Master Medizintechnik (M. Sc.)

Das Modul bietet einen umfassenden Überblick über die Anwendung von KI in der Medizin und adressiert aktuelle Entwicklungen, Technologien und Herausforderungen. Es kombiniert theoretische Grundlagen der KI mit praxisnahen Fallstudien und beleuchtet ethische, technische und regulatorische Aspekte der KI-Implementierung. Ziel ist es, den Studierenden ein tiefgreifendes Verständnis für die Entwicklung und den Einsatz von KI in der Medizin entlang der gesamten Gesundheitsversorgung – von Prävention und Diagnose bis zur Nachsorge – zu vermitteln.

Technologische Schwerpunkte bilden dabei:

• Large Language Models (LLMs) für die Automatisierung medizinischer Dokumentation,
• Generative Adversarial Networks (GANs) zur Verbesserung bildgebender Verfahren,
• multimodale Modelle zur Integration von Text-, Bild- und Biosignaldaten,
• KI-gestützte Echtzeit-Systeme zur Früherkennung kritischer Zustände und im Kontext von Brain-Computer-Interfaces,
• KI-gestützte Robotik, einschließlich präziser chirurgischer Assistenzsysteme und teilautonomer Roboter.

Ethische und regulatorische Fragestellungen umfassen insbesondere:

• den Schutz sensibler Daten durch Föderiertes Lernen,
• die Erklärbarkeit von KI-Modellen (Explainable AI),
• die Anforderungen an KI-Systeme gemäß MDR und EU AI Act,
• die Rolle der Mensch-KI-Kollaboration in der zukünftigen Verbesserung der Patientenversorgung.

Die Vorlesungen des Moduls werden durch praxisnahe Fallstudien, die den erfolgreichen Einsatz von KI in der Diagnostik und Therapie zeigen, komplementiert.

Nach Abschluss des Moduls verfügen die Studierenden über ein fundiertes Verständnis der Rolle von KI in der digitalen Transformation der Medizin. Sie sind in der Lage, moderne KI-Technologien wie LLMs, GANs und multimodale Modelle zu analysieren und deren Anwendungspotenzial in der Medizintechnik zu bewerten. Die Studierenden können komplexe medizinische Daten interpretieren und KI-basierte Lösungen zur Bildgebung, Signalverarbeitung, Datengenerierung und Robotik kritisch hinterfragen und anwenden. Sie haben ein Bewusstsein für ethische, regulatorische und technische Herausforderungen entwickelt und kennen Strategien zur Förderung von Datensicherheit und Fairness. Darüber hinaus verstehen sie die Bedeutung von Explainable AI. Sie sind in der Lage, KI-Lösungen in interdisziplinären Teams zu diskutieren und erfolgreich umzusetzen. Abschließend können sie zukünftige Trends und Potenziale der KI in der personalisierten Medizin und der klinischen Praxis einschätzen.

• Die Studierenden werden auf eine Auswahl von Lehrbüchern und aktuellen wissenschaftlichen Artikeln verwiesen, um ihre Kenntnisse zu vertiefen und sich auf die Prüfungen vorzubereiten.

Vorlesungsskript, Datenblätter, Normen, detaillierte Praktikumsanleitungen, digitales Zusatzmaterial auf der Lehrplattform Moodle

Vermittlungen von Wissen in Vorlesungen und Übungen und praktische Arbeiten in Form von Kurspraktika

Abschluss der Module Scientific Computing und Informatik 3 werden empfohlen

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

• Grundlagen der Biosignalverarbeitung (Definition, Eigenschaften und Klassifikation von Biosignalen, biomedizinische Signale des Menschen, Artefakte, Signalverarbeitungskette)

Basierend auf EEG, EKG und funktionellen MRT-Signalen:

