung 1A, dicker roter Pfeil). auf einem zentral gelegenen Tisch, der als Sendestudio-Zentralstation dient. Stecken Sie das Ladegerät des Laptops in einen Überspannungsschutz, damit der Laptop für die gesamte Outreach-Veranstaltung vollständig aufgeladen ist.
   2. Stecken Sie das USB-Kabel (Universal Serial Bus) eines hochwertigen Mikrofonkondensatormikrofons in den USB-Anschluss des Laptops oder verwenden Sie bei Bedarf einen Multiport-USB-Extender.
2. Videoumschalter für Videoeingangsauswahl und Bild-in-Bild (PIP)-Funktion
   1. Schließen Sie das Netzkabel des Videomischers (Abbildung 1A, dicker grüner Pfeil) an einen Überspannungsschutz an, und schließen Sie das andere Ende des Netzkabels an den Netzstecker des Videomischers an.
   2. Stecken Sie das USB-Kabel an den "USB Out"-Anschluss des Video-Switchers und das andere Ende an den USB-Anschluss des Broadcast-Laptops.
      HINWEIS: Der USB-Ausgang des Videoumschalters fungiert im Wesentlichen als Webcam und sollte von webbasierten Videoplattformen als solche erkannt werden.
   3. Stecken Sie das mit dem Videomischer gelieferte Ethernet-Kabel in den Ethernet-Anschluss des Videomischers. Stecken Sie das andere Ende des Kabels in einen USB3.0-auf-Gigabit-Ethernet-Adapter und dann das USB-Ende des Adapters in einen anderen USB-Anschluss des Broadcast-Laptops oder verwenden Sie bei Bedarf einen Multiport-USB-Extender.
   4. Laden Sie die Video-Switcher-Software über den vom Unternehmen bereitgestellten Link auf den dedizierten Broadcast-Laptop herunter.
3. Stative und Overhead-Rig für Videokameramontage
   1. Positionieren Sie ein modulares Studio-Rack über der anatomischen Probenstation mit einem großen Tisch darunter (Abbildung 1B). Befestigen und zentrieren Sie eine verstellbare Kamerahalterung am Overhead-Rig (Abbildung 1B, roter Pfeil), so dass sie sich zentral über der anatomischen Probenstation befindet. Montieren Sie eine hochwertige Videokamera mit Fernbedienung an der Kamerahalterung (Abbildung 1B, blaues Sternchen). Schließen Sie das Netzkabel der Kamera an den Netzanschluss der Kamera an.
   2. Positionieren Sie stabile, verstellbare Stative strategisch im Sendebereich (Abbildung 1A und Abbildung 1C,D, blaue Pfeile). Positionieren Sie eine Hauptkamera für Weitwinkelaufnahmen an jeder Station. Positionieren Sie zusätzliche Kameras für Nahaufnahmen an den verschiedenen Stationen (z. B. Ultraschallstation, um die Sondenplatzierung auf dem standardisierten Patienten anzuzeigen [SP]).
   3. Montieren Sie auf jedem Stativ eine hochwertige Videokamera (Abbildung 1A und Abbildung 1C,D, blaue Sternchen). Stecken Sie das kompakte Netzteil in eine nahe gelegene Steckdose und das andere Ende in den Ladeanschluss der Kamera. Befestigen Sie eine Gegenlichtblende, um Streulicht von Deckenleuchten zu blockieren.
      HINWEIS: Obwohl die meisten Videokameras mit Akkupacks geliefert werden, ist es ratsamer, Stromkabel zu verwenden, damit die Kamera während einer Übertragung nicht unerwartet an Strom verliert. Die Fernbedienungsfunktion der Overhead-Kamera ermöglicht eine einfache Einstellung der Zoomfunktion, ohne die Live-Video-Feed-Einschubansicht blockieren zu müssen, indem man vor der anatomischen Probenstation steht. Der Moderator oder ein anderer Mitarbeiter kann sich aus der Ferne anpassen.
   4. Schließen Sie ein Mini-HDMI-auf-HDMI-Kabel an den Mini-HDMI-Anschluss jeder Kamera an. Stecken Sie ein Ende eines extra langen HDMI-Kabels (z. B. 15 Fuß lang) in das Mini-HDMI-Kabel. Positionieren Sie die HDMI-Kabel so, dass sie zum Videomischer verlaufen.
   5. Positionieren Sie die HDMI-Kabel im Raum, um eine einfache Bewegung zu ermöglichen, und kleben Sie sie auf den Boden, um ein Auslösen zu verhindern. Wickeln Sie die HDMI- und Stromkabel, die an der auf dem Overhead-Rig montierten Kamera befestigt sind, um die Rig-Struktur, damit sie sich nicht in Sichtweite der Hauptstationskamera befinden und während der Übertragung nicht herunterfallen.
4. Multiport-HDMI-Umschalter
   1. Schließen Sie die Videokameras, die für die Videoeinspeisung des kleinen Einschubs im PIP-Modus ausgewählt wurden, an einen HDMI-Umschalter mit mehreren Anschlüssen an, der mit einer Fernbedienung ausgestattet ist (Abbildung 1A, dünner grüner Pfeil).
      HINWEIS: Ein Multiport-HDMI-Umschalter ist erforderlich, wenn die Anzahl der HDMI-Eingabegeräte die maximal vier HDMI-Anschlüsse überschreitet, die am Videomischer verfügbar sind.
   2. Schließen Sie den HDMI-Ausgang des Multiport-HDMI-Umschalters an einen der vier Haupt-HDMI-Eingänge am Videomischer an.
5. Sekundärer Laptop-Computer für Diapräsentationen und als drahtlose Schnittstelle zum EEG-Laptop
   1. Schließen Sie den sekundären Laptop-Computer (Abbildung 1A und Abbildung 1C, dünner roter Pfeil) an das Netzladegerät an, und schließen Sie dieses an den Überspannungsschutz an.
   2. Verbinden Sie ein Ende eines HDMI-Kabels mit dem HDMI-Anschluss des Laptops und das andere Ende mit einem der HDMI-Eingänge am Videomschalter.
   3. Laden Sie eine drahtlose Fernbedienung auf und schließen Sie den USB-Empfänger an einen der USB-Anschlüsse des sekundären Laptops an.
   4. Laden Sie alle Folienpräsentationen vorab auf den Desktop des Präsentationslaptops.
      HINWEIS: Die Verwendung von benutzerdefinierten "Begrüßungsfolien" personalisiert die virtuelle Präsentation.
6. Broadcast-Monitore
   1. Positionieren Sie Laptops strategisch auf einem Stuhl/Hocker in der Nähe jeder Station, die als Broadcast-Monitore verwendet werden sollen (Abbildung 1A-C, gelbe Pfeile). Stecken Sie das Laptop-Ladegerät in den Überspannungsschutz.
      HINWEIS: Diese Monitore sind erforderlich, damit der Moderator die Sendung wie jeder Teilnehmer beobachten kann. Diese Fähigkeit ist besonders an der anatomischen Probenstation wichtig, um die Position der Proben auf dem Bildschirm einstellen zu können.
   2. Aktivieren Sie die drahtlose Internetverbindung des Laptops, damit er einsatzbereit ist.
7. Einrichtung der Ultraschall-Scanstation
   1. Positionieren Sie ein klinisches Ultraschall-Laptopgerät und einen Laptopwagen in einem zentralen Bereich der Ultraschallstation (Abbildung 1A, violetter Pfeil). Stecken Sie das Netzkabel des Ultraschallgeräts in einen Überspannungsschutz.
   2. Schließen Sie ein HDMI-Kabel an den HDMI-Anschluss des Ultraschall-Laptops und das andere Ende an den HDMI-Eingang eines Signalkonvertergeräts an. Verbinden Sie ein Ende eines HDMI-Kabels mit dem HDMI-Ausgang des Konverters und das andere Ende mit dem Videomischer oder HDMI-Umschalter.
   3. Stellen Sie die integrierten Schalter des Konverters ein, um den HDMI-Ausgang des Ultraschall-Laptops an die HDMI-Eingangsanforderungen des Videomischers anzupassen. In diesem Fall waren die Einstellungen 1,2,3,4,5,7 = On; 6,8 = Aus.
      HINWEIS: Konvertereinstellungen für bestimmte Marken von Ultraschall-Laptop-Systemen müssen möglicherweise durch Versuch und Irrtum bestimmt werden.
   4. Wenn ein elektrokardiographisches (EKG) Paket eine Option für das Ultraschall-Laptop-Gerät ist (z. B. ein dreipoliges USB-EKG-Gerät), schließen Sie das USB-Ende an den Ultraschall-Laptop an. Platzieren Sie die drei EKG-Schnappelektroden in der Nähe des Geräts, um sie auf den SP aufzubringen.
   5. Positionieren Sie eine Patiententrage oder einen tragbaren Massagetisch strategisch so, dass sie schräg zur Hauptansicht der Kamera liegt, die der Ultraschallstation (US) zugeordnet ist (Abbildung 1A). Legen Sie eine Bettdecke auf den Tisch und positionieren Sie das Patientenkissen mit dem Kissenbezug am Ende des US-Wagens. Stellen Sie eine Flasche Ultraschallgel und Papiertücher in Armreichweite, damit sie das Gel bequem vom SP abwischen können.
8. 3D-Anatomievisualisierung Tischstation einrichten
   1. Stecken Sie das Netzkabel der Anatomie-Visualisierungstabelle in einen Überspannungsschutz und schalten Sie den Tisch ein. Stecken Sie das Ethernet-Kabel des Anatomie-Visualisierungstischcomputers in einen an der Wand montierten, aktiven Ethernet-Stecker oder melden Sie den Tisch mit dem drahtlosen Internet an.
   2. Stecken Sie ein Ende eines extra langen HDMI-Kabels (z. B. 15 Fuß) in den Anatomie-Visualisierungstisch und das andere Ende in einen der HDMI-Anschlüsse des Videomischers oder des HDMI-Umschalters.
   3. Melden Sie sich mit den vom Unternehmen bereitgestellten Anmeldeinformationen bei der Anatomie-Visualisierungstabelle an. Laden Sie einen der relevanten CT-Fälle für die geplante Sitzung vor (z. B. einen Herz-Bypass-Operationsfall) und positionieren Sie ihn rechts von der Mitte, so dass er nicht durch den PIP-Einsatz blockiert wird.
9. Aufbau einer elektroenzephalographischen Station
   1. Stecken Sie das mit den kabellosen EEG-Headsets gelieferte Ladekabel in das Headset und das andere Ende in den USB-Anschluss eines Computers, um das Headset vollständig aufzuladen. Schließen Sie den drahtlosen Bluetooth-Adapter an den USB-Anschluss des Computers an oder verwenden Sie einen USB-Adapter, um den Laptop anzupassen.
   2. Sobald das Headset vollständig aufgeladen ist, führen Sie die Schaumstoffkappen in jede der 14 Elektroden des EEG-Headsets ein und tragen Sie ein paar Tropfen Kochsalzlösung auf jede Leitung auf. Positionieren Sie das Headset auf dem Kopf des SP und passen Sie die Position der Kabel gemäß den Anweisungen des Headsets an. Schalten Sie das Headset mit der Taste am Headset ein.
   3. Schalten Sie den EEG-dedizierten Computer ein und aktivieren Sie die Software für das drahtlose EEG-Headset. Wählen Sie das verfügbare Headset-Gerät aus, wählen Sie Connect (Verbinden) und befolgen Sie die Anweisungen in der Software, bis alle Leuchten auf dem Headset-Bild grün leuchten, um den ordnungsgemäßen Kontakt aller 14 Kabel anzuzeigen. Klicken Sie auf den Link zur drahtlosen Headset-Software oben links im Fenster, um die Bildschirme zu den Live-EEG-Aufzeichnungen zu wechseln. Passen Sie die Einstellungen nach Bedarf an.
   4. Aktivieren Sie die EEG-Gehirnvisualisierungssoftware. Wählen Sie dasselbe verfügbare Headset und dann Connect (Verbinden) aus. Klicken Sie auf das Symbol im unteren Rahmen des Fensters und wählen Sie die stationäre Ansicht des Gehirns aus.
   5. Reduzieren Sie die Größe der Gehirnvisualisierungs- und EEG-Softwarefenster, so dass jedes die Hälfte des Desktops auf dem Laptop-Bildschirm einnimmt.
   6. Aktivieren Sie die Bildschirmfreigabe für den EEG-dedizierten Laptop (z. B. Systemeinstellungen | Freigeben | Bildschirmfreigabe EIN [mit allen ausgewählten Benutzern]).
   7. Verbinden Sie sowohl die EEG-dedizierten als auch die Slide-dedizierten Laptops mit demselben drahtlosen Netzwerk. Installieren und aktivieren Sie auf dem Folien-Laptop die Remotedesktop-Viewer-Software, indem Sie auf das entsprechende Symbol auf dem Desktop klicken. Stellen Sie eine Verbindung zum EEG-dedizierten Laptop her, indem Sie seinen Namen oder seine IP-Adresse in das Feld Remotehost eingeben und dann auf Verbinden klicken. Melden Sie sich über den freigegebenen Bildschirm, der auf dem Folien-Laptop angezeigt wird, bei dem EEG-dedizierten Laptop an.

