Bachelorstudiengang Medizintechnik. Kompetenzfeld Optik in der Medizintechnik

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1 Bachelorstudiengang Medizintechnik Kompetenzfeld Optik in der Medizintechnik

2 Optik in der Medizintechnik - Was ist das? Optische Instrumente: Operationsmikroskop Endoskop Ophthalmologie / Auge Mikroskop Optische Diagnose: Optische Kohärenztomographie Spektroskopie Fluoreszenzdiagnostik Optische Sensorik Licht als Werkzeug: Optische Pinzette Photodynamische Therapie Laser / Lasik

3 Optik in der Medizintechnik - Trends Kombination & Miniaturisierung - Endoskop - 3D-Bildgebung - Fluoreszenz - OCT - Behandlung (Laser) OCT -schneller -genauer -tiefer -mehr Info Laser, Kohärenz, Spektral - Angiographie - Remote -Sensing - QCL (IR)-Laser

4 Optik in der Medizintechnik - Was macht ITO Teaching E. Steinbeißer Chair Prof. Dr. W. Osten Prof. Dr. A. Herkommer Deputy Dr. T. Haist 3D-Surface Metrology Active Optical Systems High Resolution Metrology and Simulation Interferometry and Diffractive Optics Coherent Metrology Optical Design and Simulation M. Gronle Dr. T. Haist Dr. C. Frenner C. Pruß Dr. G. Pedrini Prof. A. Herkommer Administration, Software Engineering & Technical Support Stuttgart Research Center of Photonic Engineering

5 ITO-Beispiele Miniaturisierung Miniaturisiertes OCT und Zoomsystem (BW-Stiftung zusammen mit IMTEK Freiburg) Verwendung von Flüssigkeitslinsen für Zoom-Funktionalität OCT-Scan und Bildgebung Abb. 2: Fotografie einer Sonde mit drei Axikonen zur Erzeugung von Besselstrahlen Abb.1: Schematische Darstellung des geplanten hybriden Aufbaus

6 ITO-Beispiele Miniaturisierung Original image After transfer through the system 800 µm Magnification 1.7x 2x 1x 1.3x 6

7 ITO-Beispiele Extreme Miniaturisierung 100 µm 7

8 ITO-Beispiele Extreme Miniaturisierung das kleinste Endoskop der Welt! ( gedruckte Optik ) 0.1mm

9 ITO-Beispiele Gedruckte Optik 70 FoV 20 FoV

10 ITO-Beispiele Laser & Miniaturisierung Mikrofluidik und Optik - Identifikation - Separation (Laser)

11 ITO-Beispiele Laser & Miniaturisierung Optische Pinzette / Phasenkontrast Manipulation von Licht mit aktiven optischen Elementen: Beleuchtung Bildfehler Phasenkontrast

12 ITO-Beispiele Kohärenz & Holographie Digitale Holographie 3D-Erfassung von Zellen 10 µm Intensity Phase 3D phase profile

13 ITO-Beispiele Low Cost - Optik Smartphone-Mikroskop (3mm für 10 ) Handmikroskop (aus fischertechnik Komponenten)

14 ITO-Beispiele Laser & Spektralanalyse Feinstaub-Sensor (BSc Arbeit H. Wagenknecht) Berührungslose Pulsdetektion per Kamera BSc Arbeit F. Würtenberger)

15 ITO-Beispiele Spektralanalyse Hyperspektrale Bildgebung (Doktoranden-Projekt mit Siemens) Optische (Spektroskopische) Differenzierung von Gewebe ohne Marker

16 ITO-Beispiele OCT Flächiges OCT System zur Hautkrebserkennung (EU-Projekt VIAMOS)

17 ITO-Beispiele Anwendung -Visuelle Systeme

18 ITO-Beispiele 3D-Visuelle Systeme

19 ITO-Beispiele Beleuchtung LED-Operationsleuchten (Zusammen SIMEON Medical - Tuttlingen ) LED-basierte Operationsleuchten Weiterentwicklung: Funktion, Kosten

