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要約

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。

要約

科学、技術、工学、数学(STEM)分野でのキャリアを選択する学生の多様性を高めることは、米国全土、特に幼稚園から12年生(K-12)に焦点を当てた医学部のパイプラインプログラムにおいて、非常に焦点が当てられている分野です。多様なSTEM労働力は、ヘルスケアにおける問題解決と公平性の向上に貢献します。地方の学生にとっての大きな障壁の2つは、十分なSTEMロールモデルの欠如と、教室でのテクノロジーへのアクセスの制限です。医学部は、キャンパス内、スポンサー付きのイベント、地元の教室へのSTEMアウトリーチを通じて、STEMの専門家や最新のテクノロジーに簡単にアクセスできる地域社会の学生にとって重要なリソースとして機能することがよくあります。ただし、過小評価されているマイノリティ(URM)の学生は、STEMロールモデルとテクノロジーへのアクセスが制限されているアーカンソー州などの農村州の社会経済的に困窮している地域に住んでいることがよくあります。COVID-19時代の仮想学習は、医学部のイメージング技術リソースを利用して、より多くの聴衆、特に医学部のキャンパスから遠く離れた農村地域に住む学生に到達できることを証明しています。

概要

医学部が後援するSTEMのK-12パイプラインプログラムは、医療専門家における過小評価マイノリティ(URM)による代表の低さが、他のSTEM分野の多様性の欠如を反映しているためです。研究者と医療専門家の間の多様性の欠如は、健康格差の一因となる可能性があります。多くの医療従事者は、彼らがサービスを提供する患者に似ていないため、患者は排除されていると感じる可能性があります1。全国的に、URMは米国の人口の37%を占めています2が、専門学校の学部の7%〜10%しか占めていません3,4,5。多様で文化的に有能な医療従事者の必要性は、健康格差を特定し、対処し、最終的には縮小する上で最も重要です。医療専門職の多様性は、人種的および民族的マイノリティに不釣り合いな影響を与える病気に特化した研究を通じて、また一般的にサービスの行き届いていないコミュニティで奉仕することをいとわない医師の数を増やすのを助けることによって、健康格差に対処することができます6。

URMの学生がSTEMの学位に登録して正常に完了することを妨げる要因はいくつかあります。これらの障壁には、高校の修了率の低下による応募者プールの少なさが含まれます7、大学でのSTEM専攻の修了率の大幅な低下と高度な修士号または博士号の取得8、学校での粘り強さの低下9,10および全体的な卒業率の低下11、高レベルのカリキュラムへの露出の減少、およびコミュニティの資格の低い教師12、さらには学校での好ましい学習スタイルの違い(たとえば、URMは小グループの実践的な活動と講義を好む)13,14。早期の教育的出会いは、通常、マイノリティの学生を支援せず、さらには無関心な教育環境から来るURM学生の長期的な教育経験を形作る上で非常に重要であることはよく知られています。ほとんどのURMは、拡大家族や地域社会にさえSTEMロールモデルを持っていません。最近の研究では、STEMアウトリーチプログラムへの早期の露出は、STEMアイデンティティの確立と正の関連があり、STEM15,16,17,18への学生の関心を刺激するようです。

米国19で最も高い貧困率の1つであるアーカンソー州の農村州で唯一のアロパシー学術医療センターとして、著者の大学とその多様性、公平性、包括性の部門は、長年にわたって、プログラムへのURMの採用をサポートするための堅牢なK-12パイプラインを確立してきました。幼い頃に学生を指導することは、採用、維持、卒業の取り組みにおいて効果的な戦略であることが示されています。全国の学部でのパイプラインプログラムは、この点でいくつかの成功を示しています(たとえば、医学部に出願するURM人口の増加6)。中高生を対象としたパイプラインプログラムも、成功の初期の兆候を示しています20,21,22。STEMへの学生の関心を刺激するための早期介入の取り組みは、STEM関連の分野やキャリアに関心のある学生の多様性につながる可能性があり、大学に入学し、STEM専攻を選択し、生物医科学の大学院の学位および/または医療専門職の学位を取得する高校生の数と多様性の増加につながる可能性があります。

COVID-19は、中高生の医療キャンパス施設へのアクセスの制限や地元の学校への直接のアウトリーチ訪問の中断など、K-12教育に多くの混乱を引き起こしました。パンデミックにより、多くのSTEMアウトリーチプロバイダーは、小グループの実践的で焦点を絞ったアプローチに基づくパラダイム設計から、仮想アウトリーチ23,24,25を含むパラダイム設計に再考することを余儀なくされました。この変化に伴う課題には、個人的な相互作用の喪失、テクノロジーとの実践的な相互作用の喪失、医学部のキャンパスとその施設への訪問を直接体験する学生の能力の欠如、およびオンライン学習プラットフォームへの疲労が含まれていました26。これらの課題は、参加を拡大し、州全体の学生を教室では利用できない高度な画像技術にさらすことで技術的な格差を埋める機会を含む、仮想アウトリーチを提供する機会によって部分的に相殺できます。

医学部は、中学校や高校の教室の通常の予算を超える高度な画像技術やその他の市販の教育技術のための重要なリソースです。超音波は、人体の内部をリアルタイムで覗き込むことができるため、中高生にとって優れたイメージングモダリティです。これは、プレゼンテーションが仮想であっても、学生にとって非常に魅力的です。米国では、国の科学基準には、中学校と高校の科学の授業で波の特性について学ぶことが含まれています26。超音波とその医用画像での使用を実証することは、アウトリーチセッションを教室でのレッスンに結び付けるための優れた方法です。人の体、特に動いているもの、つまり心臓、筋肉の収縮、胃腸管の蠕動運動のライブスキャンほど学生の注意を引くことはできません。STEMアウトリーチイベントのためのX線およびコンピューター断層撮影(CT)イメージング技術へのアクセスは、機器の高コスト、忙しい臨床使用スケジュール、および安全性の問題のために不可能です。

幸いなことに、医学部のキャンパス28のリソースとして広く利用可能になりつつあるさまざまな解剖学的視覚化イメージングテーブルがあります。これらのテーブルには、実際の人間の患者から取得したCT画像のデータベースがあり、3D再構成機能を含め、学生に見せることができます。中高生は、国の科学基準に含まれている電磁スペクトル(X線、光、赤外線など)にも精通しているため、このタイプのイメージング技術の使用は、教室で学んでいることと非常にうまく結びついています。仮想STEMアウトリーチイベントで使用するための医療品質の脳波(EEG)機器へのアクセスは、医学部の設定でも困難であり、EEG記録のために被験者を準備するには熟練したスタッフが必要になります。比較的低コストの市販のヘッドセットは、個々の中学校や高校の教室では利用できない場合がありますが、医学部のSTEMアウトリーチ予算の範囲内であることは確かです。これらの市販のワイヤレスヘッドセットは、脳内のEEG活動の視覚イメージングを可能にするソフトウェアパッケージのセットアップと提供に最小限の時間しか必要とせず、この脳活動イメージングモダリティに慣れていない中高生のターゲットオーディエンスに最適です。

効果的な仮想STEMアウトリーチセッションを実施するには、ラップトップコンピューター、カメラ、およびWebベースのビデオプラットフォーム以上のものが必要です。基本的なデスクトップまたはラップトップコンピューターには、エクスペリエンスを向上させ、高品質でプロ並みのブロードキャストを提供するために、他のさまざまな機器を追加する必要があります。この論文では、超音波やCTイメージングなどの高度なイメージングや、脳内のEEG活動の局在化の視覚化を含む、同期したWebベースの仮想アウトリーチ活動を提供するために使用されてきた統合3ステーションアプローチについて説明します。

プロトコル

この研究は、治験審査委員会によって「免除」ステータスカテゴリに属するものとして承認されたため、学生と教師から収集されたプログラム評価データは同意を必要としませんでした。以下に概説する超音波および脳波の記録は、これが教育アウトリーチイベントの一部であることを完全に理解した上で、標準化された患者(SP)に対して実施されました。

