Medizinische Gerätetechnik II Medizinische Optik und Laser Schall und Ultraschall weitere Themen… WiSe 2014/15 2 Was ist „(bio)medizinische Optik” ? Einsatz optischer Techniken – um Krankheiten zu diagnostizieren und zu behandeln und – um (neue) biologische Informationen zu gewinnen WS 2014/15 Medizinische Gerätetechnik II - Einführung 3 Was ist „(bio)medizinische Optik” ? • Alles was mit dem Auge bzw. dem Sehen zusammenhängt – – – • Physik und Physiologie des Auges und des Sehens ▪ ▪ Sehfehler und ihre Korrektur oder Behandlung ▪ ▪ Brillen und Kontaktlinsen Hornhautoperationen, künstliche Augenlinsen … Augenbezogene optische Instrumente ▪ Lupe, Fernrohr … Optische Diagnoseverfahren – in Vivo ▪ ▪ ▪ – • 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 ▪ ▪ ▪ Betrachtung von Gewebepräparaten Identifikation und Quantifizierung verschiedener Zellsorten Untersuchung der Funktion einzelner Zellen Optische Therapieverfahren – Einwirkung auf das Gewebe mit Licht, insbesondere mit Lasern ▪ ▪ Schneiden, Koagulieren, Fräsen, Bohren, Schweißen Aktivierung von biologischen oder biochemischen Prozessen durch Licht WS 2014/15 Medizinische Gerätetechnik II - Einführung 4 Vorteile optischer Verfahren in der Medizin • Licht ist schon ein primäres Diagnosewerkzeug – • Hohe räumliche Auflösung – – • Grundlage für minimal-invasive Chirurgie und Diagnose (Endokopie, Katheter etc.) Alle inneren freien Oberflächen des Körpers sind für Licht zugänglich Sicherheit – – • Absorptions- und Fluoreszenzspektroskopie sehr verbreitet in analytischer Chemie auch für in-situ Gewebediagnose Licht kann durch Glasfasern an den Einsatzort geleitet werden – – • schnelle biochemische Prozesse können verfolgt werden zeitaufgelöste Bildgebung (ns) ist möglich Funktionale bzw. biochemische Informationen aus optischer Spektroskopie – – • Auflösung hängt von Wellenlänge und Größe der Quelle ab Optische Mikroskopie ist grundlegend für die pathologische Diagnose Hohe zeitliche Auflösung – – • 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 – Halbleiterlichtquellen und -detektoren, Glasfaserkomponenten, integrierte Systeme sind nicht extrem teuer WS 2014/15 Medizinische Gerätetechnik II - Einführung 5 Inhalte Optik • Grundlagen – – – – – 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 – – – – Absorption durch wichtige Gewebebestandteile Streuung therapeutisch/diagnostisch nutzbarer Wellenlängenbereich Beispiel: Pulsoximetrie WS 2014/15 Medizinische Gerätetechnik II - Einführung 6 Inhalte Laser • Grundlagen – – – – – 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 WS 2014/15 Medizinische Gerätetechnik II - Einführung 7 … und nach der Optik • Ultraschall – – – – – Grundlagen Akustik Grundlagen Ultraschall Doppler-Diagnostik Ultraschall-Bildgebung Stoßwellen WS 2014/15 Medizinische Gerätetechnik II - Einführung
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