Medizintechnik

Die perfekte Kombination aus ingenieurtechnischen Inhalten und medizinischen Fragestellungen. Technik für den Menschen – Technik, die begeistert!

Modulhandbuch

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Bilderzeugung und Bildverarbeitung in der Medizin

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundstudium MT, insbsondere Geräte und Methoden der Kardiologie

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden erwerben Kompetenzen bei der individuellen Auswahl von Elektroden und stimulierenden Aggregaten und deren Funktionsbeurteilung im EKG. Das Labor Elektrostimulation bietet dazu an seinen mit aktuellem Equipment der klinischen Routine modern ausgerüsteten Arbeitsplätzen Kleingruppen von je 2 Studierenden eine effiziente praktische Ausbildung zur intra- und postoperative Vermessung und individuellen Programmierung von Schrittmachern, Defibrillatoren einschließlich CRT-Systemen sowie zur Technik und zum Nutzen des implantatbasierten Patient Remote Monitorings.

Dauer 2
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 150h
Workload 240h
ECTS 8.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Bildverarbeitung in der Medizin K60 (2/7), Technische Grundlagen bildgebender Verfahren K60 (3/7), Kommunikationsnetze K60 (2/7).
Jede Prüfungsleistung muss einzeln bestanden werden.

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Harald Hoppe

Empf. Semester 3-4
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

MT-spezifisch

Veranstaltungen

Bildverarbeitung in der Medizin

Art Vorlesung
Nr. EMI522
SWS 2.0
Lerninhalt
  1. Einführung und Grundlagen: Anwendungsbeispiele / bildgebende Verfahren in der Medizin / Bildverarbeitungsschritte / Pixel und Nachbarschaftsrelationen / Farbräume
  2. Mathematische Grundlagen: lineare Abbildungen / Orts- und Richtungsvektoren / längen- und winkeltreue / Rotationen und Spiegelungen / Rotationsmatrizen / Koordinaten-Transformationen / Inverse und Verkettungen von Transformationen / homogene Koordinaten
  3. Transformation von Grauwertbildern: Rohdaten / Kontrastspreizung / Kontrastanpassung / Gamma-Korrektur / normierte und kumulative  Histogramme / Verteilungsfunktion / Histogrammausgleich / Grauwerttransformationen / geometrische Transformationen / Resampling / bilineare Interpolation
  4. Vorverarbeitung und Filterung: lokale Filter / Faltungsfilter / Filtermaske / Glättungsfilter (Mittelwert-, Gauß-, Binomialfilter) / Kantenfilter (Prewitt-, Sobel-, Laplace-Filter)  / Kantendetektion nach Canny / Rangordnungsfilter / Medianfilter / Erosion und Dilatation / Opening und Closing / strukturierende Elemente
  5. Faltung, Korrelation und Hilbert-Transformation: kontinuierliche und diskrete Faltung / diskrete Faltung im Fourierraum / Bildfilterung mittels Fourier-Transformation / diskrete Korrelation direkt und im Fourierraum / normierte Kreuzkorrelation / Dekonvolution / Wiener-Kolmogorow-Filter / Hilbert-Transformation
  6. Segmentierung:Schwellwertverfahren / Region Growing

 

Literatur

Jähne, B., Digitale Bildverarbeitung, Berlin, Heidelberg, Springer, 2005

Handels, H., Medizinische Bildverarbeitung, Wiesbaden, Vieweg + Teubner, 2009

Erhardt, A., Einführung in die digitale Bildverarbeitung, Wiesbaden, Vieweg + Teubner, 2008

Dougherty, G., Digital Image Processing for Medical Applications, Cambridge University Press, 2009

Technische Grundlagen bildgebender Verfahren

Art Vorlesung
Nr. EMI524
SWS 2.0
Lerninhalt
  1. Bildgebende Verfahren und Bildspeicherung: Digitales Gesundheitswesen
  2. Magnetresonanztomographie: Physikalische Grundlagen (klassischer Kreisel, Kernspin, gyromagnetisches Verhältnis, Präzession, Quantisierung des Drehimpuls, thermisches Gleichgewicht, Boltzmann-Statistik) / Spin-Anregung / Relaxationsarten / Spin-Echos / selektive Anregung / Phasen- und Frequenzkodierung
  3. Computertomographie: Röntgentechnologie / digitale Lumineszenzradiographie / Szintillatoren / Linienintegrale und Projektionen / Fourier-Scheiben-Theorem / gefilterte Rückprojektion
  4. Positronenemissionstomographie: Physikalische Grundlagen / Single Photon Emission Computed Radiography (SPECT) / Iterative Rekonstruktion
  5. Sonographie / Ultraschall: Physikalische Grundlagen (Wellengleichung, Laplaceoperator, ebene Wellen, Kugelwellen, Wellenvektor) / Schallwellenausbreitung / Absorption / Ultraschallerzeugung / Wandlerarten (annular, linear, curved, phased) / Sende- und Empfangs-Fokussierung / Strahllenkung / Fernfeld eines Phased Array (main, grating, side lobes) / Single Pulse Response / unipolare und bipolare Anregung / Pulssequenzen / Coded Excitation (kodierte Anregung)
  6. Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM): Geschichte / Aufbau / begriffliche Grundlagen / Datenstrukturen / Information Object Definition / Module / Attribute / Datentypen / Transfersyntax / Dateiformat
Literatur

Dössel, O., Buzug, M., Biomedizinische Technik - Medizinische Bildgebung, Berlin, Boston, De Gruyter, 2013

Azhari, H., Basics of Biomedical Ultrasound for Engineers, Hoboken, N.J, John Wiley & Sons, 2010

Kramme, R., Medizintechnik, 4. Auflage, Heidelberg, Springer, 2011

Kommunikationsnetze

Art Vorlesung
Nr. EMI816
SWS 2.0
Lerninhalt

Kommunikationsmodelle

ISO/OSI- und TCP/IP-Referenzmodell

Sicherungsschicht

  • Rahmenbildung
  • Fehlerkorrektur und Fehlererkennung
  • Mehrfachzugriffsprotokolle für drahtgebundene und drahtlose Netzwerke

Vermittlungsschicht

  • Kopplung von Netzwerken
  • Routing im Internet
  • IPv4 (inkl. Subnetting)
  • IPv6

Transportschicht

  • TCP
  • UDP

Anwendungsschicht

  • Web (HTTP, Web2.0, etc.)
  • DNS
  • E-Mail (SMTP, POP, IMAP etc.)

Sicherheit

  • Aspekte der Netzwerksicherheit
  • symmetrische und asymmetrische kryptographischeVerfahren
  • Übersicht über Sicherheitsprotokolle

 

Literatur
  • Tanenbaum A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage, München, Pearson Studium, 2003
  • Stevens Richard W., TCP/IP, Reading, Mass. [u.a.], Addison-Wesley, 2005
  • Sikora, A., Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation: Internet-Protokolle und Anwendungen, München, Wien, Hanser, 2003
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