Studiengang Medizintechnik

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1 Studiengang Medizintechnik Informationen für Studenten im 2. Semester Studienrichtung Bildgebende Verfahren (Elektrotechnik / Informatik) Ausblick Masterstudium: Studienrichtung Medizinelektronik Beispiele für Anwendungen, Vorlesungen und Perspektiven am Department Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (EEI) Dr.-Ing. Rainer Engelbrecht Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (LHFT) Kontakt: rainer.engelbrecht@fau.de 1

2 Beispiele für Medizintechnik im Bereich der EEI: Diagnostik Siemens MR, Erlangen Philips MED, Hamburg Siemens SP, Erlangen Magnetresonanz-Tomographie (MRT, Kernspin) Diagnostischer Ultraschall Ophthalmologie, z.b. Blutfluss Augenhintergrund Röntgen und Computertomograph (CT) Heidelberg Instruments ( Human Optics, Erlangen ) Siemens CO, Erlangen Siemens CT/AX, Forchheim 2

3 Beispiele für Medizintechnik im Bereich der EEI: Therapie Siemens Audiologie, Erlangen Siemens SP, Erlangen Hörhilfen, Audiologie, Erlangen AudioLabs Therapeutischer Ultraschall, Lithotripter Strahlentherapie Laser-Hornhautkorrektur, LASIK Herzschrittmacher Siemens CO, Erlangen Siemens OCS, Kemnath Wavelight, Tennenlohe Biotronik, Erlangen 3

4 Pflichtmodule Bildgebende Verfahren 4

5 Modul Signale und Systeme I und II Prof. Dr. Andre Kaup, Lehrstuhl für Multimediakommunikation und Signalverarbeitung Teil I (3. Semester, 2V+2Ü) und Teil II (4. Semester, 2V+2Ü) Bedeutung von Signalen und Systemen Signale im Zeit- und Frequenzbereich Fourier- und Laplace-Transformation Abtastung und Digitalisierung von Signalen Zufallssignale und Rauschen Bedeutung in der Medizintechnik: Kardio-CT-Signal: Bildverarbeitung mit Signaltransformationen EKG-Signal: Auffinden von (Un)-regelmäßigkeiten Ultraschall-Signal (Farbdoppler) Auswertung des Doppler-Frequenzversatzes zur Blutfluss-Messung 5

6 Modul Passive Bauelemente und deren HF-Verhalten Prof. Dr. M. Vossiek, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (LHFT) (4. Semester, 2V+2Ü) Ausbreitung elektromagnetischer Wellen Skin-Effekt und elektromagnetische Abschirmung Elektrische und magnetische Werkstoffeigenschaften Widerstände, Kondensatoren und Spulen bei hohen Frequenzen Wellenausbreitung auf Leitungen Reflexion und Anpassung H 10 -Welle bei 2.45 GHz Im Rechteck-Hohlleiter Anwendungen in der Medizintechnik: MR-Empfangsspulen für bestimmte Körperteile B U 6

7 Modul Schaltungstechnik Dr. A. Kölpin, Lehrstuhl für Technische Elektronik (LTE) (4. Semester, 2V+2Ü) Dioden und deren Verhalten Bipolar-/ Feldeffekttransistoren und deren Grundschaltungen Transistorverstärker und Stromquellen Operationsverstärker und Grundschaltungen der analogen Algebra Kippschaltungen und Komparatoren Analog-Digital-/ Digital-Analog-Umsetzer Anwendungen in der Medizintechnik: Schaltungstechnik für die Kardiologie 7

8 Modul Sensorik Prof. Dr.-Ing. R. Lerch, Lehrstuhl für Sensorik (LSE) (5. Semester, 2V+2Ü) Grundlagen von Sensoren Silizium-Mikrofontechnologie Magnetostriktive Mikrosysteme z.b. Miniatur-Lautsprecher für Hörgeräte Messung nicht-elektrischer Größen Lasermesstechnik Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer (CMUT) Akustische Messtechnik für Hör- und Ultraschall Anwendungen in der Medizintechnik: Schallwandler ( Lautsprecher, Mikrofon ) für Ultraschall Schallfeld eines CMUT 8

9 Wahlvertiefungsmodul Photonik I Prof. Dr. B. Schmauß, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (LHFT) (5. Semester, 2V+2Ü) Technisch-physikalische Grundlagen des Lasers Aufbau und Merkmale technisch wichtiger Laser Gaslaser, Festkörperlaser, Halbleiter-Laserdioden Glasfasern und Lichtwellenleiter Eigenschaften von Laserstrahlen Anwendungen Laserdiodenmodul mit Glasfaser Anwendungen in der Medizintechnik: z.b. Laser-Hornhautkorrektur (LASIK) 9

10 Photonik in der Medizin: LASIK-Station Refractive Center UltraFlap (Femtosekunden-Laser) ALLEGRETTO WAVE (Excimer-Laser) Bild: (Erlangen / Tennenlohe) 10

11 Wahlvertiefungsmodul Hochfrequenztechnik Prof. Dr. L.-P. Schmidt, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (5. Semester, 2V+2Ü) Frequenzbereiche und Arbeitsmethoden HF-Bauelemente und Hochfrequenzschaltungen Antennen und Funkfelder Sender- und Empfängerkonzepte Funkübertragunssysteme Radar und Radiometrie HF-Verstärkermodul Anwendungen in der MT: z.b. MR, Strahlentherapie, Sensor-Funkübertragung 11