1.機器の配置と接続

  1. 放送用ラップトップ コンピューター
    1. ラップトップコンピュータの位置を合わせます(図1A、太い赤い矢印)。放送スタジオ中央局として機能する中央に配置されたテーブル上。ラップトップの充電器をサージプロテクタに接続して、ラップトップがアウトリーチイベント全体で完全に充電されるようにします。
    2. 高品質のマイクコンデンサーマイクのユニバーサルシリアルバス(USB)ケーブルをラップトップのUSBポートに接続するか、必要に応じてマルチポートUSBエクステンダーを使用します。
  2. ビデオ入力選択とピクチャーインピクチャー(PIP)機能用のビデオスイッチャー
    1. ビデオスイッチャーの電源ケーブル(図1A、太い緑色の矢印)をサージプロテクタに接続し、電源ケーブルのもう一方の端をビデオスイッチャーの「電源」プラグに接続します。
    2. 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。
      注意: ビデオスイッチャーからのUSB出力は基本的にWebカメラとして機能し、Webベースのビデオプラットフォームによってそのように認識される必要があります。
    3. 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USB3.0-ギガビットイーサネットアダプタに差し込み、アダプタのUSB側をブロードキャストラップトップの別のUSBポートに接続するか、必要に応じてマルチポートUSBエクステンダーを使用します。
    4. 会社が提供するリンクを使用して、専用の放送ラップトップにビデオスイッチャーソフトウェアをダウンロードします。
  3. ビデオカメラ取り付け用の三脚とオーバーヘッドリグ
    1. 頭上のモジュラースタジオリグを解剖学的標本ステーションの上に配置し、その下に大きなテーブルを配置します(図1B)。調整可能なカメラマウントをオーバーヘッドリグ(図1B、赤い矢印)に取り付けて中央に配置し、解剖学的標本ステーションの中央に配置されるようにします。リモコンを備えた高品質のビデオカメラをカメラマウントに取り付けます(図1B、青いアスタリスク)。カメラの電源ケーブルをカメラの電源ポートに差し込みます。
    2. 頑丈で調整可能な三脚を放送エリアに戦略的に配置します(図1Aおよび図1C、D、青い矢印)。各ステーションで広角ビュー用に1台のメインカメラを配置します。さまざまなステーションにクローズアップビュー用の追加のカメラを配置します(たとえば、標準化された患者[SP]にプローブの配置を示す超音波ステーション)。
    3. 各三脚に高品質のビデオカメラを取り付けます(図1Aおよび図1C、D、青いアスタリスク)。コンパクト電源アダプターを近くのコンセントに差し込み、もう一方の端をカメラの充電ポートに接続します。天井のライトからの迷光を遮断するためにレンズフードを取り付けます。
      メモ: ほとんどのビデオカメラにはバッテリーパックが付属していますが、放送中にカメラの電源が予期せず失われないように、電源ケーブルを使用することをお勧めします。オーバーヘッドカメラのリモートコントロール機能により、解剖学的標本ステーションの前に立つことで、ライブビデオフィードの挿入図をブロックすることなく、ズーム機能を簡単に調整できます。プレゼンターまたは他のスタッフは、離れた場所から調整できます。
    4. ミニHDMI-HDMIケーブルを各カメラのミニHDMIポートに接続します。非常に長いHDMIケーブル(長さ15フィートなど)の一方の端をミニHDMIケーブルに接続します。HDMIケーブルをビデオスイッチャーに向かって配線するように配置します。
    5. HDMIケーブルを部屋に配置して移動しやすくし、つまずきを防ぐために床にテープで固定します。オーバーヘッドリグに取り付けられたカメラに接続されているHDMIケーブルと電源ケーブルをリグ構造に巻き付けて、メインステーションのカメラが見えなくなったり、放送中に落下したりしないようにします。
  4. マルチポートHDMIスイッチャー
    1. PIPモードで小さなはめ込みにビデオフィードを提供するために選択したビデオカメラを、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(図1A、細い緑色の矢印)。
      注意: HDMI入力デバイスの数がビデオスイッチャーで使用可能な最大4つのHDMIポートを超える場合は、マルチポートHDMIスイッチャーが必要になります。
    2. マルチポートHDMIスイッチャーの出力HDMIを、ビデオスイッチャーの4つのメインHDMI入力の1つに接続します。
  5. スライドプレゼンテーション用のセカンダリラップトップコンピュータで、EEGラップトップへのワイヤレスインターフェイスとして機能します
    1. セカンダリラップトップコンピュータ(図1Aおよび図1C、細い赤い矢印)を電源充電器に接続し、これをサージプロテクタに接続します。
    2. HDMIケーブルの一方の端をラップトップのHDMIポートに接続し、もう一方の端をビデオスイッチャーのHDMI入力の1つに接続します。
    3. ワイヤレスリモコンを充電し、USBレシーバーをセカンダリラップトップコンピューターのUSBポートの1つに接続します。
    4. スライドプレゼンテーションをプレゼンテーションラップトップのデスクトップにプリロードします。
      注:カスタマイズされた「ウェルカムスライド」を使用すると、仮想プレゼンテーションがパーソナライズされます。
  6. 放送モニター
    1. ラップトップコンピュータを各ステーションの近くの椅子/スツールに戦略的に配置して、放送モニターとして使用します(図1A-C、黄色の矢印)。ノートパソコンの充電器をサージプロテクタに接続します。
      注:これらのモニターは、プレゼンターが他の参加者と同じようにブロードキャストを観察できるようにするために必要です。この機能は、解剖学的試料ステーションで画面上の標本の位置を調整できるようにするために特に重要です。
    2. ラップトップのワイヤレスインターネット接続をアクティブにして、使用できるようにします。
  7. 超音波スキャンステーションのセットアップ
    1. 臨床超音波ラップトップデバイスとラップトップカートを超音波専用ステーションの中央領域に配置します(図1A、紫色の矢印)。超音波装置の電源コードをサージプロテクタに差し込みます。
    2. HDMIケーブルを超音波ラップトップコンピューターのHDMIポートに接続し、もう一方の端を信号変換デバイスの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。
    3. 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。この例では、設定は 1,2,3,4,5,7 = オンでした。 6,8 = オフ。
      注意: 特定のブランドの超音波ラップトップシステムのコンバーター設定は、試行錯誤によって決定する必要がある場合があります。
    4. 心電図(ECG)パッケージが超音波ラップトップデバイス(3誘導USB-ECGユニットなど)で利用可能なオプションである場合は、USB側を超音波ラップトップに接続します。3つのECGスナップ電極をデバイスの近くに配置して、SPに適用できるようにします。
    5. 患者のストレッチャーまたはポータブルマッサージテーブルを戦略的に配置して、超音波(US)ステーション専用のカメラのメインビューに対して斜めになるようにします(図1A)。ベッドカバーをテーブルに置き、米国のカートに最も近い端に枕カバーを付けて患者の枕を配置します。超音波ジェルとペーパータオルのボトルを腕の届くところに置いて、SPからゲルを簡単に拭き取ることができるようにします。
  8. 3D解剖学可視化テーブルステーションのセットアップ
    1. 解剖学的視覚化テーブルの電源ケーブルをサージプロテクタに接続し、テーブルの電源を入れます。解剖学視覚化テーブルコンピュータのイーサネットケーブルを壁に取り付けられたアクティブイーサネットプラグに接続するか、テーブルをワイヤレスインターネットにログインします。
    2. 非常に長いHDMIケーブル(15フィートなど)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。
    3. 会社から提供された資格情報を使用して、解剖学視覚化テーブルにログインします。計画されたセッションに関連するCT症例の1つ(心臓バイパス手術の症例など)をプリロードし、PIPインセットによってブロックされないように中央の右側に配置します。
  9. 脳波ステーションのセットアップ
    1. ワイヤレスEEGヘッドセットに付属の充電ケーブルをヘッドセットに接続し、もう一方の端をコンピューターのUSBポートに接続して、ヘッドセットを完全に充電します。ワイヤレスBluetoothアダプターをコンピューターのUSBポートに接続するか、USBアダプターを使用してラップトップに適合させます。
    2. ヘッドセットが完全に充電されたら、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SPのヘッドに配置し、ヘッドセットの指示に従ってリード線の位置を調整します。ヘッドセットのボタンを使用してヘッドセットの電源を入れます。
    3. 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、[ 接続]を選択して、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本のリード線すべてが適切に接触していることを示すまで、ソフトウェアの指示に従います。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。必要に応じて設定を調整します。
    4. 脳波脳可視化ソフトウェアをアクティブにします。使用可能な同じヘッドセットを選択し、[ 接続] を選択します。ウィンドウの下部フレームにある アイコン をクリックして、脳の俯 瞰静止図 を選択します。
    5. 脳の視覚化とEEGソフトウェアのウィンドウのサイズを小さくして、それぞれがラップトップ画面のデスクトップの半分を占めるようにします。
    6. EEG専用ラップトップの 画面共有 をオンにします( 例:システム環境設定||の共有画面共有オン [すべてのユーザーが選択されている場合])。
    7. EEG専用ラップトップとスライド専用ラップトップの両方を同じワイヤレスネットワークに接続します。スライド専用のラップトップで、デスクトップ上の適切なアイコンをクリックして、リモートデスクトップビューアソフトウェアをインストールしてアクティブ化します。EEG専用ラップトップに名前またはIPアドレスを [リモートホスト ]ボックスに入力して接続し、[ 接続]をクリックします。スライド専用ラップトップに表示される共有画面を使用して、EEG専用ラップトップにサインインします。