• grundlegende Methoden der Biosignalverarbeitung (Approximation, Interpolation, nummerisches Differenzieren, Filterung, Regularisierung, Auto- und Kreuzkorrelation)
• spezielle Methoden der Biosignalverarbeitung (SG-Filter, allgemeines lineares Modell, PCA, ICA, graphenbasierte Netzwerkanalysen)
• Zeit-Frequenz-Analysen (FFT, STFT, Wavelet-Transformation)
• inverse Probleme und Blind Source Separation
• Anwendungen von Biosignalen in Brain-Computer-Interfaces und zum Neurofeedback

Nach erfolgreichem Abschluss der Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage

• Kenntnissen der analogen und digitalen Signal- und Systemanalyse auf die Anwendung in Medizin, Biomedizin und Biologie zu übertragen
• Biosignale zu klassifizieren und für spezifische Signale geeignete Methoden der Biosignalverarbeitung zu identifizieren
• allgemeine Methoden der Biosignalverarbeitung auf spezifische Biosignale zu übertragen
• komplexe Biosignale computergestützt durch geeignete Vorverarbeitung aufzubereiten und anschließend zu analysieren
• einfach und komplexe Algorithmen zur Analyse normaler und pathologischer Biosignale zu implementieren bzw. anzuwenden
• Resultate der Biosignalanalyse zu interpretieren
• Resultate der Biosignalanalyse für die Anwendung in Diagnostik, Patientenüberwachung und Therapie zu visualisieren

• Meyer, M.: Signalverarbeitung. Analoge und digitale Signale, Systeme und Filter, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2017.
• Frey, Th., Bossart, M.: Signal- und Systemtheorie, Vieweg + Teubner, Wiesbaden, 2008.
• Husar, P.: Biosignalverarbeitung, Springer, Berlin, 2010.

Skript zur Vorlesung, detaillierte Praktikumsanleitung (Intranet)

Vermittlung von Wissen in Vorlesungen; Einzel- und Gruppenarbeit, Erarbeitung von Lösungen als Praktikum im Labor mit Präsentation der eigenen Ergebnisse.

Umfassende Kenntnisse der Signal- und Systemanalyse; erfolgreicher Abschluss der Module Scientific Computing und Informatik 3 sowie Grundkenntnisse in MATLAB werden empfohlen.

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

Das Modul bietet eine umfassende Einführung in die Grundlagen der Robotik mit einem Schwerpunkt auf medizintechnischen Anwendungen. Folgende Themen werden behandelt:

• Überblick über Schlüsseltechnologien und Anwendungen, z. B. chirurgische Präzisionsroboter, Rehabilitationstechnologien, Pflegeassistenzsysteme und klinischen Analytik / Diagnostik,
• Grundlagen der Kinematik und Dynamik von Robotersystemen,
• Mechanik, Sensorik, Aktorik und elektronische Steuerungstechnik in robotischen Systemen,
• Steuerungs- und Regelungstechniken für die Bewegungsplanung und -ausführung,
• Einführung in die Bewegungsplanung und Trajektoriensteuerung für komplexe Aufgaben,
• Anwendungen der Robotik in der Medizintechnik,
• Mensch-Roboter-Interaktion, sowie Sicherheitsaspekte und ergonomische Anforderungen,
• Robotik und Integration von Bildverarbeitungssystemen (z. B. CT, MRT, Ultraschall).

In den Praktika setzen sich die Studierenden mit der Programmierung und Simulation einfacher Robotiksysteme auseinander und testen diese an realen Prototypen.

Nach Abschluss des Moduls sind Studierende in der Lage:

• die Grundlagen der Kinematik, Dynamik und Steuerung robotischer Systeme zu verstehen und anzuwenden,
• spezifische Anforderungen robotischer Systeme in der Medizintechnik zu analysieren und passende Lösungen zu entwickeln,
• einfache Robotersysteme zu programmieren und für medizinische Anwendungen anzupassen,
• innovative Ideen für robotergestützte Verfahren in der Medizin zu entwickeln und kritisch zu bewerten.