2. Testen der webbasierten Videoplattform-Broadcast-Einstellungen, Videogeräte und Softwareverbindungen

1. Broadcast-Laptop
   1. Öffnen Sie das webbasierte Videoplattformprogramm auf dem Broadcast-Laptop und starten Sie eine neue Besprechungssitzung .
   2. Klicken Sie auf den Pfeil rechts neben dem Symbol "Stummschalten " unten links am Bildschirmrand des Videoplattformprogramms. Wählen Sie in der Liste Mikrofon auswählen das Zubehörmikrofon aus. Drücken Sie den Testlautsprecher und das Mikrofon , um den Audioausgang und den Audiopegel zu testen.
   3. Klicken Sie auf den Pfeil rechts neben dem Symbol Video stoppen am unteren Rand des Bildschirmrandes des Videoplattformprogramms. Wählen Sie in der Liste Kamera auswählen die Videoquelle aus, die als 1920 x 1080_60.00fps aufgeführt ist.
      HINWEIS: Der Video-Switcher-Eingang zum Laptop wird als zwei separate Listen angezeigt (eine mit 60 Bildern / s und die andere mit 30 Bildern / s).
   4. Wählen Sie das Pulldown-Menü Video stoppen | Videoeinstellungen. Deaktivieren Sie unter Kameraeinstellungen die Option Mein Video spiegeln.
   5. Klicken Sie auf die Schaltfläche Teilnehmer am unteren Rand des Videoplattformprogramms und dann auf die Schaltfläche "Einladen " unten im rechten Bereich. Notieren Sie sich die 11-stellige Meeting-Nummer und die 6-stellige Meeting-Passcode-Nummer, die in Schritt 2.3.1 benötigt werden.
2. Videokameras
   1. Testen Sie die Hauptkameraansichten an jeder Station, indem Sie die entsprechende Taste am Videomischer oder am Multiport-HDMI-Umschalter drücken. Stellen Sie sicher, dass in jeder Ansicht alles zentriert ist.
   2. Testen Sie die PIP-Einrichtung für jede Kamera, die als PIP-Kamera gekennzeichnet ist, indem Sie die Kamera am Videomischer und den PIP-Modus auf dem Gerät auswählen. Drücken Sie die PIP-Taste am Videoumschalter, um den PIP-Modus zu aktivieren.
   3. Testen Sie die drahtlose Fernbedienung, um das einfache Umschalten zwischen den Kameras oder anderen Eingabegeräten zu bestätigen, die an den Multiport-HDMI-Umschalter angeschlossen sind.
3. Überwachen von Laptops
   1. Aktivieren Sie das webbasierte Videoplattformprogramm auf jedem Monitor-Laptop. Geben Sie die Nummer der Besprechungseinladung ein, und drücken Sie die Eingabetaste. Geben Sie die Passcodenummer ein und drücken Sie die Eingabetaste. Schließen Sie das Fenster, in dem Sie aufgefordert werden, Audio beizutreten, aber nicht mit Audio verknüpfen , um Audiofeedback zu vermeiden.
   2. Wählen Sie das Pulldown-Menü Video stoppen | Videoeinstellungen . Deaktivieren Sie unter Kameraeinstellungen die Option Mein Video spiegeln.
      HINWEIS: Der Monitor für die anatomische Probenstation mit der Overhead-Kamera muss Einstellungen aufweisen, die mit den Einstellungen der Broadcast-Laptop-Videokamera übereinstimmen, um sicherzustellen, dass die Ausrichtung der Probe für den Moderator die gleiche ist wie für die Schüler.
   3. Klicken Sie auf das Monitorsymbol im Videoplattformprogramm und benennen Sie die Laptops in Monitor #1 und Monitor #2 um, damit die Teilnehmer wissen, dass es sich nicht um einen anderen Teilnehmer handelt.
   4. Wählen Sie Lautsprecheransicht | Vollbild. Lautsprecheransicht anheften. Reduzieren Sie den Einschub, indem Sie die erste - Taste drücken. Verschieben Sie diese an die Seite des Bildschirms, damit sie keine Sicht blockiert.
4. Präsentations-Laptop und Fernbedienung
   1. Schalten Sie den Laptop ein, der der Folie gewidmet ist. Ändern Sie die Fenstereinstellungen, um die Anzeige zu duplizieren (d. h. Windows-Einstellungen | System | mehrere Anzeigen | diese Anzeigen duplizieren).
   2. Aktivieren Sie das Folienpräsentationsprogramm und laden Sie eine Testdatei. Wählen Sie das Diashow-Symbol aus und testen Sie den Remote-Folienvorschub, um zu überprüfen, ob er von der Stelle aus funktioniert, an der der Moderator während der Sitzung stehen wird.
5. Einstellungen für die Steuerung der Video-Switcher-Software
   1. Erstellen Sie ein Flussdiagramm für die Sitzung, das eine Liste der Aufnahmen mit der angegebenen Kameraansicht, der Videofeedquelle und der Frage, ob sie den PIP-Modus enthalten soll, enthält. Stellen Sie sicher, dass die Liste die genaue Platzierung des Einschubs enthält, je nachdem, welche Quelle den Hauptteil des Bildschirms ausfüllt (d. h. versetzt in die linke oder obere linke Ecke) (siehe z. B. die Screenshots in Abbildung 2A-I).
   2. Aktivieren Sie die Steuerung der Video-Switcher-Software auf dem Broadcast-Laptop. Klicken Sie auf das Pulldown-Menü für Makros. Verschieben Sie das Popup-Fenster zur Seite (siehe Abbildung 1D, einzelnes gelbes Sternchen).
   3. Klicken Sie im Makro-Popup-Fenster auf die Schaltfläche Erstellen . Klicken Sie auf den ersten freien Steckplatz im Panel und dann auf die Schaltfläche + . Geben Sie einen Namen für diese erste Aufnahme ein und klicken Sie dann auf die Aufnahmeschaltfläche .
   4. Wählen Sie auf dem Bedienfeld der Videomischersoftware die Programmtaste für die entsprechende Kamera (z. B. CAM1 oder CAM4). Wenn der Schuss keinen PIP hat, fahren Sie mit Schritt 2.5.7 fort.
   5. Wenn für die Aufnahme der PIP-Modus aktiviert ist, klicken Sie im Abschnitt Nächster Übergang auf die Schaltfläche ON AIR. Gehen Sie auf der rechten Seite des Bildschirms zum Abschnitt Upstream Key 1 und klicken Sie auf die Registerkarte DVE. Wählen Sie die Kamera in der Einschubansicht des PIP-Modus als Füllquelle aus.
   6. Ändern Sie die Größe der Einschubansicht, indem Sie die x- und y-Positionen und -Größen eingeben. Bestätigen Sie die Position des Einschubs im Sendefenster des Videoplattformprogramms.
      HINWEIS: Wenn Sie auf das X oder Y im Abschnitt Position oder Size Label klicken und die Maus nach links oder rechts bewegen, scrollen Sie durch die Einstellungen.
   7. Klicken Sie auf das Makro-Popup-Fenster und klicken Sie auf die kleine rote Schaltfläche, um die Aufnahme zu stoppen.
   8. Wiederholen Sie die Schritte 2.5.3-2.5.7, um separate Makros für jede Aufnahme in dem in Schritt 2.5.1 erstellten Flussdiagramm zu erstellen (siehe z. B. den Screenshot in Abbildung 1D).
      HINWEIS: Der Video-Switcher bietet verschiedene Videoeffekte für Übergänge und Optionen im unteren Drittel für Overlays. In diesem Protokoll werden nur die grundlegenden Operationen für den PIP-Modus beschrieben.
   9. Klicken Sie oben auf dem Bildschirm auf das Pulldown-Menü Datei und wählen Sie Speichern unter. Geben Sie einen Namen für die Dateieinstellungen ein.
6. Standardisierter Patient
   1. Positionieren Sie den shirtlosen, männlichen SP auf dem Tisch. Positionieren Sie die Herzultraschallsonde an der Brustwand im linken 3. oder 4. interkostalen parasternalen Raum, wobei der Marker auf die rechte Schulter gerichtet ist. Stellen Sie die Sonde so ein, bis eine parasternale Langachsenansicht des Herzens erhalten ist, die den linken Vorhof, den linken Ventrikel und den Aortenausflusstrakt sowie die zugehörigen Klappen zeigt (z. B. Abbildung 2E).
   2. Befestigen Sie die EKG-Pads am SP (d. h. eines über dem rechten Schlüsselbein, eines über dem linken Schlüsselbein und eines auf der linken Seite des unteren Rumpfes). Befestigen Sie die EKG-Leitungen an den Pads und testen Sie, ob eine stabile EKG-Wellenform auf dem Ultraschall-Laptop-Gerät angezeigt wird.

