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Automatisch von der Universitätsbibliothek erstellte Publikationsliste aus der Hochschulbibliographie für die Fachgebiete Biomedizinische Technik und Biosignalverarbeitung

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Erstellt: Wed, 25 Nov 2020 23:06:18 +0100 in 3.7443 sec


Dutz, Silvio; Stang, Anton; Wöckel, Lucas; Kosch, Olaf; Vogel, Patrick; Behr, Volker Christian; Wiekhorst, Frank;
A dynamic bolus phantom for the evaluation of the spatio-temporal resolution of MPI scanners. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 519 (2021), 167446

Magnetic particle imaging (MPI) is a tomographic imaging method to determine the spatial distribution of magnetic nanoparticles (MNP) within a defined volume. To evaluate the spatio-temporal resolution of existing MPI scanners, enabling the consistent comparison of the performance of different scanner setups, we developed dynamic MPI measurement phantoms based on segmented flow. These segmented flow phantoms comprise a defined bolus of ferrofluid tracer material, which can be pumped through a tube system with defined velocities. Using a hydrophobic organic carrier oil, cylindrically shaped boluses of different diameter, length, and flow velocity can be emulated. Moving boluses were imaged by different MPI scanner types and the correlation of spatial resolution und velocity of the bolus was investigated. For all bolus dimension and flow velocity combinations investigated, we observed a decreasing spatial resolution and increasing blurring for increasing bolus velocity and decreasing bolus volume.



https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167446
Mecke, Robert;
Integration eines Einweisungsmanagementsystems im Katholischen Krankenhaus St. Johann Nepomuk in Erfurt zur Wahrung der Einweisungspflicht des Betreibers. - Ilmenau. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Integration eines Einweisungsmanagementsystems im Katholischen Krankenhaus St. Johann Nepomuk in Erfurt. Hintergrund dieser Arbeit ist die seit dem 01.01.2017 gültige Neufassung der Medizinprodukte-Betreiberverordnung, welche zu einer Verschärfung der gesetzlich geforderten Einweisungspflicht für Medizinprodukte führte. Im Rahmen einer Auditierung des Einweisungskonzepts des Katholischen Krankenhauses wurde festgestellt, dass ein Defizit in der Übersicht über den individuellen Einweisungsbedarf besteht. Der Schwerpunkt dieser Bachelorarbeit liegt auf der Konzeptionierung und Implementierung eines Einweisungsmanagementsystems in den Klinikalltag des Katholischen Krankenhauses, wodurch die gesetzlich geforderte Einweisungspflicht des Betreibers gewahrt werden kann. Verwendet wird das von der Loy & Hutz Solutions GmbH entwickelte Einweisungsmanagementsystem "Einweisung 2.0". Dieses basiert auf dem CAFM-System "waveware" und ermöglicht eine ordnungsgemäße Dokumentation von Einweisungen. Das speziell für das Einweisungsmanagementsystem konzipierte Web-Stationsmodul verfügt über verschiedene Übersichten, anhand derer der individuelle Einweisungsbedarf dargestellt werden kann. Durch die Vergabe von Rechten und Rollen wird sichergestellt, dass die anwendungsberechtigten Personengruppen nur auf die Funktionen zugreifen können, welche für die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen erforderlich sind. Zur Bewertung der Eingabe und Dokumentationsmöglichkeit von Einweisungen mithilfe des Einweisungsmanagementsystems ist eine Teststudie durchgeführt worden. Die Ergebnisse wurden dazu genutzt, bestehende Limitationen in der Funktionsweise durch den Entwurf individueller Regeln für das Katholische Krankenhaus zu beseitigen. Die abschließende Evaluation zeigt, dass die Anforderungen des Betreibers an das Einweisungsmanagementsystem erfüllt werden.



Meyer, Kevin;
Entwicklung eines Verfahrens zur sicheren Anbringung von Fäden an einer Harnleiterschiene. - Ilmenau. - 86 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines Verfahrens für die Anbringung von Fäden an einer Harnleiterschiene beschrieben. Das Verfahren soll zukünftig in der Serienfertigung entsprechend modifizierter Schienen eingesetzt werden. Hierfür werden zunächst die für die Entwicklung des Verfahrens notwendigen Grundlagen und der Stand der Technik beschrieben. Anschließend werden die Anforderungen an das Verfahren und die damit realisierten Harnleiterschienen erläutert. Die Hauptanforderungen sind: - Einmalprodukt; - Biokompatible Materialien nach ISO 10993; - Klein dimensionierte, atraumatische Anbringung; - Geringer Bauteilaufwand; Zugkraft der Fäden ≥ 7N * Sicherheitsfaktor; - Umsetzung des Verfahrens in Serie. Bezüglich dieses Anforderungsprofils werden verschiedene Verfahren zur sicheren Anbringung untersucht, bewertet und das vielversprechendste ausgewählt. In dem folgenden iterativen Entwicklungszyklus werden Funktionsmuster hinsichtlich der Anforderungen angefertigt und ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind ein Prototyp, der die Anforderungen erfüllt und ein Anbringungsverfahren, anhand dessen die Serienfertigung der modifizierten Harnleiterschienen maßgeblich vorangebracht werden kann.



Hoffmann, Rebecca;
Entwicklung und Evaluation eines additiv gefertigten Phantom-Bausatzes für die Untersuchung von Eigenschaften der Magnetpartikel-Bildgebung. - Ilmenau. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die Magnetpartikel-Bildgebung (MPI) ist ein neues Bildgebungsverfahren in der Medizin, welches in der Lage ist, die räumliche Verteilung von magnetischen Nanopartikeln (MNP) quantitativ abzubilden. Aktuell werden die Möglichkeiten der MPI-Methode in relevanten Anwendungsfeldern durch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sondiert. Phantome mit definierten und beständigen Eigenschaften sind dabei von großer Bedeutung, da sie z.B. zur Evaluation der Scannersysteme oder zur Eignungsprüfung neuer Anwendungsszenarien herangezogen werden können. Der in der vorliegenden Arbeit entwickelte Phantom-Bausatz ist durch einen modularen Aufbau für unterschiedliche Fragestellungen flexibel einsetzbar. Er besteht aus Bausteinen, die die Größe eines Voxels haben. Diese lassen sich verschiebungssicher zu größeren Objekten zusammensetzen. Für die Herstellung der Einzelteile wurde das additive Fertigungsverfahren Digital Light Processing verwendet, welches auf der schichtweisen Aushärtung von flüssigem Polymer-Harz basiert. Zur Ausbildung von definierten magnetischen Eigenschaften der Bausteine wurden vor der Fertigung MNP mit Hilfe eines neuartigen Mischverfahrens in das flüssige Polymer-Harz homogen eingebettet. Mit dieser Arbeit wird gezeigt, wie ein Phantom-Bausatz unter Berücksichtigung spezifischer Anforderungen für die Magnetpartikel-Bildgebung entwickelt und validiert werden kann. Abschließend wurde demonstriert, dass mit dem entstandenen Phantom-Bausatz unterschiedliche Fragestellungen untersucht werden können, von der räumlichen Auflösung über die Abbildungstreue, auch von anatomischen Nachbildungen, bis hin zur Quantifizierbarkeit.



Aschmann, Carsten;
Analyse der Leistungselektronik der Movita® Strong und Entwicklung eines neuen Motorsteuerkonzeptes. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines neuen Konzeptes zur Ansteuerung des Liftmotors des Movita® Lift Strong. Der Motor ist ein Gleichstrombürstenmotor, er wird zu Zeit über eine Leistungselektronik mit Relais angesteuert. Kundenrückmeldungen zeigen, dass sich unter bestimmten Umständen Funktionsverluste der Relais und damit des Liftsystems ergeben. Deswegen steht die Entwicklung einer Ansteuerung mit Halbleiterbauelementen und die Gegenüberstellung mit dem aktuellen System im Fokus dieser Arbeit. Dazu erfolgt zunächst die Analyse der aktuellen Leistungselektronik. Auf der Analyse aufbauend sind verschiedene Optimierungsmöglichkeiten aufgeführt, welche im Anschluss gegenübergestellt werden. Dabei sind die Änderungen am Gesamtsystem möglichst geringgehalten. Basierend auf diesen Ergebnissen wird eine Leistungselektronik mit einer H-Brücke aufgebaut. Ein Testaufbau zeigt die Kompatibilität des durchgeführten Aufbaus mit den Komponenten des Liftsystems. Mit einem Messaufbau erfolgt ein Vergleich der beiden Leistungselektroniken in Bezug auf Motorspannung und Motorstrom. Danach folgt die Inbetriebnahme der Leistungselektronik mit H-Brücke an einem realen Movita® Lift Strong. Dabei zeigt sich eine Störeinkopplung durch hohe Motorströme, welche zu einer sehr langsamen Bewegung des Liftsystems führt. Als Ergebnis zeigt sich, dass das Liftsystem prinzipiell mit dem durchgeführten Aufbau angesteuert werden kann. Allerdings ist eine Überarbeitung und Optimierung notwendig, um die entwickelte Steuerung am realen System einsetzen zu können.



Gräßner, Manuela;
Integration der DIN 6847-2 und der Monte Carlo Simulation für den baulichen Strahlenschutz in der Strahlentherapie in das Lehrkonzept im Wahlmodul Radiologische Technik/Strahlenschutz. - Ilmenau. - 173 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In der vorliegenden Arbeit werden die DIN 6847-2 und die Monte Carlo Simulation für den baulichen Strahlenschutz in der Strahlentherapie betrachtet. Die Ergebnisse dieser Arbeit können für die Lehre im Wahlmodul Radiologische Technik/Strahlenschutz der TU Ilmenau frei verwendet werden. Die Betrachtung der DIN 6847-2 und der Monte Carlo Simulation für den baulichen Strahlenschutz in der Strahlentherapie erfolgt in zwei unterschiedlichen Ansätzen. Der eine Ansatz beschäftigt sich mit der Untersuchung einer realen Strahlentherapieeinrichtung, in der zwei benachbarte Strahlenschutzbunker vorhanden sind. In einem der Bunker wurde im Jahr 2012 der Linearbeschleuniger getauscht, sodass eine neue Bemessung des Strahlenschutzes notwendig wurde. Für diesen Linearbeschleuniger wird anhand der DIN 6847-2 die geforderte Schutzschichtdicke berechnet und mit den realisierten Schutzmaßnahmen verglichen. Anschließend werden die realisierten Wände herangezogen und anhand der Formeln der Norm bestimmt, welche Ortsdosisleistungen hinter den Schutzmaßnahmen erwartet werden können. Als weitere Betrachtungsmethode der Strahlenschutzbunker wurde die Monte Carlo Methode unter Verwendung von Fluka und Flair herangezogen. Für diese wurde der beim Umbau realisierte Strahlenschutz als vereinfachtes Modell in die Simulation übernommen. Neben verschiedenen Darstellungen für die Einstellmöglichkeiten sowie die Strahlungsausbreitung, interessiert hier ebenfalls die Ortsdosisleistung hinter den Schutzmaßnahmen. Die Ergebnisse der Berechnung und der Simulation werden den Messergebnissen des Prüfberichts gegenübergestellt und mit diesen verglichen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass jedes Verfahren seine Vor- und Nachteile hat, die jeweils ein eigenes Anwendungsgebiet rechtfertigen. Für die Zulassung von strahlentherapeutischen Anlagen bleibt die Messung das Mittel der Wahl, da sie die realen Gegebenheiten unverfälscht berücksichtigt. Ein zweiter Ansatz für die Betrachtung der DIN 6847-2 und der Monte Carlo Simulation für den baulichen Strahlenschutz in der Strahlentherapie erfolgt anhand einer Praktikumsanleitung für die Studierenden der TU Ilmenau. Diese konfrontiert die Studierenden nicht mit fertigen Ergebnissen zu diesen Themen, sondern fordert von ihnen eine eigene Bearbeitung. Dafür werden die Grundlagen - darunter auch die DIN 6847-2 - zum Verständnis der Thematik und eine Anleitung für die Bedienung der Benutzeroberfläche Flair bereitgestellt. Mithilfe dieser Mittel sind die Studierenden in der Lage, die Berechnungen zur Strahlenschutzbemessung für die Vorbereitungsaufgaben des Praktikums zu erfüllen sowie die Einstellungen für die Simulationsaufgaben vorzunehmen. Im Anschluss sind die Ergebnisse zu diskutieren, sodass die Studierenden sich bewusst und eigenständig mit der Thematik befassen.



Reichel, Victoria Eleonore; Matuszak, Jasmin; Bente, Klaas; Heil, Tobias; Kraupner, Alexander; Dutz, Silvio; Cicha, Iwona; Faivre, Damien;
Magnetite-arginine nanoparticles as a multifunctional biomedical tool. - In: Nanomaterials : open access journal.. - Basel : MDPI, ISSN 2079-4991, Volume 10 (2020), issue 10, 2014, Seite 1-14

Iron oxide nanoparticles are a promising platform for biomedical applications, both in terms of diagnostics and therapeutics. In addition, arginine-rich polypeptides are known to penetrate across cell membranes. Here, we thus introduce a system based on magnetite nanoparticles and the polypeptide poly-l-arginine (polyR-Fe3O4). We show that the hybrid nanoparticles exhibit a low cytotoxicity that is comparable to Resovist®, a commercially available drug. PolyR-Fe3O4 particles perform very well in diagnostic applications, such as magnetic particle imaging (1.7 and 1.35 higher signal respectively for the 3rd and 11th harmonic when compared to Resovist®), or as contrast agents for magnetic resonance imaging (R2/R1 ratio of 17 as compared to 11 at 0.94 T for Resovist®). Moreover, these novel particles can also be used for therapeutic purposes such as hyperthermia, achieving a specific heating power ratio of 208 W/g as compared to 83 W/g for Feridex®, another commercially available product. Therefore, we envision such materials to play a role in the future theranostic applications, where the arginine ability to deliver cargo into the cell can be coupled to the magnetite imaging properties and cancer fighting activity.



https://doi.org/10.3390/nano10102014
Dormann, Max;
Untersuchung und Vergleich der räumlichen Auflösung räumlicher Subsampling Strategien von mehrkanaligen Ultraschallmessungen. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Ultraschall (US) findet in Bereichen der zerstörungsfreien Prüfung oder medizinischen Diagnostik Anwendung. Dafür werden vor allem in der medizinischen US-Bildgebung Arrays verwendet, da diese Echtzeit-Bildgebung ermöglichen. Diese erfolgt üblicherweise basierend auf einfachen Delay-and-Sum-Verfahren, für die die Signale überabgetastet werden müssen. Um die Auflösung zu verbessern, werden die Arrays immer größer, was in Kombination zu großen Datenmengen führt. Meisten befinden sich nur wenige Streuer im Messbereich, weshalb die Daten als dünn besetzt angenommen werden können, was zum Reduzieren der Daten die Verwendung von Compressed Sensing erlaubt. Da sich die US-Welle nicht sprunghaft über den Raum ändert, weisen die an benachbarten Kanälen gemessenen Signale sehr ähnliche und damit redundante Echos auf. Aufgrund dieser Redundanzen bietet sich eine räumliche Unterabtastung an, was in dieser Arbeit durch weglassen von Arraykanälen simuliert und mit einer Unterabtastung im Frequenzbereich kombiniert wird. Um trotz räumlicher Unterabtastung den Messbereich rekonstruieren zu können, wird der Fast-Iterative-Shrinkage-Thresholding-Algorithmus verwendet. An den entstandenen Rekonstruktionen wird anschließend untersucht, wie sich die Kanalauswahl und die Unterabtastung auf die Qualität der US-Rekonstruktionen auswirken. Ebenso werden Strategien untersucht, wie sich eine optimale Kanalunterauswahl treffen lässt. Hierfür wird als Metrik die Cramér-Rao-Schranke(CRB) genutzt. Diese gibt an, wie genau ein Punktstreuer lokalisiert werden kann und kann auch dazu genutzt werden, die Güte einer Kanalauswahl vorab zu beurteilen, was die Suche nach einer optimalen Kanalauswahl erlaubt. Dabei handelt es sich um ein kombinatorisches Problem, weshalb für größere Arrays Strategien gefunden werden müssen, die mit niedrigerem Rechenaufwand eine bestmögliche Lösung finden. In Vorarbeiten wurde eine suboptimale Lösung mithilfe des Greedy-Algorithmus gefunden. Es wird zudem eine weitere Strategie die auf dem Lösen eines Optimal Stopping Problems beruht vorgestellt und beide Strategien hinsichtlich der zu erwartenden CRB's und Rekonstruktionen aus Simulations- und Messdaten bewertet und mit den Rekonstruktionen zufälliger Kanalauswahlen verglichen. Anhand dieser Ergebnisse wird der Einfluss der räumlichen Unterabtastung auf die Bildqualität und die Aussagekraft der CRB zu erörtert.



Videobasierte Stresserkennung mittels Gesichtsausdruck und Herzaktivität. - Ilmenau. - 150 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Psychischer Stress wirkt sich sowohl kurzfristig als auch langfristig negativ auf die menschliche Gesundheit aus. Um Stress frühzeitig zu erkennen, müssen Benutzer jedoch in der Regel Fragebögen ausfüllen oder andere zeitaufwändige Maßnahmen ergreifen. In dieser Arbeit wird deshalb ein System entwickelt zur automatischen und berührungslosen Erfassung des Stresslevels in Echtzeit unter Verwendung von Herzaktivität und Gesichtsausdrücken extrahiert aus einem RGB Videostream. Bei einem Stressdatensatz mit 20 Stress und Nicht-Stress Messungen, der für die Bewertung dieses Systems aufgezeichnet wurde, erreichen Ensembles von Extremely Randomized Trees eine Accuracy von 85% bei der Stressklassifizierung. Zusammenfassend erfüllt das implementierte System die Anforderung, Stress berührungslos, automatisch und in Echtzeit zu erkennen, und bietet den Benutzern somit ein praktisches Warnsystem, um negative Auswirkungen von Stress auf ihre Gesundheit zu verhindern.



Entwurf eines Testprogramms zur Verwaltung von Parametern und Ergebnissen aus Bildsensorinformationen. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Bei der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH wird im Rahmen des Forschungsprojekts "3D-Kosyma" ein automatisierter optischer Prüfplatz entwickelt, der zur Untersuchung von Prüfobjekten mittels technischer Erkennungsverfahren dient. Ziel ist es, Oberflächenfehler des Produkts zu detektieren, wie z.B. Kratzer und Dellen, um festzustellen, ob das Produkt den Qualitätsanforderungen entspricht. Diese Arbeit befasst sich mit dem Verständnis der Verwaltung großer dynamischer Parametersätze, die zur Erkennung der o.g. Defekte durch die Prüfsysteme benutzt werden. Dazu wird das Prüfsystem "Qualileo" entwickelt. Darauf erfolgt der Entwurf einer Datenbank zur Speicherung der erforderlichen Informationen für die Prüfobjekte und Parameter sowie die Ergebnisse des Prüfprozesses. Damit diese Daten effizient verwaltet werden und auch auf die Datenbank zurückgegriffen werden kann, wird ein Testprogramm erstellt, mit dem der Benutzer die Durchführung des Prüfprozesses simulieren und die erforderlichen Kriterien dafür festlegen kann. Da sich diese Arbeit hauptsächlich auf den Entwurf des Testprogramms für das o.g. Bildverarbeitung und Fehlererkennungssystem konzentriert, werden zunächst allgemeine Konzepte zum Entwurf von Datenbanken und zu deren Erstellung mit SQL bereitgestellt. Diese Arbeit beinhaltet dann eine detaillierte Beschreibung des Entwurfs der Datenbank und ihre Integration in die Programmierumgebung im .Net-Framework. Abschließend werden die Ergebnisse nach dem Testen auf dem Prüfsystem dargestellt.



Götz, Isabel;
Entwicklung und Test eines Zentrifugationsverfahrens zur Variation der Größenverteilung magnetischer Nanopartikel mit Biomolekülcorona. - Ilmenau. - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Magnetische Nanopartikel (MNP) sind interessante Tools für eine Vielzahl biomedizinischer Anwendungen, wie der Hyperthermie, dem Drug Targeting oder dem Magnetic Particle Imaging (MPI). Die Verabreichung der Nanopartikel in Blut geht mit der Bildung einer Biomolekülcorona auf der Partikeloberfläche einher. Dies kann zu ungewünschten Effekten, wie z.B. einer Immunantwort oder Agglomeration der Partikel, führen. Zur Verbesserung der Einbettung der MNP in die biologische Matrix ist eine kontrollierte Herstellung der Partikel mit Biomolekülcorona außerhalb des Körpers sinnvoll. Eine enge Größenverteilung der resultierenden Biomolekül-MNP-Komplexe bei möglichst hoher Konzentration ist dabei wünschenswert. Um dies umzusetzen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein Zentrifugationsverfahren entwickelt und getestet. Insgesamt erfolgte dies für drei Partikeltypen, wobei es sich um mit unterschiedlichen Hüllstoffen in wässriger Phase stabilisierte Multicore-Eisenoxid-Nanopartikel (MCNP) handelte. Zur Bildung der Biomolekülcorona wurden die Partikel in fetalem Kälberserum (FCS) inkubiert. Insgesamt wurden neun unterschiedliche Zentrifugationsregime (3 Zentrifugalkraftstufen zu je 3 Zentrifugationszeiten) getestet. Die aufgestellten Kriterien für geeignete Partikel waren ein Polydispersitätsindex (PDI) ≤ 0,1, welcher einer engen Größenverteilung entspricht, bei einer Partikelkonzentration von ≥ 1,0 mg/ml. Die Größenverteilungen wurden mittels Dynamischer Lichtstreuung (DLS) und die Konzentrationen mittels Vibrating Sample Magnetometry (VSM) bestimmt. Insgesamt konnten für alle drei Partikeltypen geeignete Regime ermittelt werden. Anhand der Ergebnisse war es möglich die Protokolle zur Herstellung der drei Partikeltypen dahingehend zu optimieren, sodass nun auch eine Herstellung der Partikel mit Biomolekülcorona in enger Größenverteilung möglich ist. Dazu wurden die Protokolle um Lookup-Tabellen erweitert, die zur Entscheidungsfindung hinsichtlich der Wahl eines der ermittelten Zentrifugationsregime zur eng bzw. annähernd eng verteilten Herstellung des entsprechenden Partikeltyps herangezogen werden können. Aus den Tabellen kann außerdem entnommen werden, inwiefern die mittleren hydrodynamischen Durchmesser und Konzentrationen der einzelnen Partikeltypen anhand der geeigneten Zentrifugationsregime variiert werden können. Des Weiteren konnten durch Messung des Zeta-Potentials (ZP), welches ein wichtiges Kriterium für die Stabilität der Partikel gegenüber einer Agglomeration darstellt, Veränderungen der Oberflächenladungen vor und nach der Inkubation oder Fraktionierung nachgewiesen werden. Zudem konnten mittels Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgel-Elektrophorese (SDS-PAGE) Unterschiede in den Biomolekülcoronas in Verbindung mit den drei MCNP-Hüllstoffen veranschaulicht werden. Mittels der Bradford-Methode, die zur Bestimmung der Proteinmengen in den Überständen nach den vier magnetischen Waschschritten nach der Inkubation herangezogen wurde, zeigte sich, dass eine Reduktion der Anzahl der Waschschritte auf zwei in Betracht gezogen werden kann. Um die Wiederholbarkeit der Herstellung der eng verteilten Partikel beurteilen zu können, wurden zudem eine gewisse Anzahl an Replikaten hergestellt.



Wahler, Marco;
Verlagerung von Brennfleckaufnahmen an zwei Röntgenröhrentypen von einer Entwicklungsanlage auf eine Fertigungsanlage. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Am Standort Rudolstadt werden analoge Brennfleckaufnahmen von medizintechnischen Röntgenröhren im Rahmen der Röhrenendprüfung gemäß der Norm DIN EN 60336 angefertigt. Dieser Prozess soll von einer Entwicklungsanlage auf eine Fertigungsanlage übertragen werden, um die Prozesslaufzeiten zu optimieren. In dieser Arbeit wird eine Methodik entwickelt, die zur Verfügung stehende Programme in Bezug auf ihre Leistungsparameter und die resultierende Filmschwärzung vor Anfertigung einer Aufnahme bewertet. Nachfolgend wird eine Anzahl an Programmen ausgewählt, welche den Anforderungen der Norm in Bezug auf diese Parameter gerecht wird. Die Messwerte der resultierenden Schwärzung liegen zwar innerhalb der Toleranz, ihre Streuung erlaubt allerdings keine Prozessfähigkeit. Die Ursache hierfür wird in der Filmentwicklung gefunden und eine Verbesserung vorgeschlagen. Die Abmessungen der Länge der Brennfleckaufnahmen genügen den Anforderungen der Norm, Messwerte der Breite allerdings nicht. Als Ursache wird die Verzerrung der Brennfleckaufnahmen ausfindig gemacht und weitere Schritte empfohlen.



Stein, René; Friedrich, Bernhard; Mühlberger, Marina; Cebulla, Nadine; Schreiber, Eveline; Tietze, Rainer; Cicha, Iwona; Alexiou, Christoph; Dutz, Silvio; Boccaccini, Aldo R.; Unterweger, Harald;
Synthesis and characterization of citrate-stabilized gold-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles for biomedical applications. - In: Molecules : a journal of synthetic chemistry and natural product chemistry.. - Basel : MDPI, ISSN 1420-3049, Volume 25 (2020), issue 19, 4425, Seite 1-23

Surface-functionalized gold-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (Au-SPIONs) may be a useful tool in various biomedical applications. To obtain Au-SPIONs, gold salt was precipitated onto citrate-stabilized SPIONs (Cit-SPIONs) using a simple, aqueous one-pot technique inspired by the Turkevich method of gold nanoparticle synthesis. By the further stabilization of the Au-SPION surface with additional citrate (Cit-Au-SPIONs), controllable and reproducible Z-averages enhanced long-term dispersion stability and moderate dispersion pH values were achieved. The citrate concentration of the reaction solution and the gold/iron ratio was found to have a major influence on the particle characteristics. While the gold-coating reduced the saturation magnetization to 40.7% in comparison to pure Cit-SPIONs, the superparamagnetic behavior of Cit-Au-SPIONs was maintained. The formation of nanosized gold on the SPION surface was confirmed by X-ray diffraction measurements. Cit-Au-SPION concentrations of up to 100 [my]g Fe/mL for 48 h had no cytotoxic effect on Jurkat cells. At a particle concentration of 100 [my]g Fe/mL, Jurkat cells were found to take up Cit-Au-SPIONs after 24 h of incubation. A significantly higher attachment of thiol-containing L-cysteine to the particle surface was observed for Cit-Au-SPIONs (53%) in comparison to pure Cit-SPIONs (7%).



https://doi.org/10.3390/molecules25194425
Jauch, Philine; Weidner, Andreas; Riedel, Stefanie; Wilharm, Nils; Dutz, Silvio; Mayr, Stefan G.;
Collagen-iron oxide nanoparticle based ferrogel: large reversible magnetostrains with potential for bioactuation. - In: Multifunctional materials. - Bristol : IOP Publishing Ltd., ISSN 2399-7532, Volume 3 (2020), number 3, 035001, Seite 1-10

Smart materials such as stimuli responsive polymeric hydrogels offer unique possibilities for tissue engineering and regenerative medicine. As, however, most synthetic polymer systems and their degradation products lack complete biocompatibility and biodegradability, this study aims to synthesize a highly magnetic responsive hydrogel, based on the abundant natural biopolymer collagen. As the main component of vertebratal extracellular matrix, it reveals excellent biocompatibility. In combination with incorporated magnetic iron oxide nanoparticles, a novel smart nano-bio-ferrogel can be designed. While retaining its basic biophysical properties and interaction with living cells, this collagen-nanoparticle hydrogel can be compressed to 38% of its original size and recovers to 95% in suitable magnetic fields. Besides the phenomenology of this scenario, the underlying physical scenarios are also discussed within the framework of network models. The observed reversible peak strains as large as 150% open up possibilities for the fields of biomedical actuation, soft robotics and beyond.



https://doi.org/10.1088/2399-7532/abaa2d
Jaufenthaler, Aaron; Schultze, Volkmar; Scholtes, Theo; Schmidt, Christian B.; Handler, Michael; Stolz, Ronny; Baumgarten, Daniel;
OPM magnetorelaxometry in the presence of a DC bias field. - In: EPJ Quantum Technology. - Berlin : Springer Open, ISSN 2196-0763, Bd. 7 (2020), 12, S. 1-14

Spatial quantitative information about magnetic nanoparticle (MNP) distributions is a prerequisite for biomedical applications like magnetic hyperthermia and magnetic drug targeting. This information can be gathered by means of magnetorelaxometry (MRX) imaging, where the relaxation of previously aligned MNP's magnetic moments is measured by sensitive magnetometers and an inverse problem is solved. To remove or minimize the magnetic shielding in which MRX imaging is carried out today, the knowledge of the influence of background magnetic fields on the MNP's relaxation is a prerequisite. We show MRX measurements using an intensity-modulated optically pumped magnetometer (OPM) in background magnetic fields of up to 100 [my]T. We show that the relaxation parameters alter or may be intentionally altered significantly by applying static fields parallel or antiparallel to the MNPs alignment direction. Further, not only the relaxation process of the MNP's magnetic moments could be measured with OPM, but also their alignment due to the MRX excitation field.



https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-020-00087-3
Ghasemian-Shirvan, Ensiyeh; Farnad, Leila; Mosayebi-Samani, Mohsen; Verstraelen, Stefanie; Meesen, Raf L. J.; Kuo, Min-Fang; Nitsche, Michael;
Age-related differences of motor cortex plasticity in adults: a transcranial direct current stimulation study. - In: Brain stimulation : basic, translational, and clinical research in neuromodulation.. - New York, NY [u.a.] : Elsevier, ISSN 1876-4754, Bd. 13 (2020), 6, S. 1588-1599

Background - Cognitive, and motor performance are reduced in aging, especially with respect to acquisition of new knowledge, which is associated with a neural plasticity decline. Animal models show a reduction of long-term potentiation, but not long-term depression, in higher age. Findings in humans are more heterogeneous, with some studies showing respective deficits, but others not, or mixed results, for plasticity induced by non-invasive brain stimulation. One reason for these heterogeneous results might be the inclusion of different age ranges in these studies. In addition, a systematic detailed comparison of the age-dependency of neural plasticity in humans is lacking so far. - Objective - We aimed to explore age-dependent plasticity alterations in adults systematically by discerning between younger and older participants in our study. - Methods - We recruited three different age groups (Young: 18-30, Pre-Elderly: 50-65, and Elderly: 66-80 years). Anodal, cathodal, or sham transcranial direct current stimulation (tDCS) was applied over the primary motor cortex with 1 mA for 15 min to induce neuroplasticity. Cortical excitability was monitored by single-pulse transcranial magnetic stimulation as an index of plasticity. - Results - For anodal tDCS, the results show a significant excitability enhancement, as compared to sham stimulation, for both, Young and the Pre-Elderly groups, while no LTP-like plasticity was obtained in the Elderly group by the applied stimulation protocol. Cathodal tDCS induced significant excitability-diminishing plasticity in all age groups. - Conclusion - Our study provides further insight in age-related differences of plasticity in healthy humans, which are similar to those obtained in animal models. The decline of LTP-like plasticity in higher age could contribute to cognitive deficits observed in aging.