12 Hochfrequenztechnik und E/M-Felder im Aufbau eines MRT Supraleitender Grundfeld-Magnet (z.b. B 0 = 3T), Shim-Spulen zur Homogenisierung Gradientenspulen zur räumlichen Zuordnung B 0 (x,y,z) Hochfrequenz-Sendespulen (z.b. 123 MHz) zur Auslenkung der Kernspins des Wasserstoffs Hochfrequenz-Empfangsspulen für die schwachen Magnetfelder des Spin-Echos Digitale Signalverarbeitung für die Bildrekonstruktion (Fourier-Transformation) 12

13 Hochfrequenz-Antennen für Ganzkörper-MRT Angepasste Spulenarrays für verschieden Körper-Regionen: Head Matrix Neck Matrix Ganzkörper-MRT durch Kombination von Spulen-Signalen, Total Imaging Matrix (TIM): Bilder: Siemens MR 13

14 Strahlentherapie: Elektronen-Linearbeschleuniger (LINAC) Linearbeschleunigerröhre HF- Leistungsquelle Umlenkmagnet Target für Photonenstrahlung Strahlerkopf mit Kollimatoren Strahlaustritt HF-Übertragungs- System Schwenkbare Gantry 14

15 Wahlvertiefungsmodul Technische Akustik Prof. Dr.-Ing. R. Lerch, Lehrstuhl für Sensorik (LSE) (5. Semester, 2V+2Ü) Technisch-physikalische Grundlagen der Akustik Hörschall Audiologie (Ohr und Hören) und Hörgeräte Ultraschall Diagnostik (Bildgebung) Therapie (Stein- und Gewebezerstörung) Psychoakustik Menschliche Stimme (DFG-Forschergruppe 894 Strömungsphysikalische Grundlagen der menschlichen Stimme ) Anwendungen in der Medizintechnik: künstliche Stimmlippen Strömungskanal zur Untersuchung künstlicher Stimmlippen Mamma-Scanner Reflektor Transducer Hearcom, Univ. Amsterdam 15

16 Seminar Medizintechnik am LHFT 10 studentische Vorträge von Studenten a 30 min. und anschließender Diskussion Schriftliches Handout: Foliensatz und Zusammenfassung Ziel: Fachliche Vertiefung und technisch-wissenschaftliche Präsentationstechnik Themenbeispiele: Hochfrequenz-Antennen für die Magnetresonanztomographie Augenspiegel und Fundus-Kamera: Netzhautbilder und Augendiagnose Fehlsichtigkeitskorrektur mit Lasern LASIK Aktuelle Aushänge fürs SS 2015: Siehe auch UnivIS 16

17 Ausblick Masterstudium: Fachrichtung Medizinelektronik Medizinische Vertiefung: Wahlkatalog Medizin Ing.-Kernfächer: Digitaltechnik, Halbleiter-Schaltungstechnik, Regelungstechnik... (EEI) Kernfächer MT.: Medizinelektronik, Akustik, Messdatenerfassung... Kernkompetenzen MT: Med. Produkterecht, Gesundheits-Ökonomie, Gründerseminar Vertiefungsfächer MT: Ultraschalltechnik, Magnetresonanz (MR), HF/Optik in der MT... Vertiefungskompetenzen: Medizinethik, Laborpraktikum Wahlfächer Ziel: Hardwarenahe Ingenieure für Forschung, Entwicklung, Anwendung, Vertrieb usw. von Systemen und Geräten der Medizintechnik mit hohem elektronischen Anteil 17

18 Beispiel Kernfach im Master: Medizinelektronik Prof. Dr. G. Fischer, Lehrstuhl für Technische Elektronik (2V+2Ü), neu ab SS 2012, in Englisch Schaltungstechnik Medizinelektronischer Geräte Auswirkungen des Medizinprodukterechts Sensoren für Lebensfunktionen Elektronik für Gesundheitsassistenzsysteme Mikroelektronik, Lab on chip Körpernahe Energiegewinnung Anwendungen in der Medizintechnik: Schaltplan EKG Verstärker Quelle: A.Urbaszek, A. Bolz, Kardiologie Blutdruckmessgerät Blut Sauerstoffsättigung Quelle: Corscience Armband für Hautimpedanz und Spektroskopie 18

19 Beispiele für Abschlussarbeiten des LHFT in der MT-Industrie Rafael Psiuk Entwurf und Optimierung rotationssymmetrischer Hohlraumresonatoren für den Einsatz in Elektronen-Linearbeschleunigern Schwerpunkt: Passive Bauelemente, Hochfrequenztechnik Partner: Siemens Health Care CO, Erlangen/Kemnath/Rudolstadt, BFS-Projekt Mediemas Matthias Fösel Methoden zur Charakterisierung eines Laserscanner-Systems für die Ophtalmologie Schwerpunkt: Photonik Partner: Wavelight AG, Tennelohe Susanne Dornberger Entwicklung einer Nahinfrarot-Sonde zur Krebsdiagnose Schwerpunkt: Photonik Partner: Siemens Health Care SP, Erlangen Jörg Rothard Untersuchung der induktiv feldgekoppelten Übertragung von VHF Empfangssignalen für die Anwendung in Oberflächenantennen der Magnetresonanztomographie Schwerpunkt: Passive Bauelemente, Hochfrequenztechnik, Antennen Partner: Siemens Health Care MR, Erlangen... und viele mehr! 19

20 Beispiele für Stellenangebote (1) 20

21 Danke für die Aufmerksamkeit! 21