Unser Lehrstuhl erklärte sich bereit, im Rahmen  des von Unikik koordinierten Projekts „Einsteins Enkeltöchter“ ein wissenschaftlich orientiertes Projekt mit hochbegabten Schülerinnen durchzuführen. Aufgrund ihrer Erfahrungen mit Schülerinnen durften die Mentorinnen der Ada Lovelace´s Urenkelinnen-Initiative die Betreuung der fünfköpfigen Gruppe hochbegabter Schülerinnen übernehmen. Den wissenschaftlichen Hindergrund lieferten die Diplom-Mathematiker Philipp Blanke und Karl-Ingo Friese, die auch in der Betreuung unverzichtbare Beiträge leisteten.

 

Einordnung des Projekts und Aufgabenstellung

 

 In der modernen Medizin ist es möglich, Bilder aus dem Inneren eines Menschen zu bekommen, ohne den Patienten zu verletzen. Verfahren wie Sonographie, Magnetresonanz- und Computertomographie liefern mittlerweile sehr genaue dreidimensionale Bilder von Organen, Knochen oder Stoffwechselprozessen, so dass sie zu einem wichtigen Instrument für die Diagnose von Krankheiten und Verletzungen geworden sind.

 

Die Ärzte der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (MKG) der Medizinischen Hochschule Hannover verwenden die mit diesen Verfahren gewonnenen Daten nicht nur zur Diagnose, sondern auch als Grundlage für die virtuelle Operationsplanung und die nachfolgende Kontrolle.

Bei einem Patienten mit einem Schädelbruch kommt es z.B. darauf an, sich schon vor der Operation zu überlegen, wie man den gebrochenen Knochen so repariert, dass das Gesicht wieder möglichst  aussieht wie vorher. Daher simulieren die Mediziner die Operation zunächst am Computermodell des Schädels, was zwar zunächst zeitaufwändig ist, später aber eine schnellere und präzisere Operation ermöglicht.

 

Um diese zeitraubende Operationsplanung zu beschleunigen, entwickelt das MKG zusammen mit dem Fachgebiet Graphische Datenverarbeitung neue Methoden, um z.B. bestimmte wichtige Regionen und Punkte des Schädels automatisch zu finden.

 

In diesem Projekt sollten zunächst in einem theoretischen Teil die Grundlagen der medizinischen bildgebenden Verfahren und der computergestützten dreidimensionalen Bildverarbeitung erarbeitet werden, um dann in einem praktischen Teil selber Lösungen zum Auffinden wichtiger anthropometrischer Punkte zu entwickeln.

 

Projektdurchführung

 

Um einen Einstieg in das komplexe Thema zu bekommen, bekamen die Schülerinnen zunächst die Aufgabe, wichtige Schlagworte aus der Medizin und Informatik zu recherchieren. Denn wer weiss schon wirklich, was Anthropometrie ist oder wie ein CT funktioniert?

Nach dem groben Einstieg in das Thema virtuelle Gesichtschirurgie durften die Schülerinnen sich in kleinen Gruppen intensiv mit den folgenden Themen beschäftigen:

• Triangulierte Fläche
• Voxeldarstellung in der Medizin
• Aufbau des Schädels

Durch einen Powerpoint-Kurs waren die Schülerinnen problemlos in der Lage, ihren Teilbereich in gruppeninternen Präsentationen den anderen Teilnehmerinnen nahe zu bringen. Schnell stellten sich Vorlieben heraus, die in der Aufteilung weiterer Themenbereiche berücksichtigt wurden. So interessierte Alexandra sich für die Medizin und wurde somit schnell zur Expertin für Schädelkrankheiten. Auch Tabea, Miriam und Lisa hatten sich ursprünglich besonders wegen des medizinischen Aspekts für das Projekt interessiert, stellten dann aber schnell fest, dass auch die anderen Teilgebiete wirklich außerordentlich spannend waren. Jasmin zeigte ein herausragendes Talent im Bereich Mathematik und schrieb unter Anderem einen Beitrag zum Thema „Krümmungsberechnung in Ebenen“ für die Ausarbeitung.

Das Ziel der Arbeit war es, Konzepte und Algorithmen für das Auffinden anthropometrischer Punkte zu erarbeiten. Dies konnte aufgrund der Grundlagen, die alle Schülerinnen sich gegenseitig vermittelten, in einem gemeinsamen „Brainstorming“ sehr kreativ gelöst werden.

Alle Schülerinnen haben gezeigt, dass sie selbständig komplett neue Themenbereiche verstehen und vermitteln konnten. Als Beweis ihrer fünfmonatigen Arbeit erstellten die Schülerinnen eine umfassende Ausarbeitung (Link zur Ausarbeitung hier, wenn erlaubt). Für die Ausarbeitung gaben die betreuenden wissenschaftlichen Mitarbeiter zudem noch viele Tipps, wie wissenschaftliches Arbeiten funktioniert und wie eine Arbeit in diesem Bereich aussehen sollte.

Bei der Unikik-Abschlussveranstaltung erreichten unsere Schülerinnen einen tollen 2. Platz und gewannen Studienguthaben und eine gemeinsame Fahrt in die Autostadt Wolfsburg.

Wir sind überzeugt, unseren Schülerinnen mit diesem Projekt eine gute Möglichkeit gegeben zu haben, wissenschaftliches Arbeiten schon vor dem Studienbeginn schon einmal aktiv zu erfahren. Hoffentlich sehen wir die eine oder andere von ihnen nach dem Abitur in einer unserer Vorlesungen wieder!