https://doi.org/10.1016/j.brs.2020.09.004
Zahn, Diana; Klein, Katja; Radon, Patricia; Berkov, Dmitry; Erokhin, Sergey; Nagel, Edgar; Eichhorn, Michael; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Investigation of magnetically driven passage of magnetic nanoparticles through eye tissues for magnetic drug targeting. - In: Nanotechnology. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6528, Volume 31 (2020), number 49, 495101, Seite 1-12

This paper elucidates the feasibility of magnetic drug targeting to the eye by using magnetic nanoparticles (MNPs) to which pharmaceutical drugs can be linked. Numerical simulations revealed that a magnetic field gradient of 20 T m^-1 seems to be promising for dragging magnetic multicore nanoparticles of about 50 nm into the eye. Thus, a targeting magnet system made of superconducting magnets with a magnetic field gradient at the eye of about 20 T m^-1 was simulated. For the proof-of-concept tissue experiments presented here the required magnetic field gradient of 20 T m^-1 was realized by a permanent magnet array. MNPs with an optimized multicore structure were selected for this application by evaluating their stability against agglomeration of MNPs with different coatings in water for injections, physiological sodium chloride solution and biological media such as artificial tear fluid. From these investigations, starch turned out to be the most promising coating material because of its stability in saline fluids due to its steric stabilization mechanism. To evaluate the passage of MNPs through the sclera and cornea of the eye tissues of domestic pigs (Sus scrofa domesticus), a three-dimensionally printed setup consisting of two chambers (reservoir and target chamber) separated by the eye tissue was developed. With the permanent magnet array emulating the magnetic field gradient of the superconducting setup, experiments on magnetically driven transport of the MNPs from the reservoir chamber into the target chamber via the tissue were performed. The resulting concentration of MNPs in the target chamber was determined by means of quantitative magnetic particle spectroscopy. It was found that none of the tested particles passed the cornea, but starch-coated particles could pass the sclera at a rate of about 5 ng mm^-2 within 24 h. These results open the door for future magnetic drug targeting to the eye.



https://doi.org/10.1088/1361-6528/abb0b4
Böttrich, Marcel; Laqua, Daniel; Husar, Peter;
Estimating the shape of the fetal pulse curve for transabdominal pulse oximetry using synchronous averaging. - In: IEEE Xplore digital library. - New York, NY : IEEE, ISSN 2473-2001, (2020), S. 1-4

https://doi.org/10.1109/EMBC44109.2020.9176692
Ley, Sebastian; Faenger, Bernd; Hilger, Ingrid; Helbig, Marko;
MNP enhanced microwave imaging by means of pseudo-noise sensing with different external magnetic field modulations. - In: IEEE Xplore digital library. - New York, NY : IEEE, ISSN 2473-2001, (2020), S. 1795-1798

https://doi.org/10.1109/EMBC44109.2020.9175940
Haußmann, Tim;
Entwicklung und Validierung eines steuerbaren Fraktioniersystems zur größenabhängigen Klassifizierung magnetischer Nanopartikel. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Magnetische Nanopartikel in wässrigen Lösungen weisen häufig eine breite Größenverteilung und somit auch Unterschiede in ihren magnetischen Eigenschaften auf. Dadurch tragen in der Anwendung nicht alle Partikel zum gewünschten Effekt bei, oder können beim Einsatz in der Medizin sogar schädlich auf den Organismus wirken. Um die Suspensionen für das jeweilige Anwendungsgebiet zu optimieren, können sie fraktioniert werden. In diesem Falle sind speziell die Verfahren interessant, welche die magnetischen Eigenschaften der Partikel zur Trennung mit einbeziehen. Im Zuge dieser Arbeit wird ein System zur steuerbaren Fraktionierung und zur größenabhängigen Klassifizierung magnetischer Nanopartikel entwickelt und validiert. Der Aufbau besteht aus einer Zylinderspule, in die eine Fraktionierungssäule mit weichmagnetischen Metallkugeln eingesetzt wird und einem Pumpsystem zum Auswaschen der Partikel. Die Säule wird mit den dispergierten magnetischen Nanopartikeln befüllt, und im Magnetfeld der Kupferspule platziert. Dabei werden die Kugeln der Separationssäule aufmagnetisiert und halten die Nanopartikel darin fest. Durch das Anlegen eines Flusses werden schwächer magnetische Partikel ausgewaschen, während der Rest in der Spule verbleibt. Nach Abschalten des Feldes kann die zweite Fraktion ausgespült werden. Bei dem hier verwendeten System wurde sich auf eine XS-Column von Miltenyi Biotec als Separationssäule und eine darauf angepasste Kupferspule festgelegt. Zum Auswaschen der Nanopartikel wird eine Legato 100 Spritzenpumpe verwendet. Bei den verwendeten Nanopartikeln handelt es sich um ein Gemisch aus Maghemit und Magnetit Multicore-Nanopartikel, welche mit Carboxymethyldextran (CMD) und Diethylaminoethanol (DEAE) ummantelt sind. Die Partikel wurden durch Mitfällung an der TU Ilmenau hergestellt. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass die an den Aufbau gestellten Anforderungen erfüllt werden konnten. Die festgelegten Parameter für erreichbare Feldstärken, Flussraten und das Design des Systems werden eingehalten. Das System hat das Potential größere Mengen magnetischer Nanopartikel in relativ kurzer Zeit zu Fraktionieren. Bei der Überprüfung der Funktionsweise wurde festgestellt, dass die festgelegte Feldstärke für eine effektive Fraktionierung zu niedrig ist. Für zukünftige Versuche werden Verbesserungsvorschläge für das System präsentiert, mit denen die Qualität der Fraktionierung erhöht werden kann.



Dörfel, Ruben;
Integration of continuous HPI data into real-time processing of MEG data. - Ilmenau. - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Während Magnetoenzephalographie (MEG) Messungen kann sich der Kopf innerhalb des Sensorhelmes frei bewegen, was zu signifikanten Fehlern bei der Analyse und Rekonstruktion neuronaler Quellen führen kann. Da Kopfbewegungen, insbesondere bei Kindern und Epilepsiepatienten, nicht verhindert werden können, ist eine kontinuierliche Bestimmung der Kopfposition unablässig. Die Anwendung in Echtzeit birgt zwei wesentliche Vorteile: (1) Echtzeit-3D-Kopfmonitoring und (2) Integration in die Echtzeit MEG-Datenanalyse. 3D-Kopfmonitoring bietet dem Studienleiter die Möglichkeit, die Qualität des laufenden Experiments in einem frühen Stadium zu bestimmen. Darüber hinaus ermöglicht die Integration der aktuellen Kopfposition in die Echtzeit MEG Datenverarbeitung, die Kompensation von Kopfbewegungen bei der Quellenrekonstruktion. Im Rahmen dieser Arbeit werden neue Anwendungen für die 3D-Kopfüberwachung in Echtzeit und die Aktualisierung der Kopfposition vorgestellt. Zu diesem Zweck wurde der bereits existierende Head Position Indicator (HPI)-Fitting-Algorithmus im Sinne der Echtzeitfähigkeit und der Verwendung von Sensor Geometrien für die Arbeit an VectorView MEG-Geräten verbessert. Für die Aktualisierung der Kopfpositionen wurde ein Plugin implementiert, um die Vorwärtslösung auf die neue Kopfposition zu aktualisieren. Die Kopfposition wird mit dem während dieser Arbeit verbesserten HPI-Fitting-Algorithmus bestimmt. Die neuen Funktionalitäten wurden in MNE Scan implementiert, eine Software zur Erfassung, Verarbeitung und Visualisierung von EEG- und MEG-Daten in Echtzeit. Die Echtzeitfähigkeit des verbesserten HPI-Algorithmus und der Kopfüberwachung wurde während einer Messung in der Praxis getestet. Des Weiteren wurden die berechneten Kopfposition den Ergebnissen der Offline-Software MaxFilter verglichen. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass eine 3D-Kopfüberwachung in Echtzeit auf VectorView-Geräten möglich ist. Darüber hinaus können Kopfpositionen in Echtzeit mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden. Die Aktualisierung der Vorwärtslösung wurde an simulierten Daten mit Kopfbewegungen getestet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Kopfbewegungen kompensiert werden können, jedoch noch nicht in Echtzeit.



Leucht, Chris Andre;
Konzeption einer digitalen Positionierungshilfe des Patienten für die stereotaktische Bestrahlung. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Für das stereotaktische Bestrahlungsverfahren der Strahlentherapie ist eine exakte Positionierung der Patienten am Bestrahlungsgerät notwendig, wofür derzeit am Universitätsklinikum Halle manuell beschriftete Foliensätze auf einer Positionierungshilfe mit Zielmarkierungen auf die Lage des Tumors eingesetzt werden. Vor dem Hintergrund der fortschreitenden Vernetzung von Medizintechnik im klinischen Umfeld, dient diese Arbeit der Erforschung der Machbarkeit und der Konzeption einer digitalen Umsetzung der Positionierungshilfe mittels einer automatisierten Visualisierung der Zielmarkierungen auf einem mobilen Displaysystem. Da die Medizintechnikbranche einer strengen Regulierung unterliegt, wird der Entwicklungsprozess anhand europäischer Gesetzgebung und den dort harmonisierten Normen orientiert. Hierfür wurde zunächst eine umfangreiche Anforderungsanalyse durchgeführt, deren Systemspezifikation in die Entwicklung der Systemarchitektur einfließt und in einen Prototypen umgesetzt wird. Das resultierende Konzept verbindet die automatische Akquisition der darzustellenden Patientendaten aus der klinischen Datenhaltung, der verschlüsselten Datenübermittlung über den WLAN-Standard und dem MQTT-Kommunikationsprotokoll sowie der Datenvisualierung mithilfe von ePaper-Displays. In einem weiteren Schritt wurde das Systemkonzept in seiner Funktionstüchtigkeit verifiziert und ein Ausblick auf die weiteren Entwicklungsstadien gegeben. Das Ergebnis der Arbeit ist ein konkretes Konzept und weitgehende Umsetzung der digitalen Positionierungshilfe für die stereotaktische Strahlentherapie, welche den klinischen Prozess vereinfacht und zu einer Erhöhung der Patientensicherheit beiträgt.



Vergleich von gelbasierten und trockenen EEG-Sensoren unter Verwendung einer kombinierten EEG-Kappe. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die Elektroenzephalografie (EEG) ist ein nicht-invasives Verfahren zur Messung von Gehirnströmen, welches zur Diagnose und Therapie eingesetzt wird. Der bisherige Goldstandard zur Messung des EEGs sind gelbasierte Ag/AgCl-Elektroden (Nasselektroden). Diese sind zeit- und kostenaufwendig und somit in ihrem Einsatzbereich eingeschränkt. Neuartige Ag/AgCl-beschichtete Trockenelektroden wurden in einer Kombi-Kappe getestet, in welcher sowohl Nass- als auch Trockenelektroden integriert sind. Mit dieser Kombi-Kappe wurde eine Probandenstudie durchgeführt, die die Ergebnisse bisheriger Studien (Fiedler.2015) mit einer Kappe je Elektrodenart verifiziert. Darüberhinaus wurde die Einsatzfähigkeit der spatial harmonic analysis (SPHARA) zum Vergleich der Elektrodenarten untersucht. Im SPHARA-Basisraum sind die Elektrodenarten bei Basisfunktionen mit niedrigen Ortsfrequenzen vergleichbar. Die Rücktransformation in den Raumbereich zeigte, dass SPHARA Rauschen reduziert. Die Ergebnisse der Nass- und Trockenelektroden sind auch hier ähnlich. Es zeigte sich, dass zur Rücktransformation aus dem SPHARA-Basisraum nicht alle Basisfunktionen benötigt werden und so die Datenmenge reduziert werden kann. Da die Basisfunktionen von SPHARA auf den Elektrodenpositionen aufbauen, können diese vor der Messung ermittelt werden und eine Datenkompression kann während der Messung erfolgen.



Fedorenko, Svetlana; Elistratova, Julia; Stepanov, Alexey; Khazieva, Alsu; Mikhailov, Maksim; Sokolov, Maxim; Kholin, Kirill; Nizameev, Irek; Mendes, Rafael Gregorio; Rümmeli, Mark; Gemming, Thomas; Weise, Bruno; Giebeler, Lars; Mikhailova, Daria; Dutz, Silvio; Zahn, Diana; Voloshina, Alexandra; Sapunova, Anastasia; Daminova, Amina; Fedosimova, Svetlana; Mustafina, Asiya;
ROS-generation and cellular uptake behavior of amino-silica nanoparticles arisen from their uploading by both iron-oxides and hexamolybdenum clusters. - In: Materials science & engineering. - Amsterdam : Elsevier, ISSN 1873-0191, Bd. 117 (2020), 111305

The present work introduces combination of superparamagnetic iron oxides (SPIONs) and hexamolybdenum cluster ([{Mo6I8}I6]2 ) units within amino-decorated silica nanoparticles (SNs) as promising design of the hybrid SNs as efficient cellular contrast and therapeutic agents. The heating generated by SNs doped with SPIONs (Fe3O4SNs) under alternating magnetic field is characterized by high specific absorption rate (SAR = 446 W/g). The cluster units deposition onto both Fe3O4@SNs and empty silica nanoparticles (SNs) results in Fe3O4@SNs[{Mo6I8}I6] and SNs[{Mo6I8}I6] with red cluster-centered luminescence and ability to generate reactive oxygen species (ROS) under the irradiation. The monitoring of spin-trapped ROS by ESR spectroscopy technique indicates that the ROS-generation decreases in time for SNs[{Mo6I8}I6] and [{Mo6I8}I6]2 in aqueous solutions, while it remains constant for Fe3O4@SNs[{Mo6I8}I6]. The cytotoxicity is low for both Fe3O4@SNs[{Mo6I8}I6] and SNs[{Mo6I8}I6], while the flow cytometry indicates preferable cellular uptake of the former versus the latter type of the nanoparticles. Moreover, entering into nucleus along with cytoplasm differentiates the intracellular distribution of Fe3O4@SNs[{Mo6I8}I6] from that of SNs[{Mo6I8}I6], which remain in the cell cytoplasm only. The exceptional behavior of Fe3O4@SNs[{Mo6I8}I6] is explained by residual amounts of iron ions at the silica surface.



https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111305
Pansegrau, Kerstin Malin;
Development and analysis of an electrodogram-based cochlear implant simulation. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Ein Cochlea-Implantat (CI) nimmt Audiosignale über mindestens ein Mikrofon auf und wandelt diese mit einer Signalverarbeitungsstrategie in elektrische Stimulationsmuster um. Die Stimulationsmuster werden über Elektroden in der Cochlea zum Hörnerv geleitet und lösen dort eine Anregung des Nervengewebes aus. Neue CI-Signalverarbeitungsstrategien werden häufig mit sogenannten CI-Simulationen (auch Vocoder) an Normalhörenden (NH) getestet. Diese Algorithmen ahmen die CI-Signalverarbeitung durch die Umwandlung eines Audiosignals in ein synthetisches Audiosignal nach und reduzieren den Informationsgehalt des Signals wie bei CIs. In dieser Bachelorarbeit wurde eine neue Elektrodogramm-basierte CI-Simulation entwickelt und analysiert. Der Algorithmus verwendet die Stimulationsmuster der CI-Signalverarbeitungstrategie von Advanced Bionics als Input. Um im Vergleich zu standardmäßigen CI-Simulationen die Physiologie des gesunden Hörens besser nachzubilden, findet die Vocoder-Signalverarbeitung auf der Ebene von Neuronenpopulationen statt. Der Stromstreuungseffekt wird explizit in die Signalverarbeitung einbezogen. Durch den Einbezug von Mapping-Parametern repräsentativer CI-Patienten sollen Unterschiede in der Modulationstiefe bei der akustischen Stimulation von NH erhalten bleiben und die hohe Variabilität von CI-Nutzern modelliert werden können. Der Einfluss der Mapping-Parameter auf die Ausgangssignale der Hauptverarbeitungsschritte des Vocoders wurde untersucht und das Ausgangssignal wurde mit dem Ausgangssignal eines standardmäßigen Noise Vocoders verglichen. Der Oldenburger Satztest (OLSA) wurde mit zehn NH durchgeführt, um die Sprachverständlichkeit für den neuen Vocoder mit drei Sätzen von Mapping-Parametern im Vergleich zum Noise Vocoder zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die neue CI-Simulation wahrscheinlich durch einen Normierungsschritt auf den Dynamikbereich nicht in der Lage ist, Unterschiede in den Mapping-Parametern bis zum Ausgangssignal zu erhalten. Die verarbeiteten OLSA-Sätze waren für die NH mit den unterschiedlichen Mapping-Konditionen ähnlich gut verständlich. Andere Tests könnten die erwarteten Unterschiede jedoch aufzeigen. Im Vergleich zum Noise Vocoder führte die neue Elektrodogramm-basierte CI-Simulation zu einer etwas besseren Sprachverständlichkeit und erzeugte ein Ausgangssignal, dass dem des Noise Vocoders sehr ähnelte.



Chien, Shih-Cheng;
Brain network dynamics in deviance response and auditory perception. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xi, 117 Seiten, Seite x-xxvi).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Neuronale Reaktionen auf plötzliche Veränderungen des sensorischen Inputs können in vielen Teilen der sensorischen Bahnen auf verschiedenen Organisationsebenen beobachtet werden. So können beispielsweise Abweichungen, die die Regelmäßigkeit auf verschiedenen Abstraktionsebenen verletzen, als einfache Ein-/Aus-Reaktionen einzelner Neuronen oder als kumulative Reaktionen neuronaler Populationen beobachtet werden. Aufgrund des relativ einheitlichen und selbstähnlichen Verdrahtungsmuster im Kortex scheint es unwahrscheinlich, dass die verschiedenen kortikalen Reaktionen, die unterschiedliche Funktionalitäten unterstützen (z.B. Lückenerkennung, Chunking, etc.), jeweils auf spezialisierten kortikalen Verschaltungsmustern beruhen. Darüber hinaus sprechen reziproke Verdrahtungsmuster (mit heterogenen Kombinationen von exzitatorischen und inhibitorischen Verbindungen) im Kortex für ein generisches Prinzip zur Erkennung von Abweichungen. Das vorgeschlagene generische Prinzip der Abweichungserkennung unterteilt die Erzeugung der Abweichungsreaktion in zwei Funktionsschritte: Regularitätsbildung und Änderungserkennung. Das Prinzip legt nahe, dass die im Kortex beobachteten Reaktionen, wie die kortikalen Ein/Aus-Antworten, die kortikale Auslassungsreaktion (OSR) und die Mismatch-Negativität (MMN), als Änderungsreaktionen auf verschiedenen Abstraktionsebenen betrachtet werden können. Das Netzwerkmodell, das auf diesem Prinzip basiert, reproduziert mehrere experimentell beobachtete Befunde, zu denen die unterschiedlichen zeitlichen Profile der Ein/Aus-Antworten, die lineare Beziehung zwischen OSR-Latenz und Input Stimulus Onset Asynchrony (SOA) und die langsamen und schnellen Reaktionen im Sequenz-MMN-Paradigma gehören. In Bezug auf die Erkennung von Veränderungen deuten die Simulationsergebnisse darauf hin, dass für das Auftreten von Veränderungsdetektoren ein Disinhibitionsmechanismus erforderlich ist. Eine Analyse der Verbindungsstärken im Netzwerk deutet weiterhin auf einen unterstützenden Effekt der synaptischen Anpassung und einen destruktiven Effekt von N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor- (NMDA-r)-Antagonisten auf die Änderungserkennung hin. In Bezug auf die Regularitätsbildung deuten die Simulationsergebnisse auf den Notwendigkeit für ein raumcodierenden Schema, eine größere Zeitkonstante der hemmenden Population und kurzfristige Plastizität hin, um eine stetige neuronale Repräsentation der Regularität zu unterstützen. Für die experimentelle Validierung können wir mehrere Vorhersagen aus dem Modell ableiten. Erstens sollten die verschiedenen kortikalen Abweichungsreaktionen ähnliche laminare Profile aufweisen, insbesondere bzgl. der Aktivität der inhibitorischen Neuronen, in denen die Änderungserkennung stattfindet. Zweitens würden die NMDA-r-Antagonisten im Allgemeinen die kortikale Aus-Reaktion, die kortikale OSR und die MMN dämpfen. Drittens könnte es unterschiedliche räumliche Verteilungen der Änderungserkennung und Regularitätsbildung geben, da die beiden Funktionen aus unterschiedlichen Netzwerkeigenschaften wie Zeitkonstanten und Verbindungsmustern entstehen. Diese Arbeit bietet einen neuen Blickwinkel auf die neuronalen Mechanismen, die der Detektion von Abweichungen zugrunde liegen. Zukünftige Forschungsthemen, wie der Aufmerksamkeitsmechanismus in der Wahrnehmung, die funktionelle Rolle verschiedener Arten von hemmenden Neuronen sowie höhere kognitive Funktionen wie Spracherwerb und -verständnis, können auf der aktuellen Implementierung des Modells basieren.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000120
Häckel, Franziska;
Absolute Dosimetrie sphärischen Applikatoren in der intraoperativen Röntgentherapie. - Ilmenau. - 31 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die WOLF-Medizintechnik GmbH in St. Gangloff stellt verschiedene Strahlentherapiesysteme für die konventionelle Röntgentherapie her. Das neuste Produkt des Unternehmens ist das intraoperative Röntgentherapiesystem ioRT-50, welches mit Oberflächen und sphärischen Applikatoren ausgeliefert wird. Zum jetzigen Zeitpunkt existiert noch keine rechtsgültige Norm zur Dosimetrie dieser elektronischen Brachytherapie-Systeme. Deshalb obliegt es den Herstellern im Rahmen der Qualitätssicherung dosimetrische Methoden für die Verwendung bei Abnahme- und Konstanzprüfungen zu etablieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das bisherige Vorgehen bei der Dosimetrie in Luft erfasst, analysiert sowie ein optimiertes Messverfahren in Wasser entwickelt und mittels Filmdosimetrie verifiziert. Des Weiteren wurde die Adaption des Messverfahrens auf weitere Ionisationskammertypen überprüft, wobei die Strahlenfeldgröße und die Distanz zwischen Applikator und effektiven Messort der Ionisationskammer entscheidend waren. Im Vergleich zu Weichstrahlkammern sind zylinderförmige Messkammern der Firma PTW, Freiburg, wie die Farmer Kammer oder Semiflex Kammer, für die Dosimetrie sphärischer Applikatoren weniger geeignet.



Brauer, Jakob Lauritz; Schultz, Rowena; Klemm, Matthias; Hammer, Martin;
Influence of lens fluorescence on fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy (FLIO) fundus imaging and strategies for its compensation. - In: Translational Vision Science & Technology : TVST.. - Rockville, Md. : ARVO, ISSN 2164-2591, Volume 9 (2020), issue 8, article 13, Seite 1-10

https://doi.org/10.1167/tvst.9.8.13
Tauber, Dustin;
Entwicklung und Validierung eines Derenzophantoms für die Magnetpartikelbildgebung. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Bildgebende Verfahren sind in der Biomedizin als wesentliche Schlüsseltechnologie unverzichtbar, da sie wichtige Informationen für Therapie und Diagnose liefern. Für einige gewünschte Anwendungen ist jedoch eine höhere Auflösung erforderlich als mit den derzeit verfügbaren technischen Mitteln (MRT, Röntgen etc.) erzielt werden kann. Magnetic Particle Imaging (MPI) stellt in diesem Punkt eine alternative Bildgebungstechnik dar, da die dafür verwendeten superparamagnetischen Nanopartikel als einzige Signalquelle einen hohen Kontrast generieren. Mit MPI können somit quantitative Bilder der lokalen Vertei-lung der magnetischen Nanopartikel (MNP) mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfasst werden. Zur Evaluierung der Bildgebungsfähigkeit bestehender MPI-Scanner müssen deren Möglichkeiten und Grenzen ausgelotet werden. Aus diesem Grund sind Testobjekte, sogenannte Messphantome, mit definierten Geometrien und verschiedenen Partikel-Konzentrationen erforderlich. Die eingesetzten Tracer neigen aufgrund ihrer magnetischen Wechselwirkung dazu Agglomerate (Ansammlung von MNP) zu bilden, die vor allem die zeitverzögerte Antwort der Partikel-Magnetisierung auf eine Änderung eines extern anliegenden Magnetfeldes beeinflussen. Dies führt neben einem Verlust der Signalamplitude zu einem abnehmenden Verhältnis der höheren Harmonischen und folglich zu einer reduzierten Auflösung im MPI. Um die Weiterentwicklung geeigneter Messphantome zu unterstützen, wurden in dieser Arbeit Derenzo-Messphantome (Auflösungsphantome) konstruiert und Methoden getestet, mit denen MNP mit der Hilfe von SiO2(Siliciumdioxid) -Partikeln in ein geeignetes Matrixmaterial (synthetisches Polymer) überführt wurden. Die Verhinderung von Agglomeration durch das Einbringen von SiO2-Spacern wurde überprüft und die konstruierten Messphantome konnten unter Verwendung eines MPI-Scanners abgebildet werden. Zusammenfassend ist es gelungen die zur Immobilisierung verwendeten Materialkombinationen zu charakterisieren und die partikelbeladenen Strukturen der Messphantome unter Verwendung von MPI abzubilden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die neue Einbettungsmethode bei gleicher Tracerkonzentration eine bessere Auflösung liefert.



Aljasem, Ahmad;
Der Einfluss von Impedanzverringerungsmaßnahmen auf die Wahrnehmungsschwellen elektrokutaner Stromstimulation. - Ilmenau. - 56 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Um den Nutzer eines Warnsystems bei Gefahrenzuständen mit Informationen über sein Arbeitsumfeld sowie den Zustand des Sicherheitssystems zu unterstützen, ist die Entwicklung eines zuverlässigen Warnsystems von großer Bedeutung. Da die Arbeitssicherheit der Beschäftigten durch herkömmliche optische und akustische Warnsignale unter schlechten Sichtbedingungen oder hoher Lärmbelastung durch Maschinen vollständig gewährleistet ist, soll ein elektrisches Warnsystem basierend auf die taktile Stimulation der Haut durch textile Elektrodenmanschetten entwickelt. Bisherige Erkenntnisse im Bereich der Stromstimulation der Haut stammen aus den Bereichen der Prothetik, der Schmerztherapie, der Rehabilitation der Nerven- und Muskelstimulation. In bisherigen Arbeiten der Forschungsgruppe wurde eine Probandenstudie (n=81) mit TENS-Elektroden durchgeführt, um geeignete Stimulationsparameter zu untersuchen. Eine andere Studie mit 30 Probanden zeigte, dass die textile Elektrodenmanschette hohe Impedanz im Vergleich zu TENS-Elektroden aufweist. Zur Reduzierung der Impedanz wurden verschiedene Maßnahmen ausgewählt, deren Anwendung im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Wahrnehmungsschwelle geprüft wird. Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es, zu untersuchen, wie sich die Wahrnehmungs- (Aw), Aufmerksamkeits- (Aa) und Intoleranzschwelle (Ai) in Abhängigkeit von Impedanzverringerungsmaßnahmen verändern. Dazu wurde eine Probandenstudie an 26 gesunden Personen (m = 17, w = 9) mit durchschnittlichem Alter von 25 ± 3,2 Jahren durchgeführt. Zur Bestimmung der Schwellen wurden biphasische Rechteck Stromimpulse über ein Elektrodenpaar einer Textilmanschette an der lateralen Seite des rechten Oberarms auf die Haut appliziert. Zusätzlich wurden die qualitative und örtliche Wahrnehmung der Stimulation erfasst. Die Ergebnisse zeigten den Hinweis, dass sich die Schwellen Aw, Aa und Ai bei der Verwendung der Impedanzverringerungsmaßnahmen 'Creme' und 'NaCl' gegenüber den Schwellen bei 'Trocken' erhöhen. Dieser Effekt war für die Maßnahme 'NaCl' stärker ausgeprägt. Die örtlichen Empfindungen traten mehrheitlich lokal am stimulierten Ort auf. Unter Verwendung der Impedanzverringerungsmaßnahmen, zeigte sich eine Erhöhung der Häufigkeit der qualitativen Wahrnehmung 'Klopfen' bei gleichzeitiger Verringerung der Wahrnehmung 'Stechen'. Die Wahrnehmung 'Klopfen' wurde von den Probanden als angenehmer empfunden. Der Effekt zeigte sich deutlicher für die Maßnahme 'Creme'. Die Stimulation mit Creme war effektiver für die Reduzierung der Elektroden-Haut-Impedanz als Trocken und NaCl. Das spricht für einen Einsatz der Creme bei der Nutzung eines zukünftigen elektrischen Warnsystems. Bei den untersuchten Maßnahmen 'Trocken', 'Creme' und 'NaCl' wurden signikante Unterschiede der Mediane der Schwellenamplituden gefunden. Es konnten für 25 Probanden Parameter unter Verwendung der Impedanzverringerungsmaßnahmen ermittelt werden, die für ein elektrisches Warnsystem geeignet sind. Die Ergebnisse müssen in späteren Untersuchungen bei der Verrichtung körperlicher Arbeiten und unter realistischen Arbeitsbedingungen auf Verlässlichkeit geprüft werden.



Stahlschmidt, Alexander;
Entwicklung eines Datenloggers mit NFC Schnittstelle für Wearables in der Medizintechnik. - Ilmenau. - 83 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit "Entwicklung eines Datenloggers mit NFC Schnittstelle für Wearables in der Medizintechnik" wurde ein Hardwareaufbau eines Datenloggers durch die Entwicklung eines Hardwarekonzeptes, eines Grundsoftwarekonzeptes und eines Gesamtsoftwarekonzeptes realisiert, aufgebaut und validiert. Im Hardwarekonzept wurde der MSP430FR5739 also Mikrocontroller ausgewählt, um die Temperatur durch den internen Analog-Digital-Wandler aufzunehmen, zu speichern und zu verarbeiten. Zudem wurde ein Real-Time-Clock-Modul DS3231 gewählt, um dem gemessenen Temperaturwert einen Zeitpunkt zuordnen zu können. Ein weiterer Bestandteil ist der Near Field Communication Controller RF430CL330H, der die aufgenommenen Daten mittels Near Field Communication übertragen soll. Das Grundsoftwarekonzept beinhaltet die Aufnahme der Temperatur durch beschriebenen Analog-Digital-Wandler, die Erfassung der Zeit durch die DS3231, die Wandlung der aufgezeichneten Daten in ein auslesbares Format und die Übertragung durch die Near Field Communication Schnittstelle. Das erweiterte Gesamtsoftwarekonzept des Datenloggers fügt dem die Speicherung der Daten im nichtflüchtigen Speicher des Mikrocontrollers hinzu. Zusätzlich werden Messungen im Abstand von 60 Sekunden durchgeführt und zwischen den Messungen ein Ruhemodus definiert. Mit dem entwickelten Datenlogger sind Messungen mit eigenständiger Spannungsversorgung durch einen Kondensator von ungefähr 64 Minuten möglich. Da die Darstellung der durch Near Field Communication übertragenen Daten Fehler aufweist, bedarf es Anpassungen bei Verwendung in folgenden Projekten. Der entwickelte Datenlogger verwendet Low-Power Hardwarekomponenten und kann über einen bestimmten Zeitraum hinweg mit Hilfe eines Kondensators betrieben werden. Dieses System kann in weiteren Projekten auf diesem Gebiet als Hardware-Basis verwendet werden.



