ArchivDÄ-TitelSupplement: PRAXiSPraxis Computer 5/2001Medizinische Fort- und Weiterbildung: Elektronenmikroskopischer Atlas im Internet

Supplement: Praxis Computer

Medizinische Fort- und Weiterbildung: Elektronenmikroskopischer Atlas im Internet

Dtsch Arztebl 2001; 98(41): [17]

Jastrow, Holger; Hämmerer, Ursula

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LNSLNS Das Internet eignet sich hervorragend für die interaktive Aus- und Fortbildung in der Medizin. Ein Beispiel hierfür ist der Internet-Anatomieatlas der Elektronenmikroskopie. Dieser zeigt qualitativ hochwertiges Bildmaterial in hoher Auflösung zum Studium der Ultrastruktur von Zellen und Organen.
Die Vermittlung und Aneignung von anatomischem Grund- und Spezialwissen spielen in der medizinischen Aus- und Fortbildung eine zentrale Rolle. So ist die eingehende Kenntnis der Ultrastruktur von Zellen und Geweben ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis der Funktion von Lebewesen und der Ätiopathologie vieler Erkrankungen. Bisher stehen jedoch nur wenige Lehrbücher zur Verfügung, in denen entsprechende elektronenmikroskopische Aufnahmen in ausreichender Zahl und qualitativ hochwertiger Form enthalten sind.
Die zunehmende Verfügbarkeit elektronischer Medien ermöglicht es, neue Wege im Wissenstransfer zu beschreiten. Ein Beispiel hierfür ist der elektronenmikroskopische (EM) Atlas des Workshops Anatomie für das Internet (WAI), der an der Universität Mainz eingerichtet wurde, um für Ausbildungszwecke aufbereitete Abbildungen über das Internet zugänglich zu machen (www.uni-mainz.de/FB/Medizin/
Anatomie/workshop/EM/EMAlles.html).
Der Atlas stellt umfassendes, qualitativ hochwertiges, mit den anatomischen Fachtermini beschriftetes und mit erklärenden Texten verknüpftes Bildmaterial zur weltweiten Nutzung bereit. Er enthält eine kostenfrei zugängliche Sammlung von Schnitten nahezu sämtlicher Gewebe und Organe, die kontinuierlich erweitert wird. Für eine große Zahl der zumeist mehr als 1 000 x 1 000 Pixel großen Originalabbildungen sind bereits verkleinerte Übersichten mit Erklärungen verfügbar, auf denen die wichtigen Strukturen nach der gängigen anatomischen Nomenklatur beschriftet sind.
Ergänzt wird der Atlas, der detaillierte Informationen zu allen Zellorganellen enthält, durch ein alphabetisch gegliedertes Vokabular der mikroskopischen Anatomie in Deutsch und Englisch.
Das Lehrmaterial lässt sich im Rahmen medizinischer und biowissenschaftlicher Aus-, Fort- und Weiterbildung, aber beispielsweise auch im Schulunterricht verwenden.
Material und Methoden
Das Bildmaterial besteht aus hochauflösend gescannten Fotos elektronenmikroskopischer Präparate beziehungsweise zusammengesetzten, di-rekt am Elektronenmikroskop (LEO TEM 906E) mit Hilfe einer Slow-Scan-CCD-Kamera gewonnenen Aufnahmen. Neben den überwiegend selbst aufgenommenen Bildern wurden dem Atlas Abbildungen aus weiteren Quellen zur Verfügung gestellt.1 Die Auswahl des integrierten Materials erfolgte nach der Verfügbarkeit und der Relevanz für die ärztliche Ausbildung.