• Die Studierenden werden auf eine Auswahl von Lehrbüchern, aktuellen Application Notes und Design Guides verwiesen, um ihre Kenntnisse zu vertiefen und sich auf die Prüfung vorzubereiten..

Vorlesungsskript; Data Sheets, Application Notes und Design Guides; Praktikumsanleitungen

Vermittlungen von Wissen in Vorlesungen und Übungen; praktische Arbeiten in Form von Kurspraktika

Abschluss der Module Scientific Computing, Informatik 3, Medizinische Gerätetechnik und Embedded Digital Systems wird empfohlen

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

Vorlesung und Übung mit folgenden Schwerpunkten

• Wdh. Entwicklungsprozess Medizinprodukte (1. Teil)
• Entwicklungsprozess Medizinprodukte (2. Teil):
  • Design und Entwicklung (Validierung, Klinische Evaluation)
  • Design Transfer
  • Prozessvalidierung (FMEA)
  • Konformitätbewertungsverfahren (CE)
  • Markteinführung (Produktionsbeginn, …)
  • Marktüberwachung
  • Re-audit
• Designänderungen (Korrektur- & Verbesserungsmanagement)
  • Correction and Preventive Actions (CAPA)
  • Methoden der Fehleranalyse und -bewertung
  • Change Control
• Projektmanagement in der Medizinproduktentwicklung (2. Teil)
• Software als Medizinprodukt (2. Teil)
  • Prüfung (Test, Verifizierung)
  • Software-Validierung
  • Bereitstellung, Wartung und Stilllegung
  • Fehleranalyse und Post-Market Surveillance
  • Datenschutz und ethische Aspekte

Praktikum Medizinproduktentwicklung (2. Teil):

• Verifizierung eines Medizinprodukts (2. Teil)
• Validierung eines Prozesses
• Designänderung
• Präsentation & Diskussion der Projektergebnisse

Anschließend an das Modul „Medizinproduktentwicklung 1 im 1. FS“ werden weiterführend Kenntnisse im Lebenszyklus eines Medizinproduktes vermittelt, bei der die Planung und Durchführung von Tests zur Verifizierung des entwickelten Medizinproduktes im Fokus stehen. Des weiteren werden Einblicke in das Änderungsmanagement, die Produkt- und Prozessvalidierung gegeben

Fachkompetenz:

Methodenkompetenz:

• Kompetenz in der Durchführung von Tests zur Verifizierung des entwickelten Prototyps, Prozessvalidierungen und Designänderungen im Rahmen der Medizinproduktentwicklung
• Grundlagen des Projektmanagements und die Fähigkeit in interdisziplinären Teams zu arbeiten

• Kutz, M.: Biomedical Engineering and Design Handbook.
• Schumacher, M.: Developing Medical Device Software to IEC 62304 and ISO 14971.
• Software as a Medical Device (SaMD): Clinical Evaluation (International Medical Device Regulators Forum).
• ISO 13485:2016 – A Complete Guide to Quality, 2016.
• https://www.ecfr.gov (FDA 21 CFR Part 820).
• https://eur-lex.europa.eu/(Verordnung (EU) 2017/745 und 2017/746 Medizinprodukte, In-vitro-Diagnostika).

Skript zur Vorlesung (Intranet), Detaillierte Praktikumsanleitung (Intranet)

Vermittlung von Wissen in Vorlesungen; Einzel- und Gruppenarbeit, Erarbeitung von Lösungen als Praktikum im Labor mit Präsentation der eigenen Ergebnisse

Abschluss Medizinproduktentwicklung 1 im 1. FS erforderlich, Grundkenntnisse in Medizinprodukterecht empfohlen