2. Webベースのビデオプラットフォームのブロードキャスト設定、ビデオ機器、およびソフトウェア接続のテスト

  1. ブロードキャストラップトップ
    1. ブロードキャストラップトップでWebベースのビデオプラットフォームプログラムを開き、 新しい会議 セッションを開始します。
    2. ビデオプラットフォームプログラムの画面の境界線の左下にある ミュート アイコンの右側にある矢印をクリックします。[ マイクの選択] リストで、 アクセサリのマイクを選択します。 テストスピーカーとマイク の選択を押して、オーディオ出力とサウンドレベルのオーディオをテストします。
    3. ビデオプラットフォームプログラムの画面境界線の下部にある [ビデオの停止 ]アイコンの右側にある矢印をクリックします。[ カメラの選択 ] リストで、 1920 x 1080_60.00fps と表示されているビデオ ソースを選択します。
      注意: ラップトップへのビデオスイッチャー入力は、2つの別々のリストとして表示されます(1つは60フレーム/秒、もう1つは30フレーム/秒)。
    4. [ ビデオの停止 ] プルダウン メニューを選択します| ビデオ設定。 [カメラ 設定]で、[ ビデオをミラーリングする]チェックボックスをオフにします。
    5. ビデオプラットフォームプログラムの下端にある 参加者 ボタンをクリックしてから、右側のパネルの下部にある 招待 ボタンをクリックします。手順 2.3.1 で必要になる 11 桁のミーティング番号と 6 桁のミーティング パスコード番号をコピーします。
  2. ビデオカメラ
    1. ビデオスイッチャーまたはマルチポートHDMIスイッチャーの対応するボタンを押して、各ステーションのメインカメラビューをテストします。すべてが各ビューの中央に配置されていることを確認します。
    2. ビデオスイッチャーでカメラを選択し、デバイスのPIPモードを選択して、PIPカメラとして指定された各カメラのPIPセットアップをテストします。ビデオスイッチャーのPIPボタンを押して、PIPモードをアクティブにします。
    3. ワイヤレスリモコンをテストして、マルチポートHDMIスイッチャーに接続されているカメラまたはその他の入力デバイスを簡単に切り替えられることを確認します。
  3. ラップトップを監視する
    1. 各モニターラップトップでWebベースのビデオプラットフォームプログラムをアクティブにします。 会議の招待番号 を入力し、 Enterキーを押します。 パスコード番号 を入力し、 Enterキーを押します。オーディオのフィードバックを避けるために、オーディオの結合を求めるウィンドウを閉じますが、 オーディオは結合しません 。
    2. [ ビデオの停止 ] プルダウン メニュー | を選択します。 ビデオ 設定。 [カメラ 設定]で、[ ビデオをミラーリングする]チェックボックスをオフにします。
      注意: オーバーヘッドカメラを備えた解剖学的標本ステーションのモニターには、標本の向きが発表者と学生にとって同じであることを保証するために、放送用のラップトップビデオカメラの設定と一致する設定が必要です。
    3. ビデオプラットフォームプログラムのモニターアイコンをクリックし、ラップトップの名前をモニター#1およびモニター#2に変更して、参加者が別の出席者ではないことを認識できるようにします。
    4. [スピーカービュー] を選択します|全画面表示。ピン スピーカー ビュー。最初の-ボタンを押して挿入図を減らします。これを画面の横に移動して、ビューを遮らないようにします。
  4. プレゼンテーションノートパソコンとリモコン
    1. スライド専用のラップトップの電源を入れます。ウィンドウ設定を変更して、ディスプレイを複製します(つまり、 システム|複数のディスプレイ|ウィンドウ設定|これらのディスプレイを複製します)。
    2. スライドプレゼンテーションプログラムをアクティブにして、テストファイルをロードします。 スライドショー アイコンを選択し、リモートスライドアドバンサーをテストして、セッション中にプレゼンターが立っている場所から機能するかどうかを確認します。
  5. ビデオスイッチャーソフトウェア制御設定
    1. 指定したカメラ ビューのショットのリスト、ビデオ フィード ソース、および PIP モードが含まれるかどうかを含むセッションのフロー チャートを作成します。画面のメイン部分を埋めているソース(つまり、左または左上隅へのオフセット)に応じて、リストにインセットの正確な配置が含まれていることを確認します(たとえば、図2A-Iのスクリーンショットを参照)。
    2. 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ます。 マクロのプルダウンメニューをクリックします。ポップアップウィンドウを横に移動します( 図1Dの単一の黄色のアスタリスクを参照)。
    3. 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。 パネルの最初の空のスロットをクリックしてから、+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。
    4. ビデオスイッチャーソフトウェアのコントロールパネルで、適切なカメラ(CAM1やCAM4など)のプログラムボタンを選択します。ショットにPIPがない場合は、手順2.5.7に進みます。
    5. ショットでPIPモードがアクティブな場合は、[次のトランジション]セクションの[ON AIR]ボタンをクリックします。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。
    6. 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。映像プラットフォーム番組の放送ウィンドウで挿入図の位置を確認します。
      注意: [位置]または[サイズ]ラベルセクションでXまたはYをクリックし、マウスを左または右に動かすと、設定がスクロールします。
    7. 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。
    8. 手順2.5.3〜2.5.7を繰り返して、手順2.5.1で作成したフローチャートのショットごとに個別のマクロを作成します(たとえば、 図1Dに示すスクリーンショットを参照)。
      注意: ビデオスイッチャーは、トランジション用のさまざまなビデオエフェクトとオーバーレイ用のローワーサードオプションを提供します。このプロトコルでは、PIP モードの基本操作のみについて説明します。
    9. 画面上部の[ ファイル ]プルダウンメニューをクリックし、[ 名前を付けて保存]を選択します。ファイル設定 の名前を入力します 。
  6. 標準化された患者
    1. 上半身裸の男性用SPをテーブルに置きます。心臓超音波プローブを左3番目または4番目の肋間胸骨傍腔の胸壁に配置し、マーカーを右肩に向けます。左心房、左心室、大動脈流出路および関連する弁を示す心臓の胸骨傍長軸図が得られるまでプローブを調整します(例えば、 図2E)。
    2. ECGパッドをSPに取り付けます(つまり、右鎖骨の上に1つ、左鎖骨の上に1つ、下部体幹の左側に1つ)。ECGリード線をパッドに取り付け、超音波ラップトップデバイスに安定したECG波形が表示されることを確認するためにテストします。