3. Live-Video-Plattform-Broadcast-Sitzung einrichten

1. Geräte-Check
   1. Starten Sie die Videoplattform-Broadcast-Sitzung, deren Link an die Teilnehmer gesendet wurde. Überprüfen Sie schnell das Mikrofon wie in Schritt 2.1.2.
   2. Führen Sie die obigen Schritte 2.3.1-2.3.4 aus, um die Monitor-Laptops einzurichten.
   3. Wenn ein Mitarbeiter als Chatbar-Monitor fungiert, bitten Sie ihn, eine Willkommensnachricht an die Teilnehmer in der Chatleiste zu senden, in der er sie auffordert, anonyme Fragen an sie zu senden, damit sie sie teilen können.
      HINWEIS: Dies ist nur notwendig, wenn die Studierenden einzeln in die Sitzung eingeloggt sind und anonym Fragen stellen können. Anonymität kann Schülern der Mittel- bis Oberstufe helfen, die in einer virtuellen Umgebung keine Fragen laut stellen möchten.
   4. Raten Sie den Teilnehmern, in den Lautsprechermodus zu wechseln, um die beste Erfahrung zu erzielen.
   5. Starten Sie das Video-Switcher-Softwaresteuerungsprogramm, klicken Sie auf das Pulldown-Menü Datei | Restore und wählen Sie den in Schritt 2.5.9 gespeicherten Dateinamen aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Wiederherstellen" am unteren Rand des neuen Popup-Bildschirms. Klicken Sie auf das Pulldown-Menü Makro und verschieben Sie das Popup-Menü zur Seite. Klicken Sie im Makromenü auf die Schaltfläche AUSFÜHREN und wählen Sie die erste Aufnahme aus dem Makromenü aus.
   6. Verschieben Sie den Bildschirm der Videomischersoftware nach unten, lassen Sie jedoch einen Teil des oberen weißen Rahmens verfügbar, auf den Sie bei Bedarf klicken können (siehe Abbildung 1D).
      HINWEIS: Wenn Sie auf das Fenster der Videoplattform-Broadcast-Software klicken, verschwindet das MACRO-Popup, wird jedoch nach dem Klicken auf das Steuerungsfenster der Video-Switcher-Software wieder angezeigt. Dies muss bei der Überprüfung der Chatleistenfunktion durchgeführt werden.
   7. Starten Sie die Aufnahme im Softwareprogramm der Videoplattform, um die Outreach-Sitzung aufzuzeichnen. Wählen Sie den Datensatz für diesen Computer aus.
      HINWEIS: Nachdem die Aufnahme gestoppt und das Programm beendet wurde, wird ein Popup-Fenster angezeigt, das anzeigt, dass die Software das aufgenommene Video konvertiert . Dies kann einige Zeit dauern, abhängig von der Länge der virtuellen Outreach-Sitzung.
2. Anatomischer probenspezifischer Inhalt
   1. Herzprobenstation
      1. Verwenden Sie Schaf-, Schweine- und Kuhherzproben, um Unterschiede in der Herzgröße und der relativen Größe des menschlichen Herzens (d. h. zwischen Schaf- und Schweineherzen) zu demonstrieren (siehe z. B. Abbildung 1B). Demonstrieren Sie den Perikardsack in einer Schafprobe und die Oberflächenanatomie des Herzens mit Schweineherzen.
         HINWEIS: Menschliche Leichenherzen können in diesen Demonstrationen verwendet werden, wenn das Alter für die Zielgruppe (z. B. Oberstufenschüler) angemessen ist.
      2. Identifizieren Sie die wichtigsten Blutgefäße, die in das Herz eintreten und es verlassen, anhand eines Herzmodells (Abbildung 3A). Demonstrieren Sie die Lage der Koronararterien und besprechen Sie, wie eine Blockade einen Herzinfarkt verursachen kann.
      3. Demonstrieren Sie die inneren anatomischen Merkmale des Herzens (Abbildung 2B). Zeigen Sie auf die vier Kammern und Ventile und erwähnen Sie ihre Einwegfunktion, die durch Druckänderungen und nicht durch elektrische Aktivität vermittelt wird (Abbildung 3A). Zeigen Sie die intrinsischen Schrittmacherzellen in den Herzwänden anhand eines Herzmodells.
      4. Erwähnen Sie die unterschiedlichen Dicken der Ventrikelwände und sprechen Sie über Hypertrophie des Herzens, wenn es härter arbeiten muss (z. B. bei längerer Hypertonie). Weisen Sie auf die interventrikuläre Wand hin und besprechen Sie, dass Babys mit einem Loch im Herzen geboren werden (dh im interatrialen oder interventrikulären Septum).
   2. Hirnprobenstation
      1. Verwenden Sie ein Modell, um die beiden Hauptzelltypen zu diskutieren, aus denen das Nervengewebe im Gehirn besteht (z. B. Neuronen und Glia). Diskutieren Sie die Funktion von Dendriten im Vergleich zu Axonen, wie sich Neuronen an einer Synapse miteinander verbinden und dass dies ein elektrochemischer Prozess ist, wie sich Gliazellen um Axone wickeln, um Myelin zu bilden, und dass Multiple Sklerose eine Krankheit ist, die zur Demyelinisierung führt.
      2. Demonstrieren Sie die wichtigsten Teile des menschlichen Gehirns (dh Gehirnhälften, Kleinhirn, Hirnstamm) und kontrastieren Sie mit dem Rückenmark. Weisen Sie auf die wichtigsten Fissuren und Gyri- und Sulci-Landmarken hin, die die Oberfläche der Gehirnhemisphären charakterisieren, wie die Längsfissur, die die beiden Gehirnhälften trennt (Abbildung 3B, roter Pfeil) und der zentrale Sulcus, der den primären motorischen Kortex und den sensorischen Kortex trennt (Abbildung 3B, gelber Pfeil). Besprechen Sie die Lokalisation der Funktion in den verschiedenen Lappen und die somatotope Anordnung des primären motorischen und sensorischen Kortex. Diskutieren Sie das Schrumpfen des Gyri im Gehirn von Alzheimer-Patienten.
      3. Demonstrieren Sie die Hauptstrukturen in einem Mittellinienabschnitt des Gehirns (z. B. Corpus callosum, Thalamus, Hypothalamus) und in koronalen Abschnitten des Hirnstamms und des Vorderhirns. Weisen Sie auf das pigmentierte Aussehen der Substantia nigra und ihre Bedeutung bei der Parkinson-Krankheit hin. Identifizieren Sie Teile des Ventrikelsystems und beziehen Sie dies auf ein ventrikuläres Vollgussmodell.
3. Inhalt der Ultraschallstation
   1. Grundlagen des Ultraschalls
      1. Erklären Sie, warum Ultraschall eine höhere Frequenz hat als das, was Menschen hören können. Erklären Sie, wie die Sonden die Quelle des Schalls sind und dass die Geschwindigkeit durch das Medium bestimmt wird, durch das sie sich bewegen. Erklären Sie, dass US-Geräte davon ausgehen, dass die Schallgeschwindigkeit im Körper 1.540 m / s beträgt, aber dass verschiedene Strukturen im Körper unterschiedliche Leitungsgeschwindigkeiten haben. Erklären Sie, dass ein Echo im Ultraschall entsteht, wenn Schall von einem Medium zum anderen wandert und auf Widerstand stößt.
      2. Orientieren Sie die Schüler, um zu verstehen, dass die Oberseite des Ultraschallbildes der Sonde auf der Brust am nächsten ist. Demonstrieren Sie die B-Mode-Bildgebung des Herzens in verschiedenen Sichtebenen (z. B. parasternale Längsachse und parasternale kurze Achse) und zeigen Sie auf die Kammern und Ventile. Demonstrieren Sie den Farbmodus zur Darstellung des Blutflusses durch das Herz und erklären Sie, dass Rot Bewegung in Richtung der Sonde und blaue Bewegung weg von der Sonde bedeutet.
      3. Identifizieren Sie in der parasternalen Längsachsenansicht des Herzens (z. B. Abbildung 2E) die Mitralklappe, die den Blutfluss vom linken Vorhof in den linken Ventrikel während der Diastole reguliert, und die Aortenklappe, die den Blutfluss vom linken Ventrikel zur Aorta während der Systole reguliert. Zeigen Sie, wie sich die Mitralklappe mit der Aortenklappe abwechselt und erwähnen Sie, dass das abwechselnde Schließen der Klappen den Lub-Dub des Herzschlags erzeugt, der mit einem Stethoskop gehört wird.
      4. Identifizieren Sie in der kurzen Achsenansicht des Herzens das kreisförmige Erscheinungsbild des linken Ventrikels und die halbmondförmige Form des rechten Ventrikels. Winkeln Sie die Sonde, um die Aortenklappe mit dem umgekehrten Mercedes-Benz-Zeichen zu visualisieren.
4. Inhalt der Computertomographie (CT) Station
   1. Erklären Sie, wie CT-Scanner Röntgenstrahlen spiralförmig durch den Patienten senden, was eine 3D-Rekonstruktion in jeder Ebene ermöglicht. Verwenden Sie einen Fall, um das Aussehen von Knochen und Metall (d. H. Weiß) im Vergleich zu Flüssigkeit (grau) und Luft (schwarz) auf CT-Bildern zu erklären.
   2. Wählen Sie den multiplanaren Rekonstruktionsmodus (MPR) in der Anatomie-Visualisierungstabelle (d.h. klicken Sie auf das blaue Man-Symbol | MPR) und wählen Sie jede der drei Hauptebenen aus, die dann in einem Bereich auf der linken Seite angezeigt werden. Doppeltippen Sie auf das Bild, um es auf den Hauptbildschirm zu laden, und doppeltippen Sie dann erneut, um es zu verkleinern. Demonstrieren Sie, wie die Bilder in verschiedenen Sichtebenen (z. B. koronal, sagittal, transversal) durch den Körper scannen.
   3. Für die CT-Bildgebung des Herzens zeigen Sie die relative Größe eines normal großen Herzens im Vergleich zur Lunge (z. B. Drittelregel). Identifizieren Sie die vier Kammern des Herzens, folgen Sie der Aorta aus dem linken Ventrikel und identifizieren Sie dann die Hauptäste des Aortenbogens. Zeigen Sie ein Beispiel für ein vergrößertes Herz mit einem implantierten Herzschrittmacher (z. B. Abbildung 2G). Verwenden Sie diesen Fall, um ein vergrößertes Herz zu demonstrieren, das den größten Teil der linken Seite des Thorax einnimmt.
   4. Zeigen Sie ein Beispiel eines Patienten, der sich einer Operation am offenen Herzen unterzogen hat, was durch das Vorhandensein von Metalldrähten belegt wird, die das Brustbein zusammenhalten. Wählen Sie das gespeicherte Symbol aus, um die verschlossene rechte Koronararterie zu demonstrieren und die Koronararterien-Bypass-Transplantate (eines rechts und zwei links) zu identifizieren und zu verfolgen, die aus der Aorta austreten und zum Herzen wandern (siehe Abbildung 3C).
5. Inhalt der Elektroenzephalografie-Station
   1. Zeigen Sie das kabellose Headset auf einem SP an (Einschub, Abbildung 3D, gelbes Sternchen). Weisen Sie auf die 14 verschiedenen Leitungen (7 auf jeder Seite) hin, die über bestimmten Lappen des Gehirns positioniert sind. Besprechen Sie, wie die elektrische Aktivität von Neuronen und Gliazellen in den verschiedenen Lappen durch den Knochen zu den Oberflächenelektroden auf der Haut wandert.
   2. Drehen Sie die Schwelle der Software an, um zu zeigen, dass das gesamte Gehirn aktiv ist. Reduzieren Sie den Schwellenwert der EEG-Wellen in der drahtlosen EEG-Software, um die Lokalisierung von Zonen mit hoher Aktivität innerhalb bestimmter Lappen (z. B. Frontallappen und Parietallappen) zu demonstrieren (Abbildung 3D, linkes Bild). Überwachen Sie die Veränderungen der Aktivität in verschiedenen Lappen, um zu zeigen, dass es allgemeine Aktivitätsmuster gibt, die sich jedoch nicht jedes Mal wiederholen.
   3. Besprechen Sie, wie die EEG-Aktivität aus verschiedenen Wellen mit bestimmten Frequenzen besteht. Verwenden Sie die Schieberegler im Fenster der Gehirnvisualisierungssoftware, um bestimmte Wellenformen (z. B. Alphawellen und Betawellen) zu isolieren. Lassen Sie die SP kauen, um Bewegungsartefakte der EEG-Aufzeichnung zu demonstrieren, oder schließen Sie die Augen, um die Zunahme der Alphawellenaktivität zu demonstrieren. Besprechen Sie die Verwendung der EEG-Aufzeichnung in einem klinischen Umfeld (z. B. Epilepsie- oder Schlafstudien).