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

Das Modul „Klinische Praxis“ zielt darauf ab, den Studierenden durch direkte Einblicke in Kliniken oder Unternehmen ein praxisnahes Verständnis für klinische und unternehmerische Arbeitsumgebungen zu vermitteln. In diesem Modul erhalten die Studierenden die Gelegenheit, Kliniken des Universitätsklinikums Jena zu besuchen und einen Eindruck davon zu gewinnen, wie medizinische Geräte patientennah eingesetzt werden, und erleben aus erster Hand, welche Herausforderungen und Arbeitsprozesse bestehen.
Auf der anderen Seite haben die Studierenden auch die Möglichkeit, biomedizinische Unternehmen zu besuchen, um die neuesten Technologien kennenzulernen. Dies bietet ihnen die Chance, das im Studium erworbene theoretische Wissen in der Praxis zu erproben und kritische Kompetenzen zu entwickeln, die für ihre zukünftige Karriere essentiell sind.
Zudem ermöglicht das Modul wertvolle Netzwerkmöglichkeiten mit Branchenprofis, die als Mentoren dienen und den Studierenden Einblicke in berufliche Perspektiven sowie die neuesten Trends und Technologien der Branche geben. Diese Erfahrungen sind unerlässlich, um die Studierenden auf die Herausforderungen und Chancen, die ihre zukünftigen Arbeitsumfelder bieten, vorzubereiten.

Das Modul „Klinische Praxis“ ermöglicht es Studierenden der biomedizinischen Technik, praktische Erfahrungen in Kliniken und Unternehmen zu sammeln. Die Studierenden lernen, ihr theoretisches Wissen in realen Arbeitsumgebungen eingesetzt wird und entwickeln ein Verständnis für die Abläufe und Herausforderungen im klinischen und unternehmerischen Alltag.
Sie stärken zudem ihre kommunikativen Fähigkeiten und bauen ein berufliches Netzwerk auf, das für ihre zukünftige Karriere essenziell ist.

keine

Präsentationen, Visitationen, Diskussion

keine

Alternative Prüfungsleistung (AP): Teilnahmeschein

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

Während des Masterstudiums wird den Studierenden die Möglichkeit gegeben, drei konkrete Forschungs- oder Entwicklungsprojekte innerhalb der Hochschule oder in einer externen Institution zu bearbeiten. Die Projekte können in verschiedenen Teilgebieten der Medizintechnik angesiedelt sein oder thematisch aufeinander aufbauen. Sie sollen im Verlaufe des Masterstudiums bei steigendem Umfang in zunehmender Eigenverantwortung und Eigenständigkeit bearbeitet werden.

Innerhalb der Projekte sollen die Studierenden Lösungskonzepte entwickeln und in selbstständig durchgeführten Experimenten ihre praktischen Erfahrungen vertiefen. Je nach Umfang und Aufgabenstellung können Projekte in einer Einzel- oder Gruppenarbeit umgesetzt werden.

Die Studierenden formulieren mit der betreuenden Person die inhaltlichen Schwerpunkte, das Arbeitskonzept und die finale Darstellung der Ergebnisse. Dies kann z.B. die Anfertigung eines Posters, die Präsentation in einem Vortrag oder das Verfassen eines wissenschaftlichen Berichtes sein. Die Präsentation soll den Kriterien einer wissenschaftlichen Veröffentlichung bzw. eines wissenschaftlichen Vortrages genügen.

Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, ein Forschungs- oder Entwicklungsprojekt selbständig oder als Teil einer Forschungs- oder Entwicklungsgruppe zu bearbeiten. Dies beinhaltet insbesondere

• ein Projekt unter Anleitung zu planen und ein geeignetes Arbeitskonzept zu entwickeln,
• das Arbeitskonzept wissenschaftlichen Maßstäben entsprechend umzusetzen,
• mögliche Lösungsansätze für die zu bearbeitende Forschungsfrage des Projektes zu entwickeln,
• den aktuellen Stand der Technik im gewählten Themengebiet zu erarbeiten und, wenn praktisch möglich, ganz oder in Teilen für das Projekt umzusetzen,
• selbständig der Aufgabe entsprechende Experimente durchzuführen
• experimentelle Ergebnisse zu analysieren und in den wissenschaftlich-technischen Kontext einzuordnen
• das Projekt im Rahmen eines wissenschaftlichen-technischen Berichts, Posters oder Vortrags zu präsentieren.