3.ライブビデオプラットフォームブロードキャストセッションのセットアップ

  1. 設備チェック
    1. リンクが参加者に送信されたビデオプラットフォームブロードキャストセッションを開始します。手順2.1.2のようにマイクをすばやく確認します。
    2. 上記の手順2.3.1〜2.3.4をやり直して、モニターのラップトップをセットアップします。
    3. チャットバーモニターとして機能するスタッフがいる場合は、チャットバーの参加者にウェルカムメッセージを送信して、匿名の質問を共有できるように送信するように指示してもらいます。
      注:これは、学生がセッションに個別にログインし、匿名で質問できる場合にのみ必要です。匿名性は、仮想環境で声を出して質問したくない中学生から高校生に役立つ場合があります。
    4. 最高の体験を得るために スピーカー モードに切り替えるように参加者にアドバイスします。
    5. ビデオスイッチャーソフトウェア制御プログラムを起動し、[ファイル]プルダウンメニューをクリックします|復元し、手順 2.5.9 で保存したファイル名を選択します。新しいポップアップ画面の下部にある復元ボタンをクリックします。[マクロ]プルダウンメニューをクリックし、ポップアップメニューを横に移動します。マクロメニューのRUNボタンをクリックし、マクロメニューから最初のショットを選択します。
    6. ビデオスイッチャソフトウェア画面を一番下に移動しますが、必要に応じて上部の白い境界線の一部をクリックできるようにしておきます( 図1Dを参照)。
      注意: ビデオプラットフォームブロードキャストソフトウェアウィンドウをクリックすると、 MACRO ポップアップが消えますが、ビデオスイッチャーソフトウェアコントロールウィンドウをクリックすると再び表示されます。これは、チャットバー機能を確認するときに実行する必要があります。
    7. ビデオプラットフォームソフトウェアプログラムで録画を開始して、アウトリーチセッションを録画します。 このコンピューターのレコード を選択します。
      注意: 録画を停止してプログラムが終了すると、ソフトウェアが録画したビデオを 変換 していることを示すポップアップウィンドウが表示されます。仮想アウトリーチセッションの長さによっては、時間がかかる場合があります。
  2. 解剖学的標本固有のコンテンツ
    1. 心臓標本ステーション
      1. 羊、豚、牛の心臓標本を使用して、心臓のサイズと人間の心臓の相対的なサイズ(つまり、羊と豚の心臓の間)の違いを示します(たとえば、 図1Bを参照)。羊標本の心嚢とブタの心臓を使用した心臓の表面解剖学的構造を示します。
        注:人間の死体の心臓は、ターゲットオーディエンス(上級レベルの高校生など)に適した年齢であれば、これらのデモンストレーションで使用できます。
      2. 心臓モデルを使用して、心臓に出入りする主要な血管を特定します(図3A)。冠状動脈の位置を示し、閉塞がどのように心臓発作を引き起こす可能性があるかについて話し合います。
      3. 心臓の内部解剖学的特徴を実証します(図2B)。4つのチャンバーとバルブを指し、電気的活動ではなく圧力の変化によって媒介される一方向の機能について説明します(図3A)。心臓モデルを使用して、心臓壁の内因性ペースメーカー細胞を指摘します。
      4. 心室壁のさまざまな厚さに言及し、心臓がより激しく働かなければならない場合(例えば、長期の高血圧中)の心臓の肥大について話します。心室壁を指摘し、心臓(すなわち、心房間または心室中隔)に穴が開いて生まれる赤ちゃんについて話し合ってください。
    2. 脳標本ステーション
      1. モデルを使用して、脳内の神経組織を構成する2つの主要な細胞タイプ(ニューロンとグリアなど)について話し合います。樹状突起と軸索の機能、ニューロンがシナプスで互いにどのように接続し、これが電気化学的プロセスであるか、グリアが軸索を包み込んでミエリンを形成する方法、多発性硬化症が脱髄につながる病気であることについて話し合います。
      2. 人間の脳の大部分(すなわち、大脳半球、小脳、脳幹)を示し、脊髄との対比を示します。2つの大脳半球を隔てる縦方向の裂け目(図3B、赤い矢印)や、一次運動皮質と感覚皮質を分離する中央溝(図3B、黄色の矢印)など、大脳半球の表面を特徴付ける主要な亀裂と回および溝のランドマークを指摘します。さまざまな葉における機能の局在と、一次運動と感覚皮質の体性トピック配置について話し合います。アルツハイマー病患者の脳の回力の縮小について話し合う。
      3. 脳の正中線部分(脳梁、視床、視床下部など)および脳幹と前脳の冠状断面の主要な構造を実証します。黒質の色素沈着した外観とパーキンソン病におけるその重要性を指摘します。心室系の部分を特定し、これを心室フルキャストモデルに関連付けます。
  3. 超音波ステーションの内容
    1. 超音波の基礎
      1. 超音波の周波数が人間が聞くことができる周波数よりも高い方法を説明する。プローブが音源であること、および速度が通過する媒体によって決定されることを説明します。米国のデバイスは、体内の音速が1,540 m / sであると仮定していますが、体内の構造が異なれば伝導速度も異なることを説明します。超音波のエコーは,音がある媒体から別の媒体に伝わり,抵抗に遭遇するときに生じることを説明します。
      2. 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(胸骨傍長軸と胸骨傍短軸など)での心臓のBモードイメージングを実証し、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、赤はプローブへの移動を意味し、青はプローブから離れる動きを意味することを説明します。
      3. 心臓の胸骨傍長軸図(図 2Eなど)で、拡張期に左心房から左心室への血流を調節する僧帽弁と、収縮期に左心室から大動脈への血流を調節する大動脈弁を特定します。僧帽弁が大動脈弁と交互にどのように変化するかを示し、弁を交互に閉じると聴診器で聞こえる心拍のラブダブが発生することに言及します。
      4. 心臓の短軸ビューで、左心室の円形の外観と右心室の半月形を特定します。プローブを傾けて、逆メルセデスベンツのサインで大動脈弁を視覚化します。
  4. コンピュータ断層撮影(CT)ステーションの内容
    1. CTスキャナーが患者にX線をらせん状に送り、あらゆる平面で3D再構成を可能にする方法を説明する。ケースを使用して、CT画像の骨と金属(つまり、白)と流体(灰色)および空気(黒)の外観を説明します。
    2. 解剖学的視覚化テーブルで多面的再建(MPR)モードを選択します(つまり、 青い男 のアイコンをクリックします| MPR)をクリックし、左側のパネルに表示される3つの主要な平面のそれぞれを選択します。画像をダブルタップしてメイン画面にロードし、もう一度ダブルタップして縮小します。画像がさまざまな視野(冠状、矢状、横など)で体内をどのようにスキャンするかを示します。
    3. 心臓のCT画像化のために、肺と比較した正常サイズの心臓の相対的な大きさを実証する(例えば、三分割法)。心臓の4つの部屋を特定し、左心室から大動脈をたどり、大動脈弓の主要な枝を特定します。ペースメーカーを植え込んだ心臓の拡大の例を示す(例えば、 図2G)。このケースを使用して、胸部の左側の大部分を占める肥大した心臓を示します。
    4. 胸骨を一緒に保持する金属線の存在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、大動脈から発生して心臓に移動する冠状動脈バイパスグラフト(右側に1つ、左側に2つ)を特定して追跡します( 図3Cを参照)。
  5. 脳波ステーションの内容
    1. SPのワイヤレスヘッドセットを表示します(挿入図、 図3D、黄色のアスタリスク)。脳の特定の葉の上に配置されている14の異なるリード(両側に7つ)を指摘します。さまざまな葉のニューロンとグリアの電気的活動が骨を通って皮膚の表面電極に到達する方法について話し合います。
    2. 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、特定の葉(前頭葉や頭頂葉など)内の高活動ゾーンの局在化を実証します(図3D、左パネル)。さまざまなローブの活動の変化を監視して、活動の一般的なパターンがあるが、毎回繰り返されるわけではないことを示します。
    3. 脳波活動が特定の周波数の異なる波でどのように構成されているかについて話し合います。脳可視化ソフトウェアウィンドウのスライダーを使用して、特定の波形(アルファ波やベータ波など)を分離します。SPに噛んでEEG記録の動きのアーティファクトを示すか、目を閉じてアルファ波活動の増加を実証します。臨床現場でのEEG記録の使用について話し合います(例:てんかんや睡眠研究)。

結果

仮想放送のための正式な専用スペースは絶対に必要ではなく、イメージング技術への密接なアクセスによって制限されます。図1は、このプロトコルで説明されているすべての機器を備えたその場しのぎの放送スタジオを示しています(図1A-D)。主なセットアップは、解剖学的視覚化テーブル(図1C)を収容し、超音波ラップトップデバイス(図1A)を含む部屋に配置され、隣接する廊下は、オーバーヘッドカメラリグの組み立てを可能にする解剖学的標本ステーションのセットアップに使用されます(図1B)。

図 2 には、プレゼンテーションを視覚的に魅力的にし、学習を強化するために使用される画面書式設定の種類を示す、心臓に焦点を当てた仮想アウトリーチ セッションの 1 つからのサンプル ビデオ フレーム シーケンスが含まれています。紹介情報(ウェルカムスライド、助成金サポート、スタッフの紹介、簡単なセッションの概要など)は、ライブプレゼンターのはめ込みが横に配置されたスライドに表示されます(例: 図2A、I)。これにより、プレゼンテーションを通常のスライドプレゼンテーションと区別できますが、スピーカーを見るビデオプラットフォームソフトウェア機能は維持されます。