Representative Results

Ein formaler dedizierter Raum für virtuelle Übertragungen ist nicht zwingend erforderlich und wird durch den engen Zugang zur Bildgebungstechnologie eingeschränkt. Abbildung 1 zeigt ein provisorisches Sendestudio mit allen in diesem Protokoll beschriebenen Geräten (Abbildung 1A-D). Der Hauptaufbau befindet sich in einem Raum, in dem sich der Anatomie-Visualisierungstisch befindet (Abbildung 1C) und das Ultraschall-Laptopgerät (Abbildung 1A) umfasst, und der angrenzende Flur wird für die Einrichtung der anatomischen Probenstation verwendet, um die Montage des Overhead-Kamera-Rigs zu ermöglichen (Abbildung 1B).

Abbildung 2 enthält Beispielvideosequenzen aus einer der herzorientierten, virtuellen Outreach-Sitzungen, um die Arten der Bildschirmformatierung zu demonstrieren, die verwendet werden, um die Präsentation visuell ansprechend zu gestalten und das Lernen zu verbessern. Einführende Informationen (z. B. eine Begrüßungsfolie, Unterstützung bei Zuschüssen, Mitarbeitereinführungen, eine kurze Sitzungsskizze) werden in einer Folie mit einem seitlich positionierten Live-Referenteneinschub angezeigt (z. B. Abbildung 2A, I). Dadurch kann die Präsentation von regulären Folienpräsentationen unterschieden werden, behält jedoch die Videoplattform-Softwarefunktion bei, den Sprecher zu sehen.

Anatomische Probendemonstrationen verwenden einen kleinen Presenter-Einsatz in der oberen linken Ecke und die Overhead-Kamera als Hauptbildschirm (Abbildung 2B). Dies ermöglicht es dem Moderator, direkt mit dem Publikum zu sprechen und spezifische Strukturen in einer Nahaufnahme zu demonstrieren. Die Folien zur Zusammenfassung der wichtigsten Punkte werden nur als einfache Folie angezeigt, die es den Mitarbeitern ermöglicht, nahtlos hinter die Kulissen von einer Station zur anderen zu wechseln (Abbildung 2C, F, H) und den Schülern hilft, die wichtigsten Botschaften zum Mitnehmen zu festigen. Die strategisch positionierten Monitore ermöglichen es den Mitarbeitern, die Zusammenfassungsfolie während des Übergangs zu lesen. Die anfängliche Ultraschallansicht umfasst nur eine Weitwinkelansicht, sodass der Vortragende den SP einführen, die Konfiguration des Ultraschalllaptops demonstrieren und Ultraschall und die Funktionsweise der US-Sonden einführen kann (Abbildung 2D).

Ein Einschub mit einer Nahaufnahme des SP ist im US-Live-Scan enthalten, da dies den Schülern hilft, das, was sie sehen, mit der Platzierung der Sonde zu integrieren (Abbildung 2E). Dies ist für US von entscheidender Bedeutung, da leichte Bewegungen der Sonde auf dem SP (z. B. Drehen, Gleiten oder Winkeln der Sonde) das resultierende Bild verändern. Ein Einschub wird auch verwendet, wenn die Anatomie-Visualisierungstabelle demonstriert wird, da das Sehen der Tischmanipulation der Schlüssel zur Orientierung der Schüler und zum Verständnis dessen ist, was auf den 3D-Rekonstruktionen gezeigt wird (Abbildung 2G). Dies ist äußerst wichtig, wenn Near-Peer-Moderatoren (z. B. Schüler und Studenten) verwendet werden, damit sich Schüler der Mittel- und Oberstufe vorstellen können, eines Tages in der Lage zu sein, die Technologie zu manipulieren.

In Tabelle 1 sind die Spezifikationen für die Tasteneinstellung der Videomischersoftware aufgeführt, die zum Generieren der verschiedenen in Abbildung 2 gezeigten Frames verwendet werden. Die Tabelle enthält die Namen der einzelnen benutzerdefinierten Softbuttons, welche Kamera für den Hauptbildschirm aktiviert ist, welche Kamera für die PIP-Ansicht verwendet wird und die Größe und Position des PIP-Einschubs. Diese Einstellungen werden in den Schritten 2.5.1-2.5.8 generiert, die im Protokoll aufgeführt sind.

Tabelle 2 listet die Produktionsnotizen hinter den Kulissen auf, die von dem Mitarbeiter verwendet werden, der die Übertragung leitet, um zu wissen, wann er manuell die richtige Kamera auswählen und die Dias verschieben muss, um sich auf die nächste Aufnahme vorzubereiten. Obwohl der Video-Switcher fließende Übergänge zwischen den Aufnahmen ermöglicht, muss jemand immer noch einige Entscheidungen hinter den Kulissen treffen, um die Übertragung nahtlos erscheinen zu lassen. Darüber hinaus müssen auch mit dem Videomischer und dem Multiport-HDMI-Umschalter die HDMI-Eingänge vom Ultraschall-Laptop-HDMI-Eingang und dem Anatomie-Visualisierungstisch-HDMI-Eingang manuell geschaltet werden. Dies kann während der Projektion einer US-Zusammenfassungsfolie erfolgen.

Wenn ein zweiter Videoumschalter verfügbar ist, können die HDMI-Eingänge der Ultraschall- und Anatomievisualisierungstabelle an den zweiten Videomischer und dessen Ausgang an den HDMI-Anschluss angeschlossen werden, der normalerweise von den beiden Geräten am Hauptvideomischer gemeinsam genutzt wird. In diesem Fall ändert ein einfacher Tastendruck auf den zweiten Videomischer den Eingang zum Hauptvideomischer , ohne dass HDMI-Kabel ausgetauscht werden müssen. Die Leichtigkeit dieser Anordnung ist die zusätzlichen Kosten möglicherweise nicht wert, wenn das Budget begrenzt ist. Alternativ kann ein zweiter Multiport-HDMI-Switcher verwendet werden.

