Einführung

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Medizinische
Gerätetechnik II
Medizinische Optik und Laser
Schall und Ultraschall
weitere Themen…
WiSe 2014/15
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Was ist „(bio)medizinische Optik” ?
Einsatz optischer Techniken
– um Krankheiten zu diagnostizieren und zu behandeln
und
– um (neue) biologische Informationen zu gewinnen
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Was ist „(bio)medizinische Optik” ?
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Alles was mit dem Auge bzw. dem Sehen zusammenhängt
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Physik und Physiologie des Auges und des Sehens
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Sehfehler und ihre Korrektur oder Behandlung
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Brillen und Kontaktlinsen
Hornhautoperationen, künstliche Augenlinsen …
Augenbezogene optische Instrumente
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Lupe, Fernrohr …
Optische Diagnoseverfahren
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in Vivo
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Das Auge als optisches System
Hell-Dunkel-Sehen, Farbsehen, Form- und Bewegungserkennung …
Betrachtung äußerer und innerer Oberflächen
Betrachtung dreidimensionaler Gewebevolumina („Tomografie”)
Identifikation der vorhandenenen Merkmale von makroskopischen Veränderungen bis
hinunter auf zelluläre oder molekulare Größe
in Vitro
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Betrachtung von Gewebepräparaten
Identifikation und Quantifizierung verschiedener Zellsorten
Untersuchung der Funktion einzelner Zellen
Optische Therapieverfahren
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Einwirkung auf das Gewebe mit Licht, insbesondere mit Lasern
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Schneiden, Koagulieren, Fräsen, Bohren, Schweißen
Aktivierung von biologischen oder biochemischen Prozessen durch Licht
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Vorteile optischer Verfahren in der Medizin
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Licht ist schon ein primäres Diagnosewerkzeug
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Hohe räumliche Auflösung
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Grundlage für minimal-invasive Chirurgie und Diagnose (Endokopie, Katheter etc.)
Alle inneren freien Oberflächen des Körpers sind für Licht zugänglich
Sicherheit
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Absorptions- und Fluoreszenzspektroskopie sehr verbreitet in analytischer Chemie
auch für in-situ Gewebediagnose
Licht kann durch Glasfasern an den Einsatzort geleitet werden
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schnelle biochemische Prozesse können verfolgt werden
zeitaufgelöste Bildgebung (ns) ist möglich
Funktionale bzw. biochemische Informationen aus optischer Spektroskopie
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Auflösung hängt von Wellenlänge und Größe der Quelle ab
Optische Mikroskopie ist grundlegend für die pathologische Diagnose
Hohe zeitliche Auflösung
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medizinische Diagnosen hängen stark von der visuellen Einschätzung ab
sichtbares bzw. infrarotes Licht ist keine ionisierende Strahlung
keine Hochfrequenzstörungen, kompatibel mit Herzschrittmachern, EKG, MRI etc.
Kosten
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Halbleiterlichtquellen und -detektoren, Glasfaserkomponenten, integrierte Systeme
sind nicht extrem teuer
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Inhalte Optik
• Grundlagen
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Licht: Strahlenoptik – Wellenoptik – Quantenoptik
Brechung und Reflexion
Wechselwirkung von Licht mit Materie
Abbildungsoptik
Beugung
• Augenoptik
– optische Eigenschaften des Auges
– augenbezogene optische Instrumente
– augenärztliche Geräte
• Endoskope
• Gewebeoptik
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Absorption durch wichtige Gewebebestandteile
Streuung
therapeutisch/diagnostisch nutzbarer Wellenlängenbereich
Beispiel: Pulsoximetrie
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Inhalte Laser
• Grundlagen
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Eigenschaften von Laserlicht
Prinzipieller Aufbau und Funktion eines Lasers
wichtige Lasertypen
Messung von Lasereigenschaften
Lasersicherheit
• Medizinische Anwendung
– Wechselwirkung mit Gewebe
– Anwendungsbeispiele
– Vergleich mit anderen Verfahren
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… und nach der Optik
• Ultraschall
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Grundlagen Akustik
Grundlagen Ultraschall
Doppler-Diagnostik
Ultraschall-Bildgebung
Stoßwellen
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