Virtuelle Vortestate als Zugangsvoraussetzung zu physikalischen Grundlagenlaboren

Gerade in der Laborsituation werden dem Studierenden Fähigkeiten und Fertigkeiten abverlangt, die im üblichen Vorlesungsformat nicht im Vordergrund stehen. Im Zuge der eigenständigen Versuchsdurchführung ermöglicht ein Learning by Doing die Ausprägung von Handlungs- und Problemlösungskompetenz oder von Sozialkompetenz durch Teamarbeit. Damit dieses Kompetenzerleben stattfindet, ist eine sorgfältige Versuchsvorbereitung zwingende Voraussetzung. So bedarf es solider theoretischer Grundlagen, um die wissenschaftliche Fragestellung zielführend beantworten zu können. Daneben ist das Wissen über die Funktionsweise der verwendeten Messinstrumente und -techniken sowie die spezifische Realisierung des Aufbaus von praktischer Relevanz. Schließlich spielt der Sicherheitsaspekt eine nicht minder bedeutende Rolle. Wir stellen eine Organisationsform vor, die Vortestate zu Versuchen innerhalb eines physikalischen Grundlagenlabors virtuell abbildet. In diesem Zusammenhang berichten wir von unseren Erfahrungen und gleichen diese mit dem Ziel einer Sicherstellung der Qualität der Vorbereitung des Praktikumsteilnehmenden bei gleichzeitiger Verringerung des Betreuungsaufwandes ab

Virtuelle Vortestate als Zugangsvoraussetzung zu physikalischen Grundlagenlaboren

Gerade in der Laborsituation werden dem Studierenden Fähigkeiten und Fertigkeiten abverlangt, die im üblichen Vorlesungsformat nicht im Vordergrund stehen. Im Zuge der eigenständigen Versuchsdurchführung ermöglicht ein Learning by Doing die Ausprägung von Handlungs- und Problemlösungskompetenz oder von Sozialkompetenz durch Teamarbeit. Damit dieses Kompetenzerleben stattfindet, ist eine sorgfältige Versuchsvorbereitung zwingende Voraussetzung. So bedarf es solider theoretischer Grundlagen, um die wissenschaftliche Fragestellung zielführend beantworten zu können. Daneben ist das Wissen über die Funktionsweise der verwendeten Messinstrumente und -techniken sowie die spezifische Realisierung des Aufbaus von praktischer Relevanz. Schließlich spielt der Sicherheitsaspekt eine nicht minder bedeutende Rolle. Wir stellen eine Organisationsform vor, die Vortestate zu Versuchen innerhalb eines physikalischen Grundlagenlabors virtuell abbildet. In diesem Zusammenhang berichten wir von unseren Erfahrungen und gleichen diese mit dem Ziel einer Sicherstellung der Qualität der Vorbereitung des Praktikumsteilnehmenden bei gleichzeitiger Verringerung des Betreuungsaufwandes ab

Detecting Bacteria on Wounds with Hyperspectral Imaging in Fluorescence Mode

Chronic non-healing wounds represent an increasing problem. In order to enable physicians and nurses to make evidence based decisions on wound treatment, the professional societies call for supporting tools to be offered to physicians. Oxygen supply, bacteria colonization and other parameters influence the healing process. So far, these parameters cannot be monitored in an objective and routinely manner. Existing methods like the microbiological analysis of wound swabs, mean a great deal of effort and partly a long delay. In this paper 42 fluorescence images from 42 patients with diabetic foot ulcer, recorded with a hyperspectral imaging system (TIVITA®), converted for fluorescence imaging, were analysed. Beside the fluorescence images, information about the bacterial colonization is available from microbiological analysis of wound swabs. After preprocessing, principal component analysis, PCA, is used for data analysis with a 405 nm excitation wavelength, the emission wavelength range 510 - 745 nm is used for analysis. After dividing the data into a training and a test dataset it could be shown, that bacteria are detectable in the wound area. A quantification in bacterial colonization counts (BCC) was not in the focus of the research in this study stage

Virtuelle Grundlagenlabore als vielseitiges Lehr-Lernmedium in Blended-Learning-Lab-Szenarien

Die Grundlagenlabore sind ein wesentlicher Bestandteil der Hochschulausbildung in Studiengängen mit natur- und ingenieurwissenschaftlicher Ausrichtung. So ermöglicht das Experimentieren ein durch andere Lehr-Lern-Interventionen nicht zu ersetzendes Kompetenzerleben. Doch dieser Lernerfolg hat seinen Preis: Aus Sicht der Lehrenden ist der organisatorische Aufwand und die zu leistende Betreuung beträchtlich. Aus Sicht der Praktikumsteilnehmenden mag das Absolvieren eines Grundlagenlabors mit einer nicht unerheblichen Arbeitsbelastung einhergehen. Überdies besteht die Gefahr, dass die Lernenden nicht erkennen, wie ähnliche Inhalte aus Vorlesungs- und Laborveranstaltung miteinander in Beziehung stehen. Um einen didaktischen Formschluss zu erreichen, wird die traditionelle Lehre durch virtuelle Grundlagenlabore unterstützt. Im Sinne eines Blended-Learning-Lab bieten sie dem Lehrenden wie dem Lernenden vielseitige Einsatz- und Nutzungsmöglichkeiten – sei es im Rahmen des Vorlesungs- und Übungsbetriebs oder eben zur Vor- und Nachbereitung der Praktika. Beispiellabore sollen verdeutlichen, wie es mittels virtueller Elemente gelingen kann, unterschiedliche Lehrformate besser zu verzahnen