• Themenspezifisch.

themenspezifisch

praktische Einzel- und Gruppenarbeit

keine

Alternative Prüfungsleistung (AP): Dokumentation in Form eines Referats, Posters oder Projektberichts; wird zu Projektbeginn gemeinsam mit der betreuenden Person festgelegt

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

In dem Modul Biophotonik werden die Studierenden mit lichtbasierten Verfahren in biomedizinischen Anwendungen vertraut gemacht. Dieses Modul bietet einen tiefgehenden Einblick in die theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungen von Licht in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis für die Einsatzmöglichkeiten von Photonik in der Biomedizin zu entwickeln, von der nicht-invasiven Diagnostik über die zielgerichtete Krebstherapie bis hin zur Förderung der Wundheilung und zur Untersuchung zellulärer Prozesse. Der Kurs legt besonderen Wert auf die interdisziplinäre Integration von Physik, Biologie und Ingenieurwesen sowie auf die Entwicklung praktischer Fähigkeiten in der Handhabung biophotonischer Instrumente und Techniken. Studierende werden nicht nur mit den aktuellen Forschungsfortschritten und technologischen Entwicklungen vertraut gemacht, sondern auch dazu angeregt, innovative Lösungen für Herausforderungen in der biomedizinischen Forschung und klinischen Praxis zu entwickeln.

1. Grundlagen der Biophotonik und Licht-Materie-Interaktionen
• Einführung in die Biophotonik: Überblick, Geschichte, und Bedeutung.
• Grundprinzipien der Licht-Materie-Interaktionen: Absorption, Streuung, Fluoreszenz, und Phosphoreszenz.
2. Laser und ihre medizinischen Anwendungen
• Grundlagen der Lasertechnik: Eigenschaften von Lasern und deren Handhabung.
• Laser in der Medizin: Von chirurgischen Eingriffen bis hin zur photodynamischen Therapie.
• Sicherheitsaspekte im Umgang mit Lasern in medizinischen Anwendungen.
3. Mikroskopische Techniken in der Biophotonik
• Grundlagen der Mikroskopie: Von traditionellen zu fortgeschrittenen Techniken.
• Fluoreszenzmikroskopie: Prinzipien, Anwendungen, und Fluoreszenzmarker.
• Konfokale Mikroskopie: Technische Aspekte und Vorteile.
• Super-Resolution-Mikroskopie: Techniken wie STED und PALM/STORM, und deren Anwendungsbereiche.
4. Endoskopie
• Systemaufbau und Techniken
• Diagnostische Anwendungen
• Therapeutische Eingriffe und minimalinvasive Operationen
• Entwicklung fortgeschrittener Endoskopie-Methoden wie Kapselendoskopie, Piezo-Sonden, IVUS und IV-OCT
5. Spektroskopische Methoden
• Raman-Spektroskopie: Grundlagen, instrumentelle Umsetzung, und biomedizinische Anwendungen.
• Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS): Prinzipien und Einsatz in der klinischen Diagnostik.
• Hyperspektrale Bildgebung: Technik, Datenanalyse und Anwendungen in Medizin und Biologie.
6. Bildgebende Verfahren in der Biophotonik
• Optische Kohärenztomographie (OCT)
• Photoakustische Bildgebung
• Diffuse Optical Imaging (DOI)
• Functional-NIR
7. Innovative Technologien und Perspektiven
• Optogenetik: Einsatz von Licht zur Kontrolle genetisch modifizierter Zellen.
• Biophotonische Sensoren: Entwicklung und Anwendung in der Diagnostik.
• Neue Trends in der Biophotonik.

etc.