解剖学的標本のデモンストレーションでは、左上隅に小さなプレゼンターがはめ込まれ、オーバーヘッドカメラがメイン画面として使用されます(図2B)。これにより、プレゼンターは、クローズアップビューで特定の構造を示しながら、聴衆と直接話すことができます。キーポイントの要約スライドは単純なスライドとしてのみ表示されるため、スタッフはあるステーションから別のステーションに舞台裏でシームレスに移動でき(図2C、F、H)、学生が主要な持ち帰りメッセージを固めるのに役立ちます。戦略的に配置されたモニターにより、スタッフは移行中に要約スライドを読むことができます。最初の超音波ビューには広角ビューのみが含まれているため、プレゼンターはSPを紹介し、超音波ラップトップの構成をデモンストレーションし、超音波と米国のプローブがどのように機能するかを紹介します(図2D)。

SPのクローズアップを示す挿入図は、学生が見ているものをプローブが配置されている場所と統合するのに役立つため、米国のライブスキャンに含まれています(図2E)。SP上のプローブのわずかな動き(プローブの回転、スライド、角度など)によって結果の画像が変化するため、これは米国にとって非常に重要です。挿入図は、テーブル操作を見ることが学生の向きを変え、3D再構成に表示されているものを理解するための鍵となるため、解剖学的視覚化テーブルがデモンストレーションされているときにも使用されます(図2G)。これは、ピアに近いプレゼンター(高校生や大学生など)を使用して、中高生がいつかテクノロジーを操作できるようになることを想像できるようにする場合に非常に重要です。

表1 は、 図2に示すさまざまなフレームを生成するために使用されるビデオスイッチャソフトウェアの制御キー設定仕様を示しています。この表には、各ユーザー定義ソフトボタンの名前、メイン画面でアクティブになっているカメラ、PIP ビューに使用されるカメラ、および PIP インセットのサイズと位置が示されています。これらの設定は、プロトコルにリストされている手順 2.5.1 から 2.5.8 で生成されたものです。

表2 は、放送を管理するスタッフが適切なカメラを手動で選択し、スライドを進めて次のショットの準備をするタイミングを知るために使用する舞台裏の制作ノートを示しています。ビデオスイッチャーを使用すると、ショット間のスムーズな移行が可能になりますが、放送をシームレスに見せるには、誰かが舞台裏で選択する必要があります。さらに、ビデオスイッチャーとマルチポートHDMIスイッチャーを使用しても、超音波ラップトップHDMI入力からのHDMI入力と解剖学的視覚化テーブルのHDMI入力を手動で切り替える必要があります。これは、米国の要約スライドを投影しながら実行できます。

2番目のビデオスイッチャーが使用可能な場合、超音波および解剖学的視覚化テーブルのHDMI入力を2番目のビデオスイッチャーに接続し、その出力をメインビデオスイッチャーの2つのデバイスで通常共有されるHDMIポートに接続できます。この場合、2番目のビデオスイッチャーをボタンを押すだけで、HDMIケーブルを交換することなく、入力がメインビデオスイッチャーに変わります。予算が限られている場合、この配置の容易さは追加コストの価値がないかもしれません。あるいは、2番目のマルチポートHDMIスイッチャーを使用することもできます。

図3に示す合成画像は、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示しています。心臓モデルおよび標本(挿入図)の使用を図3Aに示す。ヒト死体脳標本およびモデル(挿入図)の使用を図3Bに示す。図3は、閉塞した右冠状動脈(図3C、赤い矢印)および冠状動脈バイパスグラフト(図3C、黒い矢印)を有する患者におけるCTスキャンの3D再構成を示す。SPにおける脳活動のワイヤレスEEG記録の使用は、生のEEG記録(右パネル)および脳内の脳波活動のソフトウェア視覚化(左パネル)を含めて、図3Dに示されている。ピアに近いSTEMロールモデルの採用は、中高生に放送する際に考慮する必要があるものです。この研究のSTEMアウトリーチチームに所属するほぼピアの高校のプレゼンターは、スポンサー付きの「Take Your Child to Work Day」(心臓29で30分のセッション、脳で60分のセッション30)で、米国連邦政府機関で働くスタッフの子供向けの仮想アウトリーチセッションを主催するために使用されました30)。

説明されたアウトリーチプレゼンテーションで使用された3ステーションの統合アプローチは、Webベースの仮想ビデオ学習プラットフォームを使用しながら、セッションに多様性を提供し、学生の注意を維持します。さらに重要なことに、プロトコルにリストされている3つのイメージングモダリティはすべて、それぞれの領域(つまり、心臓または脳)の基本的な解剖学的構造のいくつかを確認することにより、学生のステージを設定する必要があります。仮想プレゼンテーションは、ターゲットオーディエンスの特定の年齢と興味に合わせて簡単に調整できます。このホワイトペーパーで概説されているプロトコルは、州全体のさまざまな中学校と高校の聴衆、および教師に仮想テクノロジーに焦点を当てたSTEMアウトリーチプレゼンテーションを提供するために使用されてきました。これらのセッションのサンプル・リストを 表 3 に示します。

バーチャルアウトリーチプレゼンテーションの有効性を評価するために、教師はセッションの価値についての認識を求められました。回答した9人の教師は、合計~150人の高校生のクラスを代表しています。教師は電子メールで調査され、5ポイントのリッカート尺度を使用して仮想アウトリーチセッションに関する8つのステートメントを評価するように求められました( 表4を参照)。データを収集し、統計的に分析しました。1サンプル のt検定(両側)を使用して、評価応答がスケールの予想される中立点と有意に異なるかどうかを判断し(3、同意も反対もしない)、95%信頼区間の上限と下限を含む各ステートメントの有意性(p値)を決定しました。応答の頻度は 表4に含まれています。

教師の評価は、これらの仮想セッションが授業時間の貴重な使用であり(p < .05)、教師の意見では、学生は仮想セッション中にSTEMまたはテクノロジーについて何かを学んだことを示しました(p < .01)。教師は、他の教師に仮想アウトリーチセッションを推奨し(p < .001)、チームに別の仮想アウトリーチセッションを実施するように招待するという声明に強く同意しました(p < .05)。まとめると、これらの最初の6つのステートメントのデータは、仮想であるにもかかわらず、このアプローチが学生に前向きな学習環境を提供することが有望であるように思われることを確認します。最後の2つの質問は、直接または仮想的にセッションに参加する学生による関与のレベルについて尋ねました。

中立的な教師評価データ(すなわち、中立点と比較して有意に高いまたは低い応答はなかった)は、クラスの生徒が仮想アウトリーチセッションに完全に関与していないことを示した。このカテゴリの質問が大幅に増加しなかったことは、実践的な活動がどの仮想活動よりも学生を引き付けるため、予想外ではありませんでした。教師によるセッションの認識された価値と、学生の関与に対する有意な否定的な評価の欠如は、対面の実践的なセッションが不可能な場合に、これらのタイプの仮想アウトリーチセッションの使用をサポートします。

表5 は、心臓または脳の仮想セッション中に学んだことについて、ビデオプラットフォームのチャットバーで学生が提供するコメントの例を示しています。プレゼンターは通常、仮想セッションにログインする前に知らなかったセッションで学んだ5つのことの例を提供するようにクラスに求めます。これらのコメントは、生徒がアウトリーチ中に注意を払っていること、関連するコンテンツを学んでいることを示し、全体的に肯定的な教師の評価を確認しました。