Virtuelle Grundlagenlabore als vielseitiges Lehr-Lernmedium in Blended-Learning-Lab-Szenarien

Die Grundlagenlabore sind ein wesentlicher Bestandteil der Hochschulausbildung in Studiengängen mit natur- und ingenieurwissenschaftlicher Ausrichtung. So ermöglicht das Experimentieren ein durch andere Lehr-Lern-Interventionen nicht zu ersetzendes Kompetenzerleben. Doch dieser Lernerfolg hat seinen Preis: Aus Sicht der Lehrenden ist der organisatorische Aufwand und die zu leistende Betreuung beträchtlich. Aus Sicht der Praktikumsteilnehmenden mag das Absolvieren eines Grundlagenlabors mit einer nicht unerheblichen Arbeitsbelastung einhergehen. Überdies besteht die Gefahr, dass die Lernenden nicht erkennen, wie ähnliche Inhalte aus Vorlesungs- und Laborveranstaltung miteinander in Beziehung stehen. Um einen didaktischen Formschluss zu erreichen, wird die traditionelle Lehre durch virtuelle Grundlagenlabore unterstützt. Im Sinne eines Blended-Learning-Lab bieten sie dem Lehrenden wie dem Lernenden vielseitige Einsatz- und Nutzungsmöglichkeiten – sei es im Rahmen des Vorlesungs- und Übungsbetriebs oder eben zur Vor- und Nachbereitung der Praktika. Beispiellabore sollen verdeutlichen, wie es mittels virtueller Elemente gelingen kann, unterschiedliche Lehrformate besser zu verzahnen

A method for phase reconstruction from measurements obtained using a configured detector with a scanning transmission X-ray microscope

Abstract We developed a technique for performing quantitative phase reconstructions from differential phase contrast images obtained using a configured detector in a scanning transmission X-ray microscope geometry. The technique uses geometric optics to describe the interaction of the X-ray beam with the specimen, which allows interpretation of the measured intensities in terms of the derivative of the phase thickness. Integration of the resulting directional derivatives is performed using a Fourier integration technique. We demonstrate the approach by reconstructing simulated measurements of a 0:5Àmm-diameter gold sphere at 7-keV photon energy. Published by Elsevier B.V

Monte-Carlo Simulation of Light Tissue Interaction in Medical Hyperspectral Imaging Applications

In Hyperspectral imaging (HSI) applications in medicine a uniform illumination is used and the illuminated surface is recorded with a camera with spectral resolution. Unlike in tissue reflectance spectroscopy with fixed light source - detector distances, in HSI the contribution of the influence of different tissue layers to the absorption signal is poorly understood. In this work a Monte-Carlo simulation is implemented which simulates the specific HSI illumination and detector geometry. A four-layer tissue model with variable blood volume fraction and oxygen saturation is used. With 5 % blood volume fraction and 75 % oxygen saturation, SaO2, of surrounding tissue, saturation changes in 1 mm and 2 mm deep layers lead to a change in remission of up to 3 % and up to 1 % respectively. Changes in deeper layers are hardly detectable. Further simulations will be focused on different tissue models as the depth resolution is expected to vary with tissue parameters like blood volume fraction

Detecting Signatures in Hyperspectral Image Data of Wounds: A Compound Model of Self- Organizing Map and Least Square Fitting

The purpose of this study is to develop a method to discriminate spectral signatures in wound tissue. We have collected a training set of the intensity of the remitted light for different types of wound tissue from different patients using a TIVITA™ tissue camera. We used a neural network technique (self-organizing map) to group areas with the same spectral properties together. The results of this work indicates that neural network models are capable of finding clusters of closely related hyperspectral signatures in wound tissue, and thus can be used as a powerful tool to reach the anticipated classification. Moreover, we used a least square method to fit literature spectra (i.e. oxygenated haemoglobin (O2Hb), deoxygenated haemoglobin (HHb), water and fat) to the learned spectral classes. This procedure enables us to label each spectral class with the corresponding absorbance properties for the different absorbance of interest (i.e. O2Hb, HHb, water and fat). The calculated parameters of a testing set were consistent with the expected behaviour and show a good agreement with the results of a second algorithm which is used in the TIVITA™ tissue camera