Die in Abbildung 3 gezeigten zusammengesetzten Bilder enthalten Beispiele für den Einsatz von Near-Peer-Moderatoren in herz- und hirnorientierten Outreach-Sitzungen. Die Verwendung von Herzmodellen und -proben (Einschub) ist in Abbildung 3A dargestellt. Die Verwendung von menschlichen Leichenhirnproben und -modellen (Einschub) ist in Abbildung 3B dargestellt. Abbildung 3 zeigt eine 3D-Rekonstruktion eines CT-Scans bei einem Patienten mit einer verschlossenen rechten Koronararterie (Abbildung 3C, roter Pfeil) und einem Koronararterien-Bypass-Transplantat (Abbildung 3C, schwarzer Pfeil). Die Verwendung der drahtlosen EEG-Aufzeichnung der Gehirnaktivität in einem SP ist in Abbildung 3D dargestellt, einschließlich der rohen EEG-Aufzeichnungen (rechtes Feld) und der Softwarevisualisierung der EEG-Aktivität im Gehirn (linkes Feld). Die Rekrutierung von gleichaltrigen MINT-Vorbildern ist etwas, das bei der Übertragung an Schüler der Mittel- und Oberstufe berücksichtigt werden muss. Near-Peer-High-School-Moderatoren, die zum STEM-Outreach-Team in dieser Studie gehörten, wurden verwendet, um virtuelle Outreach-Sitzungen für Kinder von Mitarbeitern einer US-Bundesbehörde während ihres gesponserten "Take Your Child to Work Day" (eine 30-minütige Sitzung über das Herz²⁹ und eine 60-minütige Sitzung über das Gehirn³⁰) zu veranstalten.

Der integrierte Ansatz mit drei Stationen, der in den beschriebenen Outreach-Präsentationen verwendet wurde, bietet Abwechslung in den Sitzungen und hält die Aufmerksamkeit der Schüler aufrecht, während eine webbasierte virtuelle Videolernplattform verwendet wird. Noch wichtiger ist, dass alle drei im Protokoll aufgeführten Bildgebungsmodalitäten die Bühne für die Schüler erfordern, indem einige der grundlegenden Anatomien der jeweiligen Region (dh Herz oder Gehirn) überprüft werden. Virtuelle Präsentationen können leicht auf das spezifische Alter und Interesse der Zielgruppe zugeschnitten werden. Das in diesem Papier beschriebene Protokoll wurde verwendet, um virtuelle, technologieorientierte STEM-Outreach-Präsentationen für eine Vielzahl von Mittel- und Oberschulpublikum sowie für Lehrer im ganzen Bundesstaat bereitzustellen. Eine Beispielliste dieser Sitzungen ist in Tabelle 3 enthalten.

Um die Wirksamkeit der virtuellen Outreach-Präsentationen zu bewerten, wurden die Lehrer nach ihrer Wahrnehmung des Wertes der Sitzungen gefragt. Die neun Lehrer, die geantwortet haben, repräsentieren Klassen, die zusammen ~ 150 Gymnasiasten umfassten. Die Lehrer erhielten per E-Mail Umfragen und wurden gebeten, acht Aussagen zu den virtuellen Outreach-Sitzungen anhand einer 5-Punkte-Likert-Skala zu bewerten (siehe Tabelle 4). Die Daten wurden gesammelt und statistisch ausgewertet. Ein Ein-Stichproben-t-Test (zweiseitig) wurde verwendet, um zu bestimmen, ob die Bewertungsantworten signifikant von einem erwarteten neutralen Punkt der Skala (3, weder zustimmen noch ablehnen) abweichen, und um die Signifikanz (p-Wert) für jede Aussage zu bestimmen, einschließlich der oberen und unteren 95%-Konfidenzintervalle. Die Häufigkeit der Antworten ist in Tabelle 4 enthalten.

Die Lehrerbewertungen zeigten, dass diese virtuellen Sitzungen eine wertvolle Nutzung der Unterrichtszeit darstellten (S. < .05) und dass die Schüler nach Meinung der Lehrer während der virtuellen Sitzungen etwas über MINT oder Technologie lernten (S. < .01). Die Lehrer stimmten der Aussage zu, dass sie die virtuellen Outreach-Sitzungen anderen Lehrern empfehlen würden (S. < .001) und das Team einladen würden, eine weitere virtuelle Outreach-Sitzung durchzuführen (S. < .05). Zusammengenommen bestätigen die Daten aus diesen ersten sechs Aussagen, dass der Ansatz vielversprechend zu sein scheint, um eine positive Lernumgebung für die Schüler zu bieten, obwohl er virtuell ist. Die letzten beiden Fragen betrafen das Engagement der Studenten, die entweder persönlich oder virtuell an der Sitzung teilnahmen.

Die neutralen Lehrerbewertungsdaten (d.h. keine signifikant höhere oder niedrigere Antwort im Vergleich zum neutralen Punkt) zeigten, dass die Schüler in ihren Klassen nicht vollständig von den virtuellen Outreach-Sitzungen einbezogen wurden. Das Fehlen eines signifikanten Anstiegs dieser Kategorie von Fragen war nicht unerwartet, da praktische Aktivitäten die Schüler mehr einbeziehen als jede virtuelle Aktivität. Der wahrgenommene Wert der Sitzungen durch die Lehrer in Verbindung mit dem Fehlen einer signifikanten negativen Bewertung für das Engagement der Schüler unterstützt die Verwendung dieser Art von virtuellen Outreach-Sitzungen, wenn persönliche, praktische Sitzungen nicht möglich sind.

Tabelle 5 listet Beispiele für die Kommentare auf, die von Schülern in der Chatleiste der Videoplattform zu dem abgegeben wurden, was sie während der virtuellen Sitzungen über das Herz oder das Gehirn gelernt haben. Der Referent bittet die Klasse in der Regel, Beispiele für fünf Dinge zu geben, die sie in der Sitzung gelernt haben und die sie vor der Anmeldung bei der virtuellen Sitzung nicht wussten. Diese Kommentare deuteten darauf hin, dass die Schüler während des Einsatzes aufmerksam waren und relevante Inhalte lernten, und bestätigten die insgesamt positiven Bewertungen der Lehrer.