Das Hauptziel dieses Biophotonik-Moduls ist es, den Studierenden fundierte Kenntnisse über die Anwendung von Lichttechnologien in der Biomedizin zu vermitteln.
Sie sollen die Prinzipien der Licht-Materie-Interaktion verstehen und lernen, wie Techniken wie die optische Kohärenztomographie und die Fluoreszenzbildgebung in Diagnostik und Forschung eingesetzt werden.
Ziel ist es, dass die Teilnehmer nach Abschluss des Kurses in der Lage sind, diese Technologien kritisch zu bewerten und für innovative Lösungen in der medizinischen Praxis und Forschung anzuwenden.

• Keiser, G.: Biophotonics: Concepts to Applications, Springer Nature, Singapore, 2022.
• Prasad, P. N.: Introduction to Biophotonics, Wiley, 2004.
• Meglinski, I.: Biophotonics for Medical Applications, Elsevier Science, 2015.

Vorlesungsskript in Form von Foliensammlung; Versuchsanleitungen zum Praktikum

Vermittlungen von Wissen in Vorlesungen; praktische Arbeiten in Form von Praktikumsversuchen an biomedizinischen Geräten.

Grundkenntnisse der Anatomie, Physiologie und KI in der Medizin

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

• Es handelt sich um ein Kernmodul der Studiengangs Medizintechnik, da Studierenden die Kenntnisse über eine Vielzahl an medizintechnischen Verfahren erhalten.

• Grundlagen diagnose- und therapieunterstützender Bildverarbeitungssysteme (bildgebende Verfahren, Bildverarbeitungskette, Bildklassifikation)
• Vorverarbeitung (Punktoperatoren, lokale Operatoren, Glättungsfilter, Kantenfilter, Intensitätstransformationen, Histogramm-Modifikation, morphologische Operatoren, Subsampling, Binning)
• Registrierung medizinischer Bilddaten (landmarken-, oberflächen- und voxelbasierte Registrierung, lineare und nichtlineare Verfahren, Evaluierung von Registrierungsverfahren)
• Segmentierung medizinischer Bilddaten (Schwellwertverfahren, Bereichs- und Volumenwachstum, clusterbasierte und kantenbasierte Segmentierung, aktive Konturen, Evaluierung von Segmentationen)
• morphometrische Analysen
• KI-gestützte Klassifizierung medizinischer Bilder (Merkmalsextraktion und -reduktion, künstliche neuronale Netze, Faltungsnetze, lineare und nicht-lineare Clusterverfahren)
• Visualisierung medizinischer Bilddaten (Visualisierung von Grauwertbildern, Visualisierung von Farbbildern, 3D Visualisierung)
• Archivierung und Übertragung medizinischer Systeme (DICOM-Datenformat, RIS, PACS, Einbettung in klinische Informationssysteme und Datenbanken)

Nach erfolgreichem Abschluss der Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage

• Bildgebende Verfahren der Medizin zu benennen und daraus resultierende Bilder zu klassifizieren
• Kenntnisse der allgemeinen digitalen Bildverarbeitung auf die medizinische Bildgebung anzuwenden
• zu verschiedenen Bildern korrespondierende Methoden der medizinischen Bildverarbeitung zu identifizieren
• komplexe medizinische Bilder computergestützt mittels Vorverarbeitung (Digitalisierung, Filterung, Merkmalsextraktion) für die Bildanalyse bereitzustellen
• einfache Algorithmen für die Analyse normaler und pathologischer Bilder zu implementieren
• komplexe Standardverfahren für die Verarbeitung medizinischer Bilddaten anzuwenden
• Resultate der medizinischen Bildverarbeitung zu interpretieren
• Aufbau und Arbeitsweise von RIS und PACS – Systemen zu verstehen und diese Systeme zur Archivierung, Bereitstellung und Übertagung von Bilddaten anzuwenden

• Handels, H.: Medizinische Bildverarbeitung. Bildanalyse, Mustererkennung und Visualisierung für die computergestützte ärztliche Diagnostik und Therapie, Vieweg+Teubner, Wiesbaden, 2009.
• Dössel, O.: Bildgebende Verfahren in der Medizin. Von der Technik zur medizinischen Anwendung, Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg, 2016.

