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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
- QCL (IR)-Laser) OCT
-schneller
-genauer
-tiefer
-mehr Info
Interferometry and
Diffractive Optics
C. Pruß
High Resolution
Metrology
and Simulation
Dr. C. Frenner
Active Optical
Systems
Dr. T. Haist
3D-Surface
Metrology
M. Gronle
Coherent
Metrology
Dr. G. Pedrini
Administration, Software Engineering & Technical Support
Optical Design
and Simulation
Prof. A. Herkommer
Chair
Prof. Dr. W. Osten
Prof. Dr. A. Herkommer
Teaching
E. Steinbeißer
Deputy
Dr. T. Haist
Stuttgart Research Center of
Photonic Engineering
Optik in der Medizintechnik - Was macht ITO
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.1: Schematische Darstellung des geplanten hybriden Aufbaus
Abb. 2: Fotografie einer Sonde mit drei Axikonen zur Erzeugung von Besselstrahlen
O p t _ S t a r t a g a i n _ 3 _ a f t e r s e r v e r o p t _ 2 _ e v a l . z m x
C o n f i g u r a t i o n 4 o f 5
3 D L a y o u t
1 9 . 0 2 . 2 0 1 4
X
Y
Z
O p t _ S t a r t a g a i n _ 3 _ a f t e r s e r v e r o p t _ 2 _ e v a l . z m x
C o n f i g u r a t i o n 3 o f 5
3 D L a y o u t
1 9 . 0 2 . 2 0 1 4
X
Y
Z
O p t _ S t a r t a g a i n _ 3 _ a f t e r s e r v e r o p t _ 2 _ e v a l . z m x
C o n f i g u r a t i o n 1 o f 5
3 D L a y o u t
1 9 . 0 2 . 2 0 1 4
X
Y
Z
O p t _ S t a r t a g a i n _ 3 _ a f t e r s e r v e r o p t _ 2 _ e v a l . z m x
C o n f i g u r a t i o n 2 o f 5
3 D L a y o u t
1 9 . 0 2 . 2 0 1 4
X
Y
Z
6
Original image After transfer through the system
Magnification 1x Magnification 1.3x Magnification 1.7x Magnification 2x 800 µm
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Smartphone-Mikroskop (3mm für 10€)
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
….die Profi-Liga (nicht für 10€) …dafür in „NATURE“
…das kleinste Endoskop der Welt!
0.1mm
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Flächiges OCT – System zur Hautkrebserkennung
(EU-Projekt VIAMOS)
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
Intensity 10 µm 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
Mikroskop für flüssige Emulsion
(Zusammen HS-Mannheim )
Abbildung von Zellen in Bioreaktoren
Hohe Auflösung & Robustheit
(Zellauflösung, 100°C , 1bar)
09:49:31
Doublet NA 0.75 Scale: 37.00 ORA 06-Dec-12
0.68 MM
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
Optik in der Medizintechnik - ITO-Beispiele
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 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 2SWS
Übung 2SWS
Optik-Design Prof. Dr. A. Herkommer
Vorlesung (mit integrierten Übungen) 2SWS
Aktuelle Themen und Geräte der biomedizinischen Optik (evtl. eigene Veranstaltung für Medtech) Prof. Dr. A. Herkommer
Seminarvorträge zu aktuelen Themen 2SWS
Teilnehmerzahl ist limitiert auf 15 Teilnehmer
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
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
Praktische Übungen (z.B. Mikroskopie-Technik, Augenspiegel)
Labor-Besichtigungen ITO (3D-Messtechnik, Holographie, etc.)
Page 22
KW Montag Mittwoch Donnerstag42 - - V1: Überblicksvorlesung
43 V2: Geometrische Optik entfällt Praktikum / Übung
44 V3: Grundlagen opt. Systeme Übungen entfällt (Allerheiligen)
45
V4: Mikroskop inkl. Beleuchtung
Übungen Praktikum / Labor
46 V5: Kontrast, MTF Übungen Praktikum / Labor
47 V6: Moderne Mikroskopie Übungen
S1: Chromatisch Konfokales-Mikroskop
S2: Strukturierte Beleuchtung
48 V7: Fluoreszenzmethoden Übungen
S3: Fluoreszenz Tumorlokalisation
S4: STED/PALM
49 V8: Endoskope Übungen
S5: Kapsel-Endoskopie
S6: OCT-Endoskopie
50 V9: Stereomikroskop Übungen Praktikum / Labor
51 V10: Spektroskopie, Hyperspektral Übungen
S7: Hyperspektrale Bildgebung
S8: spektrale Krebsdiagnose
2 V11: Moderne Ophtalmologie Übungen Exkursion
3 V12: Lasersysteme Übungen
S9: Moderne Augenvermessung
S10: Optische Pinzette
4 V13: Optische Messtechnik Übungen Praktikum / Labor
5 V14: Detektoren, Rauschen Klausurvorbereitung Klausurvorbereitung
6 Klausur
Seminar-Themen - Beispiele
Lehrinhalte der Module
Optik Design Prof. Dr. A. Herkommer
Grundlagen der geometrischen Optik
Bildfehler und deren Korrektur
Bewertung der Abbildungsgüte
Typen optischer Systeme
(Foto, Mikro, Scan, Zoom)
Praktische Design-Übungen
mit Optikdesign-Software
… 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
Spezialisierungsfach „Optik“ im MSc
Modulnr.
(aus LSF)
Dozent Benennung SWS Moduldau
er
Turnus
Kernfächer
47260 Herkommer Entwurf, Design und Simulation optischer
Systeme für die Medizin
4 1 WS
Ergänzungsfächer
46380 Herkommer Optische Systeme in der Medizintechnik 4 1 WS
46980 Herkommer / Werner Laser, Light sources and Illumination
Systems
4 1 SS
33710 Osten Optische Messtechnik und Messverfahren 4 1 SS
Modulcontainer Kernfächer / Ergänzungsfächer mit 6 LP:
Modulnr.
(aus LSF)
Dozent Benennung SWS Moduldau
er
Turnus
29980 Menke
Einführung in das Optik-Design 2 1 WS
Neu Herkommer Advanced optical design 2 1 Unregel.
31870 Haist Bildverarbeitungssysteme in der industriellen
Anwendung
2 1 WS
Modulnr.
(aus LSF)
Dozent Benennung Moduldau
er
Turnus
47280 Herkommer Praktische Übungen zu Optik in der
Medizintechnik
1 WS
Modulcontainer Ergänzungsfächer / Praktikum mit 3 LP
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