Schweitzer, Dietrich; Haueisen, Jens; Brauer, Jakob Lauritz; Hammer, Martin; Klemm, Matthias;
Comparison of algorithms to suppress artifacts from the natural lens in fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy (FLIO). - In: Biomedical optics express. - Washington, DC : OSA, ISSN 2156-7085, Bd. 11 (2020), 10, S. 5586-5602

https://doi.org/10.1364/BOE.400059
Poljak, Dragan; Cvetkovi´c, Mario; Dori´c, Vicko; Zulim, Ivana; Џogaš, Zoran; Rogi´c Vidakovi´c, Maja; Haueisen, Jens; Drissi, Khalil El Khamlichi;
Integral equation formulations and related numerical solution methods in some biomedical applications of electromagnetic fields: transcranial magnetic stimulation (TMS), nerve fiber stimulation. - In: Data analytics in medicine : concepts, methodologies, tools, and applications.. - Hershey, Pennsylvania (701 E. Chocolate Avenue, Hershey, Pennsylvania, 17033, USA) : IGI Global, (2020), 1, S. 249-267

https://doi.org/10.4018/978-1-7998-1204-3.ch013
Mosayebi-Samani, Mohsen; Melo, Lorena; Agboada, Desmond; Nitsche, Michael; Kuo, Min-Fang;
Ca2+ channel dynamics explain the nonlinear neuroplasticity induction by cathodal transcranial direct current stimulation over the primary motor cortex. - In: European neuropsychopharmacology : ENP ; the journal of the European College of Neuropsychopharmacology.. - Amsterdam : Elsevier, ISSN 1873-7862, Bd. 38 (2020), S. 63-72

https://doi.org/10.1016/j.euroneuro.2020.07.011
Abbildung von medizinischen Formularen in FHIR. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Viele medizinische Vorgänge werden im deutschen Gesundheitssystem zu administrativen Zwecken durch landesweit einheitliche medizinische Formulare, auch Muster genannt, geregelt. Für die Bereitstellung dieser Formulare, neben der Sicherstellung der gesundheitlichen Versorgung aller gesetzlich Krankenversicherten, ist die KBV - Kassenärztliche Bundesvereinigung - verpflichtet. Sie dienen den unterschiedlichsten Aufgaben, wie beispielsweise der Bescheinigung der Arbeitsunfähigkeit oder Verordnung von Medikamenten. Ziel dieser Arbeit ist es, zu prüfen, inwiefern und mit welcher Methodik eine Abbildung eben jener Formulare im Datenaustauschstandard HL7 FHIR (Version STU 3), der speziell zum Datenaustausch zwischen Systemen im Gesundheitswesen entwickelt wurde, möglich ist Dazu wurden zwei repräsentative Formulare in der FHIR-Ressource Questionnaire auf unterschiedliche Arten umgesetzt und mit Hilfe des FHIR-Profilierungsprogramm Forge dazugehörige QuestionnaireResponse-Profile erstellt. Dadurch wurde eine automatische Online-Validierung ausgefüllter Formulare zur Prüfung von Fehlern auf der Plattform simplifier, der offizielle FHIR-Registry, ermöglicht. Dort wurden ebenfalls die Profile unter dem Projektnamen "QuestionnaireFormulare-BA" veröffentlicht. Dadurch konnte die Arbeit aufzeigen, dass grundsätzlich eine Abbildung der medizinischen Formulare in FHIR auch ohne die aufwändige Erstellung spezieller Extenstions möglich ist. Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung des Gesundheitssektors gewinnt eine sichere Methode zur digitalen Umsetzung der medizinischen Formulare immer weiter an Bedeutung, da sie den Informationsfluss unseres medizinischen Systems lenken.



Streese, Lukas; Brawand, Lukas Y.; Gugleta, Konstantin; Maloca, Peter M.; Vilser, Walthard; Hanssen, Henner;
New frontiers in noninvasive analysis of retinal wall-to-lumen ratio by retinal vessel wall analysis. - In: Translational Vision Science & Technology : TVST.. - Rockville, Md. : ARVO, ISSN 2164-2591, Volume 9 (2020), issue 6, article 7, Seite 1-8

https://doi.org/10.1167/tvst.9.6.7
Hammer, Martin; Schultz, Rowena; Hasan, Somar; Sauer, Lydia; Klemm, Matthias; Kreilkamp, Lukas; Zweifel, Lynn; Augsten, Regine; Meller, Daniel;
Fundus autofluorescence lifetimes and spectral features of soft drusen and hyperpigmentation in age-related macular degeneration. - In: Translational Vision Science & Technology : TVST.. - Rockville, Md. : ARVO, ISSN 2164-2591, Volume 9 (2020), issue 5, article 20, Seite 1-11

https://doi.org/10.1167/tvst.9.5.20
Gast, Richard; Schmidt, Helmut; Knösche, Thomas R.;
A mean-field description of bursting dynamics in spiking neural networks with short-term adaptation. - In: Neural computation. - Cambridge, Mass. : MIT Press, ISSN 1530-888X, Bd. 32 (2020), 9, S. 1615-1634

https://doi.org/10.1162/neco_a_01300
Schulz, Steffen; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Different antipsychotics and their influence on central-cardiorespiratory network pathways in paranoid schizophrenia. - In: IEEE Xplore digital library. - New York, NY : IEEE, ISSN 2473-2001, (2020), insges. 2 S.

https://doi.org/10.1109/ESGCO49734.2020.9158046
Stephan, Theresa;
Durchführung und Auswertung einer tES-Validierungsstudie an einem physikalischen Kopfphantom. - Ilmenau. - 151 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die Therapie mit Hilfe der tES ist eine etablierte Behandlungsmöglichkeit für viele neurologische Krankheiten. Zu der Gruppe der tES gehören zudem die tDCS, die tRNS und die tACS. Weiterführende Varianten der tES sind die nicht-invasiven TI-tES und die Stimulation mit amplitudenmodulierten Signalen der tACS. Ziel dieser Arbeit ist es, Messungen am physikalischen Kopfphantom mit unterschiedlichen Stimulationselektroden unter Verwendung der einzelnen Varianten der tES durchzuführen und die Ergebnisse zu validieren. Zur Umsetzung der Zielstellung ist die Herstellung eines geeigneten Kopfphantoms nötig, an dem die drei verschiedenen Arten von Stimulationselektroden die Gummielektroden, die Stoff-Elektroden einer Haube (Hauben-Elektroden) und die Trocken-Elektroden befestigt werden. Zudem wird der Messaufbau mit integrierten Messarray und der Stimulationsaufbau mit unterschiedlichen Anordnungen der Stimulationselektroden entworfen. Die Durchführung wird in aufeinander aufbauenden Versuchen mit diversen Messungen realisiert. Die Ergebnisse der Messungen zeigen Unterschiede der TI-tES und der amplitudenmodulierten Signale der tACS im Hinblick auf die Verteilungen der Maximal- und Amplitudenwerte im Raum auf. Des Weiteren können auch innerhalb der TI-tES Verschiebungen der größten Amplitudenwerte durch unterschiedliche Einstellungen der Signalamplituden der Stimulation und der Anordnungen der Stimulationselektroden herbei geführt werden. Der Unterschied der TI-tES zur tACS und zur tRNS liegt dabei hauptsächlich in der fehlenden Tiefenfokussierung der tACS und in dem fehlenden Verteilungsmuster der Maximalwerte der tRNS. Die verschiedenen Arten von Stimulationselektroden zeigen anhand der Messdaten keinerlei Verzerrungen der Stimulationssignale auf. Jedoch unterscheiden sie sich in den gemessenen Werten und deren Verteilung im Raum.



Oppermann, Hannes;
Untersuchung des Einflusses von Elektrotherapie am Gehirn auf Frequenz- und Resonanzeffekte bei Patienten mit psychischen Erkrankungen. - Ilmenau. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Psychische Erkrankungen gehören zu einem der häufigsten Krankheitsbilder weltweit. Das Spektrum ist breit gefächert und reicht von Angststörungen über Suchtverhalten bis zu Depressionen. Ursachen für das Auftreten von psychischen Erkrankungen sind vielfältig. In der heutigen Zeit, gerade auch unter dem aktuellen Einfluss und den möglichen Auswirkungen der Corona-Pandemie, ausgelöst durch das Coronavirus SARS-CoV-2 (COVID-19), wird in den kommenden Wochen und Monaten ein drastischer Anstieg besonders im Bereich der Angststörung und Depression erwartet. Die Therapie von Depressionen ist ebenso individuell wie das Krankheitsbild selbst. Standardmäßig werden Methoden der Psychotherapie sowie medikamentöse Therapien mit Antidepressiva angewendet. Bei besonders schweren Fällen der Depression wird als Ultima Ratio die Elektrokonvulsionstherapie in Betracht gezogen. Durch gezielte elektrische Stimulation des Gehirns wird dabei ein Krampfanfall ausgelöst. Durch den Reiz wird im Gehirn eine Anregung und Neustrukturierung der Neuronen ausgelöst. Dadurch können Symptome wie Niedergeschlagenheit, ständige Müdigkeit etc. gemildert werden. Wie bei den meisten Therapieansätzen gibt es auch hier unerwünschte Nebenwirkungen. In dieser Studie geht es vor allem um temporäre Aussetzer im Gedächtnis nach einer solchen Therapie. Besonders betroffen ist das autobiographische Gedächtnis. Mit Hilfe einer intermittierenden Photostimulation können photic driving Effekte im Gehirn nachgewiesen werden. Diese ermöglichen Rückschlüsse auf das korrekte Zusammenspiel von Nervenzellen im Gehirn. In dieser Arbeit wurde ein konkretes Szenario zur Untersuchung des Einflusses der Elektrokonvulsionstherapie auf photic driving Effekte erstellt. Im weiteren Verlauf wurde eine Photodiode dazu genutzt, die exakten Stimulationszeiten zu detektieren und mit der parallelen Aufnahme von Biosignalen zu synchronisieren. Das Hauptaugenmerk der Arbeit lag in der Erstellung der visuellen Stimulationen mit dem Ziel, diese über einen Bildschirm darzustellen. Hierzu wurden verschiedene Programme (eevokeTM, PresentationR, PsychoPy), eine Eigenimplementierung, sowie die Nutzung eines Mikrocontrollers untersucht und verglichen. Die Ergebnisse aller Untersuchungen haben gezeigt, dass keine der getesteten Methoden geeignet ist für die Nutzung innerhalb einer Studie mit Anwendung der intermittierenden Photostimulation. Ein konkreter Vorschlag zur Lösung des Problems stellt die Nutzung eines programmierbaren Frequenzgenerators in einem individuellen Aufbau mit Leuchtdioden oder Flächenlichtern dar.



Schmal, Matthias;
Entwurf und Test einer robusten Ventilatorsteuerung für die Beatmungstherapie - ein modellprädiktiver Regleransatz. - Ilmenau. - 94 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

In der Patientenintensivversorgung ist der Bedarf für automatisierte Optimierung der Ventilationstherapie durch erhöhten Kostendruck und Personalmangel in den letzten Jahren gestiegen. Für den Entwurf und den Test physiologischer Regelkreise zur Therapieoptimierung sind geeignete physiologische Modelle und Daten mit ausreichender Systemanregung zentral. Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und qualifizierten Test einer arteriellen CO2-Partialdruck-Regelung, wofür präklinische Versuchsdaten von 12 Schweinen in verschiedenen Lungenzuständen unter einem hämodynamisch und pulmonal sehr belastenden Versuchsprotokoll zur Verfügung standen. Die Regelgröße wurde im betrachteten System nichtinvasiv als end-tidaler CO2-Partialdruck gemessen. Das Stellsignal war das durch einen lungenprotektiven Beatmungsmodus verabreichte alveoläre Minutenvolumen. Auf Basis der mittleren Rate der inspiratorischen Atemarbeit wurde eine kontinuierliche Optimierung der Atemfrequenz durchgeführt. Auf den Daten der präklinischen Studie wurden in drei Lungenzuständen nichtlineare Zustandsraummodelle des physiologischen CO2-Gasaustauschs identifiziert. Eine Linearisierung dieses 2-Kompartimentmodells wurde zum Entwurf eines modellprädiktiven Reglers genutzt. Um robustes Störverhalten unter Einfluss von Modellunsicherheiten zu garantieren, wurde ein zweiter Regler zur Unterdrückung des Fehlers der Modellprädiktion eingesetzt. In Simulationen mit den auf der Studie identifizierten Modellen wurde der modellprädiktive Regler mit einem PID basierten Regelalgorithmus verglichen. Dabei wurde die Leistungsfähigkeit im Hinblick auf das Verhalten bei einem Rekrutierungsmanöver, einem PEEP-Titrationsmanöver, einem stufenförmigen Anstieg der CO2-Produktion, nach einer Atemhaltephase und einem Sprung der Führungsgröße bewertet. Im Median wurde über allen Versuchsabschnitten ein Standardfehler zwischen Führungsgröße und arteriellem CO2-Partialdruck von 2.69 mmHg erreicht. Der modellprädiktive Regler erzwingt dabei ein geringeres Überschießen und verhindert ein Nachschwingen der Regelgröße.



Penzold, Felix;
Optimierung der laserbasierten Schreibstrategie für den Nano-3D-Druck durch Analyse des viskoelastischen Material- und Deformationsverhaltens von Polyoxazolin-Copolymeren mit Hilfe von kontinuierlichen Relaxationszeitverteilungen. - Ilmenau. - 180 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In der vorliegenden Arbeit wird die Optimierung der laserbasierten Schreibstrategie zur additiven Fertigung von sogenannten Designer-Scaffolds auf Basis von Polyoxazolin-Polymersystemen (PEtOx) vorgestellt. Ziel war es dabei durch die Vorgabe verschiedener Laserparameter sowie der Variation der chemischen Zusammensetzung die biomechanischen Eigenschaften der Scaffolds so zu beeinflussen, dass sie die Anforderungen für spezifische Einsatzzwecke im Bereich des Tissue Engineerings erfüllen. Dafür musste der Einfluss dieser Prozessparameter auf die Biomechanik der Scaffolds auf Hydrogelbasis quantifiziert werden. Die biomechanische Charakterisierung von Hydrogelen wurde mit Hilfe von drei ausgewählten Messverfahren durchgeführt: Spannungsrelaxationen durch Nanoindentation, Spannungsrelaxationen an einem BioDynamic Tester, und oszillatorische Frequenzsweeps an einem Rheometer. Zur Überprüfung der Validität dieser Verfahren wurden Materialkennwerte von Hydrogelen aufgenommen, die mittels UV-Vernetzung hergestellt wurden. Sie basieren auf einer, aus neun PEtOx-Polymersystemen bestehenden, Materialplattform. Es zeigt sich, dass der erwartete Zusammenhang zwischen der Variation der Quervernetzungsdichte der Hydrogele und der auf diese Weise veränderten mechanischen Steifigkeit nachgewiesen werden kann. Die mit den drei Verfahren ermittelten Messwerte sind jedoch nicht quantitativ miteinander vergleichbar. Für die Optimierung der Schreibstrategie bei der Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) wurden auf Basis der bereits verwendeten Polymersysteme additiv gefertigte Hydrogelscaffolds untersucht. Die biomechanische Charakterisierung kann aufgrund der geringen Probekörpergröße nur mit dem Nanoindenter erfolgen. Die Untersuchungen wurden an jeweils neun Scaffolds pro Polymersystem durchgeführt, die bei verschiedenen Laserparametern hergestellt wurden. Dabei konnte die Abstufung der Materialsteifigkeiten entlang der Quervernetzungsdichten, welche bereits bei den UV-vernetzten Probekörpern ermittelt wurde, bestätigt werden. Außerdem hat die Wahl der Linienabstände (Hatches und Slices) einen signifikanten Einfluss auf diese Eigenschaften. Ein direkter quantitativer Vergleich der Materialkennwerte zwischen den mit beiden Fertigungsverfahren hergestellten Hydrogelen ist jedoch nicht möglich. Die 2PP-Probekörper zeichnen sich durch signifikant geringere komplexe E-Moduli von im Mittel ca. 43 % der komplexen E-Moduli vergleichbarer UV-Probekörper aus. Im Ergebnis ist es bei acht der neun ausgewählten Polymersysteme möglich, durch die Variation der Laserparameter, Probekörper mit komplexen E-Moduli im Bereich von ca. 50 kPa bis 1.100 kPa herzustellen. Mit diesem breitbandigen Kennwertspektrum kann z. B. größtenteils der, für das beim Tumor Tissue Engineering benötigte, Bereich zwischen 1 kPa und 1.000 kPa abgedeckt werden. Mit Hilfe der Ergebnisse ist es außerdem möglich, die Schreibdauer bestimmter Scaffolds teils um ein Vielfaches zu reduzieren. Die Erstellung eines Scaffolds mit isotropen biomechanischen Eigenschaften konnte hingegen nur als Konzept realisiert werden, da die praktische Umsetzung, mit der zur Verfügung stehenden 2PP-Anlage wegen softwareseitigen Limitationen, aktuell nicht möglich ist.



Biehl, Philip; Wiemuth, P.; Garcia Lopez, J.; Barth, M.-C.; Weidner, Andreas; Dutz, Silvio; Peneva, Kalina; Schacher, Felix;
Weak polyampholytes at the interface of magnetic nanocarriers: a facile catch-and-release platform for dyes. - In: Langmuir. - Washington, DC : ACS Publ., ISSN 1520-5827, Bd. 36 (2020), 22, S. 6095-6105

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c00455
Prokhorova, Alexandra; Ley, Sebastian; Fiser, Ondrej; Vrba, Jan; Sachs, Jürgen; Helbig, Marko;
Temperature dependent dielectric properties of tissue mimicking phantom material in the microwave frequency range. - In: 14th European Conference on Antennas and Propagation : 15-20 March 2020, Copenhagen, Denmark.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.23919/EuCAP48036.2020.9135466
Ley, Sebastian; Faenger, Bernd; Sachs, Jürgen; Hilger, Ingrid; Helbig, Marko;
Investigation of influences on the detectability of magnetic nanoparticles by means of microwaves for biomedical applications. - In: 14th European Conference on Antennas and Propagation : 15-20 March 2020, Copenhagen, Denmark.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.23919/EuCAP48036.2020.9135345
Fiser, Ondrej; Kantova, Michaela; Ley, Sebastian; Prokhorova, Alexandra; Helbig, Marko; Vrba, Jan;
Advanced temperature dielectric spectroscopy of muscle phantom at microwave frequencies. - In: 14th European Conference on Antennas and Propagation : 15-20 March 2020, Copenhagen, Denmark.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.23919/EuCAP48036.2020.9135633
Bölecke, Lars;
Entwicklung, Aufbau und Validierung eines miniaturisierten Magnetpartikelspektrometers mit adaptiver Störunterdrückung. - Ilmenau. - 104 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein Tracer-basiertes Bildgebungsverfahren, mit dem man die räumliche Verteilung von magnetischen Nanopartikeln bestimmen kann. Als neue Bildgebungsmodalität bietet es viele Anwendungsmöglichkeiten in Therapie und Diagnose. Um diese vielversprechende Technologie weiter zu fördern und ihr den Weg in den medizinischen Alltag zu ebnen, ist es notwendig, die Bildqualität weiter zu verbessern. Die Bildqualität ist dabei direkt mit den eingesetzten magnetischen Nanopartikel (MNP) verknüpft. Für die magnetische Partikelbildgebung werden Partikel genutzt, die für die Bildgebung mittels Magnetresonanztomograph (MRT) bestimmt sind. Entsprechend sind sie für diese neue vielversprechende Anwendung nicht optimiert. Dadurch besteht eine große Nachfrage nach neuen und hochgradig angepassten magnetischen Nanopartikeln. Um diese Nachfrage befriedigen zu können, ist es notwendig ein Gerät zu besitzen mit dem man MNPs charakterisieren kann. Der aktuelle Gold-Standard für die Charakterisierung von MNPs ist das magnetische Partikelspektroskop (MPS). MPS basiert auf angeregten Nanopartikeln, die ein charakteristisches Signal aussenden. Dabei ist die Amplitude des Anregungssignal um ein Vielfaches größer als das eigentliche, interessante Partikelsignal. Bevor man dieses Signal verarbeiten kann, muss es aus dem Gesamtsignal extrahiert werden. Aktuelle MPS-Geräte nutzen einen von zwei möglichen Wegen, um das Partikelsignal aus dem Summensignal zu extrahieren. Entweder werden der Empfangsspule Filter nachgeschaltet oder es wird eine zweite Empfangsspule in einem sogenannten Gradiometer-Aufbau verwendet. Während beide Methoden ihre jeweiligen, ganz eigenen Vorteile besitzen (Filter: einfacher Aufbau, Gradiometer: gute Störunterdrückung), stellen ihre Nachteile ein ernstzunehmendes Hindernis (Gradiometer: hohe Anforderungen an Symmetrie und Fertigungstoleranzen, Filter: geringe Flexibilität und Kompensation der Grundfrequenz des Partikelsignals) auf dem Weg zu einem einfach zu nutzenden, kosten-effizienten Messgerät dar und bremsen so die gegenwärtige MPI-Entwicklung. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein dritter Weg vorgeschlagen, der die Nachteile der anderen Methoden überwinden und die jeweiligen Vorteile kombinieren soll. Dazu wird ein synthetisches Signal genutzt, um eine zweite Spule zu ersetzten. Mit einer Kombination aus Phase-Locked-Loop (PLL), Filter und Verstärker wird das synthetische Signal in Phase, Frequenz und Amplitude an das Anregungssignal gebunden. Damit ist es möglich das Anregungssignal zu rekonstruieren. Nach der Signalerzeugung kann das synthetische Signal mit Hilfe eines Differenzverstärkers vom gemessenen Signal (Anregungs- und Partikelsignal) abgezogen werden. Nach diesem Ansatz wird in der vorliegenden Arbeit ein MPS entworfen und aufgebaut. Anhand von Verdünnungsreihen zweier Magnetpartikel-Typen wurde das System validiert und die Funktionstüchtigkeit überprüft. Die Messergebnisse wurden dabei mit der Arbeit von Haberman [Saskia Habermann. "Entwicklung, Aufbau und Evaluierung eines multifrequenten Magnetpartikelspektrometers. Masterarbeit. Ilmenau: Technische Universität Ilmenau, 1.02.2019.] und dem Gerät der Firma Pure Devices verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass dieser Ansatz funktioniert und bessere Ergebnisse als vorherige Arbeiten liefert. Damit bildet das hier vorgestellte System eine vielversprechende Basis für zukünftige Entwicklungen. Um die Aussagekraft kommerzieller MPS zu erreichen sind Weiterentwicklung der Hard- bzw. Software denkbar.



Dettmann, Anika;
Entwicklung eines FPGA-Prototypen zur Validierung eines zeitaufgelösten Fluoreszenz-Messsystem für Bioanalytik-Anwendungen. - Ilmenau. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Bei der Entwicklung von ICs spielt die Entwicklungszeit eine große Rolle. Während des Designs können durch Simulationen Entwürfe frühzeitig getestet werden. Jedoch beanspruchen Simulationen, bedingt durch zunehmende Komplexität der Schaltkreise, viel Zeit. Zusätzlich lässt sich die Funktionalität der Schaltungen nur in Analogsimulationen abbilden, die hohe Simulationszeiten benötigen. Anhand von digitalen Simulationen lassen sich zum bisherigen heutzutage nur steuernde Digitalteile und Schnittstellen in kürzerer Zeit verifizieren. Auf FPGAs können mittels HDLs programmierte logische Schaltungen implementiert werden, die Simulationen in Echtzeit ermöglichen. In dieser Arbeit wird die Funktionalität eines noch in der Entwicklung befindlichen ASICs für zeitaufgelöste Fluoreszenz-Messung für die Bioanalytik als digitales Modell anhand des Signalpfades beschrieben. Dieses Modell kann in einen FPGA implementiert und dort mit dem Digitalteil kombiniert werden. Die Funktionsverifikation ist somit anhand einer Digitalsimulation möglich, was den Entwicklungsvorgang deutlich beschleunigt. Um eine komplette Simulation realisieren zu können, umfasst die vorliegende Arbeit zusätzlich die Entwicklung eines Testsignalgenerators zur Generierung von Eingangsdaten. In Voruntersuchungen werden reale Daten mit einem bereits vorhandenen ASIC für den Testsignalgenerator erhoben. Aufgrund niedriger Lichtstärke der Fluoreszenz ist für den ASIC das Zeitverhalten des Systems nach Abschalten der Lichtquelle von Interesse. Das über die Zeit abfallende Sensorsignal wird mit dem Testsignalgenerator nachgestellt. Die Masterarbeit ergibt einen FPGA-Prototypen, welcher die neuen und verifizierten digitalen Modelle von Testsignalgenerator und Analogteil sowie den bereits vorhandenen Digitalteil für einen Bioanalytik-Sensor vereint. Die Kommunikation über die Schnittstellen wird durch Auslesen und Beschreiben einzelner Register der drei Komponenten nachgewiesen. In den Simulationen ist das Auslesen von Sensordaten möglich und deren Zusammenhang mit Einstellungen des Testsignalgenerators erkennbar. Allerdings lässt sich dies nicht in allen Betriebsmodi des ASICs erfolgreich reproduzieren. Der Grund hierfür konnte in der vorgegebenen Zeit nicht mehr untersucht werden, weshalb keine Verifikation des FPGA-Prototypen erfolgt. Mögliche Ursachen werden in der abschließenden Diskussion betrachtet.



Blum, Maren-Christina; Hunold, Alexander; Solf, Benjamin; Klee, Sascha;
The effects of an ocular direct electrical stimulation on pattern-reversal electroretinogram. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 14 (2020), 588, S. 1-9

https://doi.org/10.3389/fnins.2020.00588
Fischer, Gerald; Kofler, Markus; Handler, Michael; Baumgarten, Daniel;
A lead field two-domain model for longitudinal neural tracts - analytical framework and implications for signal bandwidth. - In: Computational and mathematical methods in medicine : an interdisciplinary journal of mathematical, theoretical and clinical aspects of medicine.. - New York, NY [u.a.] : Hindawi, ISSN 1748-6718, Volume 2020 (2020), article ID 5436807, Seite 1-11

https://dx.doi.org/10.1155/2020/5436807
Hunold, Alexander; Ortega, Daniela; Schellhorn, Klaus; Haueisen, Jens;
Novel flexible cap for application of transcranial electrical stimulation: a usability study. - In: Biomedical engineering online. - London : BioMed Central, ISSN 1475-925X, Bd. 19 (2020), 50, insges. 11 S.

https://doi.org/10.1186/s12938-020-00792-1
Heitmann, Christoph;
Systemanalytische Betrachtung der Geräuschentwicklung von Riemenantrieben in Angiographiesystemen. - Ilmenau. - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die Problematik, die in dieser Arbeit behandelt wird, lag in der Analyse der Riemengeräusche, der Angiographiegerätereihe VE20 2nd Plane und VE25 Artis Ceiling der Siemens Healthcare GmbH. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, alternative Riemen-Ritzel-Kombinationen für das teleskopische System zu finden, welche im Vergleich zur Standardkombination eine geringere Geräuschbildung aufweisen. Dafür durchläuft jede Kombination einen Dauertest. Die Testreihen vollziehen sich auf einem Prüfstand für Riemen und Ritzel. Dabei absolvieren die Kombinationen jeweils einen sechsjährigen Dauertest, bei dem jährlich der energieäquivalente Dauerschallpegel aufgenommen wird. Dieser ermöglicht es die Entwicklung des Geräuschpegel während des Dauertestes zu verfolgen. Zudem dient er, wie der fotografisch dokumentierte Verschleiß an Riemen und Ritzel, als Vergleichsparameter zwischen den Testreihen. Aus den Testreihen geht hervor, dass die Kombinationen, welche den geringsten Verschleiß an Riemen und Ritzel aufweist, gleichzeitig den geringsten Geräuschpegel besitzt.



Schulz, Steffen; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
The cardiorespiratory network in healthy first-degree relatives of schizophrenic patients. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 14 (2020), 617, S. 1-12

https://doi.org/10.3389/fnins.2020.00617
Madrin, Febby Purnama;
Development of tracker device for asset management system in a hospital environment. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Im Krankenhaus befinden sich so viele medizinische Geräte und eine begrenzte Anzahl von Arbeitern oder Mitarbeitern, dass es nicht möglich ist, diese Werkzeuge manuell kontinuierlich zu überwachen. Viele medizinische Geräte gehen versehentlich verloren, viele Werkzeuge werden auch nicht benutzt, weil sie nicht gut erfasst sind, und viele Werkzeuge werden unbemerkt beschädigt. dies wird sicherlich sehr nachteilig für die Krankenhäuser sein, da die benötigte medizinische Ausrüstung im Allgemeinen teuer ist, und natürlich auch die Effektivität und Effizienz der Krankenhausleistungen verringern. Die Notwendigkeit für Krankenhäuser, die Technologie auf den neuesten Stand zu bringen, ist nicht zu leugnen, schließlich wird auch die Zahl der Patienten weiter steigen. Das rasche Wachstum der Technologie ermöglicht es uns, dieses Problem zu überwinden, wo die IoT-basierte Technologie jetzt so schnell ist, dass die papiergestützte Technologie langsam aufgegeben werden muss, die Technologie ist ein Echtzeit-Ortungssystem (RTLS), viele verschiedene Möglichkeiten, diese Technologie zu implementieren, eine der Lösungen ist die Verwendung der Ultrabreitband-Technologie (UWB), mit dieser Lösung können Krankenhäuser den Standort ihrer medizinischen Geräte verfolgen, sowie einige Funktionen, die auch die Effizienz, Effektivität und Sicherheit in Krankenhäusern erhöhen. Schlüsselwörter: RTLS, IoT, UWB, medizinische Ausrüstung, Tracker



Entwicklung von Informationsmodellen für die Module des Kerndatensatzes der Medizininformatik-Initiative. - Ilmenau. - 54 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In der Medizininformatik-Initiative als Förderprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung bauen die Universitätskliniken in Deutschland Datenintegrationszentren, in denen Dokumentationsbestandteile der Krankenversorgung für die biomedizinische Forschung besser zugänglich gemacht werden sollen. Diese Zugänglichkeit wird mittels eines auf dem Interoperabilitätsstandard HL7 FHIR basierten, in der Initiative definierten Kerndatensatzes hergestellt. Hierzu ist das Verfassen von Implementierungsleitfäden notwendig, die neben technischen Vorgaben auch eine fachliche Modellierung beinhalten müssen. Um fachliche Konzepte in Modellen auf Basis einer semiformalen Notation abzubilden, wurden in der vorliegenden Arbeit für ausgewählte Basismodule des Kerndatensatzes UML-Klassendiagramme erstellt. Dafür werden mit Interoperabilitätsstandards im Gesundheitswesen, Informationsmodellierung und dem Kerndatensatz der Medizininformatik-Initiative die Grundlagen der Arbeit dargestellt. Durch eine systematische Analyse erfolgt die Auswahl der Modellierungssprache UML und eines geeigneten Werkzeugs. Die erstellten Modelle werden vorgestellt und mit der Abbildbarkeit auf ein Referenzmodell die Unabhängigkeit der fachlichen Modellierung von der technischen Repräsentation belegt. Die Ergebnisse der Arbeit finden Eingang in die veröffentlichten Implementierungsleitfäden zu den bearbeiteten Kerndatensatz-Basismodulen.



