B.Sc. Medizintechnik Kompetenzfeld Sensorsignalverarbeitung

B.Sc. Medizintechnik
Kompetenzfeld
Sensorsignalverarbeitung
Prof. Dr.-Ing. B. Yang
Prof. Dr.-Ing. M. Berroth
B.Sc. Medizintechnik
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29.04.2015
B. Yang & M. Berroth
Module des Kompetenzfelds
Zwei Module:
 Signale und Systeme, Prof. Yang
 WS,
4SWS, 6LP
→ Grundlagen für Signalverarbeitung (SW)
 Schaltungstechnik, Prof. Berroth
 WS
+ SS, 6SWS, 6LP
 Schaltungstechnik
1 (V/Ü) im WS
 Schaltungstechnik 2 (V) im SS
→ Grundlagen für elektrische Sensoren (HW)
B.Sc. Medizintechnik
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Inhalte der Module
 Signale und Systeme:
 Was
sind Signale und Systeme?
 Analyse analoger und digitaler Signale und Systeme im
Zeitbereich und Frequenzbereich
 Fourier-Transformation
 Theorie der linearen Systeme
 Schaltungstechnik:
 Frequenzgänge
und Ortskurven
 Grundzüge der Vierpoltheorie
 Netzwerkanalyse bei periodischer Anregung
 Laplace-Transformation
 Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen
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Medizinische Signalverarbeitung
B.Sc. Medizintechnik
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Was ist Signalverarbeitung?
Information für Anwendungen
Signalverarbeitung
signals + system models +
math. methods + HW/SW
Signale, Messungen
Sensor
Erfassung
“Object of
interest”
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Anwendungen der Signalverarbeitung
Sprache
Audio
Bild
Video
Komm.
Radar
Auto
Messtech.
Medizin
Signalverarbeitung
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Zusammenarbeit mit Uni. Tübingen
zwischen
 Uni. Stuttgart, Prof. Yang
 Uni. Klinik Tübingen, Radiologie (Prof. Schick, Fr. Prof.
Schwenzer, Dr. Schmid, …)
in Form von
 vielen studentischen Arbeiten
 bisher
mehr als 35
 davon 8 von Medizintechnik
 gemeinen Promotionen
 gemeinsamen DFG-Projekten
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Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (1)
 Sensor: Kernspin-Tomograph (MRT)
 Signal: MRT-Spektroskopie
 Aufgabe: Untersuchung der Struktur von
Molekülen und Stoffzusammensetzung
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Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (2)
 Sensor: MRT
 Signal: Ganzkörper-MRT-Aufnahmen
 Aufgabe: Automatische Segmentierung
vom Fettgewebe zur Diagnose
von Diabetes
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Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (3)
 Sensor: MRT-PET
 Signal: MRT- und PET-Aufnahmen
 Aufgabe: Bewegungskorrektur,
Compressive Sensing
PET
Original
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Unkorrigiert
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Korrigiert
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Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (4)
 Sensor: MR-PET
 Signal: MRT- und PET-Aufnahmen
 Aufgabe: Gewebsklassifizierung,
autom. Krebserkennung
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M.Sc. Medizintechnik
Spezialisierungsfach
„Bildgebende Verfahren und Sensorsignalverarbeitung“
 Praktikum: EKG-Signale
 Dr. Lauer (Siemens Medizintechnik): Technologien der
medizinischen Bildgebung und Labordiagnostik
 Prof. Ott, Digitale Bildverarbeitung
 Prof. Yang: Spezialvorlesungen für Signalverarbeitung
 Projektpraktikum: Mustererkennung (Krebserkennung aus
MRI-Bildern)
……
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Beispiele für Schaltungsentwicklungen im
Bereich Medizintechnik
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Schaltungsentwicklung
Besondere Anforderungen in der Medizintechnik:
 Sicherheit für Patient und Arzt (z.B. Defibrilator)
 Zuverlässigkeit (z.B. Herzschrittmacher!)
 Kompakte Bauweise
 Niedriger Energieverbrauch
 Einfache Bedienbarkeit
 Einfache Konfiguration
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Entwicklungszyklus
Idee / Konzept
Hardware
Prototyp 1
Software
Prototyp 2
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Temperaturaufzeichnungsgerät
Einsatzgebiet:
 Temperatur-Überwachung von Blutkonserven
B.Sc. Medizintechnik
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Elektrolarynx
Einsatzgebiet:
 Sprechhilfe für Patienten ohne
Kehlkopf
 Microcontroller (flexibel konfigurierbar)
 Bluetooth Funkmodul (keine Steckverbinder, Hygiene!)
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IC-Entwurfszyklus
CAD-Labor
 Konzept
 Schaltplan
 Simulation
 Layout
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Halbleiterfabrik
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IC-Entwurfszyklus
Halbleiterfabrik
Messlabor INT
On-wafer Probes
 Messtechnik
 Aufbautechnik
 Charakterisierung
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Im Messlabor….
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