Abbildung 1: Provisorisches Sendestudio mit allen aufgeführten Geräten. (A) Ansicht des Broadcast-Laptops (dicker roter Pfeil), des Folienpräsentationslaptops (dünner roter Pfeil), des Video-Mischers (dicker grüner Pfeil), des HDMI-Multiports (dünner grüner Pfeil), der Stative (blaue Pfeile) und der montierten Videokameras (blaue Sternchen) sowie des Ultraschall-Laptops (violetter Pfeil). Die Kamera in der Nähe des Sendelaptops ist auf den Flur gerichtet, um den Moderator an der anatomischen Probenstation einzufangen. Das Stativ und die Kamera auf der linken Seite des Fotos bieten die Hauptkameraansicht für die Ultraschallstation, während die am Kopf und Fuß des Massagetisches positionierten Kameras verwendet werden, um Nahaufnahmen des SP während der Ultraschalluntersuchung zu ermöglichen. Der mit dem gelben Pfeil gekennzeichnete Laptop stellt den Broadcast-Monitor für die Ultraschallstation dar. (B) Ansicht der anatomischen Probenstation mit Herzproben und einem Herzmodell auf dem Tisch und des Overhead-Kamera-Rigs mit Kamerahalterung (roter Pfeil) und Videokamera (blaues Sternchen) über dem Tisch. Der Laptop, der als Monitor für diese Station dient, ist durch den gelben Pfeil gekennzeichnet. (C) Ansicht der CT-Bildgebungsstation mit der vertikal ausgerichteten Anatomie-Visualisierungstabelle (ganz rechts im Bild). Das Stativ (blauer Pfeil) und die Videokamera (blaues Sternchen) auf der linken Seite des Bildes sind die Hauptkameraansicht für die CT-Bildgebungsstation. Der Moderator an der Anatomie-Visualisierungstischstation kann einfach den Hauptsende-Laptop (dicker roter Pfeil) oder den Folienpräsentations-Laptop (dünner roter Pfeil) auf dem Tisch beobachten. Der Laptop (gelber Pfeil) auf dem Hocker rechts im Bild ist der Monitor für den Moderator an der Ultraschallstation. (D) Screenshot des Broadcast-Laptops während einer Live-Broadcast-Ansicht der Ultraschallstation mit einem Stativ (blauer Pfeil) und einer montierten Videokamera (blaues Sternchen) am Fuße des Massagetisches. Das Kontrollfenster der Video-Switcher-Software (doppelte gelbe Sternchen) wird an den unteren Bildschirmrand verschoben. Das Makro-Popup-Fenster (einzelnes gelbes Sternchen mit den Makroschaltflächen rechts vom Bildschirm). Abkürzungen: SP = standardisierter Patient; CT = Computertomographie. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 2: Beispiel-Videoframes aus einer herzorientierten virtuellen Outreach-Sitzung . (A) Beispiel für Einführungsfolien mit Live-Einschubansicht von Kamera #1. (B) Anatomische Probe und Modellstation mit Overhead-Kameraansicht und Live-Einschubansicht von Kamera #2. Die Herzprobe wurde geöffnet, um das Innere des rechten Ventrikels zu demonstrieren. (C) Zusammenfassungsfolie zur Herzanatomie. (D) Ultraschall-Bildgebungsstation mit Live-Ansicht von Kamera #3. (E) Ultraschallstation mit Live-Inset-Ansicht von Kamera #2 und Ultraschall-Laptop-Videoausgang. Der Scan ist ein parasternaler Scan der langen Achse des Herzens, der den linken Vorhof, den linken Ventrikel, den rechten Ventrikel und die Aorta zeigt. (F) Zusammenfassungsfolie für die Ultraschallbildgebung. (G) CT-Bildgebungsstation mit Live-Inset-Ansicht von Kamera #4 und Anatomie-Visualisierungstabelle Videoausgang. Der Scan zeigt ein vergrößertes Herz (gelbes Sternchen) und die reduzierte Größe der linken Lunge im Vergleich zur rechten Lunge. (H) CT-Bildgebung Key Point Zusammenfassung Folie. (I) Abschließende Fragen aus dem Publikum Folie mit Live-Einschubansicht von Kamera #1. Abkürzung: CT = Computertomographie; RV = rechter Ventrikel; LA = linker Vorhof; LV = linker Ventrikel; RV = rechter Ventrikel; A = Aorta; LL = linke Lunge; RL = rechte Lunge. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 3: Verwendung von Near-Peer-Studenten in Herz- und Gehirnpräsentationen. Drei Near-Peer-Studenten werden gezeigt, wie sie eine virtuelle Outreach-Sitzung an der Anatomiestation (Einschübe A,B) und der Anatomievisualisierungs-CT-Bildgebungsstation (Einschub C) präsentieren. Einer dieser Near-Peer-Moderatoren diente als SP an der EEG-Station (Einschub D). Hauptbilder: (A) Herzmodell zur Demonstration der verschiedenen Teile des Herzens, einschließlich des rechten Vorhofs, des Lungenstamms, des rechten Ventrikels, des linken Vorhofs, des linken Ventrikels und der Aorta. (B) Anatomische Probenstation, die ein ganzes menschlich kadaverkonserviertes Gehirn und die Positionen der Längsfissur (roter Pfeil), des zentralen Sulcus (gelber Pfeil), des Frontallappens, des Parietallappens und des Okzipitallappens zeigt. (C) CT-Bildgebung unter Verwendung der Anatomie-Visualisierungstabelle, die ein Beispiel für einen Herzscan mit Koronararterien-Bypass-Operation mit einer verschlossenen rechten Koronararterie (roter Pfeil) und dem Bypass-Transplantatgefäß (schwarzer Pfeil) zeigt. (D) Zusammengesetztes Bildschirmbild, das die EEG-Aufzeichnung in einem SP mit einem drahtlosen EEG-Headset (gelbes Sternchen, Einschubfeld), EEG-Aufzeichnungen von den 14 Ableitungen des Headsets (rechtes Feld) und die Rekonstruktion der Gehirnvisualisierungssoftware mit einer überlegenen Ansicht des Gehirns zeigt, die die EEG-Aktivität (linkes Feld) in der linken oder rechten Gehirnhälfte lokalisiert. Der Frontallappen ist oben im Bild positioniert. Abkürzungen: CT = Computertomographie; EEG = Elektroenzephalogramm; FL = Frontallappen; SP = standardisierter Patient; RA = rechter Vorhof; PT = Lungenstamm; RV = rechter Ventrikel; LA = linker Vorhof; LV = linker Ventrikel; A = Aorta; FL = Frontallappen; PL = Parietallappen; OL = Hinterhauptlappen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Makro-Softpanel-Taste #	Name der gespeicherten Makroschaltfläche	Schlüsseleinstellungen auf ATEM Mini Pro
1	IntroSlides-Einschub	Cam 4; Live; Cam 2 DVE; X-Position=-7,3; Y-Position = 0,3; X-Größe = 0,49; Y-Größe = 0,49
2	Anatomie-Einsatz	Cam 1; Live; Cam 2 DVE; X-Position = -10,2; Y-Position = 5; X-Größe = 0,38; Y-Größe = 0,38
3	Anat-ZusammenfassungSlide	Cam 4
4	US-Intro-noinset	Cam 2
5	US-Einschub	Cam 3; Live; Cam 2 DVE; X-Position = -10,2; Y-Position = 5; X-Größe = 0,38; Y-Größe = 0,38
6	US-SummarySlide	Cam 4
7	CT-Einsatz	Cam 3; Live; Cam 2 DVE; X-Position = -10,2; Y-Position = 5; X-Größe = 0,38; Y-Größe = 0,38
8	CT-ZusammenfassungFolie	Cam 4
9	Fragen-Einschub	Cam 4; Live; Cam 2 DVE; X-Position = -7,3; Y-Position = 0,3; X-Größe = 0,49; Y-Größe = 0,49s

Tabelle 1: Beispiele für Einstellungen für die Steuerung der Videoumschaltersoftware zum Erstellen der in Abbildung 2 dargestellten Herzvideoframes. Die Tabelle listet die einzelnen Makro-Softpanel-Tasten, die entsprechenden Tastennamen und die Tasteneinstellungen der virtuellen Mischersoftware auf, um verschiedene digitale Videoeffekte zu aktivieren. Abkürzungen: CT = Computertomographie; US = Ultraschall; DVE = digitale Videoeffekte.

Aufnahmesequenz #	Auswahl des Softbutton-Bedienfelds	Zusätzliche Aktion zur Vorbereitung auf den nächsten Schuss
1	Beginnen Sie mit IntroSlides-inset	[Referent erweitert Folien mit Fernbedienung]
2	Wechseln Sie zu Anatomie-Einschub	Drücken Sie Camera 2 auf Remote- und Advance-Folien
3	Zu Anat-SummarySlide wechseln	Drücken Sie Kamera 1 auf Fernbedienung
4	Zu US-Intro-noinset wechseln	Erweiterte Folien
5	Wechsel zum US-Einschub	Drücken Sie Kamera 3 auf Fernbedienung
6	Zu US-SummarySlide wechseln	Drücken Sie Kamera 4 auf der Fernbedienung und ersetzen Sie US durch das SECTRA HDMI-Kabel auf ATEM
7	Umschalten auf CT-Einschub	Erweiterte Folien
8	Zu CT-SummarySlide wechseln	Drücken Sie Kamera 1 auf Fernbedienung
9	Wechseln zu den Folien "Fragen-Einschub" und "Erweitert"

Tabelle 2: Beispiel-Broadcast-Shot-Aufzeichnung für die Herzpräsentation. In der Tabelle sind die Aufnahmesequenz, die Auswahl der Softpanel-Tasten und zusätzliche Aktionen aufgeführt, die zur Vorbereitung der nächsten Aufnahme in der virtuellen Übertragung erforderlich sind. Abkürzungen: CT = Computertomographie; US = Ultraschall.

Beschreibung der Gruppe #	Schülernote	Virtuelles Outreach-Thema	Bahnhöfe
PreAP-Wissenschaftsklasse der Mittelstufe	8	Ultraschall und Infrarot-Bildgebung	Messung der Geschwindigkeit von Schall- und Infrarotaufnahmen
Sommer Science MINT Messe	6. - 8. Platz	Skelett-Demonstration	Anatomische Probenstation
Weekly Anatomy and Technology Interactive - Sommerprogramm 2020, 2021	6. bis 12.	Herz	Herzanatomie, US des Herzens, CT-Bildgebung des Herzens
Weekly Anatomy and Technology Interactive - Sommerprogramm 2020, 2021	6. bis 12.	Lunge	Lungenanatomie, US des Atmungssystems, CT-Bildgebung des Atmungssystems
Weekly Anatomy and Technology Interactive - Sommerprogramm 2020, 2021	6. bis 12.	Gehirn/ZNS	Anatomie des Gehirns und des Rückenmarks, US-Nerven, CT-Bildgebung von Schädel und Gehirn.
Weekly Anatomy and Technology Interactive - Sommerprogramm 2020, 2021	6. bis 12.	US von Regionen im ganzen Körper	Ultraschallstation
Weekly Anatomy and Technology Interactive - Sommerprogramm 2020, 2021	6. bis 12.	CT-Bildgebung von Regionen im ganzen Körper	Bahnhof SECTRA
Naturwissenschaftlicher Unterricht in der High School	neunte	Herz	Herzanatomie, US des Herzens, CT-Bildgebung des Herzens
Naturwissenschaftlicher Unterricht in der High School	neunte	Gehirn	Hirnanatomie, CT/MRT-Bildgebung von Schädel und Gehirn, EEG-Aufzeichnung von Live-SP
Student Athlete STEM Academy (SASA)- Sommerprogramm	9. - 12. Platz	Muskeln, Sehnen, Gelenke, Skelett, Herz, Gehirn, Schädel	Modell- und Skelettdemonstrationen, US-Bildgebung von häufigen Sportverletzungsstellen, CT-Bildgebung von häufigen MSK-Verletzungen, Herzanatomie
Rekrutierungs- und Expositionsprogramm für Gesundheitsberufe (HPREP)	9. - 12. Platz	Herz	Herzanatomie, US des Herzens, CT-Bildgebung des Herzens
Naturwissenschaftlicher Unterricht in ländlichen Schulbezirken	9.-10.	Herz	Herzanatomie, US des Herzens, CT-Bildgebung des Herzens
Naturwissenschaftlicher Unterricht in ländlichen Schulbezirken	9.-10.	Gehirn und ZNS	Hirnanatomie, CT-Bildgebung von Schädel und Gehirn
American Heart Association "Sweethearts" Programm	10	Herz	Herzanatomie, Live-US-Scanning des SP-Herzens, EKG-Aufzeichnung der Herzschrittmacheraktivität, CT-Bildgebung des Herzens
Krebsprogramm – Sommer (Oberstufe High School und College)	11. und 12. und College	Überprüfung von Krebsarten, Histologie und Pathologie	Anatomie der wichtigsten von Krebs betroffenen Organe, US- und CT-Bildgebung dieser Organe, virtuelle Histopathologie von Krebs in diesen Organen
Arkansas Wissenschaftsfestival	offen für alle interessierten Jahrgangsstufen	Herz	Anatomie, US, CT

Tabelle 3: Virtuelle MINT-Outreach-Präsentationen und Zielgruppe. Die Tabelle listet Beschreibungen repräsentativer Schülergruppen auf, die durch Outreach-Sitzungen erreicht wurden, ihre Klassenstufen, das Hauptthema der Öffentlichkeitsarbeit und die verschiedenen Stationen, die in der Öffentlichkeitsarbeit enthalten sind. Abkürzungen: CT = Computertomographie; US = Ultraschall; MINT = Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik; ZNS = zentrales Nervensystem; EEG = Elektroenzephalogramm; MRT = Magnetresonanztomographie; EKG = Elektrokardiogramm. # Einige Studentengruppen wurden direkt über bekannte Kontakte rekrutiert, während andere über Website-Postings rekrutiert wurden.