Heppner, Marc-Patrick;
Griffklassifikation anhand von EMG-Signalen im Implantatnetzwerk. - Ilmenau. - 116 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In der Literatur existieren unterschiedliche Ansätze, die negativen Folgen von unfall- und krankheitsbedingten Schädigungen der menschlichen Greiffunktion entgegenwirken. Eine Variante ist die Erfassung der elektrischen Aktivität der Muskulatur, um damit Prothesen oder Implantate anzusteuern. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine mögliche Griffklassifikation für Patienten mit Querschnittslähmung zu realisieren. Dazu werden verschiedene Verfahren zur Klassifikation auf die vorliegenden Patientendaten angewendet und die Ergebnisse ausgewertet. Die Basis dafür bildet ein Datensatz des Universitätsklinikums Heidelberg. Die Anwendung in einer mobilen Sensor-Aktor-Einheit bedingt dabei die geringe Komplexität und die zeitnahe Reaktionsfähigkeit auf die Bewegung des Patienten. Diese und weitere Restriktionen werden betrachtet, damit das System zuverlässig funktioniert. Die praktische Umsetzung zeigt, dass die Klassifikation auch mit einfachen Verfahren und ohne komplexe Transformationen auf die beschriebenen Schäden anwendbar ist. Abhängig vom Grad der Beeinträchtigung entsprechen die Ergebnisse denen von gesunden Probanden.



Hömmen, Peter; Mäkinen, Antti J.; Hunold, Alexander; Machts, René; Haueisen, Jens; Zevenhoven, Koos C.J.; Ilmoniemi, Risto J.; Körber, Rainer;
Evaluating the performance of ultra-low-field MRI for in-vivo 3D current density imaging of the human head. - In: Frontiers in physics. - Lausanne : Frontiers Media, ISSN 2296-424X, Bd. 8 (2020), 105, S. 1-13

https://doi.org/10.3389/fphy.2020.00105
Möller, Claudia;
Untersuchung zur Sterilisation und Langzeitlagerung von magnetischen Nanopartikeln. - Ilmenau. - 105 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Magnetische Nanopartikel bieten durch ihre Eigenschaften potenzielle Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin. Eine Nutzung bedarf durch die Einbringung der Nanopartikel in den menschlichen Organismus allerdings einer gesetzlichen Zulassung als Arzneimittel. Voraussetzung dafür ist der Nachweis der Sterilität und die Kennzeichnung zur Art und Dauer der Lagerung. Ziel dieser Arbeit ist es, verschiedene Sterilisations- und Konservierungsverfahren hinsichtlich ihrer Anwendungseffizienz für fünf verschiedene Nanopartikel-Typen zu untersuchen. Als Sterilisationsverfahren werden Autoklavieren, UV-Bestrahlung, Sterilfiltration und das Spülen mit Ethanol überprüft. Zur Konservierung werden Gefrieren, Tiefgefrieren, Schockgefrieren sowie Gefriertrocknen getestet. Die einzelnen Verfahren werden im Bezug auf Partikelgröße und Oberflächenpotenzial durch die Photonenkorrelationsspektroskopie und Zetapotenzialmessungen charakterisiert. Für die Sterilisationsversuche erfolgte zusätzlich eine Untersuchung auf Keimfreiheit. Nach der Durchführung hat sich gezeigt, dass hinsichtlich der Sterilisation das Autoklavieren und die UV-Bestrahlung für die meisten Nanopartikel-Typen eingesetzt werden können. Für die Konservierung liefert nur die Gefriertrocknung der Stärke-Probe mit PEG-Zusatz akzeptable Ergebnisse.



Rodrigues, Marco S.; Fiedler, Patrique; Küchler, Nora; Domingues, Rui P.; Lopes, Cláudia; Borges, Joel; Haueisen, Jens; Vaz, Filipe;
Dry electrodes for surface electromyography based on architectured titanium thin films. - In: Materials. - Basel : MDPI, ISSN 1996-1944, Volume 13 (2020), issue 9, 2135, Seite 1-16

https://doi.org/10.3390/ma13092135
Dutz, Silvio; Buske, Norbert; Landers, Joachim; Gräfe, Christine; Wende, Heiko; Clement, Joachim H.;
Biocompatible magnetic fluids of Co-doped iron oxide nanoparticles with tunable magnetic properties. - In: Nanomaterials : open access journal.. - Basel : MDPI, ISSN 2079-4991, Volume 10 (2020), issue 6, 1019, Seite 1-19

https://doi.org/10.3390/nano10061019
Agboada, Desmond; Mosayebi-Samani, Mohsen; Kuo, Min-Fang; Nitsche, Michael;
Induction of long-term potentiation-like plasticity in the primary motor cortex with repeated anodal transcranial direct current stimulation - better effects with intensified protocols?. - In: Brain stimulation : basic, translational, and clinical research in neuromodulation.. - New York, NY [u.a.] : Elsevier, ISSN 1876-4754, Bd. 13 (2020), 4, S. 987-997

https://doi.org/10.1016/j.brs.2020.04.009
Naskovska, Kristina; Lau, Stephan; Korobkov, Alexey A.; Haueisen, Jens; Haardt, Martin;
Coupled CP decomposition of simultaneous MEG-EEG signals for differentiating oscillators during photic driving. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 14 (2020), 261, S. 1-18

https://doi.org/10.3389/fnins.2020.00261
Gon¸calves, Ricardo Spyrides Boabaid Pimentel; Haueisen, Jens; Marques, Jefferson Luiz Brum;
Inductive temperature measurement: a new sensor improvement for industrial applications. - In: Review of scientific instruments : a monthly journal devoted to scientific instruments, apparatus, and techniques.. - [S.l.] : American Institute of Physics, ISSN 1089-7623, Bd. 91 (2020), 4, S. 046101-1-046101-3

https://doi.org/10.1063/1.5078581
Machts, René;
Wirkung von starken impulsförmigen Strömen und Magnetfeldern auf den menschlichen Kopf. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (IX, 120 Blätter, Blatt IX-XXX).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Eine impulsförmige Blitzentladung erreicht Ströme von 200 kA und mehr. Ein direkter Blitzeinschlag in den menschlichen Kopf kann mechanische und thermische sowie neurologische Schädigungen verursachen. Die Wirkung eines indirekten Blitzschlages und des resultierenden impulsförmigen Magnetfeldes auf den menschlichen Körper ist weitestgehend unbekannt. Weiterhin wird angenommen, dass die Wahrscheinlichkeit einen Blitzschlag zu überleben bei 70 % - 90 % liegt. Jedoch sind die Ursachen der biologischen und physikalischen Wirkmechanismen nicht umfassend geklärt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es eine Methodik zu entwickeln, um die Stromverteilung während eines nachgebildeten direkten Blitzeinschlages sowie die elektrische Feldstärkeverteilung während eines indirekten Blitzeinschlages in physikalischen Kopfphantomen zu ermitteln. Die Kopfphantome bildeten die geometrischen und dielektrischen Eigenschaften der Kopfhaut, des Neurocraniums sowie des intrakraniellen Volumens (Hirn) des menschlichen Kopfes nach. Diese Kopfphantome wurden für die Analyse der Stromverteilung mit Spannungen und Strömen beaufschlagt, die bei Blitzentladungen zu erwarten sind. Die Integration eines Elektrodenarrays in das Hirn ermöglichte die Erfassung der Potentialverteilung sowie die Berechnung der elektrischen Feldstärke im Kopfphantom während eines indirekt applizierten Impulses. Simulationen erlaubten die Bildung weiterer Interpretationen. Die Experimente und Simulationen, die einen direkten Blitzeinschlag nachbildeten, zeigten, dass die Kopfhaut primär der Stromwirkung (70-92 %) exponiert war, gefolgt vom Hirn (3-28 %) und Neurocranium (1-9 %). Mit ausgebildetem Überschlagkanal floss der größte Anteil (82-99 %) des Stromes in diesem ab und die Kompartimente des Kopfphantomes waren geringer exponiert. In den Experimenten, die einen indirekten Blitzeinschlag nachbildeten, wurde eine Feldstärke von bis zu 10V/m im Hirn ermittelt. Vier Schutzmechanismen erklären, wieso eine Person einen direkten Blitzschlag überleben kann. (1) Der Überschlagkanal wurde als der wichtigste Schutzmechanismus identifiziert und erstmalig verifiziert. Als weitere Schutzmechanismen wurden (2) die isolierende Wirkung des Neurocraniums und (3) die Ableitfähigkeit der cerebrospinalen Flüssigkeit ermittelt. (4) Die Hirnregionen, die mit Vitalfunktionen assoziiert werden, sind im Falle des Überschlags durch Stromamplituden exponiert, die mit medizinischen Anwendungen vergleichbar sind. Die mögliche Schädigung durch einen indirekten Blitzschlag wurde identifiziert.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000079
Vogel, Patrick; Rückert, Martin A.; Kampf, Thomas; Herz, Stefan; Stang, Anton; Wöckel, Lucas; Bley, Thorsten; Dutz, Silvio; Behr, Volker C.;
Superspeed bolus visualization for vascular magnetic particle imaging. - In: IEEE transactions on medical imaging : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society ..... - New York, NY : Institute of Electrical and Electronics Engineers, ISSN 1558-254X, Bd. 39 (2020), 6, S. 2133-2139

https://doi.org/10.1109/TMI.2020.2965724
Schwarze, Nicole; Gresing, Lennart; Stelz, Angela; Gräfe, Christine; Dutz, Silvio; Wiekhorst, Frank; Hochhaus, Andreas; Clement, Joachim;
Cancer drugs affect the interaction of nanoparticles with an in vitro placenta barrier. - In: Oncology research and treatment. - Basel : Karger, ISSN 2296-5262, Bd. 43 (2020), S. 209
- Meeting abstract: 809

https://doi.org/10.1159/000506491
Hunold, Alexander; Berkes, Sebastian; Schellhorn, Klaus; Antal, Andrea; Haueisen, Jens;
Feasibility of new stimulator setup for temporal interference TES and its application in a homogeneous volume conductor. - In: Clinical neurophysiology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-8952, Bd. 131 (2020), 4, S. e152

https://doi.org/10.1016/j.clinph.2019.12.348
Jochmann, Elisabeth; Steinbach, Robert; Jochmann, Thomas; Chung, Ha-Yeun; Rödiger, Annekathrin; Neumann, Rotraud; Mayer, Thomas E.; Kirchhof, Klaus; Loudovici-Krug, Dana; Smolenski, Ulrich C.; Witte, Otto W.; Großkreutz, Julian;
Experiences from treating seven adult 5q spinal muscular atrophy patients with Nusinersen. - In: Therapeutic advances in neurological disorders. - London [u.a.] : Sage, ISSN 1756-2864, Bd. 13 (2020), S. 1-11

https://doi.org/10.1177/1756286420907803
Müller, Gesa;
Möglichkeiten, Einflüsse und Hindernisse der Radio Frequency Identification Technologie im Supply Chain Management von Blutproben. - Ilmenau. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Das Ergebnis der Untersuchung einer Blutprobe stellt die Grundlage vieler, von Ärzten getroffener Diagnosen dar. Dies führt dazu, dass in klinischen Laboren im Durchschnitt bis zu 8000 Proben pro Tag untersucht werden. Zum jetzigen Stand wird die Identifizierung der Blutproben durch eine Kennzeichnung des Probengefäßes anhand der Anbringung eines Barcodes durchgeführt. Daraus resultiert, dass im Wareneingang eines klinischen Labors jede einzelne Probe manuell per Hand gescannt werden muss, um diese Probe im System zu hinterlegen. Dieser Vorgang ist sehr zeit- und kostenintensiv und erfordert eine hohe Anzahl an Mitarbeitern im Wareneingang eines klinischen Labors. Die Vorgänge sind von manuellen Handlungen geprägt. Dies hat zur Folge, dass die Qualität des Prozesses durch menschliches Versagen beeinflusst wird. Eine Option der Optimierung des Ablaufs ermöglicht die Nutzung der RFID Technologie im Wareneingang von klinischen Laboren. Diese Arbeit betrachtet Möglichkeiten, Einflüsse und Hindernisse der RFID Technologie auf die Wertschöpfungskette und das Logistikmanagement von Blutproben in klinischen Laboren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit stellt die Erarbeitung einer fundierten Grundlage der aktuellen Situation eines prototypischen klinischen Labors dar, sowie die Analyse von Anforderungen, welche bei der Einführung der RFID Technologie zu berücksichtigen sind. Neben der Betrachtung der theoretischen Grundlagen und dem Stand der Technik wurden im Verlauf der vorliegenden Arbeit Anforderungen definiert, welche anhand primärer und sekundärer Erhebungsmethoden erarbeitet wurden. Durch diese Anforderungen wurden Analysen durchgeführt, welche die Priorisierung der Anforderungen und die Klassifizierung dieser in einzelne Teilgruppen als Ergebnis hatten. Zu diesen Anforderungen wurden Lösungen erstellt, welche die Umsetzung der RFID Technologie in klinischen Laboren ermöglichen. Um die Verträglichkeit dieser Lösungen zu untersuchen, wurden diese anhand einer Abhängigkeitsanalyse miteinander in Verbindung gesetzt. Dies ergab weitere Kombinationen, für die zusätzliche Lösungen definiert wurden. Schlussendlich rundet eine Diskussion diese Arbeit ab, in der die erarbeiteten Ergebnisse und die Möglichkeiten bei der Einführung der RFID Technologie in klinischen Laboren nochmals kritisch hinterfragt wurden.



Heinemann, David; Dutz, Silvio; Knabner, Steffen; Haueisen, Jens; Baumgarten, Daniel;
Camera calibration and orientation for PCB jet printing inspection. - In: SN applied sciences. - [Cham] : Springer International Publishing, ISSN 2523-3971, Volume 2 (2020), issue 3, article 322, 14 Seiten

https://doi.org/10.1007/s42452-020-2087-7
Sabel, Bernhard A.; Thut, Gregor; Haueisen, Jens; Henrich-Noack, Petra; Herrmann, Christoph S.; Hunold, Alexander; Kammer, Thomas; Matteo, Barbara; Sergeeva, Elena G.; Waleszczyk, Wioletta; Antal, Andrea;
Vision modulation, plasticity and restoration using non-invasive brain stimulation : an IFCN-sponsored review. - In: Clinical neurophysiology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-8952, Bd. 131 (2020), 4, S. 887-911

https://doi.org/10.1016/j.clinph.2020.01.008
Jaufenthaler, Aaron; Schier, Peter; Middelmann, Thomas; Liebl, Maik; Wiekhorst, Frank; Baumgarten, Daniel;
Quantitative 2D magnetorelaxometry imaging of magnetic nanoparticles using optically pumped magnetometers. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Volume 20 (2020), issue 3, 753, Seite 1-12

https://doi.org/10.3390/s20030753
Schier, Peter; Liebl, Maik; Steinhoff, Uwe; Handler, Michael; Wiekhorst, Frank; Baumgarten, Daniel;
Optimizing excitation coil currents for advanced magnetorelaxometry imaging. - In: Journal of mathematical imaging and vision. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-7683, Bd. 62 (2020), 2, S. 238-252

https://doi.org/10.1007/s10851-019-00934-8
Machts, René; Hunold, Alexander; Drebenstedt, Christian; Rock, Michael; Leu, Carsten; Haueisen, Jens;
Experimental application of lightning currents to a human head phantom. - In: . - Cham : Springer, (2020), S. 763-772

Weise, Konstantin; Numssen, Ole; Thielscher, Axel; Hartwigsen, Gesa; Knösche, Thomas R.;
A novel approach to localize cortical TMS effects. - In: NeuroImage : a journal of brain function.. - Orlando, Fla. : Academic Press, ISSN 1095-9572, Bd. 209 (2020), 116486, S. 1-17

https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2019.116486
Samani, Mohsen Mosayebi; Agboada, Desmond; Kuo, Min-Fang; Nitsche, Michael;
Probing the relevance of repeated cathodal transcranial direct current stimulation over the primary motor cortex for prolongation of after-effects. - In: The journal of physiology. - Hoboken, NJ : Wiley-Blackwell, ISSN 1469-7793, Bd. 598 (2020), 4, S. 805-816

https://doi.org/10.1113/JP278857
Husar, Peter;
Elektrische Biosignale in der Medizintechnik
2. Auflage. - Berlin : Springer Vieweg, 2020. - 1 Online-Ressource (X, 545 Seiten, 436 Abb., 179 Abb. in Farbe). . - (Springer eBooks) ISBN 978-3-662-59641-8

Entstehung bioelektrischer Signale -- Verstärkung und analoge Filterung in der medizinischen Messtechnik -- Erfassung, Abtastung und Digitalisierung von Biosignalen -- Zeit-, Frequenz- und Verbundbereich -- Digitale Filter -- Stochastische Prozesse



https://doi.org/10.1007/978-3-662-59641-8
Dölker, Eva-Maria;
Lorentz force evaluation : novel forward solution and inverse methods. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xiii, 152 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Die Entwicklung neuer Materialien sowie die ansteigenden Anforderungen an Qualität und Sicherheit erfordern die Entwicklung hochauflösender, zerstörungsfreier Werkstoffevaluierungsverfahren für die Produktion und Wartung. Im neuen Lorentzkraftevaluierungsverfahren wird ein Permanentmagnet relativ zu einem elektrisch leitenden Prüfkörper bewegt. Aufgrund der Bewegung werden Wirbelströme im Prüfkörper induziert. Die Wechselwirkung der Wirbelströme mit dem Magnetfeld führt zur Lorentzkraft, welche auf den Prüfkörper wirkt. Eine Kraft derselben Größe aber in entgegengesetzte Richtung wirkt auf den Permanentmagneten, wo sie gemessen wird. Bei Vorliegen eines Defekts sind die Wirbelstromverteilung und entsprechend die Lorentzkraft verändert. Die Defekteigenschaften werden aus den gemessenen Lorentzkraftkomponenten mittels der Lösung eines schlecht gestellten inversen Problems bestimmt. Die Ziele der Dissertation umfassen die Entwicklung einer neuen Vorwärtslösung, den Vergleich verschiedener Vorwärtslösungen, die Entwicklung neuer inverser Verfahren sowie die Erarbeitung einer Methode zur verbesserten Defekttiefenbestimmung für die Lorentzkraftevaluierung. Des Weiteren wurde ein qualitativer Vergleich mit der klassischen Wirbelstromevaluierung umgesetzt. Die existierenden Vorwärtslösungen für die Lorentzkraftevaluierung: "Approximate Forward Solution" und "Extended Area Approach" wurden hinsichtlich der Defektrekonstruktionsgüte verglichen. Es wurde ein Zielfunktionsscanningverfahren angewandt um den Einfluss der beiden Vorwärtslösungen direkt zu vergleichen. Damit wurde eine Verzerrung durch die sonst notwendige Parameterwahl bei inversen Methoden vermieden. Die Verwendung der Vorwärtslösung "Extended Area Approach" erzielte genauere Schätzungen der Defekttiefe und -abmessungen im Vergleich zur "Approximate Forward Solution". Die beiden Vorwärtslösungen sind jedoch auf Defekte mit gleichmäßiger Geometrie beschränkt. Aus diesem Grund wurde die neue Vorwärtslösung "Single Voxel Approach" entwickelt. Sie basiert auf der Superposition von Kraftveränderungssignalen von kleinen elementaren Defekten. Bei numerischen Simulationen mit Defekten verschiedener Größen, Tiefen und Formen zeigte der "Single Voxel Approach" die geringste Abweichung im Vergleich zu den beiden existierenden Vorwärtslösungen. Eine Minimum-Norm-Schätzung mit Elastic-Net-Regularisierung wurde auf die Lorentzkraftmessdaten eines Aluminiumprüfkörpers zur Rekonstruktion der Defekteigenschaften angewandt. Die Motivation zur Nutzung der Elastic-Net-Regularisierung stammt aus dem a priori Wissen, dass ein nicht-leitender Defekt von einem Prüfstück mit konstanter Leitfähigkeit umgeben ist. Die weit verbreitete Tikhonov-Phillips-Regularisierung wurde zu Vergleichszwecken angewandt. Mit beiden Regularisierungsmethoden konnte reproduzierbar eine korrekte Defekttiefenschätzung und eine adäquate Größenschätzung erzielt werden. Dasselbe inverse Verfahren wurde für die Defektrekonstruktion aus Wirbelstromevaluierungsmessdaten eines Aluminiumprüfkörpers angewandt. Die Defektrekonstruktionsergebnisse stellten sich für tiefer liegende Defekte verschwommen und weniger stabil im Vergleich zur Lorentzkraftevaluierung dar. Im Gegensatz war mit der Wirbelstromevaluierung die Rekonstruktion komplexerer Defektgeometrien möglich. Als weitere inverse Methode, wurde die adaptierte Landweber-Iteration für die Lorentzkraftevaluierung eingeführt. Die Landweber-Iteration wurde ausgewählt, da sich im Bereich der elektrischen Kapazitätstomographie vielversprechende Rekonstruktionsergebnisse gezeigt haben. Die adaptierte Landweber-Iteration erzielte adäquate Defektgrößenschätzungen. Die Position von tief liegenden Defekten wurde zu hoch rekonstruiert. Die Lorentzkraftevaluierung ist gekennzeichnet durch die Schwierigkeit, dass ein kleiner Defekt nahe der Prüfkörperoberfläche und ein größerer tiefer liegender Defekt ähnliche Kraftveränderungssignale zeigen. Das erschwert die Bestimmung der korrekten Defekttiefe. Das neue Prinzip der geschwindigkeitsabhängigen Lorentzkraftevaluierung wurde eingeführt um die Defekttiefenbestimmung zu unterstützen. Die Lorentzkraftveränderungssignale werden bei einer hohen Geschwindigkeit (10 m/s) relativ zu den Signalen bei einer niedrigen Geschwindigkeit (0.1 m/s) ausgewertet. Amplitudenveränderungen und Signalverschiebungen werden genutzt um die Defekttiefe zu bestimmen. Dabei wird der bewegungsinduzierte Skineffekt ausgenutzt. Die Plausibilität dieser neuen Methode wurde für Simulationsdaten gezeigt.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040851
Sonntag, Hermann;
The effect of uncertainty in MEG-to-MRI coregistrations on MEG inverse problems. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xiii, 111 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Für eine hohe Präzision in der Schätzung von Gehirnaktivität, ausgehend von Daten der Magnetoenzephalographie (MEG), ist eine sehr genaue Koregistrierung der Quellen und Sensoren notwendig. Üblicherweise werden hierbei die Quellorte der Gehirnaktivität bezüglich zu Koordinaten der Magnetresonanztomographie (MRI) angegeben. Die Sensor-zu-MRI Koregistrierungen sind der Schwerpunkt dieser Arbeit. Die Qualität von Koregistrierungen wird bewertet und der Effekt ihrer Unsicherheiten auf Schätzungen der Gehirnaktivität beziehungsweise auf Quellschätzungen wird untersucht. Beide Themen, die Qualitätsbewertung und die Übertragung der Unsicherheiten auf Quellschätzungen werden separat behandelt. In dieser Arbeit wird vorgeschlagen, den target registration error (TRE) als Qualitätskriterium für Sensor-zu-MRI Koregistrierungen zu verwenden. Der TRE kann den Effekt von Koregistrierungsunsicherheiten an beliebigen Punkten messen. Insgesamt wurden 5544 Datensätze mit Sensor-zu-Kopf und 128 Datensätze mit Kopf-zu-MRI Koregistrierungen aus einem Labor analysiert. Ein adaptiver Metropolis-Algorithmus wurde genutzt um optimale Koregistrierungen zu schätzen und um Stichproben ihrer Parameter (Rotation und Translation) zu ziehen. Es wurde ein TRE von 1.3 und 2.3 mm an der Kopfoberfläche gefunden. Weiter wurde eine mittlere absolute Differenz der Koregistrierungsparameter zwischen Metropolis-Algorithmus und dem etablierten iterative closest point-Algorithmus von (1.9 ± 1.5)˚ und (1.1 ± 0.9) mm gefunden. Ein Zweistichproben-t-Test zeigte eine signifikante Verbesserung in der Optimierung der Zielfunktion durch den Metropolis-Algorithmus. Die Übertragung der Koregistrierungsunsicherheit auf Quellschätzungen erfolgte unter Verwendung von speziellen Polynom-Entwicklungen des Beamformers und der standardized low resolution tomography (sLORETA). Dieser Ansatz wurde für auditorische, visuelle und somatosensorische Hirnaktivität mit verschiedenen Signal-Rausch-Verhältnissen und Beschränkungen der Quellorientierung auf Datensätzen von 20 Probanden getestet. Durch die Verwendung von Polynom-Entwicklungen als effiziente Surrogate wurde die örtliche Verteilung des Quellschätzungs-Maximums für 50000 Koregistrierungen ermittelt. Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass es möglich ist, Polynom-Entwicklungen mit hoher Genauigkeit auf MEG-Quellschätzungen anzuwenden. Polynom-Entwicklungen der Quellschätzungen reduzierten die Berechnungszeiten erheblich um den Faktor von etwa 10000 für Beamformer und 50000 für sLORETA im Vergleich zu den exakten Originalrechnungen.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00042629
Yaroshchuk, Artem;
Multimodal sensorsystem and 3D image fusion for an industrial supervision application. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Mit der Einführung von Industrie 4.0 und dem Erfolg von Smart Manufacturing und computerintegrierten Produktionssystemen, steigt das Interesse an 3D-Überwachungsmethoden. Eine große Vielfalt an Anwendungen im industriellen Bereich benötigen digitale Umgebungsmodelle, um im Arbeitsbereich navigieren zu können. Gegenstand dieser Arbeit ist ein industrielles Fertigungssystem, welches aus einem Roboter im kartesischen Koordinatensystem zur Abbildung von Montage- und Bearbeitunsgprozessen und einem Überwachungssystem aus mehreren kostengünstigen Kameras besteht. Auf Basis der Kameraaufnahmen führt das Überwachungssystem eine 3D-Rekonstruktion mit Hilfe des Binokular-Stereo-Vision-Ansatzes aus und die berechneteten Punktwolken des Maschineninnenraums werden ausgegeben. Die ausgegebenen Scans sind rauschbehaftet und können verzerrte Bereiche enthalten. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität der Repräsentation des Maschineninnenraums unter Nutzung von redundanten Eingangsinformationen vorgeschlagen. Ein Softwaresystem für die integrierte räumliche Darstellung, Fusion, Extraktion und Erkennung einzelner Objektmodelle wird unter Verwendung von Open-Source-Implementierungen der erforderlichen Punktwolken-Verarbeitungs\-algorithmen entwickelt.



Anomaliedetektion im chirurgischen Worklflow. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel dieser Arbeit ist die Erkennung von Anomalien in multivarianten Zeitreihen eines Sensorsystems. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Systems zur Generierung dieser Sensordaten und der anschließenden Analyse und Verarbeitung der Daten mit Ansätzen des maschinellen Lernens. Die so erzeugten Zeitreihen lassen sich in drei Klassen unterteilen. Im Rahmen der Analyse konnte zunächst nachgewiesen werden, dass sich unter der Verwendung von Klassifikatoren die mit dem System generierten Daten im Hinblick auf diese drei Klassen voneinander abgrenzen lassen, sofern dem Klassifikator die Zeitreihe des gesamten Prozesses vorliegt. Darüber hinaus wird eine darauf aufbauende Methode vorgestellt und evaluiert, welche die Anomaliedetektion ermöglicht, wenn nur die Daten eines Teils des Prozesses vorliegen.



Ösophagusfunktionsszintigraphie - Untersuchung der Möglichkeiten einer Auswertung der Aufnahmen von verschiedenen Gammakameras an der Gammakamera Picola (Anpassung der Aufnahmeprotokolle, Übertragungsmöglichkeiten an die Picola, Qualifizierung und Dokumentation der Auswertemöglichkeiten). - Ilmenau. - 48 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Nuklearmedizin ist die Anwendung offener radioaktiver Stoffe zur Diagnostik und Therapie von Stoffwechsel- und Transportvorgängen im Menschen. Die Ösophagusfunktionsszintigraphie bietet die Möglichkeit einer nicht-invasiven Untersuchungsmethode der Speiseröhre zur Darstellung pathologischer Störungen des Nahrungstransportes. Zur besseren Visualisierung und erleichterten Befunderstellung durch den Nuklearmediziner werden kondensierte Bilder als ein spezielles Auswertungstool gerne herangezogen. Kondensierte Bilder werden aus den Rohdaten der Einzelbilder einer dynamischen Studie generiert, sodass nach der Verarbeitung eine Ort-Zeit-Matrix vorliegt. Mit ihrer Hilfe kann die räumliche Aktivitätsverteilung auch von mehreren aneinandergereihten Schluckvorgängen dargestellt werden. Einige Hersteller sehen keine Notwendigkeit mehr, diese spezifische Auswertungsmöglichkeit anzubieten. Der Fokus der vorliegenden Arbeit lag zum einen auf der Aufnahme der Ösophagusszintigraphie an einer Gammakamera und zum Anderen auf der Verarbeitung der Rohdaten sowie der Erstellung kondensierter Bilder an einer zweiten Kamera. Eingangs wurde auf alte Patientendaten zurückgegriffen und deren Aufnahme und Auswertungen analysiert. Darauf aufbauend wurden Aufnahmeprotokolle angepasst und zur Implementierung der Auswertung ein eigens dazu entwickeltes Phantom erstellt. Mithilfe eines Bildarchivierungsprogrammes wurden die Rohdaten für die weitere Verarbeitung exportiert bzw. importiert. Es konnte gezeigt werden, dass eine Auswertung der Rohdaten von einer Kamera an einer anderen Kamera möglich ist. Für eine bessere Reproduzierbarkeit und Fehlerreduktion wurde eine ausführliche Arbeitsanweisung für das medizinisch- technische Personal erstellt, welches die Untersuchung am Patienten vornimmt. Die Anleitung konnte bereits erfolgreich getestet und in den klinischen Alltag integriert werden. Zukünftig soll der Schwerpunkt auf der Mehrfachschlucktechnik liegen, da durch sie eine bessere und genauere Beurteilbarkeit von Erkrankungen im Vergleich zur Einfachschlucktechnik möglich ist. Zudem ist eine automatische Weiterleitung der Rohdaten zur Auswertungskamera geplant, sodass auf den manuellen Export/Import verzichtet werden kann.



Kassam, Jad;
Realistische Kopfmodellierung für Gleichstromsimulation. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)ist ein nicht invasives Verfahren zur Hirnstimulation, bei dem ein schwacher Gleichstrom über die Kopfhaut appliziert wird. Dadurch werden die Spontanaktivitäten der Nervenzellen beeinflusst. Durch solche Simulationen können neurologische und neuropsychologische Erkrankungen geheilt werden. In dieser Arbeit ist das Ziel eine Pipeline zur Modellierung realistischer Kopfmodelle zur Gleichstromstimulation zu entwickeln. Zuerst wird das NYHead nachgebildet. Dann werden die 3 MRT-Datensätze mit Freesurfer, SPM12 und CAT12 segmentiert und die benötigte Elektroden in MATLAB modelliert. Als nächstes wird das FEMModell anhand 2 Varianten kommerziell (Simpleware und Comsol) und frei (Simbio) gebildet und zuletzt simuliert. Diese Modelle werden mit anderen Pipelines, wie ROAST und Simnibs durch graphische Darstellung, Differenz- und fehlerberechnungen verglichen, um eine klare Aussage über die Qualität der Arbeit zu treffen. Die Arbeit hat ein gutes Ergebnis in allen Bereichen geliefert.