Nach Entfernung von Artefakten, gegebenenfalls Ausleuchtungskorrektur und Schärfung, wurden die zugeschnittenen digitalen Bilder als progressiv kodierte JPG-Dateien sehr hoher Qualität im Internet veröffentlicht. Gegenwär-tig zeigt der thematisch gegliederte EM-Atlas mehr als 700 Schnitte, von denen bereits 160 mithilfe geeigneter Lehrbücher und Atlanten im WAI nach der gängigen anatomischen Nomenklatur bezeichnet sind. Dabei wurden die Bilder von Studierenden auf eine einheitliche Höhe von 500 Pixel verkleinert und mit Kürzeln versehen, die eine Legende erklärt. Nach abschließender fachärztlicher Korrektur wurden die Seiten mit den beschrifteten Bildern in den Atlas integriert, mit erklärenden Übersichts-Seiten und dem Vokabular der mikroskopischen Anatomie verknüpft. Letzte-res erläutert die Fachtermini in Deutsch und Englisch. Angebrachte Verknüpfungen führen zu weiteren Erklärungen, Bildübersichten und Modulen des Online-Lehrangebotes des WAI, wie zum Beispiel der umfangreichen menschlichen Schnittbildsammlung (siehe PC 4/98, Seite 6 ff.).
Zugang zum Atlas und Nutzung
Die Startseite des Atlasses zeigt eine tabellarische Übersicht sämtlicher Bestandteile von Zellen, extrazellulären Strukturen, der vier Grundgewebsarten sowie von Organen und Organsystemen. Per Link lassen sich Informationen dazu abrufen. Ferner finden sich hier Verknüpfungen zur alphabetischen Auswahlseite des Vokabulars für mikroskopische Anatomie, zu einer Beschreibung der Herstellung von Schnitten und Aufnahmen von Geräten (Transmissions- und Rasterelektronenmikroskop).
Auch die Abbildungen, die dem Kurs der mikroskopischen Anatomie der Universität Mainz zur Verfügung gestellt wurden, und eine Liste der verwendeten Abkürzungen lassen sich
von hier aufrufen. Ein Icon ist verknüpft mit der Seite der Nutzungsbedingungen, wo unter anderem beschrieben ist, wie die Abbildungen in guter Qualität ausgedruckt werden können. Ein weiterer Link führt zur Startseite der englischen Version,
die noch im Aufbau ist.
Die Namen
der auf der Startseite aufgelisteten Struktu-
ren sind mit Übersichtsseiten verlinkt, auf denen Miniaturbilder der verfügbaren Schnitte dargestellt sind (Abbildung 1). Ein Doppelklick darauf führt zur zugehörigen Originalaufnahme. Diese erscheint als reine Grafik, in der sich die Details erkennen lassen. Der stichwortartige Text unter einem Miniaturbild gibt die wesentlichen Informationen dazu und ist mit der zugehörigen Seite der beschrifteten Abbildung verknüpft, sofern diese fertiggestellt ist.
Die Seiten mit den beschrifteten Schnitten (Abbildung 2) demonstrieren die digitalisierten Schnitte als verkleinerte Übersichten, auf denen das Wesentliche mit einheitlichen Kürzeln bezeichnet ist. Die Legenden enthalten zahlreiche Links zu den Informationsseiten der bezeichneten Strukturen beziehungsweise zu erklärenden Seiten des Vokabulars. Ferner werden hier Bildquelle und die Namen der Bearbeiter genannt.
In der Rubrik „Die Zelle und ihre Organellen“ findet man eine idealisierte Schemazeichnung von Zellen mit den wesentlichen Ultrastrukturen, wie Organellen und Oberflächendifferenzierungen. Das Anklicken eines Namens führt zur Seite mit detaillierten Informationen und Miniaturbildern der gewählten Struktur.
Der elektronenmikroskopische Atlas zeigt und erläutert sämtliche Ultrastrukturen an einer Großzahl von Organen und Geweben. Die integrierten Originalabbildungen unterstützen mit den Verknüpfungen zu den detaillierten Informationen und Bildübersichten das Verständnis der Zellorganellen und ihrer Zusammenhänge. Hierzu trägt auch die gestufte Gliederung mit Bildübersichten und weiterführenden Links bei. Durch Verknüpfungen auch zu den anderen Modulen des WAI-Lehrangebotes können die Nutzer sich die gewünschten Informationen interaktiv abrufen und so ein umfassendes Verständnis anatomischer Gesamtzusammenhänge gewinnen.