Skript zur Vorlesung, detaillierte Praktikumsanleitung (Intranet)

Vermittlung von Wissen in Vorlesungen; Einzel- und Gruppenarbeit, Erarbeitung von Lösungen als Praktikum im Labor mit Präsentation der eigenen Ergebnisse.

Umfassende Kenntnisse der Signal- und Systemanalyse; erfolgreicher Abschluss der Module Scientific Computing, Informatik 3 und Biosignalverarbeitung sowie Grundkenntnisse in MATLAB werden empfohlen

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

Einsatz von Schnittbildverfahren für die morphologische, funktionelle und molekulare Bildgebung in der Biomedizin

• Grundlagen der Magnetresonanz (Kernspin; magnetisches Moment; Atomkern im Magnetfeld; makroskopische Magnetisierung; Resonanzanregung; Relaxationsprozesse; chemische Verschiebung)
• Magnetresonanz-Tomographie (Impulssequenzen; Gradientenfelder; selektive Schichtanregung; Ortskodierung; Bildrekonstruktion; Parameterwichtung; ultraschnelle Bildgebung; funktionelle Bildgebung)
• Computertomographie (Funktionsprinzip; Radontransformation; Rekonstruktion aus Projektionen; Houndsfield-Einheiten; Bild-kontrast; Dosisbedarf; Ort- und Zeit-auflösung; 3D-Visualisierung)
• Molekulare und nuklearmedizinische Bildgebung (Überblick; Historie; Tracer-Technik; Radionuklide und -liganden; Hybridisierung; radioaktive Markierung; Radiochemie und Radiopharmazie; Zyklotron; Gamma-Kamera; SPECT; therapeutische Ansätze)
• Positronen-Emissions-Tomographie (Positronen-Emitter; radiochemische Markierung; Koinzidenz-Messtechnik; Auflösung und Ausbeute; 3D-Messtechnik; Absolutquantifizierung und Korrekturen)
• Bildverarbeitung in (3 + 1) Dimensionen (Volumetrie; 3D-Bildregistrierung; pharmakokinetische Modellierung; Parameter-Mapping; biostatistische Analyse; Volume- und Surface-Rendering)

Lernziele:

• Erwerb von umfassenden Kenntnissen auf dem Gebiet der tomographischen Abbildungsverfahren
• Vermittlung von vertieften Kenntnissen der 3D-Schnittbilddiagnostik und der Gerätetechnik
• Vermittlung von vertieften Kenntnissen der molekularen und nuklearmedizinischen Diagnostik
• Erwerb von praktischen Fähigkeiten zur aktiven Bearbeitung von Aufgabenstellungen im Bereich der zeitaufgelösten funktionellen Bildgebung

Zu erwerbende Kompetenzen:

• Erwerb von vertieften Kenntnissen zur zeitaufgelösten 3D-Bildgebung in der Biomedizin
• Kenntnisse zur quantitativen Abbildung molekularer, zellulärer und organspezifischer Prozesse
• Selbständige und eigenverantwortliche Bedienung der bildgebenden Geräte (MRT, CT, SPECT, PET)
• Erwerb von grundlegenden Kenntnissen zur Visualisierung von Datensätzen in (3 + 1) Dimensionen
• Entwicklung und Einsatz von Techniken der tomographischen Bildgebung im Hinblick auf die Anforderungen in Forschung und Krankenversorgung

• Dössel, O.: Bildgebende Verfahren in der Medizin. Von der Technik zur medizinischen Anwendung, Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg, 2016.
• Hendee, W. R., Ritenour, E. R. : Medical Imaging Physics, Wiley-Liss, New York, NY, 2002.
• Reiser, M., Semmler, W.: Magnetresonanztomographie, Springer, Berlin, 2002.
• Robb, R. A.: Biomedical Imaging, Visualization, and Analysis, Wiley-Liss, New York [u.a.], 2000.
• Bogdanov, A. A., Ernst, Licha, K.: Molecular Imaging, Springer, Berlin [u.a.], 2004.