Reck, Jakob;
Analoges Frontend für die nicht-invasive fetale Photoplethysmographie. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In der klinischen Praxis wird heutzutage häufig von kardiotochographischen Daten, also von Daten der Herzfrequenzanalyse, auf eine Pathologie der fetalen Sauerstoffversorgung geschlossen. Diese Annahmen sind allerdings in vielen Fällen ein Trugschluss, da die Sauerstoffsättigung im fetalen Blut nur bedingt mit der fetalen Herzrate korreliert. Daher wird etwa seit der Jahrtausendwende an Methoden der direkten fetalen Sauerstoffsättigungsmessung geforscht. Ergänzend zu den Untersuchungen der TU Ilmenau zur transabdominalen nicht-invasiven fetalen Pulsoximetrie (TFO) wurde in der vorliegenden Arbeit zum Thema "analoges Frontend für die nicht-invasive fetale Photoplethysmographie" das bestehende Messsystem für Validierungsmessungen am Schwangerenphantom optimiert. Für die hierbei zum Einsatz kommenden Methode der Reflexions-Plethysmographie wurde ein Frontend unter Verwendung einer hochsensiblen Si-Fotodiode mit einem Transimpedanzverstärker zur Strom-Spannungs-Wandlung entwickelt. Hiernach diente ein Anti-Aliasing-Tiefpass in Kombination mit einem 24-Bit Analog-Digital-Wandler mit Delta-Sigma-Modulation zur Konvertierung der gemessenen analogen in digitale Werte. Bandbreite und Empfindlichkeit des bisherigen Systems konnten erhöht werden, was durch geeignete Messungen mit Testsignalen validiert wurde. Zusätzlich wurde die Möglichkeit geschaffen achtkanalig mit acht unabhängigen Sensoreinheiten messen zu können. Während der Umsetzung der Problemlösung wurde außerdem ein geeignetes Sensorgehäuse für die Messplatinen konstruiert. Dieses erhöht die Benutzerfreundlichkeit und Übersichtlichkeit bei Validierungsmessungen und ermöglicht eine gute Positionierung des Messkopfes am Schwangerenphantom. Mit dem Gesamtsystem war es möglich das fetale Photoplethysmogramm am Gewebephantom valide aufzunehmen und im Frequenzspektrum im Vergleich mit Referenzsignalen nachzuweisen.



Gramoll, Anita;
Entwicklung und Vergleich von DC-DC Wandlern in Lokalspulen für die Magnetresonanztomographie. - Ilmenau. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der Magnetresonanztomographie werden Lokalspulen für das Empfangen der von der Körperspule gesendeten Hochfrequenzsignale verwendet. Das Schalten zwischen dem Sende- und Empfangsfall soll zukünftig mit einem MEMS-Schalter erfolgen. Dieser benötigt eine 80 V Versorgungsspannung, welche durch das Vervielfachen einer Eingangsspannung von 5-15 V über einen DC-DC Wandler bereitgestellt werden soll. Der Einsatz in der Magnetresonanztomographie erfordert eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit. Die Betriebsfrequenz des DC-DC Wandlers darf nicht in das Frequenzband des Tomographen fallen, um die Bildqualität nicht negativ zu beeinflussen. Auch sind eine geringe Verlustleistung von wenigen hundert Milliwatt sowie eine geringe Wärmeentwicklung bei begrenztem Bauraum gefordert. In dieser Arbeit wurden eine Dickson Ladungspumpe und ein Aufwärtswandler mit dazugehöriger Ladungspumpe anhand messtechnischer Untersuchungen entwickelt und miteinander verglichen. Zu Beginn wurden die dazugehörigen Platinen entworfen, bestückt und basierend auf den Messergebnissen weiterentwickelt. Es wurden Messungen der Verlustleistung und der Wärmeentwicklung, gefolgt von einer Betrachtung des Schaltverhaltens im Zeitbereich durchgeführt. Anhand von Messungen der Frequenzspektren im Labor und mittels Magnetresonanztomographen konnten potenzielle Störungen in dessen Frequenzband ermittelt werden. Die Messergebnisse zeigen, dass die Verlustleistung der Dickson Ladungspumpe fünfmal so gering ist wie die des Aufwärtswandlers mit dazugehöriger Ladungspumpe und keine ausgeprägten Wärmeentwicklungen auszumachen sind. Auch das Frequenzband des Magnetresonanztomographen bleibt bei Messungen der Dickson Ladungspumpe nahezu störungsfrei. Damit wurde mit der vorgestellten Dickson Ladungspumpe eine Lösung für die 80 V Versorgungsspannung des MEMS-Schalters entwickelt.



Esch, Lorenz; Dinh, Christoph; Larson, Eric; Engemann, Denis; Jas, Mainak; Khan, Sheraz; Gramfort, Alexandre; Hämäläinen, Matti S.;
MNE: software for acquiring, processing, and visualizing MEG/EEG data. - In: Cham : Springer, (2019), S. 355-371

Haueisen, Jens; Knösche, Thomas R.;
Forward modeling and tissue conductivities. - In: Cham : Springer, (2019), S. 145-165

Chien, Vincent S.C.; Maess, Burkhard; Knösche, Thomas R.;
A generic deviance detection principle for cortical On/Off responses, omission response, and mismatch negativity. - In: Biological cybernetics : advances in computational neuroscience.. - Berlin : Springer, ISSN 1432-0770, Bd. 113 (2019), 5/6, S. 475-494

https://doi.org/10.1007/s00422-019-00804-x
Optimierung des internen Risikomanagementprozesses für Medizinprodukte nach ISO 14917 : Integration des Risikomanagements für Software inklusive Cybersecurity für die Anforderungen der EU und den USA für Medizinprodukte. - Ilmenau. - 119 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Risikomanagement ist wichtiger Bestandteil des gesamten Lebenszyklus eines Medizinprodukts. Ziel ist es, auf Basis von Vorüberlegungen bezüglich potentiell entstehender Gefährdungen bei der Anwendung eines Produkts, dieses sicher zu entwickeln und herzustellen. In der Medizintechnikbranche kommt dem Risikomanagement ein besonderer Stellenwert zu, da dessen Vernachlässigung schnell zu leichten bis lebenbedrohlichen Schäden des Anwenders oder Patienten führen können. Aus diesem Grund sind Medizinproduktehersteller verpflichtet, Risikomanagement zu betreiben. Bei den Anforderungen daran bestehen jedoch internationale Abweichungen. Die Bosch Healthcare Solutions GmbH (BHCS) hat sich bisher auf den europäischen Markt beschränkt und somit die dort geltenden Anforderungen erfüllt. Um ihre Produkte nun auf dem amerikanischen Markt in Verkehr bringen zu dürfen, müssen Lücken im Risikomanagement geschlossen werden, die durch durch die Diskrepanz zwischen europäischen und amerikanischen Anforderungen entstanden sind. Im Rahmen dieser Ausarbeitung werden die Anforderungen der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) an das Risikomanagement von Medizinprodukten recherchiert und zusammengetragen. Das Augenmerk liegt dabei insbesondere auf den speziellen Anforderungen bezüglich Sofware und Cybersecurity von Medizinprodukten. Anschließend wird ein Soll-Ist-Vergleich mit dem internen Risikomanagementprozess gemacht, der die bestehenden Lücken aufdecken soll. Um diese Lücken zu schließen und den Prozess damit auf die Zulassung des Produkts in den USA aufzubereiten, werden Vorschläge zur Änderung bzw. Anpassung des Prozesses ausgearbeitet. Außerdem wird ein Entwurf für den Risikomanagementprozesses verfasst, der die Anforderungen der FDA abdecken soll. Im Ergebnis wird deutlich, dass eine besonders große Abweichung zwischen den Anforderungen der EU und den USA bei den Themen Software und Cybersecurity liegen. Bei der Umsetzung der Anforderungen im Risikomanagementprozess sind prinzipiell mehrere Möglichkeiten denkbar. Praktisch sind sie jedoch durch interne Vorgaben und Budget- und Zeitpläne begrenzt. Wie die fehlenden Anforderungen letztlich umgesetzt werden, ist die Weiterführung dieser Arbeit und Aufgabe der BHCS Mitarbeiter.



Schmidt, Konstantin;
Aufbau und Charakterisierung eines optisch gepumpten Pump-Probe-Magnetometers. - Ilmenau. - 56 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Moderne optisch gepumpte Magnetometer (OPM) für die ultrasensitive Detektion kleinster Magnetfelder basieren auf Laserspektroskopie des Zeeman-Effektes in Alkalimetalldämpfen. Zweistrahl-OPMs, bei denen die Alkaliatome von zwei verschiedenen (Laser-)Lichtfeldern jeweils präpariert und ausgelesen werden, sind experimentell aufwändiger zu realisieren, bieten gegenüber den verbreiteten Einstrahl-Varianten aber Vorteile, wie zum Beispiel eine potentiell stark verbesserte Magnetfeldauflösung. Diese ist, wie viele andere Zielparameter des OPMs, stark abhängig von zum Betrieb des OPMs eingestellten Parametern, wie zum Beispiel der Laserleistung, Laserfrequenz, der Polarisation des Lichtes, der Amplitude eines benötigten Radiofrequenzfeldes, aber auch der Größe und Richtung des zu messenden Magnetfeldes. Zur Optimierung, insbesondere eines Zweistrahl-OPMs (sog. Pump-Probe-Magnetometer), sind daher multidimensionale Parameterstudien angezeigt, für welche ein computergesteuerter Messaufbau sehr vorteilhaft ist. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde ein solcher Messplatz aufgebaut und ein Computerprogramm in LabVIEW zur Steuerung des Experiments und Aufzeichnung der Messdaten entwickelt. Anhand erster Messresultate wurde der Messaufbau sowie die vollautomatisierte Steuerung und Datennahme validiert.



Einfluss von Parametern der computertomografischen Bildgebung auf die Genauigkeit der Dosisberechnung im Bestrahlungs-Planungssystem. - Ilmenau. - 55 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Vor allem maligne Tumorneuerkrankungen nehmen immer mehr zu. Dadurch steigt auch die Anzahl der zu bestrahlenden Patienten. Um für sie nach dem Minimierungsgebot handeln zu können, war die Quantifizierung der Dosisabweichung auf Grund der Änderung einiger Parameter im Bestrahlungsplanungs-CT nötig. Die Messung der Dosisabweichung der Bestrahlungspläne erfolgte auf Grundlage von CT-Aufnahmen mit verschieden eingestellten Parametern. Dabei wurde sich auf die gängigsten und am häufigsten genutzten Einstellungen der Parameter bei der Aufnahme und Rekonstruktion beschränkt. Nach der Aufnahme und Dokumentation der einzelnen CTs wurden diese zur Bestrahlungsplanung verwendet. Hierbei kommen die einzelnen klinischen Bestrahlungstechniken zum Tragen, da nicht pauschal für eine klinische Fragestellung automatisch nur eine Technik und Energie in Frage kommt. So wurden auf eine CT-Aufnahme insgesamt acht verschiedene Bestrahlungspläne erstellt. Aus diesen fertigen Bestrahlungsplänen wurde die Durchschnittsdosis für das Zielvolumen und sämtliche Risikoorgane extrahiert. So ist ein Vergleich mit dem Bezugsbestrahlungsplan möglich. Bei der Auswertung der einzelnen Parameter fiel auf, dass besonders die Veränderung des Röhrenstroms und der Röhrenspannung eine Dosisabweichung nach sich zieht. Diese Änderung tritt unabhängig von der verwendeten Bestrahlungstechnik und -energie auf. Verglichen mit dem Bezugs-CT ist die Dosisabweichung im 'Worst-Case' 1,49 Prozent. Der Linearbeschleuniger besitzt auch seinen eigenen Schwankungsbereich und die ermittelten prozentualen Abweichungen liegen innerhalb dieses Bereiches. Als Folge die klinische Routine ergibt sich daraus, dass weiterhin das bisher verwendete Standard-CT zur Aufnahme genutzt werden soll. Es vereint eine hohe Detailerkennbarkeit, wenig Rauschen und gute Kontraste.



Dysli, Chantal-Simone; Sauer, Lydia; Klemm, Matthias;
Image acquisition and analysis. - In: Fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy. - Cham : Springer, (2019), S. 23-34

https://doi.org/10.1007/978-3-030-22878-1_6
Jäger, Max;
Aufbau eines einkanaligen optisch gepumpten Magnetometers zur Erfassung fetaler Magnetokardiogramme. - Ilmenau. - 45 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der schwangerschaftsbegleitenden Diagnostik bieten die Herzsignale des Fötus eine Möglichkeit, krankhafte Entwicklungen des Herzens frühzeitig zu erkennen. Diese Signale können durch Magnetokardiographie nicht-invasiv erfasst werden. Wegen der geringen Amplitude der Signale müssen entsprechend empfindliche Magnetfeldsensoren verwendet werden. Als Alternative zu den etablierten SQUID-Sensoren (Superconducting QUantum Interference Device) eignen sich optisch gepumpte Magnetometer (OPM). Bei einfacher zu erzeugenden Umgebungsbedingungen haben diese Sensoren das Potential, eine ähnliche Empfindlichkeit zu erreichen. In dieser Arbeit wird, ausgehend von einem 3D-gedruckten Prototypen, die Konstruktion und der Aufbau eines einzelnen OPM-Gradiometer-Messkopfes zur Erfassung fetaler Magnetokardiogramme beschrieben. Er dient als Vorarbeit für ein System mit zehn Gradiometerkanälen, das im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojektes FEMAGO entwickelt wird. Zum Betrieb des Messkopfes in magnetisch geschirmter Messumgebung wird neben der Positionierung der laseraufbereitenden Optikkomponenten auch ein magnetisches Gleichfeld B0 benötigt. Hierfür wird die Berechnung, Optimierung und der Aufbau einer Spulenanordnung beschrieben. Die Erzeugung des B0-Feldes und die strahlaufbereitende Optik wird getestet und die Funktion validiert. Vorgenommene Änderungen und mögliche Verbesserungen werden diskutiert.



Zahn, Diana; Klein, Katja; Berkov, Dmitry; Eichhorn, Michael; Erokhin, Sergej; Nagel, Edgar; Semenova, Olena; Stanca, Ioan; Wu, Minzhi; Dutz, Silvio;
A setup for magnetic nanoparticle targeting to the eye. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 64 (2019), S. S255
- Enthalten in: Wet Poster Session

https://doi.org/10.1515/bmt-2019-6023
Laqua, Daniel; Sambale, David; Reck, Jakob; Husar, Peter;
Contactless sensor system for capacitive ECG monitoring in medical wearables. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 64 (2019), S. S232
- Enthalten in: Wet Poster Session

https://doi.org/10.1515/bmt-2019-6023
Reck, Jakob; Laqua, Daniel; Husar, Peter;
Concept and development of a current measurement system for ultra-low power electronics in medical wearables. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 64 (2019), S. S231
- Enthalten in: Wet Poster Session

https://doi.org/10.1515/bmt-2019-6023
Machts, René; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens;
The effect feeding wires in dipoles in physical phantoms for EEG. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 64 (2019), S. S53
- Enthalten in: FT Modelling and Simulation (2)

https://doi.org/10.1515/bmt-2019-6011
Hömmen, Peter; Mäkinen, Antti; Storm, J.-H.; Höfner, Nora; Hunold, Alexander; Machts, René; Stolz, Ronny; Körber, Rainer;
An optimized ultra-low field MRI setup for zero-field encoded current density imaging of the human head. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 64 (2019), S. S47
- Enthalten in: FT Modelling and Simulation (1)

https://doi.org/10.1515/bmt-2019-6010
Schmidt, Christian B.; Wittkämper, Florian; Oelsner, Gregor; Ijsselsteijn, Rob; Eichhardt, Roland; Graichen, Uwe; Schultze, Volkmar; Haueisen, Jens; Stolz, Ronny;
Magnetic field camera for bio-magnetic sensing. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 64 (2019), S. S38
- Enthalten in: New opportunities in biomagnetism using OPMs

https://doi.org/10.1515/bmt-2019-6008
Hartmann, Thorben;
Norm-Entwurf DIN 6844:2017-02 : eine Validierung durch FLUKA Monte Carlo Code. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der Umgang mit offenen, radioaktiven Stoffen in nuklearmedizinischen Einrichtungen erfordert Maßnahmen, die Menschen vor gesundheitsschädlicher Exposition und Maschinen vor Fehlfunktionen durch ionisierende Strahlung schützen. Der Norm-Entwurf Din 6844: 2017-2 dient als Leitfaden für die Umsetzung notwendiger Maßnahmen, um die nach dem Strahlenschutzgesetz (StrSchG) einzuhaltenden Dosisgrenzwerte nicht zu überschreiten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die im Norm-Entwurf vorgestellten Berechnungsvorschriften auf Praktikabilität überprüft und mit Simulationsergebnissen des FLUKA Monte Carlo Codes verglichen. Als Testumgebung diente ein realitätsnahes Model einer nuklearmedizinischen Einrichtung mit entsprechend modellierten Quell- und Aufpunkten. Als Strahlungsquellen dienten die in der Nuklearmedizin eingesetzten Isotope F-18, I-131, Tc-99m, In-111 und I-125 mit typischen Aktivitäten. Als Abschirmmaterialien wurden Blei, Eisen, Beton und Baryt-Beton verwendet. Der Vergleich zeigte, dass die im Norm-Entwurf definierten Berechnungsvorschriften, trotz Abweichungen, für die Gewährleistung von Strahlenschutz im Sinne des StrSchG ausreichen. Es gibt keine Hinweise auf eine Abhängigkeit der Abweichungen vom Abschirmmaterial. Es wurden jedoch auch Hinweise auf ein mögliches Verbesserungspotential bezüglich der Berechnung der Abschirmungen demonstriert, woraus Materialeinsparungen in der praktischen Anwendung resultieren können.



Mindt, Tizian;
Erarbeitung einer Methodik zur risikobasierten Prozessentwicklung einer Montage für Injektionspens. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung einer Methodik zur risikobasierten Prozessentwicklung einer Montage für Injektionspens. Zur Erarbeitung einer solchen Methodik und um diese praxisnah entwickeln und prüfen zu können, dient eine Fließmontagelinie eines internationalen Entwicklers und Herstellers von Selbstinjektionsgeräten. Nach einer Analyse der bereits bestehenden Rahmenbedingungen und Lösungen zur Risikobeherrschung im Prozess, sowie durch die Recherche nach möglichen Methoden zur Erfüllung des übergeordneten Ziels dieser Arbeit, wurde die große Bedeutung einer risikobasierten Prozessentwicklung deutlich. Die gewählte Methodik wurde auf Grundlagen der bis dato existierenden Literatur bezüglich dieser Thematik im Rahmen eines Produktenwicklungsprozesses praktisch angewendet. Mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen wurde die Methodik angepasst und optimiert, um so die Wirksamkeit dieser Ergebnisse zu prüfen. Die Anpassungen der Methodik zur risikobasierten Prozessentwicklung münden in einer grundlegenden Vorgehensweise.



Gast, Richard; Rose, Daniel; Salomon, Christoph; Möller, Harald E.; Weiskopf, Nikolaus; Knösche, Thomas R.;
PyRates - a Python framework for rate-based neural simulations. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, 14 (2019), 12, e0225900, Seite 1-26

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225900
Wöckel, Lucas; Kosch, Olaf; Wells, James; Wiekhorst, Frank; Herrmann, Karl-Heinz; Reichenbach, Jürgen R.; Günther, Stefan; Grüttner, Cordula; Dutz, Silvio;
Long-term stable multimodal solid-state measurement phantoms for quantitative magnetic particle imaging. - In: 9th International Workshop on Magnetic Particle Imaging. - Lübeck : Infinite Science Publishing, (2019), S. 221-222

Stang, Anton; Wöckel, Lucas; Kosch, Olaf; Vogel, Patrick; Wells, James; Behr, Volker C.; Grüttner, Cordula; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Development of a dynamic bolus phantom system for magnetic particle imaging. - In: 9th International Workshop on Magnetic Particle Imaging. - Lübeck : Infinite Science Publishing, (2019), S. 143-144

Zahn, Diana; Weidner, Andreas; Nosrati, Zeynab; Saatchi, Katayoun; Häfeli, Urs O.; Dutz, Silvio;
Magnetically initiated remote controlled drug release from magnetic microspheres. - In: 9th International Workshop on Magnetic Particle Imaging. - Lübeck : Infinite Science Publishing, (2019), S. 201-202

Anforderungen an Difficult-to-inspect Parenteralia gemäß USP 41 <1790> und PDA Technical Report No. 79 und Evaluation von Prüfmethoden zur Inspektion auf visuell sichtbare Partikel. - Ilmenau. - 41 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Infundierte oder injizierte Partikel führen beim Patienten zu unerwünschten Effekten. Deshalb spielen die Vermeidung und Detektion von Partikeln in der pharmazeutischen Produktion eine wichtige Rolle. Das Unternehmen B. Braun Melsungen AG stellt im Werk A Emulsionen her, die aufgrund ihrer Lösungsbeschaffenheit schwer auf visuell sichtbare Partikel zu inspizieren sind. Diese Produkte werden als Difficult-to-Inspect Parenteralia bezeichnet. Ziel dieser Thesis ist die Erarbeitung der Anforderungen an Difficult-to-Inspect Parenteralia gemäß der United States Pharmacopeia und der Parenteral Drug Association und die Evaluation der zusätzlich zerstörenden Prüfung auf visuell sichtbare Partikel. Anhand einer Literaturrecherche werden die Anforderungen an Difficult-to-Inspect Parenteralia erarbeitet. Leitdokumente sind das Kapitel <1790> aus der United States Pharmacopeia und der Technical Report No. 79 der Parenteral Drug Association. Die visuelle 100 % Prüfung und die Annahmestichprobenprüfung sind Anforderungen, die für alle Arten von Parenteralia verbindlich sind. Zusätzlich für Difficult-to-Inspect Parenteralia ist eine zerstörende Prüfung gefordert. Dafür werden mehrere Prüfmethoden vorgeschlagen. Für Emulsionen ist die Filtration die geeignete Prüfmethode. Anhand von drei Kriterien wird diese Methode evaluiert. Das erste Kriterium ist die Zuverlässigkeit der Prüfmethode Partikel zu detektieren, das zweite Kriterium ist der zusätzliche organisatorischer Aufwand, der durch die Prüfmethode entsteht und das dritte Kriterium ist das Risiko einer Chargenrückweisung durch die allgemeine Partikelbelastung. Die Evaluation ergab eine hohe Partikelbelastung in einem Testlauf von drei Chargen. Diese liegt außerhalb des Limits der Prüfmethode. Insbesondere ist die Belastung durch weiße Fasern hoch und liegt bei 66 % aller detektierten Partikel. Das Risiko einer Chargenrückweisung ist bei Implementierung der zusätzlich zerstörenden Prüfung somit sehr hoch. Eine Einführung der Prüfmethode ist nach aktuellem Stand nicht zu empfehlen.



Stößel, Dominik;
Optimierung der Anordnung elektronischer Komponenten hinsichtlich des Wärmemanagements flüssigkeitsdichter medizintechnischer Geräte. - Ilmenau. - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Diese Arbeit beschäftigt sich im Wesentlichen mit der Beantwortung von zwei Fragen: Was sind die bezüglich Wärmeentwicklung und Wärmeanfälligkeit kritischen Bauteile innerhalb medizintechnischer Geräte? In welcher Art und Weise lassen sich die verschiedenen elektronischen Gerätekomponenten innerhalb des Gerätes anordnen, um möglichst gut gekühlt werden zu können und möglichst robust gegenüber dem Wärmeeinfluss zu sein? Ziel dabei ist es, sowohl einen Leitfaden, als auch ein Modell für die Anordnung elektronischer Bauteile hinsichtlich der Wärmeentwicklung zu schaffen. Dieser soll bei der Entwicklung eines neues Gerätes als Basis dienen können, um von Beginn an ein hinsichtlich Wärme sinnvolles Grundgerüst zu haben. Zu Beginn der Arbeit sind für das Problem relevante Wärmeleitungsarten herauszufinden und zu erläutern. Im Anschluss daran sollen die Hotspots innerhalb von medizintechnischen Geräten bestimmt und kritische Bauteile ausgewählt werden. In Folge dessen werden verschiedene sinnvolle Anordnungen entwickelt und Leitsätze zur bestmöglichen Verteilung erstellt. Die entsprechenden Anordnungen sind zu bewerten und das geeigneteste Konzept über Kriterien ausgewählt werden. Unterstützt und abgesichert werden soll die Arbeit durch eine Simulation mit dem Programm SimulationX.



Machts, René; Drebenstedt, Christian; Rock, Michael;
Lightning pulse current investigation on head phantom :
Blitzstoßstrom-Untersuchung an einem Kopfphantom. - In: 13. VDE Blitzschutztagung. - Berlin : VDE Verlag GmbH, (2019), S. 125-131

Agboada, Desmond; Samani, Mohsen Mosayebi; Jamil, Asif; Kuo, Min-Fang; Nitsche, Michael;
Expanding the parameter space of anodal transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex. - In: Scientific reports. - [London] : Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature, ISSN 2045-2322, Bd. 9 (2019), 18185, insges. 11 S.

https://doi.org/10.1038/s41598-019-54621-0
Braunwarth, Stefanie;
Vorklinische Erprobung und Etablierung des Transmissionsdetektor Delta4 Discover by ScandiDo. - Ilmenau. - 121 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die immer weiter steigende Komplexität der modernen Strahlentherapie erfordert akkurate und effiziente Qualitätssicherungsmethoden. Es müssen neue Verifikationsmethoden in den Klinikalltag etabliert werden. Heutzutage ist es weit verbreitet, eine vorklinische Planverifikation mittels Detektorarrays aus Ionisationskammern oder Dioden durchzuführen. Diese Detektoren ermöglichen im Zusammenspiel mit einer Software eine effiziente messtechnische Überprüfung der zweidimensionalen Dosisverteilung. Allerdings können mit dieser Verifikationsmethode kein Setup- oder gerätebedingten Applikationsfehler, die während einer Bestrahlung auftreten können, detektiert werden. [Thö'16a], [Ezz'03], [Bis'12] Neue Verifikationsmethoden müssen mit der Möglichkeit einer Online-Verifikation während der Strahlapplikation auf den Patienten in der klinischen Routine implementiert werden. Eine Lösung besteht darin, Transmissionsdetektoren einzubauen. Diese Detektoren werden im Strahlengang platziert. Allerdings ergeben sich dadurch Probleme, wie die physikalischen Wechselwirkungen der hochenergetischen Strahlung mit dem Detektor oder eine Dosisabschwächung für den Patienten. [Thö'16a], [Ezz'03], [Bis'12] Es müssen alle Vor- und Nachteile und mögliche Probleme bei der Integration eines Transmissionsdetektors abgewogen und evaluiert werden. In Kooperation mit der Firma ScandiDos wird der Transmissionsdetektor Delta4 Discover einer vorklinischen Erprobung unterzogen. Das Gesamtkonzept dieser Arbeit beinhaltet verschieden Fragestellungen, welche sich in vier Bereiche gliedert. Im ersten Schritt wird überprüft, ob sich durch den eingebauten Detektor die Strahlenqualität verändert, und damit eine Neukommissionierung des Linearbeschleunigers nötig wird. Zusätzlich wird die Dosisschwächung des Detektors evaluiert. Der zweite Schritt beinhaltet die Inbetriebnahme des Detektors. Es soll dargestellt werden, welchen Einfluss der Transmissionsdetektor auf die abgegebene Dosis hat. Die Evaluierung soll ebenfalls aufzeigen, ob der Detektor durch den Aufbaueffekt des zusätzlichen Materials im Strahlengang einen Einfluss auf die Hautdosis und auf die Dosis im Tumor hat. Zusätzlich soll die Messgenauigkeit des Messsystems getestet werden. Im dritten Schritt wird die Sensitivität des Transmissionsdetektors auf eingebaute Fehler überprüft. Der letzte Schritt soll die Reproduzierbarkeit der Messerergebnisse belegen.



Menger, Stefan;
Drucküberwachung des venösen Zugangs während der Hämodialyse. - Ilmenau. - 30 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Hintergrund: Der Verlust von Blut an die Umgebung ist eine der schwerwiegendsten Komplikationen bei der Hämodialyse, bei der regelmäßig Patienten sterben. Die derzeitige Drucküberwachung der Hämodialysemaschine 4008A stellt eine nicht ausreichende Detektion einer Diskonnektion bzw. Dislokation der venösen Nadel dar. In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem eine gute Detektion dieser Ereignisse möglich ist. Methode: An einer Hämodialysemaschine des Typs 4008A von Fresenius Medical Care wurde die zeitliche Abhängigkeit der Drücke über die venöse und arterielle Nadel während einer simulierten Dialysebehandlung aufgenommen. Anhand dieser Datengrundlage wurde folgender Algorithmus zur Detektion von Fehlern des venösen Zugangs implementiert: Es werden zwei unterschiedlich lange Mittelwertfilter auf den Differenzdruck aus venösem und arteriellem Druck angewendet. Der mit den zu detektierenden Störfällen einhergehende Druckabfall schlägt sich im längeren Mittelwert langsamer nieder als im kürzeren Mittelwert. Störungen, wie Patientenbewegungen, die Aktivität der Ultrafiltrationspumpe, die Änderung von Behandlungsparametern und der zyklischen Druckhaltetest werden geeignet herausgefiltert. Mit Hilfe zweier Alarmkriterien können aus den entstörten Differenzdrücken venöse Diskonnektionen und Dislokationen detektiert werden. Ergebnis: Die Detektion von Dislokationen ist gut möglich. Auch Diskonnektionen können bis zu einer Größenordnung von ca. 10ml/min detektiert werden. Fällt die Dislokation bzw. Diskonnektion in die Zeit, in der die Überwachung aufgrund des Druckhaltetests bzw. der Änderung der Behandlungsparameter ausgesetzt ist, ist die Überwachung gestört und eventuell fehlerhaft. Schlussfolgerung: Der hier vorgestellte Algorithmus bildet eine gute Grundlage zur venösen Drucküberwachung. Für eine Implementierung sind weitere Optimierungen nötig.