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図1:リストされているすべての機器を備えたその場しのぎの放送スタジオ 。 (A)放送用ラップトップ(太い赤矢印)、スライドプレゼンテーションラップトップ(細い赤矢印)、ビデオスイッチャー(太い緑矢印)、HDMIマルチポート(細い緑の矢印)、三脚(青矢印)とマウントされたビデオカメラ(青いアスタリスク)、および超音波ラップトップ(紫の矢印)のビュー。放送用ラップトップの近くのカメラは、解剖学的標本ステーションでプレゼンターをキャプチャするために廊下に向けられています。写真左側の三脚とカメラは超音波ステーションのメインカメラビューを提供し、マッサージテーブルの頭と足に配置されたカメラは、超音波スキャン中にSPのクローズアップビューを提供するために使用されます。黄色の矢印で示されているラップトップは、超音波ステーションのブロードキャストモニターを表します。(B)テーブルの上に心臓標本と心臓モデルが配置された解剖学的標本ステーションと、テーブルの上にカメラマウント(赤い矢印)とビデオカメラ(青いアスタリスク)が配置されたオーバーヘッドカメラリグのビュー。このステーションのモニターとして機能するラップトップは、黄色の矢印で示されます。(C)垂直方向の解剖学的視覚化テーブルを備えたCT撮影ステーションのビュー(画像の右端)。画像の左側にある三脚(青い矢印)とビデオカメラ(青いアスタリスク)は、CTイメージングステーションのメインカメラビューです。解剖学視覚化テーブルステーションのプレゼンターは、テーブルにあるメインの放送ラップトップ(太い赤い矢印)またはスライドプレゼンテーションラップトップ(細い赤い矢印)を見るだけです。画像右側のスツールに配置されたラップトップ(黄色の矢印)は、超音波ステーションのプレゼンターのモニターです。(D)マッサージテーブルの足元にある三脚(青い矢印)と取り付けられたビデオカメラ(青いアスタリスク)を備えた超音波ステーションのライブブロードキャストビュー中の放送ラップトップのスクリーンショット。ビデオスイッチャーソフトウェアコントロールウィンドウ(二重の黄色のアスタリスク)が画面の下部に邪魔にならないように移動されます。マクロポップアップウィンドウ(画面の右側にマクロボタンが配置された単一の黄色のアスタリスク)。略語:SP =標準化された患者。CT =コンピュータ断層撮影。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図2:ハート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 。 (A)カメラ#1からのライブ挿入ビューを使用した紹介スライドの例。(B)カメラ#2からのオーバーヘッドカメラビューとライブインセットビューを備えた解剖学的標本とモデルステーション。心臓標本は、右心室の内部を示すために開かれています。(C)心臓解剖学の要点要約スライド。(D)カメラ#3からのライブビューを備えた超音波イメージングステーション。(E)カメラ#2からのライブインセットビューと超音波ラップトップビデオ出力を備えた超音波ステーション。スキャンは、左心房、左心室、右心室、および大動脈を示す心臓の胸骨傍長軸スキャンです。(F)超音波画像キーポイント要約スライド。(G)カメラ#4からのライブ挿入図と解剖学的視覚化テーブルのビデオ出力を備えたCTイメージングステーション。スキャンは、拡大した心臓(黄色のアスタリスク)と右肺と比較して左肺のサイズが縮小されたことを示しています。(H)CT撮影の要点まとめスライド。(I)カメラ#1からのライブ挿入ビューを使用した聴衆スライドからの質問の締めくくり。略語:CT =コンピュータ断層撮影;RV =右心室;LA =左心房;LV =左心室;RV =右心室;A =大動脈;LL =左肺;RL =右肺。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図3:心臓と脳のプレゼンテーションでピアに近い学生を使用する。 3人のニアピアの学生が、解剖学ステーション(挿入図 A、B)および解剖学視覚化CTイメージングステーション(挿入図 C)で仮想アウトリーチセッションを提示しているときに表示されます。これらのニアピアプレゼンターの1人は、EEGステーション(挿入図 D)でSPを務めました。メイン画像:(A)右心房、肺幹、右心室、左心房、左心室、大動脈など、心臓のさまざまな部分を実証するために使用される心臓モデル。(B)ヒト死体保存された脳全体と縦裂(赤矢印)、中央溝(黄色矢印)、前頭葉、頭頂葉、後頭葉の位置を示す解剖学的標本ステーション。(c)右冠動脈を閉塞した冠動脈バイパス手術(赤矢印)及びバイパス移植血管(黒矢印)による心臓スキャンの一例を示す解剖学的可視化表を用いたCT撮影。(D)ワイヤレスEEGヘッドセットを使用したSPでの脳波記録(黄色のアスタリスク、はめ込みパネル)、ヘッドセットの14リードからの脳波記録(右パネル)、および脳の左半分または右半分の脳波活動(左パネル)を局在化する脳の優れたビューを備えた脳視覚化ソフトウェア再構成を示す合成画面画像。前頭葉は画像の上部に配置されています。略語:CT =コンピュータ断層撮影;脳波=脳波;FL =前頭葉;SP =標準化された患者。RA =右心房;PT =肺動脈幹;RV =右心室;LA =左心房;LV =左心室;A =大動脈;FL =前頭葉;PL =頭頂葉;OL =後頭葉。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

マクロソフトパネルボタン#保存されたマクロボタン名ATEMミニプロのキー設定
1イントロスライドインセットカム4;放送中;カム2 DVE;X 位置 = -7.3;Y 位置 = 0.3;X サイズ = 0.49;Y サイズ = 0.49
2解剖学の挿入図カム1;放送中;カム2 DVE;X 位置 = -10.2;Y 位置 = 5;X サイズ = 0.38;Y サイズ = 0.38
3アナット-概要スライドカム4
4米国-イントロノインセットカム2
5米国挿入図カム3;放送中;カム2 DVE;X 位置 = -10.2;Y 位置 = 5;X サイズ = 0.38;Y サイズ = 0.38
6米国-概要スライドカム4
7CTインセットカム3;放送中;カム2 DVE;X 位置 = -10.2;Y 位置 = 5;X サイズ = 0.38;Y サイズ = 0.38
8CT-概要スライドカム4
9質問挿入図カム4;放送中;カム2 DVE;X 位置 = -7.3;Y 位置 = 0.3;X サイズ = 0.49;Yサイズ= 0.49s

表1: 図2に示すハートビデオフレームの作成に使用されるサンプルビデオスイッチャーソフトウェア制御設定。 この表には、個々のマクロソフトパネルボタン、対応するボタン名、およびさまざまなデジタルビデオ効果を有効にするための仮想スイッチャーソフトウェアのキー設定がリストされています。略語:CT =コンピュータ断層撮影;米国=超音波;DVE =デジタルビデオエフェクト。

ショットシーケンス#ソフトボタンパネルの選択次のショットに備えるための追加アクション
1イントロスライドインセットから始める[プレゼンターはリモートでスライドを進めます]
2解剖学の挿入図に切り替えるリモートでカメラ2を押し、スライドを進めます
3アナットに切り替え-概要スライドリモコンのカメラ1を押します
4USイントロノインセットに切り替えるスライドを進める
5米国挿入図に切り替えるリモコンのカメラ3を押します
6米国-概要スライドに切り替えるリモコンのカメラ4を押してから、米国をATEMのSECTRAHDMIケーブルに交換します
7CTインセットに切り替えるスライドを進める
8CTサマリースライドに切り替えるリモコンのカメラ1を押します
9質問の挿入図とスライドの進め方に切り替える

表2:心臓プレゼンテーションのサンプル放送ショット記録。 この表には、ショットシーケンス、ソフトパネルボタンの選択、および仮想ブロードキャストの次のショットの準備に必要な追加アクションがリストされています。略語:CT =コンピュータ断層撮影;米国=超音波。

グループの説明#学生の成績バーチャルアウトリーチトピック局
中学校プレAPサイエンスクラス8超音波および赤外線イメージング音速と赤外線イメージングの測定
夏の科学STEMフェア6日 - 8日骨格デモンストレーション解剖学的標本ステーション
ウィークリー解剖学とテクノロジーインタラクティブ-サマープログラム2020、20216日〜12日心心臓解剖学、心臓の米国、心臓のCTイメージング
ウィークリー解剖学とテクノロジーインタラクティブ-サマープログラム2020、20216日〜12日肺肺解剖学、呼吸器系の米国、呼吸器系のCTイメージング
ウィークリー解剖学とテクノロジーインタラクティブ-サマープログラム2020、20216日〜12日脳/中枢神経系脳と脊髄の解剖学、米国の神経、頭蓋骨と脳のCTイメージング。
ウィークリー解剖学とテクノロジーインタラクティブ-サマープログラム2020、20216日〜12日体全体の地域の米国超音波ステーション
ウィークリー解剖学とテクノロジーインタラクティブ-サマープログラム2020、20216日〜12日全身のCTイメージングセクトラ駅
高校理科授業九番目心心臓解剖学、心臓の米国、心臓のCTイメージング
高校理科授業九番目脳脳解剖学、頭蓋骨と脳のCT/MRIイメージング、ライブSPの脳波記録
学生アスリートSTEMアカデミー(SASA)-サマープログラム9日 - 12日筋肉、腱、関節、骨格、心臓、脳、頭蓋骨モデルと骨格のデモンストレーション、一般的なスポーツ傷害部位の米国イメージング、一般的なMSK損傷のCTイメージング、心臓解剖学
医療専門職の採用および曝露プログラム(HPREP)9日 - 12日心心臓解剖学、心臓の米国、心臓のCTイメージング
地方学区高校理科授業9日-10日心心臓解剖学、心臓の米国、心臓のCTイメージング
地方学区高校理科授業9日-10日脳と中枢神経系脳解剖学、頭蓋骨と脳のCTイメージング
アメリカ心臓協会「スウィートハーツ」プログラム第10回心心臓解剖学、SP心臓のライブ米国スキャン、心臓ペースメーカー活動のEKG記録、心臓のCTイメージング
がんプログラム–夏(高レベルの高校と大学)11日と12日と大学がんの種類、組織学および病理学のレビュー癌の影響を受ける主要臓器の解剖学、これらの臓器の米国およびCTイメージング、これらの臓器の癌の仮想組織病理学
アーカンソーサイエンスフェスティバル関心のあるすべての学年が参加できます心解剖学、米国、コネチカット州

