Optik in der Medizintechnik 2013

Bachelorstudiengang Medizintechnik
Kompetenzfeld Optik in der
Medizintechnik
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
Optik in der Medizintechnik - Trends
Kombination von Methoden und Instrumenten & Miniaturisierung
- Endoskop
- 3D-Bildgebung
- Fluoreszenz
- OCT
- Behandlung (Laser)
Laser, Laser, Laser
- Neurochirurgie
- Orthopädie
OCT
-schneller
-genauer
-tiefer
Optik in der Medizintechnik - Trends
Endomikroskopie (Endoskop und Mikroskop in Einem)
 Histologie in Vivo
Konfokale Mikroskopie
Spektrale Bildgebung
z.B. CARS
(kohärente antiStokes Raman Streuung)
Optik in der Medizintechnik - Trends
Mikrofluidik und Optik
- Identifikation
- Separation (Laser)
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Optische Pinzette / Phasenkontrast
 Manipulation von Licht mit
aktiven optischen Elementen:
• Beleuchtung
• Bildfehler
• Phasenkontrast
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Digitale Holographie – 3D-Erfassung von Zellen
10 µm
Intensity
Phase
3D phase profile
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Hyperspektrale Bildgebung
(Doktoranden-Projekt mit Siemens)
Optische (Spektroskopische)
Differenzierung von Gewebe
ohne Marker
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
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
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Mikroskop für flüssige Emulsion
(Zusammen HS-Mannheim )
Abbildung von Zellen in Bioreaktoren
 Hohe Auflösung & Robustheit
(Zellauflösung, 100°C , 1bar)
09:49:31
0.68
Doublet NA 0.75
Scale:
37.00
ORA
MM
06-Dec-12
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
LED-Operationsleuchten
(Zusammen SIMEON Medical - Tuttlingen )
LED-basierte Operationsleuchten
Weiterentwicklung: Funktion, Kosten
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 und Übungen zur
biomedizinischen Optik
Spezialisierungsfach “Optik” im M.Sc. Medizintechnik
Opt. Messtechnik
Laser & Beleuchtung
Systementwicklung
Advanced Design
Module des Kompetenzfelds ……
Das Kompetenzfeld besteht aus drei Modulen:
Moduldauer: 1 Semester (alle im WS)
 Optische Systeme in der Medizintechnik Prof. Dr. A. Herkommer
 Vorlesung
 Übung
 Optik-Design
 Vorlesung (mit integrierten Übungen)
2SWS
2SWS
Dr. C. Menke (Carl Zeiss)
2SWS
 Aktuelle Themen und Geräte der biomedizinischen Optik
 Seminarvorträge und Übungen
Prof. Dr. A. Herkommer
2SWS
Lehrinhalte der Module
Optische Systeme in der Medizintechnik
Prof. Dr. A. Herkommer
 Aufbau optischer Systeme in der Medizintechnik
 Grundgrößen optischer Systeme
 Moderne Mikroskopie-Methoden
 Ophthalmologie / Auge
 Lasersysteme / Lichtquellen
 Spektroskopische Methoden
 Detektoren
Lehrinhalte der Module
Optik Design
 Grundlagen der geometrischen Optik
 Bildfehler und deren Korrektur
 Bewertung der Abbildungsgüte
 Typen optischer Systeme
(Foto, Mikro, Scan, Zoom)
 Praktische Design-Übungen
mit Optikdesign-Software
Dr. C. Menke
Lehrinhalte der Module
Aktuelle Themen und Geräte der biomedizinischen Optik
Prof. Dr. A. Herkommer
 Vorstellung aktueller Themen und Geräte der biomedizinischen Optik
(Systemkonzepte, Limitationen)
 Studentische Seminarvorträge zu aktuellen Themen / Systemen
 Praktische Übungen (z.B. Mikroskopie-Technik, Augenspiegel)
 Labor-Besichtigungen ITO (3D-Messtechnik, Holographie, etc.)
Themen 2012
KW
Montag
Mittwoch
Donnerstag
42
43
44
V2: Geometrische Optik
V3: Grundlagen opt. Systeme
V4: Mikroskop inkl. Beleuchtung
entfällt
Übungen
V1: Überblicksvorlesung
Praktikum / Übung
entfällt (Allerheiligen)
Praktikum / Labor
Praktikum / Labor
S1: Chromatisch Konfokales-Mikroskop
S2: Strukturierte Beleuchtung
S3: Fluoreszenz Tumorlokalisation
S4: STED/PALM
S5: Kapsel-Endoskopie
S6: OCT-Endoskopie
45
46
V5: Kontrast, MTF
Übungen
Übungen
47
V6: Moderne Mikroskopie
Übungen
48
V7: Fluoreszenzmethoden
Übungen
49
V8: Endoskope
Übungen
50
V9: Stereomikroskop
Übungen
51
2
V10: Spektroskopie, Hyperspektral
V11: Moderne Ophtalmologie
Übungen
Übungen
3
4
5
6
V12: Lasersysteme
V13: Optische Messtechnik
V14: Detektoren, Rauschen
Klausur
Übungen
Übungen
Klausurvorbereitung
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Praktikum / Labor
S7: Hyperspektrale Bildgebung
S8: spektrale Krebsdiagnose
Exkursion
S9: Moderne Augenvermessung
S10: Optische Pinzette
Praktikum / Labor
Klausurvorbereitung
Feedback 2012
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… und dann ?
 Bachelorarbeiten am Institut für Technische Optik (ITO)




Mikroskop-Beleuchtung
Vermessung Mikroskop
Tatoo-Entfernung
Low-Cost Totalreflexions Mikroskop
 Master „Medizintechnik“ an der Universität Stuttgart
 Spezialisierungsfach „Optik und Bildgebung“
 Masterarbeit am ITO
Optical Design & Simulation – Kooperationen
„Stiftungs-Professur“
Cooperations
Berufsfeld: was kann ich später damit machen?
 Entwicklung optischer Systeme
 Entwicklung optischer Methoden


(Therapie / Diagnose
Bildgebung)
Anwendung optischer Systeme
Marketing optischer Systeme