Salomon, Christoph;
Computational modeling of emerging beta-oscillations in the basal ganglia - a large-scale parameter space investigation. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Es ist allgemein anerkannt, dass Bradykinese, ein kardinales Motorsymptom der Parkinson-Krankheit (PD), von abnormalen neuronalen Beta-Oszillationen (13-30Hz) innerhalb der Basalganglien begleitet wird, deren Ursprung unter anderem in einem neuronalen Schaltkreis bestehend aus Nucleus subthalamicus (STN) und Globus pallidus externus (GPe) vermutet wird. Im Zuge dieser Studie stellen wir ein neuartiges neurodynamisches Modell dieser beiden Kerne vor, um eine mechanistische Beschreibung der Übergänge zwischen gesundem und parkinsonschem Zustand abzuleiten. Um Kontakt mit der biologischen Realität zu halten verwenden wir einen genetischen Optimierungsalgorithmus um Modellparametrisierungen zu ermitteln, die experimentell aufgezeichnete Feuerraten von STN und GPe in unserem Modell hervorrufen. Weiterhin identifizieren wir zwei Hauptquellen für Varianz in den Modellparametrisierung und untersuchen, inwieweit sich diese Abweichungen auf das Modellverhalten auswirken. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Varianz, die durch den Optimierungsalgorithmus selbst entstehen, zu unterschiedlichen Ergebnissen führen kann. Dieser Tatsache kann durch Anpassung der Zielfunktion oder durch wiederholte Ausführung des Optimierungsverfahrens entgegengewirkt werden. Weiterhin stellen wir fest, dass Varianz in den Zieldaten des Optimierungsverfahrens zu erheblichen Unterschieden im Modellverhalten führen kann. Verschiedene Zieldaten, die denselben experimentellen Datensätzen entnommen wurden, zeigten mitunter große Abweichungen in der biologischen Plausibilität ihres hervorgerufenen Modellverhaltens. Wir können daher abschließend festhalten, dass bei der Optimierung von neurodynamischen Rechenmodellen Varianzquellen, wie etwa stochastische Prozesse innerhalb des Optimierungsalgorithmus oder Unsicherheiten in den Zieldaten, nicht vernachlässigt werden sollten.



Zöllkau, Janine; Dölker, Eva-Maria; Hoyer, Dirk; Schneider, Uwe;
Korrelation subjektiven maternalen Empfindens von Depressivität, Ängstlichkeit und Stress zu fetaler und maternaler autonomer Aktivierung. - In: Zeitschrift für Geburtshilfe und Neonatologie : ZGN ; Organ der Deutschen Gesellschaft für Perinatale Medizin.. - Stuttgart [u.a.] : Thieme, ISSN 1439-1651, Bd. 223 (2019), S. P 2.4-6, insges. 1 S.

https://doi.org/10.1055/s-0039-3401251
Ruan, Linya;
Messung der Diffusionseigenschaften von laminierten Stoffen für Stimulationshauben. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Ziel dieser Arbeit ist es, aus Messungen der Diffusionseigenschaften von laminierten Stoffen für Stimulationshauben eine optimierte Diffusionsbarriere zu ermitteln.



Kreische, Florian;
System zur Detektion von Aktivität im Elektromyogramm. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Detektion von Muskelaktivität im Elektromyogramm ist eine wichtige Aufgabe in verschiedenen medizinischen und biomechanischen Anwendungsgebieten. Eine dieser Anwendungen ist das INTAKT-Projekt, mithilfe dessen querschnittsgelähmte Patienten die Mobilität ihrer Hände wiedererlangen sollen. Dafür wurden drei Detektionsansätze ausgewählt, um sie in Bezug auf ihre diesbezügliche Anwendbarkeit zu validieren: Der Varianzdetektor, der LBP-Detektor und der GLRT-Detektor. Die drei Verfahren wurden anhand verschiedener Testdatensätze überprüft und ausgewertet. Anschließend wurden die Algorithmen an ausgewählte eingebettete Systeme angepasst, um dort ihre Lauffähigkeit zu überprüfen. Bei der Validierung zeigte lediglich der LBP-Detektor so große Mängel, dass eine Anwendung nicht sinnvoll ist. Der GLRT-Detektor zeigte die besten Ergebnisse, jedoch benötigt er einen so hohen Rechenaufwand, dass er lediglich bei den Tests am PC vollumfänglich funktionierte. Es zeigte sich auch, dass zwingend anwendungsspezifische Messdaten benötigt werden, um genauere Aussagen über die Anwendbarkeit der Detektoren im INTAKT-Projekt zu treffen.



Petkovi´c, Bojana; Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Reinhard; Töpfer, Hannes; Haueisen, Jens;
Lorentz force surface integration method: calculation of Lorentz force by means of surface integrals. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 55 (2019), 12, S. 7205307, insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/TMAG.2019.2944799
Machts, René; Hunold, Alexander; Rock, Michael; Leu, Carsten; Haueisen, Jens;
Simulation of lightning current distributions in a realistic human head model. - In: 2019 27th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM) : Split, Croatia, September 19-21, 2019.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.23919/SOFTCOM.2019.8903746
Fischer, Gerald; Handler, Michael; Johnston, Peter R.; Baumgarten, Daniel;
Impedance and conductivity of bovine myocardium during freezing and thawing at slow rates - implications for cardiac cryo-ablation. - In: Medical engineering & physics : official publication of the Institution of Physics and Engineering in Medicine (IPEM).. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1873-4030, Bd. 74 (2019), S. 89-98

https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2019.09.017
Antonakakis, Marios; Schrader, Sophie; Wollbrink, Andreas; Oostenveld, Robert; Rampp, Stefan; Haueisen, Jens; Wolters, Carsten H.;
The effect of stimulation type, head modeling, and combined EEG and MEG on the source reconstruction of the somatosensory P20/N20 component. - In: Human brain mapping. - New York, NY : Wiley-Liss, ISSN 1097-0193, Bd. 40 (2019), 17, S. 5011-5028

https://doi.org/10.1002/hbm.24754
Machts, René; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens;
The effect of dipole housing and feeding wires in physical phantoms for EEG. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 5 (2019), 1, S. 85-88

https://doi.org/10.1515/cdbme-2019-0022
Zahn, Diana; Weidner, Andreas; Saatchi, Katayoun; Häfeli, Urs O.; Dutz, Silvio;
Biodegradable magnetic microspheres for drug targeting, temperature controlled drug release, and hyperthermia. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 5 (2019), 1, S. 161-164

https://doi.org/10.1515/cdbme-2019-0041
Khan, Asad; Antonakakis, Marios; Vogenauer, Nikolas; Wollbrink, Andreas; Suntrup-Krueger, Sonja; Schneider, Till; Herrmann, Christoph S.; Nitsche, Michael; Paulus, Walter; Haueisen, Jens; Wolters, Carsten H.;
Constrained maximum intensity optimized multi-electrode tDCS targeting of human somatosensory network. - In: Biomedical engineering ranging from wellness to intensive care : 2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) : 41st EMB Conference : July 23-27, Berlin.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), S. 5894-5897

https://doi.org/10.1109/EMBC.2019.8857253
Böttrich, Marcel; Husar, Peter;
Extraction of the fetal pulse curve for transabdominal pulse oximetry using adaptive and comb filters. - In: Biomedical engineering ranging from wellness to intensive care : 2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) : 41st EMB Conference : July 23-27, Berlin.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), S. 15-18

https://doi.org/10.1109/EMBC.2019.8856292
Fiser, Ondrej; Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen; Kantova, Michaela; Vrba, Jan;
Temperature dependent dielectric spectroscopy of muscle tissue phantom. - In: Proceedings of European Microwave Conference in Central Europe (EuMCE 2019) : 13th-15th May 2019, Prague, Czech Republic.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), S. 550-553

https://ieeexplore.ieee.org/document/8874814
Ley, Sebastian; Schilling, Susanne; Fiser, Ondrej; Vrba, Jan; Sachs, Jürgen; Prokhorova, Alexandra; Helbig, Marko;
Ultra-wideband temperature dependent dielectric spectroscopy of porcine muscle in the microwave frequency range. - In: Proceedings of European Microwave Conference in Central Europe (EuMCE 2019) : 13th-15th May 2019, Prague, Czech Republic.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), S. 554-557

https://ieeexplore.ieee.org/document/8874707
Kaka Bra, Kardokh;
Multi-layer neural network in the prediction of coranary heart diseases utilizing dietary saturated and total fatty acids. - Ilmenau. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Berücksichtigung der Ernährungsbedürfnisse in der Nahrung ist eine der wichtigsten Gesundheitsfaktoren, da die Ernährung regelmäßig bereitgestellt werden sollte, um die Anforderungen für das Wachstum und das Überleben des Körpers zu erfüllen. Jeder Einzelne muss sich seines Ernährungszustands bewusst sein, um das Gleichgewicht zwischen Nahrungsaufnahme und -verbrauch zu erhalten und eine fundierte Entscheidung über die Ernährungsgewohnheiten zu treffen. CVD-Risikoschätzungsformeln (z. B. Framingham Risk Score) wurden seit Ende des letzten Jahrhunderts entwickelt, um den Fortschritt dieser Krankheiten vorherzusagen, indem personenbezogene Daten von Probanden entnommen und vorgefertigte Formeln verwendet wurden, um eine Risikobewertung zu erhalten. Trotz der Tatsache, dass einige der wichtigsten CVD-Risikofaktoren wie Alter, Geschlecht, HDL-C, Raucherstatus und Blutdruck in diesen Formeln berücksichtigt werden, bleiben andere wichtige Risikofaktoren wie diätetische Fettsäuren unberücksichtigt die Gleichungen bis jetzt. Weil diese Variablen früher schwieriger zu berechnen waren oder invasive Verfahren erforderten. Diese Untersuchung stützte sich auf epidemiologische Daten, die auf eine gute Prognose der KHK-Langzeitmortalität auf der Grundlage der Hinzufügung von Risikofaktoren für diätetische Fette hinweisen, sowie auf ein Trainingsmodell für neuronale Netze, das bei der Früherkennung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen hilfreich sein könnte. Das vorgeschlagene Modell wird das KHK-Risiko und die Entscheidungshilfe für eine geeignete Behandlung verbessern.



Fu, Yongna;
Entwicklung und Test einer bifunktionalen Haube mit trockenen Elektroden. - Ilmenau. - 39 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Zusammenfassend hat die Haube die EEG-Elektroden und die tACS-Elektroden erfolgreich integriert. Die Haube erlaubt es EEG-Signale zu messen, gleichzeitig tACS-Stimulation durchzuführen und somit die Alphaleistung des Probanden zu erhöhen. Die Haube bietet eine einzigartige Alternative zu konventionellen Verfahren der transkranialen Stromapplikation und simultanen Elektroenzephalographie. Darüber hinaus verwendete die Haube die trockenen Elektroden zur Durchführung von tACS-Stimulation. Die Verwendung der trockenen Elektroden zur Durchführung von tACS-Stimulation ist die größte Innovation dieser Haube. Bei der Verwendung der Haube wird kein Gelmittel benötigt. Die Position der Elektrode ist reproduzierbar und die Bedienung der Haube ist einfach und zeitsparend. Die Validierung mit einer Probandenstudie war erfolgreich und zeigte, dass die realisierte Haube reproduzierbare Ergebnisse liefert. Aus der Diskussion ergeben sich einige bestehende Schwachstellen, wie die geringe Probandenanzahl, die zukünftig weiter analysiert werden müssen. Durch Kompensation und Optimierung dieser Gesichtspunkte wird es möglich sein, das volle Potential der bifunktionalen Haube auszuschöpfen. Die bifunktionale Haube stellt mögliche klinische Anwendungsgebiete dar. Dies ist vor allem für die Erforschung und Analyse der Wirkmechanismen der TES von großer Bedeutung.



Kalla, Tim;
Implementierung der Desinfektion an einem Prototyp einer Dialysemaschine. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Bei anhaltendem Nierenfunktionsverlust müssen die Aufgaben der Nieren durch eine Dialyse nachgebildet werden. Für dieses Therapieverfahren wird meist ein Dialysegerät benötigt. Für ein solches Dialysegerät wird ein Prototyp entwickelt. Dieser Prototyp überdenkt die elektrische Ansteuerung der hydraulischen Komponenten grundlegend. Damit der vollständige Funktionsumfang eines Dialysegeräts nachgebildet werden kann, wird eine Desinfektionsroutine entworfen. Hierzu werden verschiedene Desinfektionsverfahren erläutert und auf Basis der Anforderungen des Prototyps wird ein Verfahren ausgewählt. Dieses Verfahren wird mittels der Programmiersprache LabVIEW am Prototyp implementiert. Bei dem implementierten Desinfektionsverfahren handelt es sich um die Heißdesinfektion mit Zitronensäurezusatz. Die Desinfektionsleistung wird mit dem A0-Konzept überprüft. Nach diesem Konzept wird die geforderte Desinfektionsleistung nach DIN EN ISO 15883-2 selbst im schlechtesten Fall um 60 % überschritten.



Entwicklung von Abläufen der Vorbereitung eines extrakorporalen Multiorganunterstützungssystems zur Verbesserung der Patientenbehandlung. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Eine hohe Sterblichkeitsrate bei Multiorganversagen und die daraus resultierende Dringlichkeit der Behandlung verlangen eine flexible, schnelle und ununterbrochene Multiorganunterstützung des Patienten. Ziel der Arbeit ist die Optimierung der maschinellen Vorbereitung am Multiorganunterstützungsgerät ADVOS multi der ADVITOS GmbH, München unter den Hauptaspekten Zeitreduktion, Einstellung von optimalen pH- und Elektrolytwerten für die Behandlung, sowie Luftentfernung aus internen und externen Kreisläufen. Die Optimierung soll mittels eines standardisierten Ablaufs die Verzögerung zwischen Behandlungsbedarf und eigentlicher Behandlung verkürzen. Im Entwicklungsprozess wurde nach dem V-Modell gearbeitet. Das Vorgehen beinhaltet eine breitgefächerte Systemanalyse, auf deren Grundlage Anforderungen für die Vorbereitung erfasst werden. Auf Basis von Vortests zum Thema des Befüllens der Dialysatoren, des Blutschlauchsystems und der Filter, sowie zur Einstellung von pH- und Elektrolytwerten wird iterativ ein Konzept für das Befüllen der inneren und äußeren Kreisläufe der ADVOS multi (FillSystem) entwickelt. Als Ergebnis ist ein Ablauf des FillSystem formuliert, welcher eine gezielte Steuerung der Konzentratzugabe beinhaltet, um einen festgelegten Dialysat-pH am Ende der Vorbereitung zu erhalten. Die Verifizierung des Konzepts zeigt, dass interne und externe Faktoren Einfluss auf den Ablauf haben, sodass abhängig von Vorbedingungen sich pH- und Elektrolytwerte ändern. Aufgrund der Variabilität des Ablaufs muss in zukünftigen Verifizierungs- und Validierungsschritten mit unterschiedlichen Vorbedingungen die universelle Tauglichkeit des Konzepts geprüft und eventuelle weitere Optimierungen vorgenommen werden. Eine Validierung des FillSystem im in-Vitro-Modell zeigt einen positiven Einfluss des optimierten Ablaufs auf die Patientenbehandlung. Der Blut-pH des Patienten wird auch bei starker Azidose stetig angehoben und der Dialysat-pH fällt nicht unter den Grenzwert für die Behandlung, sodass die Behandlung nicht unterbrochen werden muss und der Patient durchgehend entgiftet wird.



Schmidt, Helmut; Knösche, Thomas R.;
Action potential propagation and synchronisation in myelinated axons. - In: PLoS Computational Biology : a new community journal.. - San Francisco, Calif. : Public Library of Science, ISSN 1553-7358, Bd. 15 (2019), 10, e1007004, Seite 1-33

https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007004
Blum, Maren-Christina; Hunold, Alexander; Link, Dietmar; Freitag, Stefanie; Klee, Sascha;
Amplitude changes in the electrophysiological response of retinal cells during simultaneous current stimulation. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Volume 60 (2019), issue 9, 2504

https://doi.org/10.22032/dbt.40430
El Masri, Jad;
Application of cellular networks : pattern recognition in time series and two-dimensional data fields. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Zelluläre Neuronale Netze (CNN) zeichnen sich durch die Einfachheit der Bedienung aus. Das Netzwerk besteht aus mehreren nichtlinearen Verarbeitungseinheiten; genannt als Zellen. Die Funktion jeder Zelle besteht darin, Eingabedaten aufzunehmen und mit allen benachbarten Zellen über (lokale) Richtungsverbindungen zu interagieren. Aufgrund ihrer natürlichen parallelen Rechenleistung fühlen sich viele Wissenschaftler und Entwickler von der Idee des CNN angezogen, insbesondere in den Bereichen Bild- und Videoverarbeitung, Robotik und Nichtlinearitäten. In dieser Dissertation wird ein neues Spielfeld für das CNN erörtert, in dem Eingabedaten in Form von Datensätzen und Zeitreihen einem anderen Prozess unterzogen werden, der die Dynamik dieses Netzwerks verändert. Diese Dissertation ist der Beginn des Studiums verschiedener angewandter Nichtlinearitäten. Auf das CNN werden mehrere Aktivierungsfunktionen angewendet und jede wird analysiert und untersucht. Überzeugende Ergebnisse werden erhalten, wenn einige Aktivierungsfunktionen erwartungsgemäß ausgeführt wurden, andere jedoch nicht.



Untersuchung der Parametrisierung multimodaler Herz-Bildgebung zur Vorbereitung der modellgestützten OP-Planung. - Ilmenau. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Kardiologie zählt zu den Bereichen der Medizin, die vergleichsweise hohe Patientenzahlen aufweisen. Dabei zählen die kardiologischen Erkrankungen zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. Deshalb ist es wichtig, sowohl die Diagnostik als auch die Therapie dieser Erkrankungen immer weiter zu verbessern und neue Verfahren in die klinische Routine einzupflegen. Vor allem im Bereich der minimalinvasiven Eingriffe, besonders deren Vorbereitung und Planung sind die Optimierung und Implementierung im Fokus von Wissenschaft und Technik. Für die Optimierung der Parameter der multimodalen Herz-Bildgebung standen eine Computertomographie (CT), eine Magnetresonanztomographie (MRT) und ein Echokardiographiegerät zur Verfügung. Dabei wurden bereits vorhandene Aufnahmen aus der Klinik ausgewertet und die Protokolle analysiert. Des Weiteren konnten mit Hilfe eines Schweineherzens und eines eigens angefertigten Phantoms einige Parameter und deren Einfluss auf die Bildqualität untersucht werden. Vor allem in der CT erwies sich dies als großer Vorteil, da aufgrund der Verwendung von ionisierender Strahlung keine Probandenmessung möglich war. Der Fokus der Arbeit lag auf der Abbildung der Herzstrukturen mit einer Qualität, die eine Segmentierung sowohl der großen Cavitäten als auch der Herzklappen ermöglicht. Insgesamt zeigte sich, dass jede Herzbildgebungsmodalität ihre Vor- und Nachteile besitzt. Deshalb werden bereits in der klinischen Routine für verschiedene Indikationen unterschiedliche Modalitäten verwendet. Für die Cardio-CT können Empfehlungen gegeben werden, wobei immer die Exposition und auch der Allgemeinzustand des Patienten berücksichtigt werden muss. Die Sonographie eignet sich besonders für die Darstellung der Herzklappen und der feinen Sehnenfäden. Die MRT ermöglicht eine hohe Weichteildifferenzierung und ermöglicht die Darstellung der Pumpbewegung in einer Schicht. Je nach Modalität bieten sich unterschiedliche Strukturen für die Segmentierung an. Eine nachfolgende Registrierung zweier Datensätze ermöglicht eine Fusionierung der Ergebnisse und damit eine Übersicht über alle konturierten Strukturen. Jedoch ist dies in der klinischen Routine mit sehr vielen Problemen behaftet und erfordert momentan einen hohen personellen Aufwand. Eine Automatisierung des Prozesses ist nur in wenigen Teilbereichen möglich.



Bernhard, Maria Anne;
Parameterstudie zur Warnung mittels elektrischer Signale. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Im Bereich der Arbeitssicherheit ist die verlässliche Übermittlung von Warnsignalen in gefährlichen Situationen von hoher Relevanz. Um die Arbeitssicherheit unter lauten oder staubigen Umgebungseinflüssen zu erhöhen, bei denen herkömmliche akustische oder optische Warnsignale nicht zuverlässig wahrgenommen werden können, soll ein Warnsystem basierend auf elektrischer Stimulation der Haut mit textilen Elektroden entwickelt werden. Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung einer geeigneten Stimulationsamplitude für ein elektrisches Signal, das die Anforderungen an ein individuelles Warnsystem erfüllt. Zu diesem Zweck wurde eine Untersuchung an 80 gesunden Probanden (m = 51, w = 29) mit durchschnittlichem Alter von 27 ± 7,8 Jahren durchgeführt. Hierfür wurden 8 TENSElektrodenpaare gleichmäßig um die Mittellinie des rechten Oberarms der Probanden angebracht. Die Stimulation erfolgte durch Applikation bi-phasischer Rechteckpulse mittels einer Konstantstromquelle. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Untersuchung der Schwellenamplituden der Probanden zur Wahrnehmung Aw, Aufmerksamkeitserregung Aa und Intoleranz Ai des Signals. Diese wurden in Abhängigkeit von der Pulsbreite, der Elektrodengröße und den 8 Elektrodenpositionen bestimmt und so der Einfluss dieser Parameter auf die Schwellen untersucht. Die Probanden sollten die qualitative und örtliche Wahrnehmung der Stimulation anhand eines Fragebogens beschreiben. Die Ergebnisse wiesen signifikant verschiedene Mediane von Aw, Aa und Ai bei allen Stimulationsparametern und keine signifikante Änderung dieser Mediane bei Messwiederholungen auf. Dies bildet eine gute Grundlage zur Ermittelung der Warnungsamplitude aus diesen Schwellen und deutet auf gute Reproduzierbarkeit der Messungen hin. Die qualitativen und örtlichen Empfindungen implizieren eine vorwiegend lokale Reizung der Hautrezeptoren im stimulierten Areal bei Aw und Aa und eine häufige Reizung nozizeptiver A-delta-Fasern oder efferenter B-Fasern (Muskelzucken) bei Ai. Pulsbreiten im Bereich von 100 - 250 [my]s wurden als besonders geeignet bestimmt, da die hier applizierte Ladungsmenge effektiv zur Stimulation der Nerven beiträgt. Es konnte ein umgekehrt proportionaler Zusammenhang zwischen den Schwellenamplituden und der Pulsbreite gezeigt werden. Stimulation von efferenten B-Fasern bei Aa trat an den lateralen Elektrodenpositionen am seltensten auf, weshalb diese für ein zukünftiges Warnsystem zu bevorzugen sind, um keine unerwünschten Muskelkontraktionen während der Warnung auszulösen. Für die untersuchten Elektrodengrößen wurde nur ein signifikanter Unterschied zwischen den Medianen der Schwellenamplituden von der größten und kleinsten Elektrodenfläche gefunden. Es konnten für 79 Probanden Parameter ermittelt werden, die für ein elektrisches Warnsignal geeignet sind. Die Ergebnisse müssen in zukünftigen Untersuchungen bei der Handhabung typischer Arbeitsgeräte und unter störenden Umgebungseinflüssen auf Verlässlichkeit geprüft werden. Das Konzept des elektrischen Warnsignals zeigt bereits hohes Potential.



Freitag, Stefanie; Hunold, Alexander; Klemm, Matthias; Klee, Sascha; Link, Dietmar; Nagel, Edgar; Haueisen, Jens;
Pulsed electrical stimulation of the human eye enhances retinal vessel reaction to flickering light. - In: Frontiers in human neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-5161, Bd. 13 (2019), 371, S. 1-11

https://doi.org/10.3389/fnhum.2019.00371
Schadt, Svenja;
Entwicklung eines Prüftools zur Inbetriebnahme von Steuerungskomponenten eines Medizinproduktes. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Ziel dieser Abschlussarbeit war die Entwicklung eines Prüftools zur Inbetriebnahme von Steuerungskomponenten eines Medizinproduktes. Hierfür wurden die Anforderungen an das Tool gesammelt und verschiedene Lösungskonzepte erstellt und bewertet. Die Elektronik des ausgewählten Konzeptes wurde in dem CAD-Programm Target3001! realisiert und ein entsprechender Prototyp des Prüftools gefertigt. Nach Durchführung verschiedener Tests konnten die Anforderungen an das Prüftool verifiziert und validiert werden. In einem nächsten Schritt, der nicht Bestandteil dieser Arbeit ist, folgt die Optimierung des Teststandes und die zu Zuhilfenahme anderer Testverfahren, wie Boundary Scan und Nadeladaptierung.



Wegert, Laureen;
Untersuchung eines Verfahrens zur automatischen prädialytischen Bestimmung des verwendeten Dialysators. - Ilmenau. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Thema der Bachelorarbeit ist die Untersuchung eines Verfahrens zur Unterscheidung des in der Dialyse-Therapie verwendeten Dialysators. Dabei geht es um die automatische Identifizierung vor Therapiebeginn. Dialysatoren unterscheiden sich in Form, Größe und den Membraneigenschaften. Vor der Therapie wird abhängig vom Patienten und dessen Gesundheitszustand ein entsprechender Dialysator ausgewählt. Ein automatisiertes Verfahren kann die Auswahl des Dialysators überprüfen und dessen Parameter für weitere Anwendungen speichern. Zur Durchführung des Verfahrens werden Leitfähigkeits- und Druckmessungen in verschiedenen Zuständen der Dialysemaschine durchgeführt. Ziel der Versuche ist die Darstellung und Identifizierung charakteristischer Eigenschaften der jeweiligen Dialysatoren. Dazu werden die Dialysatormodelle des Herstellers B. Braun Avitum verwendet. Mit Methoden des Maschinellen Lernens, speziell der Support Vector Machine, wird ein Modell zur Dialysatoridentifizierung erstellt.



Stirl, Sophie;
Entwicklung einer Impedanzmessmethode für einen kommerziellen EEG-Verstärker unter Berücksichtigung verschiedener Elektrodenmaterialien. - Ilmenau. - 52 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Elektroenzepahlografie (EEG) ist eine Methode zur Messung der elektrischen Hirnaktivität mittels Elektroden an der Kopfoberfläche. Für eine optimale Qualität des EEG Signals muss eine gute Elektroden-Haut-Verbindung gewährleistet werden. Die Verbindung wird deshalb mit der Messung der Elektrodenimpedanz vor und nach der EEG-Messung überprüft. In der Regel erfolgt diese Bestimmung mit einem EEG-Verstärker und einer Wechselspannung. Der eego TM mini-Verstärker der Firma eemagine Medical Imaging Solutions GmbH verwendet eine Gleichspannung für die Impedanzmessung. Der dazu entsprechende Algorithmus berücksichtigt die ohmschen Widerstände der Elektrodenimpedanz, allerdings kann der kapazitive Anteil der Verbindung nicht für polarisierbare Elektroden vernachlässigt werden. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde eine Impedanzmessmethode entwickelt, welche den kapazitiven Anteil bei der Verwendung des eego TM mini-Verstärkers bei der Impedanzmessung mit einbezieht. Die Firmware wurde für die Nutzung von Ag/AgCl- und Goldoberflächenelektroden, sowie Stahlnadelelektroden angepasst und ein geeigneter Algorithmus entwickelt. Zunächst wird der ohmsche Gesamtwiderstand für jede Elektrode mit den gemessenen Spannungen des eego mini-Verstärkers berechnet. Mithilfe von Differential Evolution werden die einzelnen Komponenten des Ersatzschaltbildes bestimmt. Letztendlich wird die Gesamtimpedanz ermittelt. Der Algorithmus wurde auf simulierten Spannungskurven, auf Messkurven einer Messung mit einem Messaufbau auf einem Steckbrett und Messungen mit Ag/AgCl- und Goldoberflächenelektroden und Stahlnadelelektroden getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass der Algorithmus die Gesamtimpedanz und deren einzelnen Komponenten auf Basis der simulierten Daten für die meisten Kombinationen angemessen bestimmt. Für die Messungen auf dem Steckbrett weisen die berechneten Gesamtimpedanzen ausreichende Ergebnisse auf, obwohl die einzelnen Komponenten unpräzise bestimmt werden. Die Ergebnisse bei der Nutzung von Elektroden sind kritisch zu betrachten, da die Impedanz für die Masseelektrode überwiegend als negativ berechnet wird. Da die Berechnung der einzelnen Komponenten auf der Impedanz der Masseelektrode basiert, ist es unwahrscheinlich, dass die Gesamtimpedanzen der anderen Elektroden präzise bestimmt werden.



Domrös, Henrik Emanuel;
Analyse und Optimierung der individuellen Passform textiler Kopfhauben für die okuläre Stromstimulation. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das therapeutische Potential okulärer elektrischer Stimulation zur Behandlung von neurodegenerativen Sehbahnerkrankungen ist in den letzten Jahren immer weiter in den Fokus ophthalmologischer Forschung gerückt. Die positiven Effekte geringer Wechselströme auf Krankheitsverläufe wie Retinitis pigmentosa (RP) oder Morbus Stargardt sind heutzutage bewiesen, wenn auch die zugrundeliegenden Wirkungsmechanismen nicht vollständig geklärt sind. Im Rahmen der nicht-invasiven elektrischen Stimulation des geschlossen Auges hat das Institut für Biomedizinische Technik und Informatik (BMTI) der Technischen Universität Ilmenau eine textile Haube mit integrierten Elektrodenfeldern für eine einfache und komfortable Stromapplikation entwickelt. Die Passform der elastischen Haube weist jedoch Probleme bezüglich der individuellen Gesichtsgeometrie und der damit verbundenen Auflage der Elektrodenfelder im Augen- und Nasenbereich auf. In dieser Ausarbeitung werden individuell angepasste 3D-Gesichtsmasken als Ansatz der Passformverbesserung von textilen Hauben zur Stromstimulation am Auge erprobt. Dazu wird ein Ablauf zur Herstellung der Masken vom 3D-Scan bis hin zum 3D-Druck erläutert. Die fertigen Masken ergänzen die textile Haube von außen formgebend und werden mit einem elastischen Band befestigt. Mittels Impedanzmessungen und begleitenden Fragebögen wird dieser Ansatz der Passformverbesserung mit der Anwendung der Haube ohne 3D-Masken für zehn Probanden verglichen. Bei einer 30-minütigen Sham-Stimulation wurde ein sinusförmiger Wechselstrom mit einer Frequenz von 85 Hz und einer Peak-to-peak Amplitude von 50 A zur Datenerfassung verwendet. Im Ergebnis konnte eine durchschnittliche Verringerung der Impedanzen durch die 3D-Masken verzeichnet werden (-27,33%, x = 5,64×105 , Mittel aller Probanden und Zeiten). Dies deutet auf eine größere Auflagefläche und einen besseren Andruck der Augenelektroden bei Verwendung der Masken hin. Statistische Tests konnten keine Signifikanz der Unterschiede belegen. Deutliche Änderungen des Komforts wurden laut Probandenaussagen durch die zusätzlichen 3D-Masken nicht verursacht.