表3:仮想STEMアウトリーチプレゼンテーションと対象読者。 この表には、アウトリーチセッションを通じて到達した代表的な学生グループの説明、その学年レベル、アウトリーチの主なトピック、およびアウトリーチに含まれるさまざまなステーションがリストされています。略語:CT =コンピュータ断層撮影;米国=超音波;STEM =科学、技術、工学、数学。CNS =中枢神経系;脳波=脳波;MRI =磁気共鳴画像法;EKG =心電図。#一部の学生グループは既知の連絡先を通じて直接募集されましたが、他の学生グループはWebサイトの投稿 を通じて 募集されました。

1サンプルt検定(両側)
リッカート応答(周波数)#平均評価標準偏差tティッカーp値95%CI(下限、上限)
このバーチャル教室へのアウトリーチ訪問は、授業時間の貴重な使い方だったと思います1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7)4.331.323.0248.017 *3.316, 5.350
トピックは私の学生にとって適切なレベルで提示されました1(0), 2(0), 3(0), 4(4), 5(5)4.560.538.8548.000***4.150, 4.961
このアウトリーチセッションを他の教師にお勧めします1(0), 2(0), 3(2), 4(1), 5(6)4.440.884.9138.001 **3.767, 5.122
ArkanSONOチームが来年私のクラスで仮想アウトリーチセッションを実施することを歓迎します1(0), 2(2), 3(0), 4(0), 5(7)4.331.323.0248.017 *3.316, 5.350
私の学生はこのセッションで新しいSTEMコンテンツを学んだと思います1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5)4.330.874.6198.002 **3.668, 4.999
私の生徒たちはこのセッションでテクノロジーについて何かを学んだと思います1(0), 2(0), 3(2), 4(2), 5(5)4.330.874.6198.002 **3.668, 4.999
私のクラスの生徒たちはこの活動に従事していました1(0), 2(4), 3(0), 4(3), 5(2)3.331.320.7568.4712.316, 4.350
私のオンラインの学生はこの活動に従事していました1(2), 2(2), 3(1), 4(2), 5(2)3.001.580.00081.001.784, 4.215
# 5点リッカート尺度* p<.05
** p<.01
頁<.001

表4:仮想アウトリーチセッションの教師の評価。 この表は、5段階のリッカート尺度と回答の統計分析を使用して、8つの異なるプログラム評価質問に対する教師の回答を示しています。略語:STEM =科学、技術、工学、数学。df =自由度。CI = 信頼区間。

ハートセッションコメント心臓のさまざまな部屋、心室について学び、超音波がどのように機能するかも学びました。
私は超音波で心嚢を識別する方法と、おそらく出血で何を期待するかを学びました
超音波が腹腔以外の体のさまざまな部分に使用できるとは知りませんでした
心臓の鼓動の音は弁の開閉であることを学びました
尿が膀胱をどのように通過したかわかりませんでした
超音波は音波を使って体の構造を見るので、X線のようなものだと思いました。
超音波で何を探すべきか、実際に何を見るかを学びました。
超音波ですべての筋肉がどのように動いているかを見ることができるとは知りませんでした
超音波で骨がどのように見えるか、そして超音波が音波を使用すること。
このズームの前に私はゲルの目的を知りませんでした
X線が安全ではないことは知っていましたが、超音波が安全だとは知りませんでした!
ブレインセッションコメントアルツハイマー病患者の脳が私たちの脳とどれほど異なって見えるかを学びました
脳卒中の症状は、脳のどの部分が影響を受けるかによって異なることを知りませんでした。
頭に脳波をかけて脳の活動を見ることができるとは知りませんでした!それは超クールでした!
前頭皮質が完全に発達しないのは、20代後半になるまで知りませんでした
ヘッドセットで脳の活動を見ることができるとは知りませんでしたが、アルツハイマー病がジャイリを縮小させることを考えるのは本当にクールだと思います
赤ちゃんの頭蓋骨が成長するまで完全に融合しないことに気づきませんでした。
動脈瘤の影響について学びました
私は脳がそれを保護する2つの層を持っていることを学びました
あなたの脳は異なって見え、特定の病気の脳とそれらが持っているいくつかの機能からの溝の束を持つことができます
電極が脳の動きをどのように読み取るかを学びました。
CTは詳細を見るための3Dモーダルであることを学びました
あなたが右利きなら、あなたはあなたの左脳を使うことを学びました

表5:学生のコメント-今日は何を学びましたか? この表は、別々に実施された脳と心臓のアウトリーチセッションで学んだことについての代表的な学生のコメントを提供します。学生のコメントは、仮想アウトリーチセッションの終了時にチャットバーからコピーされました。

ディスカッション

著者の大学で利用可能なポータブルイメージング技術リソースを利用した連邦助成金によるSTEMアウトリーチ活動を使用して、中学生から高校生に対面式の小グループで実践的なSTEMセッションを提供しました。これらの取り組みは、アーカンソー州のSTEM分野に参入する学生の多様性を高めるように設計された、大学が後援するすでに豊富なK-12 STEMパイプライン活動と連携し、強化します。COVID-19のパンデミックに対応して生じたキャンパスアクセスの制限により、誰もが実践的なSTEM活動を仮想アウトリーチイベントとして再考することを余儀なくされました。STEM分野に学生を採用するための目標は、テクノロジーとの小グループでの実践的な相互作用が常に目標であるべきですが、仮想アウトリーチセッションの使用は、参加を拡大し、イメージングテクノロジーへのアクセスの隔たりを埋めるのに役立ちます。この研究の研究チームは、オンライン投稿、既存のコミュニティの連絡先、および大学の多様性担当オフィスとの協力を通じて、学生と教師を募集しただけです。

参加の拡大は、アーカンソー州のような農村州では特に重要です。医学部は、STEMの概念に関する教師と学生の知識を高めるために仮想アウトリーチ設定で使用できる最新のイメージングテクノロジーの重要なリソースです。このプロジェクトのSTEMアウトリーチチームは、教育活動専用の最先端の超音波およびCTイメージング機器(解剖学的視覚化テーブルなど)を入手するための多額の資金の大学投資の恩恵を受けました。連邦政府が資金提供する助成金は、EEG活動の局在化のイメージングを可能にするワイヤレスEEGヘッドセットおよび関連ソフトウェアパッケージの購入でこれらの技術を補完しました。解剖科学は、超音波やCTイメージングなどの最新のイメージングモダリティを使用して得られた画像を理解するための基礎を形成するため、モデルと解剖学的標本が各セッションに組み込まれました。このホワイトペーパーで概説されているプロトコルでは、いくつかの主要な追加の放送関連機器への最小限の投資で、学生を魅了し、引き付ける仮想のSTEMに焦点を当てたアウトリーチイベントで、これらのイメージングテクノロジーリソースのプロ並みのライブストリーミングがどのように可能になるかについて詳しく説明します。

高品質のビデオカメラ、一部のスイッチャー、アクセサリアイテムを購入し、他のラップトップコンピューターを入手できたことで、チームは仮想アウトリーチセッションに高品質のビデオフィードを提供することができました。この論文で説明されているプロトコルでは、アウトリーチセッションで6台の別々のカメラが使用されました(超音波スキャン用に3台、解剖学的標本とモデルステーション用に2台、解剖学的視覚化CTイメージングステーション用に1台)。特に生徒は教室のスマートボードやプロジェクタースクリーンでプレゼンテーションを見る可能性が高く、どちらも全体的な画質が低下する可能性があるため、高品質の伝送は学生の関心を維持するために重要です。照明は重要ですが、高品質のカメラを使用すると、追加の写真ライトが不要になる場合があります。