Vielfältig einsatzfähig
Qualitativ hochwertige digitale Originalschnitte vermitteln eine realistische Vorstellung der Ultrastrukturen. Sie ermöglichen in Verbindung mit den zugehörigen beschrifteten Seiten auch die Kontrolle des eigenen Wissensstandes. Die Informationen können im Rahmen der Aus-, Fort- und Weiterbildung nicht nur in der Anatomie, sondern auch in der Physiologie, molekularen Zellbiologie, Pathologie, Biochemie, Pharmakologie, letztlich in den Disziplinen des gesamten biomedizinischen Lehr- und Forschungsfeldes genutzt werden. Dabei ist die Verwendung in Vorlesungen, Kursen, Seminaren, Workshops, Vorträgen und anderen Lehrveranstaltungen ebenso möglich wie im Selbststudium. Da die in den Texten des Lehrangebotes integrierten Fachbegriffe auch allgemeinverständlich erklärt werden, reicht das Einsatzspektrum von der Facharztausbildung über die allgemeine ärztliche-, zahnärztliche und biologische Hochschulausbildung, die Ausbildung in medizinassoziierten Berufen, den Biologieunterricht der Sekundarstufe bis
zur Selbstinformation medizinischer Laien.
Gegenüber herkömmlichen Lehrbüchern bietet die Wissensvermittlung im Rahmen des Internets die Möglichkeit zu Korrektur, Update, Verknüpfung und kontinuierlicher Erweiterung. Die Nutzer können über E-Mail Korrektur- und Verbesserungsvorschläge einbringen.
Die Inhalte des Lehrangebots stellen eine schnell verfügbare Ergänzung von anderem Lehrmaterial dar und lassen sich im In- und Ausland von jedem internetfähigen PC ohne aufwendige Login-Prozedur abrufen. Sie können als eine Online-Bild- und Informationsquelle für Lehre und Forschung
und als Referenz der „normalen“ Ultrastruktur bei der Beurteilung pathologischer Präparate herangezogen werden.
So stammt zum Beispiel das im Kurs der mikroskopischen Anatomie der Universität Mainz verwendete EM-Bildmaterial, das zur Demonstration und in Prüfungen genutzt wird, aus dem hier vorgestellten Atlas. Ein Link von der Startseite führt zur Miniaturbildübersicht der Online-EM-Bildmappe, die auch zur Kurs- und Prüfungsvorbereitung verwendet wird. Hier sind besonders die bereits beschrifteten Schnitte von Interesse, da die in der Kursmappe enthaltenen Ausdrucke unbeschriftet sind.
Die der internationalen lateinischen Nomenklatur folgende Beschriftung ermöglicht, ebenso wie die im Aufbau befindliche englische Version, eine internationale Nutzung dieser Wissensbasis. Da das Lehrangebot zum persönlichen Gebrauch kostenfrei ist, kann es jeder nutzen. Dies ist beispielsweise für Medizinstudenten interessant, die sich vergleichbare, oft teure Software nicht leisten können.
Ausblick
Es ist geplant, sämtliche bereits in den Atlas integrierten Schnitte zu beschriften und weiteres Bildmaterial, insbesondere der noch nicht vorhandenen Gewebe und Zellarten, zu integrieren. Das Vokabular wird stetig erweitert. Darüber hinaus sollen die Verknüpfungen zu den übrigen Modulen des WAI-Internet-Lehrangebotes verbessert werden. Um Studierenden lange Downloadzeiten der – trotz Kompression – oft recht großen Bilddateien an privaten PCs ohne universitäre Internet-Standleitung zu ersparen, können preiswerte CDs des Lehrangebotes in Kürze erworben werden.