Fronso, Selenia; diFiedler, Patrique; Tamburro, Gabriella; Haueisen, Jens; Bertollo, Maurizio; Comani, Silvia;
Dry EEG in sports sciences: a fast and reliable tool to assess individual alpha peak frequency changes induced by physical effort. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 13 (2019), 982, S. 1-12

https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00982
Machts, René; Hunold, Alexander; Drebenstedt, Christian; Rock, Michael; Leu, Carsten; Haueisen, Jens;
Measurement and analysis of partial lightning currents in a head phantom. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, 14 (2019), 9, e0223133, Seite 1-22

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223133
Javidi, Elnaz;
Automatisches Framework zur Schätzung der visuell evozierten Potentialkomponenten sowie deren Anzahl. - Ilmenau. - 134 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das visuell evozierte Potential (VEP) ermöglicht die Diagnose von Erkrankungen des Sehnervs und auch Untersuchungen der Epileptologie. Um das VEP zu untersuchen, werden die elektrischen neuronalen Spannungsänderungen über dem Bereich der Sehrinde am Hinterkopf durch EEG und MEG abgeleitet. Traditionell werden die EEG- und MEG-Signale durch das blinde Quellentrennungsverfahren in Komponenten zerlegt. Danach werden die VEP-Komponenten durch einen medizinischen Experten identifiziert. Die derzeit eingesetzten Verfahren zur Identifikation von VEP-Komponenten basieren auf überwachtem, maschinellem Lernen. Allerdings werden für maschinelles Lernen Trainingsbeispiele benötigt. Die unbekannten Komponenten müssen einem ähnlichen Modell, wie die Daten der Trainingsbeispiele, folgen. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Literatur ist, dass die Anzahl aller Komponenten dabei fest angenommen werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein automatisches Framework zur Schätzung der Komponentenanzahl und zur Identifizierung der VEP-Komponenten vorgeschlagen. Das Grundprinzip des vorgeschlagenen Frameworks ist die Einteilung der Messung mit Stimulation und ohne Stimulation. Die Messungen ohne Stimulation werden als Muster zur Identifizierung der VEP-Komponenten mit Stimulation eingesetzt. Das vorgeschlagene Framework besteht aus mehreren Beiträgen. Erstens wird die Komponentenanzahl mit Hilfe veränderter Informationskriterien geschätzt. Die Ergebnisse der veränderten Informationskriterien passen zum traditionellen ICASSO-Verfahren. Dieses Verfahren ist weniger zeitaufwändig und benötigt keine menschliche Unterstützung. Zweitens wird ein Vergleichsverfahren vorgeschlagen, um die Komponenten der Messungen ohne Stimulation zu den Komponenten mit Stimulation zu vergleichen. In dieser Arbeit werden drei Variationen der Vergleichsverfahren vorgeschlagen. Diese wären: Mischungmatrix im Zeitbereich, die Mischungsmatrix im Frequenzbereich und die Quellensignalmatrix im Frequenzbereich. Drittens wird ein automatisiertes Kalibrierverfahren vorgestellt. Durch die Automatisierung wird die Arbeit der medizinischen Experten vereinfacht. Die Datenanalyse wird in der räumlischen und spektralen Dimensionen durchgeführt. Das vorgeschlagene Framework wird mit Messungen des biomagnetischen Zentrums des Klinikums der Friedrich-Schiller-Universität Jena validiert.



Seyfarth, Julian;
Evaluierung der Vergleichbarkeit der Messdaten des neuen Diagnosesystems mit bestehenden WaveLight Diagnosesystemen. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Für eine erfolgreiche refraktive Laserbehandlung von Fehlsichtigkeiten ist die präoperative Diagnostik von besonderer Relevanz. Da die Ansprüche der Patienten und der Augenchirurgen stetig steigen, werden die Diagnose- und Lasersysteme kontinuierlich weiterentwickelt. Das Ziel der Arbeit ist, die Vergleichbarkeit der Messdaten eines neuen Diagnosesystems zu evaluieren, welches sich aktuell in der Entwicklung befindet. Zur Erhebung der Daten dienen ein Testobjekt und das Auge eines Probanden. Die Ergebnisse der Vorderabschnittstomographie, der axialen Längenmessung und der Wellenfrontmessung werden anschließend mit denen der bestehenden Diagnosesysteme mit teilweise anderen Messverfahren verglichen. Am Testobjekt zeigten sich bei der Vorderabschnittstomographie und der Wellenfrontmessung geringe Abweichungen, die im Toleranzbereich der bestehenden Geräte liegen. Bei der axialen Längenmessung war ein deutlicher Unterschied sichtbar. Am Probandenauge konnten mit der axialen Längenmessung vergleichbare Ergebnisse erzielt werden. Bezüglich der Vorderabschnittstomographie und der Wellenfrontmessung wurden hingegen abweichende Messwerte ermittelt, welche sich zum Teil außerhalb der geforderten Toleranzen befinden. Obwohl unterschiedliche Geräte mit verschiedenartigen Messverfahren untersucht wurden, ist eine annähernde Ähnlichkeit der Ergebnisse ersichtlich. Aufgrund der unvollständigen Übereinstimmung der Ergebnisse kann es sich jedoch nicht um eine Äquivalenz der Messdaten handeln. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden erste Vergleichsmessungen durchgeführt. Dazu ist zum Zeitpunkt der Datenerhebung keine vollständige Äquivalenz der Ergebnisse nachweisbar.



Gbadeyan, Oyetunde; Steinhauser, Marco; Hunold, Alexander; Martin, Andrew K.; Haueisen, Jens; Meinzer, Marcus;
Modulation of adaptive cognitive control by prefrontal high-definition transcranial direct current stimulation in older adults. - In: The journals of gerontology. - Oxford [u.a.] : Oxford Univ. Press, ISSN 1758-5368, Bd. 74 (2019), 7, S. 1174-1183

https://doi.org/10.1093/geronb/gbz048
Kuhfuß, Danja;
Untersuchung der Einflussparameter bei der Herstellung magnetischer Multikernnanopartikel auf deren strukturelle und magnetische Eigenschaften. - Ilmenau. - 99 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In einer Vielzahl biomedizinischer Anwendungen finden magnetische Eisenoxidnanopartikel Verwendung. Viele dieser Anwendungen, wie z.B. die Hyperthermiebehandlung, erfordern eine gute Reproduzierbarkeit und definierte strukturelle und magnetische Eigenschaften der Partikel. Hier hat sich gezeigt, dass neben den superparamagnetischen Einzelkernnanopartikeln vor allem superferrimagnetische Multikernstrukturen geeignete Eigenschaften aufweisen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Syntheseparameter auf die Ausprägung struktureller und magnetischer Eigenschaften untersucht. Variiert wurden unter anderem Temperatur, pH-Wert, Zugaberate der Base, Verhältnis von Fe3+ zu Fe2+, sowie die Eisenkonzentration. Weiterhin wurden die Aufarbeitungsbedingungen in die Untersuchung einbezogen. Die Variation dieser Parameter führt zu Partikelsystemen mit variablen Koerzitivfeldstärken, Sättigungsmagnetisierungen, relativen Remanenzen und Partikelgrößen.



Detektion und Tracking der Pupille auf Basis eines Eyetracking-Headsets. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Verwendung von Eye-Tracking Methoden ist für viele Bereiche, wie bspw. Marketing oder klinische Anwendungen interessant. Aufgrund der vielfältigen Anwendungsgebiete und der wachsenden Erschwinglichkeit von leistungsstarker Rechenhardware sowie vergleichsweise kleinen Kameras, gab es besonders im letzten Jahrzehnt eine Vielfalt von videobasierten Ansätzen, die sich mit diesem Thema beschäftigen. Die vorliegende Arbeit stellt dabei einige repräsentative Ansätze und die darin verwendeten Methoden vor, mit dem Anspruch sie vor dem Hintergrund der Anwendbarkeit in einer geplanten Tracking-Brille zu untersuchen. Der Fokus liegt hierbei auf der möglichst genauen Bestimmung des Pupillenmittelpunkts sowie der Echtzeitfähigkeit der Ansätze im Kontext der Trackinghardware. Dafür werden die Methoden anhand der gefundenen bzw. nicht gefundenen Pupillen, der Entfernung des ermittelten Mittelpunktes zu einem händisch eingetragenem und der bis zur Detektion benötigten Laufzeit beurteilt. Die einzelnen Ansätze wurden hierzu algorithmisch implementiert und auf von der Trackingbrille aufgenommenen Beispieldaten angewendet. Anschließend werden die Methoden und ihre Komponenten untereinander verglichen und diskutiert. Ebenfalls wird dort, wo es sinnvoll ist, überprüft, ob eine angepasste Form der vorgestellten Ansätze einen oder mehrere der untersuchten Aspekte dahingehend verbessern kann, dass der Ansatz in der angepassten Form für das System in Frage käme. Hierzu wurden Versuche unternommen, problematische Komponenten der Ansätze durch andere, in anderen Arbeiten vorgestellte Komponenten zu ersetzen. Die adaptierten Methoden werden anschließend ebenfalls anhand derselben Daten getestet und mit den ursprünglichen Methoden verglichen. Abschließend werden Probleme der einzelnen Methoden und der Umsetzung diskutiert, vielversprechende Ansätze für das Trackingsystem vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen für die Anwendung der Brille und weitere Untersuchungen gegeben.



Untersuchung des Einflusses dynamischer Luftkissenbefüllung im Autositz auf die Atmung von Fahrzeuginsassen. - Ilmenau. - 51 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Es wurde ein Atemfeedbacksystem zur Unterstützung von Atemübungen in einen Sitz integriert.



Schulz, Steffen; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Altered causal coupling pathways within the central-autonomic-network in patients suffering from schizophrenia. - In: Entropy : an international and interdisciplinary journal of entropy and information studies.. - Basel : MDPI, ISSN 1099-4300, Volume 21 (2019), issue 8, 733, Seite 1-23

https://doi.org/10.3390/e21080733
Charakterisierung eines miniaturisierten OPM-Messsystems für biomagnetische Messungen. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In dieser Bachelorarbeit wurde ein miniaturisierter OPM-Sensor aufgebaut und charakterisiert. Dafür erfolgte nach dem Zusammenbau zunächst der Abgleich der Kanäle, was bedeutet, dass der Strahlengang optimal ausgerichtet wurde. Als Nächstes wurde eine Testmessung zum Heizen des Sensors durchgeführt, um die Wärmeverteilung im Gehäuse zu ermitteln. Im Anschluss erfolgte die eigentliche Charakterisierung des Sensors. Dafür wurden zunächst Parameter wie Heiztemperatur, Amplitude des B1-Feldes und Laserparameter bestimmt. Mit diesen festgelegten Werten erfolgte die Bestimmung der schrotrausch-begrenzten Empfindlichkeit und des Rauschens. Die Evaluierung des Sensors wurde mit einem Phantom, bestehend aus einem Dipol, durchgeführt. Leider konnte der Messsensor nicht in ungeschirmter Umgebung charakterisiert werden, weshalb keine Aussagen zur Rauschunterdrückung durch Störfelder getroffen werden können. Aber dennoch konnte gezeigt werden, dass der miniaturisierte OPM-Messsensor für biomagnetische Messungen geeignet ist und sogar in einem Umgebungsfeld arbeitet, wodurch eine vollkommen ungeschirmte Umgebung nicht nötig ist. Allerdings zeigt ein Vergleich mit dem Zero-Field Magnetometer (QZFM Gen-1) der Firma QuSpin bzw. mit dem selbst hergestellten 4-Kanal-OPM-Sensor, dass noch nicht dieselbe Sensitivität erreicht wird, wobei aber der hier charakterisierte Sensor eine höhere Bandbreite aufweist.



Atallah, Richard; Bauer, Florian; Strohhöfer, Christof; Haueisen, Jens;
A feedback system that combines monitoring of systolic blood pressure and relative blood volume in order to prevent hypotensive episodes during dialysis. - In: Medical engineering & physics : official publication of the Institution of Physics and Engineering in Medicine (IPEM).. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1873-4030, Bd. 71 (2019), S. 10-16

https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2019.07.006
Erstellung einer Preisempfehlung für eine Produktneuheit in der Medizintechnik am Beispiel eines Einweg-Rhino-Laryngoskops. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel der Arbeit war es eine Preisempfehlung für die Produktneuheit am Beispiel der Ambu GmbH abzugeben. Bei der Produktneuheit handelt es sich um ein flexibles Einweg-Rhino-Laryngoskop ohne Arbeitskanal für die Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde. Zur Erstellung der Preisempfehlung wurden drei verschiedene Methoden basierend auf dem magischen Dreieck der Preispolitik verwendet. Es wurde für jeden Faktor ein Preis ermittelt. Durch die Zuschlagskalkulation erfolgte die kostenbasierte Preisermittlung aus Sicht des Unternehmens. Durch eine Kostenanalyse und die Verwendung der gesammelten Informationen während Hospitationen in drei Kliniken wurde kundenorientiert ein Preis ermittelt. Über eine Konkurrenzanalyse konnte ein marktbezogener Preis bestimmt werden. Alle drei ermittelten Preise wurden dann gegeneinander abgewogen und es konnte eine Preisempfehlung erstellt werden. Diese ist an ein Rabattsystem und an zwei konkrete Verwendungen für das Einmal-Endoskop gekoppelt



Stang, Anton;
Entwicklung und Aufbau eines Bolusphantoms für die Magnetpartikelbildgebung. - Ilmenau. - 137 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine Bildgebungstechnik, mit der magnetische Nanopartikel (MNP)-Verteilungen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in einem definierten Volumen bestimmt werden können. Um die Leistung eines MPI-Scanners bewerten zu können, müssen klar definierte Messobjekte (Phantome) als Referenz verwendet werden. Aus diesem Grund wird an verschiedenen Phantom-Setups gearbeitet, um die räumliche und zeitliche Auflösung zu überprüfen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Setup für ein dynamisches MNP-Bolusphantom basierend auf segmentiertem Fluss entwickelt, mit dem die zeitliche Auflösung von MPI-Systemen bestimmt werden kann. Mit diesen Phantomen kann ein zylindrisch geformter Bolus mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen, MNP-Konzentration und Strömungsgeschwindigkeiten emuliert werden.



Sambale, David;
Entwicklung und Validierung eines EKG-Verstärkers mit hoher Eingangsimpedanz. - Ilmenau. - 152 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Masterarbeit mit dem Titel "Entwicklung und Validierung eines EKG-Verstärkers mit hoher Eingangsimpedanz" behandelt die Entwicklung und den Aufbau eines EKG-Verstärkers, mit dem Ziel ein EKG möglichst formgetreu kapazitiv durch ein T-Shirt aufnehmen und die Herzrate bestimmen zu können. Dabei wurde in dieser Arbeit der aktuelle Stand der Technik in Bezug auf das kapazitive EKG beschrieben. Die Entwicklung basiert auf diesem aktuellen Stand. So wurden nach der Definition der Anforderungen an das System, die einzelnen Hardware- und Softwarekomponenten entwickelt. Der Verstärker besteht final aus zwei kreisrunden Sensoren, welche mit aktiver und passiver Schirmung versehen sind. Dabei wurden drei verschiedene Sensorflächen gefertigt. Durch jeweils einen 10 G[Omega]-Widerstand gegen Masse werden die statischen Ladungen beseitigt. Als IC zur Signalaufnahme wurde nach einer Marktrecherche ein Instrumentationsverstärker ausgewählt. Dort findet gleichzeitg auch die Differenzbildung und Verstärkung statt. Als analoge Filterung wird ein 150 Hz-Bessel-Tiefpass als Antialiasing-Filter genutzt. Daraufhin folgt eine Pegelwandlung und anschließende Digitalisierung durch einen ADC. Die Kommunikation zum ADC wird durch einen Mikrocontroller gesteuert. Dieser sendet die Daten auch per UART-Schnittstelle über ein USB-Modul zu einem PC. Dort werden die Daten in Matlab eingelesen und digital gefiltert. Durch drei FIR-Filter (0,5 Hz Hochpass, 50 Hz Notch und 150 Hz Tiefpass) wird das Signal digital so aufbereitet, dass es visuali-siert und analysiert werden kann. Auch ein Pan-Tompkins-Algorithmus zur R-Zackendetektion wurde in Matlab implementiert. Während der Validierung wurde das Frequenzverhalten des Systems charakterisiert und Ruhe- und Bewegungsmessungen auf einem Fahrradergometer an einem Probanden durchgeführt. Parallel dazu wurde ein galvanisches EKG mit aufgezeichnet, um die Daten zu vergleichen. Im Ergebnis lässt sich das EKG, je nach Positionierung der Sensoren, mit den drei verschiedenen Sensorflächen, gut darstellen, sodass die typischen Elemente des EKGs - P-Welle, QRS-Komplex und T-Welle - erkennbar sind. Mit einer zusätzlichen Fläche, durch welche die Referenz des Instrumentationsverstärkers kapazitiv eingekoppelt wird, lässt sich das 50 Hz-Netzbrummen minimieren und so den SNR des Rohsignals erhöhen. Mit dem Pan-Tompkins-Algorithmus lassen sich die R-Zacken in allen gemessenen Signalen detektieren. Aus den richtig erkannten Positionen können die jeweiligen Herzraten berechnet und mit den galvanischen Herzraten verglichen werden. Im Ergebnis treten dabei maximale Abweichungen von 1,3 % auf.



Streese, Lukas; Kotliar, Konstantin; Deiseroth, Arne Tobias; Infanger, Denis; Vilser, Walthard; Hanssen, Henner;
Retinal endothelial function, physical fitness and cardiovascular risk: a diagnostic challenge. - In: Frontiers in physiology. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1664-042X, Volume 10 (2019), article 831, insges. 12 S.

https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00831
Engels, Oliver;
Erfassung der mechanischen Herzaktivität mittels UWB-Radar. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Herzklappen besitzen eine entscheidende Rolle in der Aufrechterhaltung der Blutzirkulation durch den menschlichen Körper und sorgen dafür, dass sich das Blut ausschließlich in eine Flussrichtung bewegt. Degenerative Prozesse, welche alters- oder krankheitsbedingt sein können, führen zu Klappenstenosen und Klappeninsuffizienzen. Diese pathologischen Veränderungen erzeugen Turbulenzen, welche sich akustisch von den physiologischen Herztönen unterscheiden und als Herzgeräusche bezeichnet werden. Diese Arbeit untersucht dabei den Einsatz eines Ultrabreitband-Radarsystems, welches auf dem Prinzip der M-Sequenz-Technologie basiert, für die Detektion der menschlichen Herztöne. Unter Verwendung niederenergetischer nicht-ionisierender Strahlung als Stimulus-Signal kann dabei die Exposition des Gewebes minimiert werden. Neben der Wahl einer geeigneten Antennenposition nimmt die digitale Filterung der Messdaten eine entscheidende Rolle ein. Als Goldstandard für die Validierung der aufgezeichneten Herztöne wird parallel ein Elektrokardiogramm aufgezeichnet. Neben kontaktbasierten Messungen wird die Eignung von kontaktlosen Antennenanordnungen für die Erfassung der Herztöne untersucht. Anhand mehrerer Testmessungen an Probanden kann gezeigt werden, dass es möglich ist Herztöne mithilfe einer kontaktbasierten Antennenanordnung während der Ruheatmung und exspiratorisch angehaltener Luft zu detektieren.



Nöther, Eva;
Signalverarbeitung Multimodaler Daten im Kontext von Inhibition bei motorischen Vorstellungen. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Um festzustellen, ob Inhibitionen bei motorischen Vorstellungen auftreten und wo diese gegebenenfalls lokalisiert sind, hat die Abteilung für Psychologie an der Privaten Universität für Medizinische Informatik und Technik (UMIT) in Hall in Tirol (Österreich) vier verschiedene Experimente mit Probanden durchgeführt. Die Aufgabe der Probanden bestand jeweils in der Durchführung tatsächlicher Bewegungen und Bewegungsvorstellungen. Der Stimulus und seine Darbietung, welcher die Aufgabe präzisierte, unterschied sich hierbei in den verschiedenen Experimenten. In dieser Arbeit sollte überprüft werden, ob es zu globalen Bewegungshemmungen in Folge einer Bewegungsvorstellung kommt. Zudem war es Bestandteil der Arbeit zu überprüfen, inwiefern Unterschiede bezüglich der Art eines Vorstimulus auftraten. Weiterhin gab es eine Betrachtung der aus den Experimenten ausgeschlossenen, fehlerhaften Durchführungen und eine Auswertung der Reaktions- und Bewegungszeiten des Probanden im Zeitverlauf der Experimente. Um Hinweise auf mögliche globale Hemmungen zu erlangen und die Versuchsergebnisse auszuwerten sollten verschiedene statistische Tests durchgeführt werden. Dazu wurden der t-Test und Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test verwendet. Um Aufschluss über den Vergleich der Vorstimuli zu erlangen wurde sich des Kruskal-Wallis-Tests und der ANOVA bedient. Die Ergebnisse zeigten, dass es bei drei der vier Experimenten Hinweise auf eine globale Inhibition gab. Ein Unterschied bezüglich der Vorstimuli konnte nicht nachgewiesen werden. Die Fehlerraten zeigte große Schwankungen zwischen den Probanden auf und die mittlere Fehlerrate bewegte sich zwischen 10 % und 13 %. Zudem konnte festgestellt werden, dass wesentlich mehr Ausreißer bei den Reaktionszeiten zustande kamen gegenüber den Bewegungszeiten. Viele der Probanden konnte ihreanfänglichen Reaktions- und Bewegungszeiten im Verlaufe des Experimentes konstant halten. Jedoch gab es auch einen Anteil an Probanden, die ihre Reaktions- und Bewegungszeiten verringerten.



Werthmann, Michael;
Fortführung und Auswertung einer Studie zur Handhabbarkeit von textilen Stimulationshauben. - Ilmenau. - 53, 34 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Transkraniale Elektrostimulation (TES) ist ein nicht invasives Hirnstimulationsverfahren, bei dem meist über zwei Elektroden geringe Ströme (<4mA) auf die Kopfoberfläche appliziert werden. Der Zweck dieser Stimulation ist unter anderem die Behandlung von Depressionen, Epilepsie oder chronischen Schmerzen. Aktuell werden Gummibänder verwendet, um flächige Gummielektroden an den Kopf anzubringen. Somit sind die möglichen Elektrodenpositionen begrenzt, da sich die Bänder nicht überall am Kopf gleich gut aufspannen lassen. Am Institut für Biomedizinische Technik und Informatik in Ilmenau wurden deshalb textile Hauben mit integrierten Elektroden entwickelt, um den Komfort und die Flexibilität der TES zu verbessern. In dieser Arbeit wird die Gummibandmethode mit der neu entwickelten Haube verglichen. Dazu wurden mit 10 Probanden jeweils drei Hauben- und Gummibandversuche à 30 min durchgeführt, bei denen die Impedanz, der Puls und die Elektrodenpositionen gemessen wurden. Stimuliert wurde mit einer Frequenz von 85 Hz und einer Stromstärke von 50 [my]A. Mittels Fragebögen wurde der Komfort durch Probanden und die Schwierigkeit der Anbringung durch den Operator bewertet. Die Impedanz betrug bei der Haube 11.74 k[Omega] ± 1.85 k[Omega] und bei den Bändern 58.58 k[Omega] ± 1.27 k[Omega] und ist statistisch signifikant unterschiedlich. Die Positionsverschiebung während des Versuches liegt bei beiden Applikationsmethoden in der Größenordnung von 1 - 2 mm und unterscheidet sich signifikant zu Gunsten der Haube. Die Reproduzierbarkeit der initialen Elektrodenpositionen ist mit den Mittelwerten von [my]H_R = 2.59 mm ± 0.11 mm und [my]GB_R = 10.74 mm ± 0.68 mm signifikant unterschiedlich. Die Auswertung der Pulsmessung ergab einen signifikanten Anstieg bei der Gummibandmethode. Bei den Probanden ist die Haube mit 9 zu 1 Stimmen deutlich beliebter. Die Hauptgründe dafür dürften der geringere Druck und das entspanntere Anlegen sein. Das Anlegen der Haube wird vom Operator als einfacher empfunden. In allen betrachteten Kategorien schneidet die Haube besser als die konventionellen Gummibänder ab.



Graichen, Uwe; Eichardt, Roland; Haueisen, Jens;
SpharaPy: a Python toolbox for spatial harmonic analysis of non-uniformly sampled data. - In: SoftwareX. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, ISSN 2352-7110, Bd. 10 (2019), 100289, S. 1-7

https://doi.org/10.1016/j.softx.2019.100289
Schilling, Susanne;
Erfassung temperaturabhängiger dielektrischer Eigenschaften von Gewebe und gewebeähnlichen Phantommaterialien für die medizinische UWB Bildgebung. - Ilmenau. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Zum Einsatz von Ultrabreitband (UWB) Technologien im Bereich der medizinischen Sensorik sind umfangreiche Kenntnisse über die dielektrischen Eigenschaften von Gewebe notwendig. Dies beinhaltet neben der Frequenzabhängigkeit auch die Temperaturabhängigkeit von Permittivität und Leitfähigkeit. Während die Frequenzabhängigkeit verschiedener Gewebe bereits in einer Vielzahl von Studien untersucht wurde, sind zur Temperaturabhängigkeit nur vereinzelte Daten vorhanden. Diese behandeln zumeist nur die Erfassung linearer Temperaturkoeffizienten bei diskreten Frequenzen, deren Informationsgehalt begrenzt ist. Ziel dieser Arbeit ist die Erfassung der frequenzund temperaturabhängigen dielektrischen Eigenschaften von Leber, Muskel, Fett, Blut, sowie vereinzelter Phantommaterialien im Frequenzbereich von 500 MHz bis 7 GHz über den Temperaturbereich von 30 &ring;C bis 50 &ring;C.



Falk, Kristoffer;
Vergleichende Simulationen der elektrischen Feldausbreitung am Phantommodell. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Durch die Elektroenzephalographie werden elektrische Potentiale an der Kopfoberfläche abgeleitet. Diese entstehen durch Signalquellen innerhalb des Kopfes. Während der Einfluss von Signalquellen auf die Potentialverteilung an der Kopfoberfläche als Vorwärtsproblem bezeichnet wird, ist die Schlussfolgerung von einer Potentialverteilung auf die Lokalisation der Signalquelle als inverses Problem bekannt. Um dieses Problem zu lösen, sind Simulationen mit Kopfmodellen notwendig. Ziel dieser Masterarbeit ist ein Vergleich der beiden Simulationsprogrammen COMSOL Multiphysics (COMSOL) und SimBio bezogen auf das Vorwärtsproblem. Dafür muss das vorliegende Kopfphantom, mit welchem bereits reale Versuche durchgeführt werden, zunächst an die Anforderungen der beiden Programme angepasst werden. Anschließend werden die beiden entstandenen Kopfphantome in COMSOL importiert. Nachdem weitere Anpassungen identisch vollzogen werden, können zwei ähnliche Netze für die beiden Modelle erstellt werden. Während in COMSOL nur noch die Berechnungsvorschrift erstellt werden muss, müssen in SimBio verschiedene Dateien erstellt werden, die das Kopfmodell samt Dipolen, Elektroden auf der Kopfoberfläche sowie Parametereinstellungen für die Berechnung enthalten. Zusätzlich zu den beiden Ergebnissen wurde ein Vergleichsmodell erstellt, welches dem in COMSOL verwendeten Modell entspricht, jedoch mit der Dipolmodellierung aus SimBio. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Potentialverteilungen der beiden Simulationen durchaus ähnlich sind. Dabei entstehen gerade durch die unterschiedliche Dipolmodellierung oder durch Veränderungen an der Vernetzung Unterschiede bei der Potentialverteilung. Aber auch die Wahl des Referenzpunktes hat einen Einfluss auf den Vergleich der Ergebnisse. Durch den positiven Vergleich der Ergebnisse kann angenommen werden, dass die Vorgehensweise bei der Berechnung in SimBio zu plausiblen Potentialverteilungen führt. Dadurch wird es in Zukunft möglich sein, die Versuche mit den realen Kopfphantomen mit weiteren Simulationen abzugleichen.



Wöbke, Christian;
Entwicklung eines sensorischen Stimulators und Integration in ein bestehendes Messsystem. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Dysphagie ist ein Problem, das weltweit oft unterschätzt wird. Jedoch findet das Krankheitsbild in der Pflege und im Klinikalltag zunehmend Beachtung. Daher ist es notwendig, neue Therapieformen für die Behandlung von Dysphagiepatienten zu entwickeln. Eine dieser Therapieformen ist die Elektrostimulation und insbesondere die sensorische Elektrostimulation. Mit ihr sollen Nervenverbindungen wiederhergestellt werden. Um den Erfolg der Therapiemethode belegen zu können, müssen Studien durchgeführt werden. Dazu soll ein sensorischer Stimulator entwickelt werden. Dieser wird in ein Messgerät integriert, welches über Bioimpedanz (BI) und Elektromyogramm (EMG) einen Schluck erkennen kann. Die Entwicklung des Stimulators soll das Ziel dieser Arbeit sein. Es sollen biphasige Impulse mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 1-20 mA auf den Körper des Menschen gegeben werden. Im Rahmen der Arbeit wird ein Überblick über die Notwendigkeit der Therapie und Dysphagien gegeben. Eine Untersuchung des Standes der Technik bringt die Erkenntnis, dass es derzeit mit dem Vital Stim® der Firma DJO nur ein Gerät gibt, welches Messungen des Schluckens über EMG und sensorische Stimulation vereint. Die in der Literatur vorgestellten Stimulatoren zeigten die gleiche Funktionsstruktur und dieselben notwendigen Baugruppen auf. Es bedarf einer Stromregelung, einer Spannungsversorgung und einer Steuereinheit. Die Stromregelung ist dabei der Kern der Schaltung und kann für biphasige Signale über eine H-Brückenschaltung oder verschiedene Operationsverstärkerschaltungen realisiert werden. Die Entscheidung für die Funktionsmuster fiel auf zwei OPV-Schaltungen. Die nicht-invertierende OPV-Schaltung und die Howland-Current-Pump. Diese benötigen jeweils eine Dual-supply. Dafür eignen sich ein Inverswandler und ein Buck-Boost-Converter. In der abschließenden Validierung wurden die Funktionsmuster überprüft. In einer Gleichstrommessung zeigt die Stromregelung für verschiedene Lasten ihre Funktionsfähigkeit. Die Wechselstromüberprüfung brachte das Ergebnis, dass die Howland-Current-Pump der nicht-invertierenden Schaltung überlegen ist, da nichtlineare Eigeneinflüsse durch die doppelte Rückkopplung aufgehoben werden. Abschließend wurde das Gerät an Menschmodellen und dem Menschen getestet.



Dölker, Eva-Maria; Petkovi´c, Bojana; Schmidt, Reinhard; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Single voxel approach for Lorentz force evaluation. - In: Compel : international journal of computation & mathematics in electrical & electronic engineering.. - Bradford : Emerald, ISSN 2054-5606, Bd. 38 (2019), 3, S. 943-952

https://doi.org/10.1108/COMPEL-09-2018-0354
Eichardt, Roland; Strohmeier, Daniel; Hunold, Alexander; Machts, René; Haueisen, Jens; Oelsner, Gregor; Schmidt, Christian B.; Schultze, Volkmar; Stolz, Ronny; Graichen, Uwe;
Sensitivity studies and optimization of arrangements of optically pumped magnetometers in simulated magnetoencephalography. - In: Compel : international journal of computation & mathematics in electrical & electronic engineering.. - Bradford : Emerald, ISSN 2054-5606, Bd. 38 (2019), 3, S. 953-964

https://doi.org/10.1108/COMPEL-09-2018-0372
Reuß, Julia;
Blickrichtungsschätzung auf Basis der Pupillenkontur. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die videobasierte Blickrichtungsschätzung stellt eine der wesentlichen Schnittstellen der Mensch-Maschine-Interaktion dar. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein bestehendes Verfahren aus dem Patent WO2015/117905 AI analysiert, das die Pupillenkontur als Merkmal zur Schätzung der Blickrichtungswinkel phi und theta nutzt. Es werden die Anwendbarkeit sowie Grenzen des Verfahrens untersucht. Das Verfahren nimmt eine elliptische Abbildung der Pupille an und vernachlässigt den Einfluss der Cornea-Brechung auf die Pupillenkontur. Durch den Kontext einer mobilen Zielanwendung wird eine Eyetracking Brille mit einem Single-Board-Computer als Setup ausgewählt. Aus diesem ergeben sich die Anforderungen einer echtzeitfähigen Verarbeitung und der Kompatibilität mit einer geringen Auflösung sowie großen Blickrichtungswinkeln durch die Anbringung der Kameras. Zur Anwendung des Verfahrens wird eine Verarbeitungskette zur Bestimmung der Pupillenkontur und Ellipsenschätzung entworfen. Mittels einer hochauflösenden Kamera sowie eines Messaufbaus, der die Einstellung festgelegter Rotationen eines Kunstauges ermöglicht, wird die Genauigkeit der Blickrichtungsschätzung überprüft. Durch die Messung mit einer Kreisscheibe und einem Kunstauge wird der durch die Cornea entstehende Fehler bestimmt. Dieser zeigt sich durch eine Abweichung, die mit dem Betrag des eingestellten Winkels zunimmt. In einem Bereich von [-30&ring;, 30&ring;] besitzen die Schätzungen für beide Winkel einen ähnlichen, annähernd linearen Verlauf, der durch eine Approximationsgerade korrigiert werden kann. Außerhalb des Bereichs ist u.a. durch auftretende Nichtlinearitäten der Schätzung keine Approximation möglich. Die Anwendung des Verfahrens ist für die Eyetracking Brille dadurch nur für einen Teil des Arbeitsbereichs möglich. Bei der Überprüfung der Anwendbarkeit auf dem mobilen Setup wird die Laufzeit der vollständigen Verarbeitungskette zu 64.4 ms ± 33.8 ms pro Bild bestimmt. Die Anforderung der Echtzeitfähigkeit kann daher anhand der bestehenden Implementierung nicht erfüllt werden.