ビデオスイッチャーと複数のカメラは、PIP機能を可能にするため、システムの最も重要な部分です。内蔵のラップトップ コンピューターのビデオ カメラをビデオ スイッチャー入力に置き換えると、ビデオ プレゼンテーション ソフトウェアがプレゼンター カメラと共にこれらのテクノロジからのライブ入力で単に画面共有された場合よりも、画面の大部分がライブ ストリーミングに使用されるという利点があります。研究によると、講師の画像がスライドやその他のコンテンツと組み合わされたライブ合成ビデオ講義は、学生にとってより良い主観的体験をもたらすことが示されています31,32。別の高品質のモバイルマイクは聴覚体験を向上させ、プレゼンターが仮想セッションのブロードキャストに使用されている実際のラップトップから離れた距離でセッション中にステーションからステーションに移動する場合に必要になります。

仮想ビデオプラットフォームブロードキャストに高品質の画像を提供するには、HDMI出力を備えた医療用超音波ラップトップが必要です。本プロトコルで使用されているような市販の3D解剖学的イメージングテーブルは、多くの医学部で利用できる優れたリソースですが、ほとんどの中学校や高校では手の届かないところにあります。このプロトコルで使用される表には、解剖学の3Dおよび断面図を可能にする仮想VHディセクタプログラム(この論文では説明されていません)があり、超音波およびCTイメージングによって示される解剖学的構造を理解するための基準点を学生に提供するのに役立ちます。解剖学的視覚化テーブルは、実際の患者からの数百例のCTおよびMRIスキャンを含む教育ポータルに接続されており、学生に完璧な臨床焦点を提供します。これにより、プレゼンターは、身体臓器のCTイメージングを、同じ臓器の米国イメージングおよび解剖学的標本のデモンストレーションと結び付けることができます。たとえば、さまざまな平面で心臓のCTビューを使用すると、生徒は心臓の3D画像と肺などの他の臓器との関係を精神的に構築するのに役立ちます。無料のオンラインCTイメージングリソースの注釈付きリストへのアクセスを学生に提供することで、セッション後に自分でテクノロジーに再び取り組む方法が提供されます。

医学部のより重要なリソースの1つは、プロのSTEMロールモデルとして役立つことができるその教員と学生です。STEMアウトリーチイベントのための教員の利用可能性は、医学部のキャンパスで進行中の競合するニーズを考えると、常に問題です。コア教員の幹部がSTEMアウトリーチチームの基礎を形成しますが、このチームには、可能な場合はピアに近いプレゼンターも含まれる場合があります(図 3など)。カメラアングルやビデオスイッチャーの設定を変更するために断続的に中断することで、1人の人が仮想放送全体を処理できる可能性がありますが、プレゼンターが仮想アウトリーチコンテンツに集中できるように、ビデオスイッチャーとビデオプラットフォーム放送プログラムを処理する専任のスタッフが1人いることが望ましいです。役割の切り替えは、要約スライドが参加者にブロードキャストされている舞台裏で簡単に実行できます。学生がアウトリーチセッションに個別にサインインしている場合は、第三者がチャットバーを監視することを強くお勧めします。チャットバーを監視して個々の質問に答えたり、ブロードキャストを中断して匿名の質問をしたりする役割を持つ人がいることは、静かな学生を引き付けるのに非常に役立ちます。特に中高生は、大規模なグループ設定、特に非個人的な仮想環境になる可能性のある場所で質問をしたくない場合があります。チャットバーモニターによってセッションの開始時にすべての参加者に送信されるフレンドリーなメッセージは、学生が質問するための安全な場所を確立します。チャットバーモニターは、放送室の混雑を軽減するためにリモートでログオンすることもできます。

仮想アウトリーチセッションを成功させるための主要な課題の1つは、個人的な相互作用の欠如と、顔を見て学生の関心を測定する能力です。モニターは参加者の視聴者のグループではなく、プレゼンターに放送画像を提供するためであるため、プレゼンターが参加者を見ないことに慣れるまでに時間がかかります。プレゼンターは、舞台裏のスタッフに頼ってセッションを監視し、学生の関与のレベルと次回のために何を変更する必要があるかを理解する必要があります。生徒の注意を引くことに成功したことは、生徒が椅子に前かがみになって見やすくなったときに明らかです。断続的に聴衆からの質問をする(たとえば、ステーションの概要スライドの直後)ことで、生徒は今学んだことを処理して振り返る時間を確保できます。このホワイトペーパーで提供された学生のコメントと教師の評価データは、これらのタイプの仮想アウトリーチセッションが、学生を新しいSTEMおよびイメージングテクノロジーコンテンツにさらし、学生に前向きな学習環境を提供するのに効果的であるという結論を支持しています。これらの調査結果は、パンデミック時に実施された仮想アウトリーチプログラムが、対面活動と同じくらい学生を引き付け、STEMエンリッチメントプログラムへの学生のより多くの参加を可能にし、STEM専門家と学生との関係を構築するための道を提供することができると報告している他の研究の結果と一致しています33,34,35。

このホワイトペーパーでは、医学部の設定で利用できる可能性のあるイメージングリソーステクノロジーを使用して、STEM分野への学生の関心を刺激するための仮想テクノロジーに焦点を当てたアウトリーチ活動を提供するために必要な機器の概要を説明しました。いくつかの高品質4Kカメラなどの機器や、ビデオ放送スイッチャーなどの他のアクセサリアイテムへのわずかな投資は、プレゼンテーションのインタラクティブな感触を効果的に高め、学生の関与を促進する視覚的に心地よい仮想プレゼンテーションにつながる可能性があります。人のライブ超音波スキャンのデモンストレーション、身体の回転3D CT再構成、および脳活動のリアルタイムEEG記録の提供は、中高生のSTEMへの関心を刺激するのに役立ちます。また、地方の学生が地域の医学部のリソースや、COVID-19パンデミック関連の制限中にすべての学生がアクセスを失った場合のアクセスの違いを打ち消す方法も提供します。

開示事項

著者は開示する利益相反を持っていません。

謝辞

この研究は、国立衛生研究所(NIH)の国立総合医学研究所(NIGMS)からの科学教育パートナーシップ賞(SEPA)の助成金#R25GM129617によってサポートされました。内容は著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。UAMS医科大学の資金は、この研究で使用された機器の一部を購入するために使用されました(例:解剖学的視覚化テーブルと臨床超音波ラップトップデバイス)。

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
4-port HDMI switcherIogearIOGHDSW4K4https://www.bhphotovideo.com
4K video cameraCanon VIXIA HDG50CAHFG50High quality 4K resolution video camera
Accessory microphoneSamson Meteor Mic
ATEM Mini Pro video switcherBlack MagicBLSWATEMMPhttps://www.blackmagicdesign.com
Ball head camera mountGlide GearGG-33https://www.bhphotovideo.com
Brain Viz softwareEmotivhttps://www.emotiv.com
Dell laptop computerDell13” Dell XPS laptop
Emotiv Pro softwareEmotivhttps://www.emotiv.com
Excel (for MAC)Microsoftv. 16.16.27Data analysis
High Speed HDMI cable with ethernet-15 footPearstonePEHDA-15https://www.bhphotovideo.com
MacBook AirApple13", 1.8 GHz Intel Core i5, 8 GB 1600 MHz DDR3https://www.apple.com/macbook-air/
Mini UpDownCross converterBlackMagicDesignBLMCUDCHDhttps://www.blackmagicdesign.com
mini HDMI to HDMI converterLiberty AV SolutionsAR-MCHM-HDFhttps://www.bhphotovideo.com
Overhead camera/light studio rigProaimP-OHLR-01https://www.bhphotovideo.com
PC laptopDellhttps://www.dell.com
ProTeam massage tableHausmann7650
R StudioR Studio PBC2021.09.0Data analysis
Remote slide advancerLogitechSpotlight presentation remote
SECTRA tableTouch of Life Technologieshttps://www.toltech.net; Cases [S003, 2099, U010)
sheep, pig, and cow heartsCarolina BiologicalPerfect Solution Preservedhttps://www.carolina.com
TVN Viewer SoftwareGlavSoft LLCPart of TightVNC
Ultrasound laptop deviceGENextGen LOGIQe laptop/carthttps://logiq.gehealthcare.com
Universal adjustable tripodMagnusMAVT300
USB3.0 to Gigabit Ethernet adapterInsignia
wireless controllerCanonWL-D89
Wireless EEG headsetEmotivEPOC Xhttps://www.emotiv.com
ECG packageGE3 lead USB-ECG unit
ZOOM softwareZoomversion 5.10.1Zoom.us

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