Fernziel ist es, einen kompletten elektronenmikroskopischen Atlas als internationales Referenzwerk in Deutsch und Englisch zu schaffen, in dem sämtliche Begriffe und Strukturen, dem aktuellen Wissensstand entsprechend, erklärt und durch qualitativ hochwertiges Bildmaterial veranschaulicht werden. Noch zu erstellende dreidimensionale Rekonstruktionen von Zellorganellen, Zellen und Geweben, eine interaktive Kontrolle des eigenen Wissens durch Testmodule sowie Verknüpfungen zu einem gegenwärtig vorbereiteten histologischen Altas im Internet sollen dabei integriert und mit den übrigen Modulen des Internet-Lehrangebots wechselseitig verknüpft werden. Auf diese Weise soll, von der zellulären Ultrastruktur ausgehend, das für Klinik und Vorklinik wichtige anatomisch-funktionelle Verständnis gefördert werden. Holger Jastrow,
Ursula Hämmerer
Anschrift für die Verfasser: Dr. med. Holger Jastrow, Anatomisches Institut, Histologie, Johannes Gutenberg-Universität, Becherweg 13, 55128 Mainz, E-Mail:
jastrow@mail.uni-mainz.de, Internet: www.uni-mainz.de/~jastrow



Andere Anbieter von EM-Schnitten im Internet
Bisher gibt es nur wenige weitere Anbieter elektronenmikroskopischer Schnittbilder im Internet, die Material von Mensch beziehungsweise Säugetieren zeigen. Die digitalisierten Aufnahmen weisen in der Regel nur eine geringe Auflösung auf und sind, wenn überhaupt, nur spärlich beschriftet:
M Anhand von Zeichnungen und Originalbildern werden die Struktur und Funktion von Zellorganellen auf www.
cytochemistry.net/Cell-biology in Englisch erklärt.
M Die mikroskopische Anatomie des integrated medical curriculum von Gold Standard Multimedia Inc. (http://
imc.gsm.com/integrated/maonline/
maonline/ma/home.htm) bietet neben diversen histologischen auch 60 EM- Abbildungen (608 x 456 Pixel) mit kurzen erklärenden englischsprachigen Texten. Die Nutzung erfordert eine Registrierung, die kostenpflichtig ist.
M Von der University of Delaware wird unter www.udel.edu/Biology/
Wags/histopage/histopage.htm neben einem histologischen auch ein elektronenmikroskopischer Internet-Atlas mit überwiegend rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen angeboten Die Bilder einiger Gewebe sind kaum oder gar nicht in Englisch beschriftet. Zusätzlich lassen sich einige schematische 3-D-Modelle von Zellen und Organellen betrachten, die jedoch zum Teil die Realität nicht korrekt wiedergeben.
M Die „virtual cell web page“ (http://
personal.tmlp.com/Jimr57) führt zu einigen Seiten mit dreidimensional gezeichneten und zum Teil animierten Zellorganellen. Die Darstellungen sind mit spärlichen Erläuterungen versehen, jedoch oft so stark idealisiert, dass kein wirklichkeitsgetreuer Eindruck mehr gegeben wird.
M Der englischsprachige Atlas of Ultrastructural Neurocytology von Josef Spacek (http://synapses.bu.edu/atlas/
contents.htm) umfasst 226 überwiegend elektronenmikroskopische Bilder des Nervengewebes (Auflösung um 670 x 430 Pixel) mit knapper Beschreibung und Beschriftung.
M Eine umfangreiche Sammlung mit colorierten rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen (überwiegend tierisches Material) findet sich unter www.denniskunkel.com.
M Die Nanoworld Image Database (www.uq.oz.au/nanoworld/images_1.
html) zeigt neben interessanten pflanzlichen und tierischen nur sehr wenige unbeschriftete EM-Bilder von Säugetiergeweben (500 x 500 Pixel).
M Die Funktion eines Transmissionselektronenmikroskops wird unter www.
unl.edu/CMRAcfem/temoptic.htm in Englisch erläutert.
M In dem noch im Aufbau befindlichen deutschsprachigen HistoNet2000 (http://histonet.uni-ulm.de) finden sich erst einige wenige elektronenmikroskopische Abbildungen.
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