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