Vorlesungsmitschrift (evtl. Skript zur Vorlesung), detaillierte Versuchsanleitungen, Korrekturen der Versuchsprotokolle

z.T. E-Learning (interaktive Lernsoftware).

Erfolgreicher Abschluss des Moduls KI in der Medizin wird empfohlen. Vorkenntnisse in Anatomie/ Physiologie, Medizinischer Messtechnik, Molekulare Medizin, Biosignalverarbeitung; Beherrschen einer höheren Programmiersprache (z. B. C++, C#, Python).

Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.)

unbenoteter Laborschein (LS) für erfolgreich absolviertes Praktikum

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)

Während des Masterstudiums wird den Studierenden die Möglichkeit gegeben, drei konkrete Forschungs- oder Entwicklungsprojekte innerhalb der Hochschule oder in einer externen Institution zu bearbeiten. Die Projekte können in verschiedenen Teilgebieten der Medizintechnik angesiedelt sein oder thematisch aufeinander aufbauen. Sie sollen im Verlaufe des Masterstudiums bei steigendem Umfang in zunehmender Eigenverantwortung und Eigenständigkeit bearbeitet werden.

Innerhalb der Projekte sollen die Studierenden Lösungskonzepte entwickeln und in selbstständig durchgeführten Experimenten ihre praktischen Erfahrungen vertiefen. Je nach Umfang und Aufgabenstellung können Projekte in einer Einzel- oder Gruppenarbeit umgesetzt werden.

Die Studierenden formulieren mit der betreuenden Person die inhaltlichen Schwerpunkte, das Arbeitskonzept und die finale Darstellung der Ergebnisse. Dies kann z.B. die Anfertigung eines Posters, die Präsentation in einem Vortrag oder das Verfassen eines wissenschaftlichen Berichtes sein. Die Präsentation soll den Kriterien einer wissenschaftlichen Veröffentlichung bzw. eines wissenschaftlichen Vortrages genügen.

Die Studierenden stellen das aktuelle oder ein bereits abgeschlossenes Projekt im Rahmen einer gemeinsamen Veranstaltung den Studierenden im Masterstudiengang Medizintechnik 1. FS vor.

DDie Studierenden sind nach Abschluss des Moduls in der Lage, ein innovatives wissenschaftliches Projekt, alleinstehend oder als ein Teilprojekt in einer Forschungs- oder Entwicklungsgruppe, in Eigenverantwortung zu bearbeiten. Dies beinhaltet insbesondere

• ein innovatives Projekt selbständig zu planen und ein geeignetes Arbeitskonzept zu entwickeln,
• das Arbeitskonzept wissenschaftlichen Maßstäben entsprechend in Eigenverantwortung umzusetzen,
• selbständig mögliche Lösungsansätze für die zu bearbeitende Forschungsfrage des Projektes zu entwickeln,
• den aktuellen Stand der Technik im gewählten Themengebiet zu erarbeiten und für das Projekt umzusetzen,
• der Aufgabe entsprechende Experimente in Eigenverantwortung durchzuführen
• experimentelle Ergebnisse zu analysieren, in den wissenschaftlich-technischen Kontext einzubetten und in publizierfähiger Form zusammenzufassen
• das Projekt im Rahmen eines wissenschaftlichen-technischen Berichts und /oder als Poster oder Vortrag im Rahmen einer wissenschaftlichen Veranstaltung zu präsentieren.

• Themenspezifisch.

themenspezifisch

praktische Einzel- und Gruppenarbeit

keine

Alternative Prüfungsleistung (AP): Dokumentation in Form eines Referates, Posters oder Projektberichts; wird zu Projektbeginn gemeinsam mit der betreuenden Person festgelegt

• Master Medizintechnik (Pflichtmodul)