20 Überblick: Ausbildung im Bereich Optik Grundlagen der Optik (4. Sem) Kompetenzfeld Optik in der Medizintechnik Überblick über Optische Systeme in der Medizintechnik Einführung in das Optikdesign Seminar zur biomedizinischen Optik Spezialisierungsfach Optik im M.Sc. Medizintechnik Opt. Messtechnik Laser & Beleuchtung Systementwicklung Advanced Design

21 Module des Kompetenzfelds Das Kompetenzfeld besteht aus drei Modulen: Moduldauer: 1 Semester (alle im WS) Optische Systeme in der Medizintechnik Vorlesung Übung Optik-Design Vorlesung (mit integrierten Übungen) Prof. Dr. A. Herkommer 2SWS 2SWS Prof. Dr. A. Herkommer 2SWS (Block Februar) Aktuelle Themen und Geräte der biomedizinischen Optik (eigene Veranstaltung für Medtech) Prof. Dr. A. Herkommer Seminarvorträge zu aktuellen Themen 2SWS Teilnehmerzahl ist limitiert auf 15 Teilnehmer

22 Lehrinhalte der Module Optische Systeme in der Medizintechnik Prof. Dr. A. Herkommer Geometrische Optik Grundliegende Optische Systeme Mikroskope Kontrast und Bildentstehung in Mikroskopen Moderne Mikroskopie-Methoden Fluoreszenzmethoden Endoskopie und Mikrooptik 3D Bilderfassung und Bildgebung Spektroskopische Methoden Ophthalmologische Systeme und Geräte Laser in der Medizin

23 Lehrinhalte der Module Aktuelle Themen und Geräte der biomedizinischen Optik Prof. Dr. A. Herkommer Vorstellung aktueller Themen und Geräte der biomedizinischen Optik (anhand von Publikationen) Studentische Seminarvorträge zu aktuellen Themen / Systemen Labor-Besichtigungen ITO (3D-Messtechnik, Holographie, etc.)

24 Seminar-Themen Beispiele (2017)

25 Lehrinhalte der Module Optik-Design Prof. Dr. A. Herkommer Typen von Bildfehlern Bildfehler und deren Korrektur Bewertung der Abbildungsgüte Typen optischer Systeme (Foto, Mikro, Scan, Zoom) Praktische Design-Übungen mit Optikdesign-Software

26 und dann? Bachelorarbeiten am Institut für Technische Optik (ITO) Light-Field Camera 3D-gedruckte Mikrosysteme Low-Cost Smartphone-Optiken (Spektrometer) Designstudien Freiformspiegel für Beleuchtung Baukasten-Systeme (BMBF-Projekt Open Photonik ) Master Medizintechnik an der Universität Stuttgart Spezialisierungsfach Optik und Bildgebung Masterarbeit am ITO

27 Spezialisierungsfach Optik im MSc Modulcontainer Kernfächer / Ergänzungsfächer mit 6 LP: Modulnr. (aus LSF) Kernfächer Dozent Benennung SWS Moduldau Herkommer Entwurf, Design und Simulation optischer Systeme für die Medizin Ergänzungsfächer er 4 1 WS Herkommer Optische Systeme in der Medizintechnik 4 1 WS Herkommer / Werner Laser, Light sources and Illumination 4 1 SS Systems Osten Optische Messtechnik und Messverfahren 4 1 SS Turnus Modulcontainer Ergänzungsfächer / Praktikum mit 3 LP Modulnr. Dozent Benennung SWS Moduldau Turnus (aus LSF) er Menke Einführung in das Optik-Design 2 1 WS Neu Herkommer Advanced optical design 2 1 Unregel Haist Bildverarbeitungssysteme in der industriellen Anwendung 2 1 WS Modulnr. Dozent Benennung Moduldau (aus LSF) Herkommer Praktische Übungen zu Optik in der Medizintechnik Turnus er 1 WS

28 Optical Design & Simulation Kooperationen Stiftungs-Professur Cooperations

29 Berufsfeld: was kann ich später damit machen? Entwicklung optischer Systeme Entwicklung optischer Methoden (Therapie / Diagnose Bildgebung) Anwendung optischer Systeme Marketing optischer Systeme