								Ein-Stichproben-t-Test (zweiseitig)
				Likert-Antwort (Frequenz) #	Durchschnittliche Bewertung	Standardabweichung	t	Df	p-Wert	95% KI (unter, ober)
Ich glaube, dass dieser Besuch im virtuellen Klassenzimmer eine wertvolle Nutzung der Unterrichtszeit war				1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7)	4.33	1.32	3.024	8	.017 *	3.316, 5.350
Das Thema wurde auf einem für meine Schüler angemessenen Niveau präsentiert				1(0), 2(0), 3(0), 4(4), 5(5)	4.56	0.53	8.854	8	.000***	4.150, 4.961
Ich würde diese Outreach-Sitzung anderen Lehrern empfehlen				1(0), 2(0), 3(2), 4(1), 5(6)	4.44	0.88	4.913	8	.001 **	3.767, 5.122
Ich würde es begrüßen, wenn das ArkanSONO-Team nächstes Jahr virtuelle Outreach-Sitzungen in meinen Kursen durchführen würde				1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7)	4.33	1.32	3.024	8	.017 *	3.316, 5.350
Ich glaube, meine Schüler haben in dieser Sitzung neue STEM-Inhalte gelernt				1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5)	4.33	0.87	4.619	8	.002 **	3.668, 4.999
Ich glaube, meine Schüler haben in dieser Sitzung etwas über Technologie gelernt				1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5)	4.33	0.87	4.619	8	.002 **	3.668, 4.999
Meine Schüler in der Klasse waren mit dieser Aktivität beschäftigt				1(0), 2(4), 3(0), 4(3), 5(2)	3.33	1.32	0.756	8	.471	2.316, 4.350
Meine Online-Studenten waren mit dieser Aktivität beschäftigt				1(2), 2(2), 3(1), 4(2), 5(2)	3.00	1.58	0.000	8	1.00	1.784, 4.215
				# 5-stufige Likert-Skala					* S<.05
									** S<.01
									S<.001

Tabelle 4: Lehrerbewertung der virtuellen Outreach-Sitzungen. Die Tabelle listet die Antworten der Lehrer auf acht verschiedene Programmbewertungsfragen unter Verwendung einer 5-Punkte-Likert-Skala und der statistischen Analyse der Antworten auf. Abkürzungen: MINT = Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik; df = Freiheitsgrade; CI = Konfidenzintervall.

Kommentare zur Herzsitzung	Ich lernte etwas über die verschiedenen Kammern des Herzens, auch über Ventrikel, auch lernte ich, wie ein Ultraschall funktioniert.
	Ich habe gelernt, wie man den Perikardsack mit Ultraschall identifiziert und möglicherweise was bei Blutungen zu erwarten ist
	Ich wusste nicht, dass Ultraschall an verschiedenen Körperteilen außer der Bauchhöhle verwendet werden kann
	Ich habe gelernt, dass das Geräusch deines Herzschlags das Öffnen und Schließen der Ventile ist.
	Ich wusste nicht, wie Urin durch die Blase ging
	Ultraschall verwendet Schallwellen, um Strukturen des Körpers zu sehen, ich dachte, es sei wie eine Röntgenaufnahme.
	Ich lernte, worauf ich achten musste und welche Dinge tatsächlich mit einem Ultraschall aussahen.
	Ich wusste nicht, dass man sehen kann, wie sich alle Muskeln auf dem Ultraschall bewegen.
	Wie Knochen auf einem Ultraschall aussieht und dass ein Ultraschall Schallwellen verwendet.
	Vor diesem Zoom kannte ich den Zweck des Gels nicht
	Ich wusste, dass Röntgenstrahlen nicht sicher sind, aber ich wusste nicht, dass Ultraschall sicher ist!
Brain Session Kommentare	Ich habe gelernt, wie anders das Gehirn eines Alzheimer-Patienten aussieht als unseres.
	Ich wusste nicht, dass Schlaganfallsymptome variieren, je nachdem, welcher Teil des Gehirns betroffen ist.
	Ich wusste nicht, dass man sich ein EEG auf den Kopf setzen und die Gehirnaktivität sehen kann! Das war super cool!
	Ich wusste nicht, dass sich der frontale Kortex nicht vollständig entwickelt hat, bis eine Person in ihren späten 20ern ist
	Ich wusste nicht, dass wir die Gehirnaktivität mit einem Headset sehen können, ich denke, es ist wirklich cool, darüber nachzudenken, dass Alzheimer den Gyri schrumpfen lässt
	Ich wusste nicht, dass Babyschädel nicht vollständig miteinander verschmolzen, bis sie erwachsen sind.
	Ich lernte etwas über die Auswirkungen von Aneurysmen
	Ich habe gelernt, dass das Gehirn zwei Schichten hat, die es schützen
	Ihr Gehirn kann anders aussehen und eine Reihe von Rillen von bestimmten Krankheiten Gehirne und einige Funktionen haben, die sie haben
	Ich lernte, wie die Elektroden die Bewegung im Gehirn lesen.
	Ich habe gelernt, dass CT ein 3D-Modal ist, um mehr Details zu sehen
	Ich habe gelernt, dass, wenn Sie die rechte Hand dominant sind, Sie Ihre linke Gehirnhälfte benutzen

Tabelle 5: Schülerkommentare - Was haben Sie heute gelernt? Die Tabelle enthält repräsentative Kommentare der Schüler zu dem, was sie in separat durchgeführten Gehirn- und Herz-Outreach-Sitzungen gelernt haben. Die studentischen Kommentare wurden am Ende der virtuellen Outreach-Sitzung aus der Chatleiste kopiert.

Discussion

Von Bundeszuschüssen finanzierte STEM-Outreach-Aktivitäten, bei denen tragbare Bildgebungstechnologie-Ressourcen verwendet wurden, die an der Universität des Autors verfügbar sind, wurden verwendet, um persönliche MINT-Sitzungen in kleinen Gruppen für Schüler der Mittel- bis Oberstufe anzubieten. Diese Bemühungen stimmen mit den bereits reichen, von der Universität gesponserten K-12 STEM-Pipeline-Aktivitäten überein und stärken sie, die darauf abzielen, die Vielfalt der Studenten zu erhöhen, die in MINT-Bereiche in Arkansas eintreten. Die Zugangsbeschränkungen für den Campus, die als Reaktion auf die COVID-19-Pandemie entstanden, zwangen alle, praktische STEM-Aktivitäten als virtuelle Outreach-Veranstaltungen neu zu erfinden. Obwohl die praktische Interaktion in kleinen Gruppen mit Technologie immer das Ziel für die Rekrutierung von Schülern in STEM-Bereichen sein sollte, kann der Einsatz virtueller Outreach-Sitzungen dazu beitragen, die Teilnahme zu erweitern und die Kluft beim Zugang zu Bildgebungstechnologie zu überbrücken. Das Forschungsteam in dieser Studie rekrutierte einfach Studenten und Lehrer durch Online-Postings, bestehende Community-Kontakte und durch die Zusammenarbeit mit dem Büro für Diversity-Angelegenheiten der Universität.

Die Ausweitung der Beteiligung ist in einem ländlichen Staat wie Arkansas besonders wichtig. Medizinische Fakultäten sind eine wichtige Ressource für moderne Bildgebungstechnologie, die in virtuellen Outreach-Umgebungen eingesetzt werden kann, um das Wissen von Lehrern und Schülern über STEM-Konzepte zu erweitern. Das STEM-Outreach-Team in diesem Projekt profitierte von den Investitionen der Universität in beträchtliche Mittel, um modernste Ultraschall- und CT-Bildgebungsgeräte (z. B. den Anatomie-Visualisierungstisch) für Bildungsaktivitäten zu erhalten. Ein vom Bund finanzierter Zuschuss ergänzte diese Technologien durch den Kauf von drahtlosen EEG-Headsets und zugehörigen Softwarepaketen, die eine Bildgebung der Lokalisierung der EEG-Aktivität ermöglichen. Modelle und anatomische Proben wurden in jede Sitzung einbezogen, da die anatomischen Wissenschaften die Grundlage für das Verständnis der Bilder bilden, die mit modernen Bildgebungsmodalitäten wie Ultraschall und CT-Bildgebung erhalten wurden. Das in diesem Dokument beschriebene Protokoll enthält Details darüber, wie eine minimale Investition in einige wichtige, zusätzliche, rundfunkbezogene Geräte ein professionell aussehendes Livestreaming dieser Bildgebungstechnologieressourcen in virtuellen, MINT-fokussierten Outreach-Veranstaltungen ermöglicht, die die Schüler fesseln und engagieren.

Der Kauf von hochwertigen Videokameras, einigen Mischern und Zubehörartikeln sowie die Verfügbarkeit anderer Laptops ermöglichten es dem Team, qualitativ hochwertige Video-Feeds für virtuelle Outreach-Sitzungen bereitzustellen. In dem in diesem Artikel beschriebenen Protokoll wurden sechs separate Kameras in den Outreach-Sitzungen verwendet (drei für die Ultraschalluntersuchung, zwei für die anatomische Proben- und Modellstation und eine für die Anatomievisualisierungs-CT-Bildgebungsstation). Eine qualitativ hochwertige Übertragung ist wichtig, um das Interesse der Schüler aufrechtzuerhalten, zumal die Schüler die Präsentation wahrscheinlich auf ihrem Klassenzimmer-Smartboard oder Projektorbildschirm sehen werden, was wahrscheinlich zu einer Verschlechterung der Gesamtbildqualität führen wird. Beleuchtung ist wichtig, aber hochwertige Kameras können die Notwendigkeit zusätzlicher fotografischer Leuchten vermeiden.

Der Videomischer und mehrere Kameras sind die wichtigsten Teile des Systems, da sie die PIP-Fähigkeit ermöglichen. Das Ersetzen der eingebauten Laptop-Computer-Videokamera durch den Video-Switcher-Eingang bietet den Vorteil, dass ein größerer Teil des Bildschirms für das Livestreaming verwendet wird, als wenn die Videopräsentationssoftware einfach in einem Live-Input von diesen Technologien neben der Moderatorenkamera geteilt würde. Studien haben gezeigt, dass Live-Composite-Video-Vorlesungen, bei denen das Bild des Dozenten mit Folien oder anderen Inhalten kombiniert wird, zu einer besseren subjektiven Erfahrung für die Studenten führen^31,32. Ein separates hochwertiges mobiles Mikrofon verbessert das Hörerlebnis und ist erforderlich, wenn sich der Moderator während der Sitzung in Entfernungen von dem eigentlichen Laptop, der zur Übertragung der virtuellen Sitzung verwendet wird, von Station zu Station bewegt.

Ein medizinischer Ultraschall-Laptop mit HDMI-Ausgang ist erforderlich, um ein qualitativ hochwertiges Bild für die Übertragung der virtuellen Videoplattform bereitzustellen. Kommerziell erhältliche 3D-Anatomie-Bildgebungstabellen, wie sie im vorliegenden Protokoll verwendet werden, sind eine großartige Ressource, die an vielen medizinischen Fakultäten verfügbar ist, aber außerhalb der Reichweite der meisten Mittelschulen und Gymnasien liegt. Die in diesem Protokoll verwendete Tabelle verfügt über ein virtuelles VH-Dissektorprogramm (nicht in diesem Artikel beschrieben), das 3D- und Querschnittsansichten der Anatomie ermöglicht, die nützlich sind, um den Schülern einen Bezugspunkt für das Verständnis der Anatomie zu bieten, die durch Ultraschall und CT-Bildgebung gezeigt wird. Die Anatomie-Visualisierungstabelle ist mit einem Bildungsportal verbunden, das Hunderte von Fällen von CT- und MRT-Scans von echten Patienten enthält, was einen perfekten klinischen Fokus für Studenten bietet. Dies ermöglicht es den Vortragenden, die CT-Bildgebung der Körperorgane mit der US-Bildgebung und anatomischen Probendemonstrationen derselben Organe zu verknüpfen. Zum Beispiel wird die Verwendung der CT-Ansichten des Herzens in verschiedenen Ebenen den Schülern helfen, ein 3D-Bild des Herzens und seiner Beziehung zu anderen Organen wie der Lunge mental zu konstruieren. Wenn Sie den Schülern Zugang zu einer kommentierten Liste kostenloser Online-CT-Bildgebungsressourcen bieten, haben sie die Möglichkeit, sich nach der Sitzung wieder selbstständig mit der Technologie zu beschäftigen.

Eine der wichtigsten Ressourcen einer medizinischen Fakultät sind ihre Fakultät und Studenten, die als professionelle MINT-Vorbilder dienen können. Die Verfügbarkeit der Fakultät für MINT-Outreach-Veranstaltungen ist angesichts der anhaltenden konkurrierenden Bedürfnisse auf einem Campus der medizinischen Fakultät immer ein Problem. Ein Kader der Kernfakultät bildet die Basis des STEM-Outreach-Teams, aber dieses Team umfasst manchmal auch Near-Peer-Moderatoren, wenn möglich (z. B. Abbildung 3). Obwohl eine Person möglicherweise die gesamte virtuelle Übertragung mit zeitweiligen Unterbrechungen bewältigen kann, um die Kamerawinkel und Videomischereinstellungen zu ändern, ist es vorzuziehen, einen engagierten Mitarbeiter zu haben, der das Video-Switcher- und Videoplattform-Broadcast-Programm verwaltet, wodurch sich der Moderator auf den virtuellen Outreach-Inhalt konzentrieren kann. Der Rollenwechsel ist hinter den Kulissen leicht zu bewerkstelligen, wenn die zusammenfassenden Folien an die Teilnehmer gesendet werden. Es wird dringend empfohlen, dass eine dritte Person die Chatleiste überwacht, wenn sich die Schüler einzeln für die Outreach-Sitzung anmelden. Jemanden zu haben, dessen Rolle einfach darin besteht, die Chatleiste zu überwachen und einzelne Fragen zu beantworten oder die Übertragung zu unterbrechen, um anonyme Fragen zu stellen, ist sehr hilfreich, um ruhige Schüler zu engagieren. Insbesondere Schüler der Mittel- und Oberstufe möchten möglicherweise keine Fragen in großen Gruppen stellen, insbesondere in einer möglicherweise unpersönlichen virtuellen Umgebung. Eine freundliche Nachricht, die zu Beginn der Sitzung vom Monitor der Chatleiste an alle Teilnehmer gesendet wird, schafft einen sicheren Ort, an dem die Schüler Fragen stellen können. Der Chatbar-Monitor kann sich sogar aus der Ferne anmelden, um Staus im Senderaum zu reduzieren.

Eine der größten Herausforderungen bei der erfolgreichen Durchführung einer virtuellen Outreach-Sitzung ist der Mangel an persönlichen Interaktionen und die Fähigkeit, das Interesse der Schüler anhand ihrer Gesichter zu messen. Es braucht Zeit, bis sich der Moderator daran gewöhnt hat, die Teilnehmer nicht zu sehen, da die Monitore dazu da sind, dem Moderator das Sendebild und nicht der Gruppe der teilnehmenden Zuschauer zur Verfügung zu stellen. Der Moderator muss sich darauf verlassen, dass die Mitarbeiter hinter den Kulissen die Sitzung überwachen, um ein Gefühl für das Engagement der Schüler zu bekommen und was möglicherweise für das nächste Mal geändert werden muss. Der Erfolg bei der Erregung der Aufmerksamkeit der Schüler zeigt sich, wenn sie sich in ihren Stühlen nach vorne lehnen, um scheinbar eine bessere Sicht zu bekommen. Das zeitweilige Stellen nach Fragen aus dem Publikum (z. B. direkt nach den Folien der Bahnhofszusammenfassung) gibt den Schülern Zeit, das gerade Gelernte zu verarbeiten und zu reflektieren. Die in diesem Papier bereitgestellten Schülerkommentare und Lehrerbewertungsdaten unterstützen die Schlussfolgerung, dass diese Art von virtuellen Outreach-Sitzungen die Schüler effektiv neuen STEM- und Bildgebungstechnologieinhalten aussetzt und den Schülern eine positive Lernumgebung bietet. Diese Ergebnisse stimmen mit den Ergebnissen anderer Studien überein, die berichten, dass virtuelle Outreach-Programme, die während der Pandemie durchgeführt werden, Schüler genauso einbeziehen können wie persönliche Aktivitäten, eine größere Teilnahme von Schülern an STEM-Anreicherungsprogrammen ermöglichen und einen Weg zum Aufbau von Beziehungen zwischen STEM-Fachleuten und Studenten bieten^33,34,35.

Dieses Papier hat einen Überblick über die Ausrüstung gegeben, die benötigt wird, um bildgebende Ressourcentechnologien zu verwenden, die in einer medizinischen Fakultät verfügbar sein können, um virtuelle technologieorientierte Outreach-Aktivitäten anzubieten, um das Interesse der Schüler an STEM-Bereichen zu wecken. Eine kleine Investition in Ausrüstung, wie ein paar hochwertige 4K-Kameras, und andere Zubehörteile, wie der Video-Broadcast-Mischer, kann das interaktive Gefühl der Präsentationen effektiv erhöhen und zu visuell ansprechenden virtuellen Präsentationen führen, die das Engagement der Schüler fördern. Die Demonstration von Live-Ultraschalluntersuchungen einer Person, rotierende 3D-CT-Rekonstruktionen des Körpers und die Bereitstellung von Echtzeit-EEG-Aufzeichnungen der Gehirnaktivität tragen dazu bei, die STEM-Interessen von Schülern der Mittel- und Oberstufe zu wecken. Sie bieten auch Möglichkeiten, dem unterschiedlichen Zugang ländlicher Studenten zu Ressourcen an einer regionalen medizinischen Fakultät und dem Verlust des Zugangs aller Studierenden während der mit der COVID-19-Pandemie verbundenen Einschränkungen entgegenzuwirken.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
4-port HDMI switcher	Iogear	IOGHDSW4K4	https://www.bhphotovideo.com
4K video camera	Canon VIXIA HDG50	CAHFG50	High quality 4K resolution video camera
Accessory microphone	Samson Meteor Mic
ATEM Mini Pro video switcher	Black Magic	BLSWATEMMP	https://www.blackmagicdesign.com
Ball head camera mount	Glide Gear	GG-33	https://www.bhphotovideo.com
Brain Viz software	Emotiv		https://www.emotiv.com
Dell laptop computer	Dell	13” Dell XPS laptop
Emotiv Pro software	Emotiv		https://www.emotiv.com
Excel (for MAC)	Microsoft	v. 16.16.27	Data analysis
High Speed HDMI cable with ethernet-15 foot	Pearstone	PEHDA-15	https://www.bhphotovideo.com
MacBook Air	Apple	13", 1.8 GHz Intel Core i5, 8 GB 1600 MHz DDR3	https://www.apple.com/macbook-air/
Mini UpDownCross converter	BlackMagicDesign	BLMCUDCHD	https://www.blackmagicdesign.com
mini HDMI to HDMI converter	Liberty AV Solutions	AR-MCHM-HDF	https://www.bhphotovideo.com
Overhead camera/light studio rig	Proaim	P-OHLR-01	https://www.bhphotovideo.com
PC laptop	Dell		https://www.dell.com
ProTeam massage table	Hausmann	7650
R Studio	R Studio PBC	2021.09.0	Data analysis
Remote slide advancer	Logitech	Spotlight presentation remote
SECTRA table	Touch of Life Technologies		https://www.toltech.net; Cases [S003, 2099, U010)
sheep, pig, and cow hearts	Carolina Biological	Perfect Solution Preserved	https://www.carolina.com
TVN Viewer Software	GlavSoft LLC		Part of TightVNC
Ultrasound laptop device	GE	NextGen LOGIQe laptop/cart	https://logiq.gehealthcare.com
Universal adjustable tripod	Magnus	MAVT300
USB3.0 to Gigabit Ethernet adapter	Insignia
wireless controller	Canon	WL-D89
Wireless EEG headset	Emotiv	EPOC X	https://www.emotiv.com
ECG package	GE	3 lead USB-ECG unit
ZOOM software	Zoom	version 5.10.1	Zoom.us