Hoffmann, Felix;
Optimierung eines Antennenarrays für die medizinische UWB-Bildgebung. - Ilmenau. - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung eines Antennenarrays für die medizinische UWB-Bildgebung. Der Brustkrebs ist die häufigste Krebsart bei Frauen. Für ein geeignetes Screening-Verfahren steht aktuell nur die Mammographie zur Verfügung. Diese ist jedoch sehr kostenintensiv und nicht patientenfreundlich. Die Nutzung der Ultrabreitbandtechnik mit deren Signalspektrum im Mikrowellenbereich bietet die Möglichkeit in den aktuellen Forschungen neue medizinische Sensorik zu erschließen. Die Detektion und Lokalisation von Tumorgewebe in der Brust unter Anwendung der UWB ist sehr vielversprechend. Ein bildgebendes Verfahren ist möglich, da Tumorgewebe einen erhöhten Wassergehalt aufweist und somit die elektromagnetischen Wellen stärker reflektiert. Im gesunden Gewebe sind der Stoffwechsel und der Wassergehalt niedriger. Der Einsatz von Mikrowellen zur Lokalisation von Tumorgewebe ist nicht ionisierend, sehr leistungsarm und daher ungefährlich für den menschlichen Körper. Eine Herausforderung ist es, das moderne Verfahren der Signal- und Bildverarbeitung zu optimieren, um klinisch verwertbare Informationen zu erstellen. Es wurde in den vorhergehenden Arbeiten ein Demonstrator für die Vermessung von Brustphantomen entwickelt. Die Verbesserung des darin eingesetzten Antennenarrays ist Gegenstand dieser Arbeit.



Fiser, Ondrej; Hruby, Vojtech; Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen; Vrba, Jan;
Numerical study of differential temperature measurement in human muscle tissue using UWB radar. - In: 2019 13th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), insges. 4 S.

https://ieeexplore.ieee.org/document/8740020
Ley, Sebastian; Schilling, Susanne; Fiser, Ondrej; Vrba, Jan; Sachs, Jürgen; Helbig, Marko;
Ultra-wideband temperature dependent dielectric spectroscopy of blood in the microwave frequency range. - In: 2019 13th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2019), insges. 4 S.

https://ieeexplore.ieee.org/document/8740004
Diedrich, Lukas;
Simultane und berührungslose Erfassung von Atmung und Herzschlag mittels UWB-Sensorik. - Ilmenau. - 137 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Untersuchung der Vitaldaten eines Menschen ist eine in der Medizin grundlegende Diagnostik, da sie Aufschluss über viele Krankheitsbilder liefert. Zu diesem Zweck kann neben etablierten Verfahren, wie der EKG-Analyse, die Ultrabreitbandtechnik eingesetzt werden. Eine auf dieser Technik basierende Radarsensorik strahlt elektromagnetische Wellen aus, die durch unterschiedliche dielektrische Materialübergangskontraste reflektiert werden. Auf- grund dieses Sachverhaltes kann die Technik zur Detektion der durch die Atem- und Herzme- chanik resultierenden Brustkorbbewegung eines Menschen eingesetzt werden. Die dominante Bewegung des Brustkorbes erfolgt durch die Atmung, wogegen der Herzschlag einen kleinen Anteil darstellt. In dieser Arbeit wird ein auf M-Sequenztechnologie basierendes Radarsystem eingesetzt, um genau diese Brustkorbbewegung zu erfassen. In einem zweiten Schritt werden die aufgenommenen UWB-Daten zum Zwecke einer Extraktion der Atmung sowie des Herzschlages, einer Signalverarbeitungskette übergeben. Eine solche Kette gliedert sich in die Blöcke Beseitigung des Clutters, Tracking, Anhebung des SNR, Signal Separation und Frequenzbestimmung, wobei für jeden Block mehrere Methoden vorgestellt werden. Durch Testmessungen an 5 Probanden sowie der Simulation eines "optimalen" Probanden, werden diese Methoden über die Berechnung geeigneter Metriken hinsichtlich ihrer Anwend- barkeit untersucht und bewertet. Hierzu dient eine eigens entwickelte Auswertungssoftware auf Basis von MATLAB. Die Analyse der Messergebnisse resultiert in der Präsentation einer zur kontinuierlichen, simultanen Erfassung von Atmung und Herzschlag mittels UWB-Sensorik einsetzbaren Signalverarbeitungskette. Diese setzt sich aus der Anwendung eines Loopback-Filters zur Beseitigung des Clutters, der Methode Maximum Variance als Trackingverfahren, der Filterung des Radarsignals mittels rekursiv berechnetem Tiefpass zur Anhebung des SNR sowie der Anwendung ebenfalls rekursiv implementierter Bandpässe zur Separation der Vitalsignale und der abschließenden Frequenzbestimmung auf Basis einer adaptiv rekursiven Fouriertransformation zusammen.



Schmuck, Philipp;
Untersuchungen zum Einsatz eines 3D-Druckers zur Herstellung von Dosimetrie-Phantomen und Bolus-Körpern für die Strahlentherapie. - Ilmenau. - 163 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die moderne 3D-Drucktechnologie bietet Möglichkeiten, komplexe Objekte ohne Anwendung von zerspanenden Verfahren wie Sägen, Fräsen oder Drehen herzustellen. Damit ist diese Technologie geeignet, spezielle Phantome für dosimetrische Messungen in der Strahlentherapie auf einfache sowie schnelle Art und Weise herzustellen. Des Weiteren können Boluskörper zum Ausgleich von Gewebedefiziten oder zur Behandlung oberflächennaher Tumore produziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein 3D-Drucker, welcher nach dem FDM-Verfahren arbeitet, in der Strahlentherapie des Universitätsklinikums Leipzig in Betrieb genommen. Es erfolgte die Untersuchung des Einflusses der Schichtdicke, des Infills und des Füllgrades auf die Phantom- und Boluskörperherstellung. Der Einsatz 3D-gedruckter Phantome für die Strahlentherapie wurde durch Dosismessungen verifiziert. Die gemessenen Dosiswerte wurden mit den berechneten Dosiswerten aus dem Bestrahlungsplanungssystem verglichen. Die Boluskörperherstellung erfolgte auf einer CT-gestützten Bestrahlungsplanung. Im Zuge dieser Arbeit entstand ein Workflow zur Integration des 3D-Druckes in die klinische Routine.



Mosayebi Samani, Mohsen; Agboada, Desmond; Jamil, Asif; Kuo, Min-Fang; Nitsche, Michael;
Cathodal transcranial direct current stimulation over the primary motor cortex induces nonlinear neuroplasticity with modulations of intensity and duration. - In: Brain stimulation : basic, translational, and clinical research in neuromodulation.. - New York, NY [u.a.] : Elsevier, ISSN 1876-4754, Bd. 12 (2019), 2, S. 405

https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.12.309
Mosayebi Samani, Mohsen; Agboada, Desmond; Jamil, Asif; Kuo, Min-Fang; Nitsche, Michael;
Titrating the neuroplastic effects of cathodal transcranial direct current stimulation (tDCS) over the primary motor cortex. - In: Cortex : a journal devoted to the study of the nervous system and behaviour.. - Paris : Elsevier Masson, ISSN 1973-8102, Bd. 119 (2019), S. 350-361

https://doi.org/10.1016/j.cortex.2019.04.016
Haltmeier, Markus; Zangerl, Gerhard; Schier, Peter; Baumgarten, Daniel;
Douglas-Rachford algorithm for magnetorelaxometry imaging using random and deterministic activations. - In: International journal of applied electromagnetics and mechanics. - Amsterdam : IOS Press, ISSN 1875-8800, Bd. 60 (2019), S. S63-S78

https://doi.org/10.3233/JAE-191106
Schmidt, Jane;
Entwicklung eines Konzeptes für die Nutzung von serverbasierten elektronischen Fallakten in Praxisverwaltungssystemen am Beispiel der EFA-Fallakte und KV-Connect. - Ilmenau. - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Gesundheitswesen ist man bestrebt jegliche Dokumentation und Kommunikation über die digitalen Medien abzuwickeln. Es existieren jedoch in den verschiedenen Sektoren des Gesundheitswesens unterschiedliche Kommunikationsstandards. So wird im niedergelassenen Bereich hauptsächlich auf KV-Connect gesetzt, während im stationären Bereich eher serverbasierte Fallakten vorherrschend sind. Ein Projekt zur Zusammenführung dieser Standards ist beispielsweise I/E-Health aus NRW, welches es sich zum Ziel gesetzt hat, einen auf KV-Connect-basierten Zugang zu Fallakten zu schaffen. Der Ansatz besteht in der Entwicklung eines KV-Connect- elektronische Fallakte- Adapters, welcher die Nachrichten für die jeweiligen Systeme in deren "Sprache" übersetzt. Ungeklärt ist hierbei jedoch, welche Anpassungen in den Praxisverwaltungssystemen (PVS) notwendig sind, um diesen Adapter nutzen zu können. Folglich wird in dieser Arbeit ein Konzept aufgezeigt, welches Funktionen und Abläufe, die sich auf Seiten eines Praxisverwaltungssystems ergeben können, verdeutlicht. Die Kommunikation zwischen Praxisverwaltungssystem und elektronischer Fallakte wird mit Business Process Model and Notation (BPMN) Ablaufdiagrammen veranschaulicht. Ebenso werden Entwürfe von Benutzeroberflächen für Praxisverwaltungssysteme erstellt, die das Konzept verdeutlichen und als Implementierungshilfe dienen können. Die Auswirkungen der Datenschutz-Grundverordnung auf die Kommunikation zwischen Praxisverwaltungssystem und elektronischer Fallakte werden in dieser Arbeit ebenfalls thematisiert. Im Speziellen wird dabei auf das Löschen der Patientendaten vom elektronische Fallakten-Server und die damit einhergehenden Probleme eingegangen.



Roesner, Oliver;
Entwurf einer webbasierten Plattform zur Sammlung, Aufbereitung und Präsentation von Artefakten aus der molekularen Hybridbildgebung. - Ilmenau. - 51 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die molekulare Hybridbildgebung ist ein Verfahren zur Kombination verschiedener tomographischer Bildgebungsmodalitäten, die es erlaubt funktionelle und strukturelle Daten sequenziell oder simultan zu erheben. Obwohl die verfügbaren Systeme stabil funktionieren sind Bildgebungsartefakte nicht auszuschließen. Diese beeinflussen die Bildqualität, Quantifizierbarkeit und erschweren die diagnostische Interpretation. Daher ist es wichtig, Artefakte verschiedener Ursachen aufzuarbeiten und der Anwenderschaft einschließlich möglicher Lösungen zur Verfügung zu stellen. Aktuell erfolgt dies in Form von Printmedien. Die Anfertigung ist mit einem hohen logistischen Aufwand zur Sammlung, sowie einem hohen zeitlichen Aufwand zur Aufarbeitung und Bereitstellung der Daten verbunden. Weiterhin fehlen häufig relevante Daten, was die Adaptation einer eigenen Vorgehensweise erschwert. Unter dem zeitlichen Druck der klinischen Routine erscheint die Entwicklung einer erfolgreichen Lösung auf Basis von Printmedien nahezu unmöglich. Aus diesen Gründen wird eine webbasierte Plattform zur Sammlung, Aufbereitung und Präsentation von Artefakten vorgeschlagen. Diese soll es ermöglichen Artefakte mit alle relevanten fallbezogenen Daten über eine Eingabemaske zu erfassen. Durch die Kumulation von Fällen soll eine repräsentative Sammlung entstehen. Ziel ist es, dass der Nutzer in einer Vielzahl wissenschaftlich aufgearbeiteter Fälle strukturiert recherchieren kann. Dies soll die Identifikation von Ursachen und Adaptation von Lösungsstrategien für das eigene Vorgehen ermöglichen. Zu diesem Zweck wurde eine entsprechende Eingabemaske implementiert. Weiterhin wurde eine Methodik zur Aufbereitung und Bereitstellung der eingesendeten Daten erarbeitet. Es wurde eine Datenbank konfiguriert, in welcher die Fälle in adäquater Darstellungsform integriert und präsentiert werden können. Die Implementierung einer dynamischen Such- und Filtermaske erlaubt die strukturierte Recherche nach Artefaktfällen in der Datenbank. Zur Überprüfung der Machbarkeit und grundlegenden Funktionen wurde eine Pilotphase mit 10 erfahrenen Medizinphysik-Experten durchgeführt. Diese haben insgesamt 20 Artefaktfälle exemplarisch hochgeladen. Zur Beurteilung der Funktionalität werden die Einschätzungen der Teilnehmer mit Hilfe eines Fragebogens erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass alle Funktionen stabil funktionieren und sich die Plattform zu langzeitlichen Erfassung von Artefakten und den zugehörigen Daten eignet. Sie kann einige der genannten Probleme bei der Aufarbeitung in Form von Printmedien adäquat adressieren und erweist im Vergleich potenzielle Vorteile. Das konstruktive Feedback erlaubt die Planung zukünftiger Optimierungen (z.B. Automatisierungsgrad) und die Konzeptionierung zukünftiger Prüfphasen.



Der Bundesmedikationsplan - Darstellung und Konzeption von Möglichkeiten der Speicherung, des elektronischen Austauschs zwischen Leistungserbringern sowie der Nutzung durch den Patienten. - Ilmenau. - 38 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der vorliegenden Arbeit soll sich mit den Möglichkeiten zur Speicherung, Verwaltung und dem elektronischen Austausch des Bundesmedikationsplans beschäftigt werden. Dazu werden die Spezifikationen der gematik untersucht, die derzeitige Situation rund um den Bundesmedikationsplan analysiert und der Zustand beschrieben, der in den nächsten Jahren erreicht werden soll. Um die Schwachstellen der jetzigen Bundesmedikationsplanverwaltung zu identifizieren, wurden außerdem Use Cases definiert, die verschiedene Szenarien in der Medikationsplanverwaltung repräsentieren und Projekte und Anwendungen vorgestellt, die den Medikationsplan in elektronischer Form zu verwalten versuchen. Zuletzt werden die Problemstellen der Medikationsplanverwaltung identifiziert und dokumentiert und versucht mit geeigneten Lösungen die Problemstellen zu überbrücken. Ein Fazit und ein kurzer Ausblick bilden den Abschluss der Arbeit.



Lüdtke, Marie-Luise;
Ansätze zur Passformverbesserung textiler Hauben zur Stromstimulation am Auge. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Derzeit beschäftigt sich die Technische Universität Ilmenau mit der Entwicklung eines flexiblen Applikators zur nicht-invasiven okulären Stromstimulation auf Basis textiler Elektrodentechnologien. Deshalb wurden bereits am Institut für Biomedizinische Technik und Informatik (BMTI) Studien zur Analyse und Verbesserung der Haube durchgeführt. Schwierigkeiten bestehen beim nicht ausreichenden Hautkontakt der Elektroden mit den Augen. Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, Ansätze zur Passformverbesserung der textilen Stimulationshaube im Augen-Nasen-Bereich zu finden. Dafür wurden verschiedene Methoden recherchiert, welche sich zur Anpassung an die Gesichtsgeometrie eigneten und qualitativ ausgewertet. Individualisierte Kunststoffeinsätze, Nasenklammern und Nasenshaper, Textil-Haut-Klebebänder und eine digitale Abstandsermittlung wurden getestet.



Habermann, Saskia;
Entwicklung, Aufbau und Evaluierung eines multifrequenten Magnetpartikelspektrometers. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Magnetic Particle Imaging ist ein neues Bildgebungsverfahren, bei dem magnetische Nanopartikel in den Körper eingebracht werden und mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung gemessen werden können. Dazu ist es besonders wichtig, das Verhalten der Magnetpartikel im genutzten Magnetfeld zu kennen, da dieses für die Bildgebung essentiell ist. Für die Bewertung und Charakterisierung der Partikel wird ein Analysegerät benötigt, ein Magnetpartikelspektrometer (MPS). Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung, der Aufbau und die Evaluierung eines solchen MPS. Dieses soll multifrequent sein, also mit verschiedenen Anregungsfrequenzen funktionieren. Geeignete Hardwarebestandteile werden recherchiert und zu dem Gerät zusammengefügt. Eine Auswertungssoftware wird entwickelt, Testmessungen durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet.



Golubic, Sanja Josef; Jurasic, Miljenka Jelena; Susac, Ana; Huonker, Ralph; Götz, Theresa; Haueisen, Jens;
Attention modulates topology and dynamics of auditory sensory gating. - In: Human brain mapping. - New York, NY : Wiley-Liss, ISSN 1097-0193, Bd. 40 (2019), 10, S. 2981-2994
- Richtiger Name der Verfasserin: Theresa Götz

https://doi.org/10.1002/hbm.24573
Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Reinhard; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Velocity-dependent Lorentz force evaluation: a simulation study. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 55 (2019), 6, S. 6201104, insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/TMAG.2019.2901579
Kunze, Tim; Haueisen, Jens; Knösche, Thomas R.;
Emergence of cognitive priming and structure building from the hierarchical interaction of canonical microcircuit models. - In: Biological cybernetics : advances in computational neuroscience.. - Berlin : Springer, ISSN 1432-0770, Bd. 113 (2019), 3, S. 273-291

https://doi.org/10.1007/s00422-019-00792-y
Lidschlussdetektion mittels Eye-Tracking-Brille. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Der Verkehr auf den Straßen nimmt immer weiter zu, es werden ständig neue Assistenzsysteme entwickelt und bestehende Systeme optimiert, um das Fahren auf sicherer zu machen. Ein wichtiges Problem ist hierbei die Müdigkeitserkennung im Straßenverkehr. Viele Systeme basieren auf Merkmalen wie Blinzelfrequenz und Augenschluss-Dauer. Diese setzen eine robuste Erkennung der Augen voraus. Um die Erkennung zu erleichtern können Kamerabrillen eingesetzt werden die ausschließlich das Auge des Fahrers aufnehmen. In dieser Arbeit soll geprüft werden wie weit sich eine Auswahl an bestehenden Algorithmen für den Einsatz mit einer solchen Brille eignen und ob Anpassungsbedarf besteht. Hierzu wird deren Detektionsleistung an Videodaten von 25 Probanden getestet.



Borgmann, Antje;
Konzept für die Abbildung von §21-Daten in FHIR-Ressourcen unter Nutzung Basisprofil DE. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Regelmäßig müssen Krankenhäuser für Abrechnungszwecke einen Datensatz zu Patientenbehandlungen an eine Prüfstelle übermitteln. Dieser wird durch den §21 Krankenhausentgeltgesetz (KHEntgG) definiert. Seine Bestandteile sollen Eingang in den für Forschungszwecke geplanten Kerndatensatz der Medizininformatik-Initiative der Universitätskliniken finden. Ziel dieser Arbeit ist es zu überprüfen, welche Elemente des Datensatzes nach §21 KHEntgG im Kerndatensatz verwendet werden und welche davon im Datenaustauschstandard HL7 FHIR (Version STU3) umgesetzt werden können. Hierfür wurden mit Hilfe des FHIR-Profilierungstools Forge Profile mit dazugehörigen Extensions erstellt. Die Extensions wurden für zusätzliche Informationen benötigt, die in der FHIR-Spezifikation nicht vorgesehen sind. Als Vorlage für die Profile wurde der "Implementierungsleitfaden FHIR-Basis für das deutsche Gesundheitswesen" verwendet. Auf der Plattform Simplifier wurden die Profile validiert und im Projekt P21-BA veröffentlicht. Insgesamt konnten so drei Viertel der dem Kerndatensatz zugeordneten Elemente des Datensatzes nach §21 KHEntgG in FHIR abgebildet werden. Damit ist davon auszugehen, dass der Datensatz nach §21 KHEntgG im Kerndatensatz ohne größere Informationsverluste dargestellt werden kann. Der Datensatz nach §21 KHEntgG ist für die Versorgungsforschung und einfache statistische Auswertungen geeignet, aber er ersetzt keine Patientenakte für medizinische Forschungsthemen. Aufgrund seiner Verfügbarkeit ist der Datensatz nach §21 KHEntgG aber ein wichtiger Startpunkt bezüglich der Patienteninformationen und der Informationen über das Krankenhaus.



Evaluierung von Unsicherheiten aus Leitfähigkeitsannahmen in Simulationen der transkraniellen Elektrostimulation mittels Poylnomial Chaos. - Ilmenau. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist ein nicht-invasives Verfahren zur Neuromodulation. Über am Kopf fixierte Elektroden wird ein schwacher Gleichstrom appliziert, dieser bewirkt in den stimulierten kortikalen Neuronen eine unterschwellige Modulation des Ruhemembranpotentials. Um die neuronalen Effekte in Simulationen genau vorauszusagen, wird eine exakte Schätzung der elektrischen Stromdichte im Kopfmodell benötigt. Auf Grund der komplexen Geometrie des Gehirns erfolgt dies numerisch über die Finite Element Methode. Für jede tDCS Simulation ist es daher notwendig, die genaue elektrische Leitfähigkeit jedes Gewebetyps zu kennen. In der Literatur sind jedoch kaum zuverlässige Werte für die elektrische Leitfähigkeit des menschlichen Kopfgewebes verfügbar. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit untersucht, wie sich die Unsicherheit der elektrischen Leitfähigkeit auf die Unsicherheit der Stromdichte auswirkt. Zur effizienten Berechnung der Unsicherheiten und Sensitivitäten der Stromdichte wird eine mulit-variate generarlisierte Polynomial Chaos Expansion (gPCE) eingesetzt. Die elektrischen Leitfähigkeiten der verschiedenen Gewebetypen werden als Uniformverteilung und als unkorrelierte sowie korrelierte Betaverteilung modelliert. Der Vergleich der Ergebnisse zeigt für die Mittelwerte, Varianzen und relativen Standardabweichungen sowie für die Sobol Indizes deutliche Unterschiede zwischen der Uniformverteilung und den Betaverteilungen auf. Die Korrelation der Leitfähigkeiten hat hingegen nur geringen Einfluss auf die Stromdichteverteilung.



Dietzel, Alexander; Schanner, Carolin; Falck, Aura; Hautala, Nina;
Automatic detection of diabetic retinopathy and its progression in sequential fundus images of patients with diabetes. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 97 (2019), 4, S. e667-e669

https://doi.org/10.1111/aos.13976
Gräfe, Christine; Lühe, Moritz von der; Weidner, Andreas; Globig, Philipp; Clement, Joachim H.; Dutz, Silvio; Schacher, Felix H.;
Protein corona formation and its constitutional changes on magnetic nanoparticles in serum featuring a polydehydroalanine coating: effects of charge and incubation conditions. - In: Nanotechnology. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6528, Bd. 30 (2019), 26, S. 265707, insges. 15 S.

https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab0ed0
Zöllkau, Janine; Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Alexander; Hoyer, Dirk;
Dependencies between maternal and fetal autonomic tone. - In: Journal of perinatal medicine : official journal of the World Association of Perinatal Medicine.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1619-3997, Bd. 47 (2019), 3, S. 323-330

https://doi.org/10.1515/jpm-2018-0221
Ley, Sebastian; Schilling, Susanne; Fiser, Ondrej; Vrba, Jan; Sachs, Jürgen; Helbig, Marko;
Ultra-wideband temperature dependent dielectric spectroscopy of porcine tissue and blood in the microwave frequency range. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Bd. 19 (2019), 7, 1707, insges. 21 S.

https://doi.org/10.3390/s19071707
Saturnino, Guilherme B.; Thielscher, Axel; Madsen, Kristoffer H.; Knösche, Thomas R.; Weise, Konstantin;
A principled approach to conductivity uncertainty analysis in electric field calculations. - In: NeuroImage : a journal of brain function.. - Orlando, Fla. : Academic Press, ISSN 1095-9572, Bd. 188 (2019), S. 821-834

Uncertainty surrounding ohmic tissue conductivity impedes accurate calculation of the electric fields generated by non-invasive brain stimulation. We present an efficient and generic technique for uncertainty and sensitivity analyses, which quantifies the reliability of field estimates and identifies the most influential parameters. For this purpose, we employ a non-intrusive generalized polynomial chaos expansion to compactly approximate the multidimensional dependency of the field on the conductivities. We demonstrate that the proposed pipeline yields detailed insight into the uncertainty of field estimates for transcranial magnetic stimulation (TMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS), identifies the most relevant tissue conductivities, and highlights characteristic differences between stimulation methods. Specifically, we test the influence of conductivity variations on (i) the magnitude of the electric field generated at each gray matter location, (ii) its normal component relative to the cortical sheet, (iii) its overall magnitude (indexed by the 98th percentile), and (iv) its overall spatial distribution. We show that TMS fields are generally less affected by conductivity variations than tDCS fields. For both TMS and tDCS, conductivity uncertainty causes much higher uncertainty in the magnitude as compared to the direction and overall spatial distribution of the electric field. Whereas the TMS fields were predominantly influenced by gray and white matter conductivity, the tDCS fields were additionally dependent on skull and scalp conductivities. Comprehensive uncertainty analyses of complex systems achieved by the proposed technique are not possible with classical methods, such as Monte Carlo sampling, without extreme computational effort. In addition, our method has the advantages of directly yielding interpretable and intuitive output metrics and of being easily adaptable to new problems.



https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018.12.053
Johnson, Christopher D. L.; Ganguly, Debmalya; Zuidema, Jonathan M.; Cardinal, Thomas J.; Ziemba, Alexis M.; Kearns, Kathryn R.; McCarthy, Simon M.; Thompson, Deanna M.; Ramanath, Ganpati; Borca-Tasciuc, Diana A.; Dutz, Silvio; Gilbert, Ryan J.;
Injectable, magnetically orienting electrospun fiber conduits for neuron guidance. - In: ACS applied materials & interfaces. - Washington, DC : Soc., ISSN 1944-8252, Bd. 11 (2019), 1, S. 356-372

https://doi.org/10.1021/acsami.8b18344
Martin, Andrew K.; Huang, Jasmine; Hunold, Alexander; Meinzer, Marcus;
Dissociable roles within the social brain for self-other processing: a HD-tDCS study. - In: Cerebral cortex. - Oxford : Oxford Univ. Press, ISSN 1460-2199, Bd. 29 (2019), 8, S. 3642-3654

https://doi.org/10.1093/cercor/bhy238
Klemm, Matthias; Sauer, Lydia; Klee, Sascha; Link, Dietmar; Peters, Sven; Hammer, Martin; Schweitzer, Dietrich; Haueisen, Jens;
Bleaching effects and fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy. - In: Biomedical optics express. - Washington, DC : OSA, ISSN 2156-7085, Bd. 10 (2019), 3, S. 1446-1461

https://doi.org/10.1364/BOE.10.001446
Kosch, Olaf; Paysen, Hendrik; Wells, James; Ptach, Felix; Franke, Jochen; Wöckel, Lucas; Dutz, Silvio; Wiekhorst, Frank;
Evaluation of a separate-receive coil by magnetic particle imaging of a solid phantom. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 471 (2019), S. 444-449

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.09.114
Bednarikova, Zuzana; Marek, Jozef; Demjen, Erna; Dutz, Silvio; Mocanu, Maria-Magdalena; Wu, Josephine W.; Wang, Steven S.-S.; Gazova, Zuzana;
Effect of nanoparticles coated with different modifications of dextran on lysozyme amyloid aggregation. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 473 (2019), S. 1-6

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.10.018
Zahn, Diana; Weidner, Andreas; Nosrati, Zeynab; Wöckel, Lucas; Dellith, Jan; Müller, Robert; Saatchi, Katayoun; Häfeli, Urs O.; Dutz, Silvio;
Temperature controlled camptothecin release from biodegradable magnetic PLGA microspheres. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 469 (2019), S. 698-703

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.09.011
Wöckel, Lucas; Wells, James; Kosch, Olaf; Lyer, Stefan; Alexiou, Christoph; Grüttner, Cordula; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Long-term stable measurement phantoms for magnetic particle imaging. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 471 (2019), S. 1-7

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.09.012
Schulz, Steffen; Serra Juhé, Aniol; Giraldo, Beatriz; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Multivariate linear and nonlinear central-cardiorespiratory coupling pathways in healthy subjects. - In: Computing in Cardiology, September 23-26, 2018, Maastricht, the Netherlands. - Piscataway, NJ : IEEE, (2018), insges. 4 S.

https://doi.org/10.22489/CinC.2018.061
Haueisen, Jens; Dutz, Silvio; Baumgarten, Daniel; Dietzel, Alexander; Heinemann, David; Rieger, Steffen; Schneider, Michael; Solf, Benjamin; Schramm, Stefan;
Model-based analysis of multimodal data under uncertainties "MAMUD" :
Modellbasierte Analyse multimodaler Daten unter Unsicherheiten "MAMUD" : Abschlussbericht InnoProfile-Transfer-Stiftungsprofessuren : Berichtszeitraum: 07/2013 - 06/2018. - Ilmenau : Technische Universität Ilmenau. - 1 Online-Ressource (112 Seiten, 5,48 MB). - Förderkennzeichen BMBF 03IPT605X

https://doi.org/10.2314/KXP:1667239007
Cheng, Yao; Naskovska, Kristina; Haardt, Martin; Götz, Theresa; Haueisen, Jens;
A new coupled PARAFAC2 decomposition for joint processing of somatosensory evoked magnetic fields and somatosensory evoked electrical potentials. - In: Conference record of the Fifty-Second Asilomar Conference on Signals, Systems & Computers : October 28-31, 2018 Pacific Grove, California.. - Piscataway, NJ : IEEE, (2018), S. 806-810

https://doi.org/10.1109/ACSSC.2018.8645393
Tysler, Patryck;
Aufbau eines Demonstrators zur Analyse der Performance von Analog-Digital-Wandlern. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Analog-Digital-Wandler sind das Bindeglied zwischen der analogen Datenerfassung und der digitalen Datenverarbeitung. Heute existieren zahlreiche Verfahren mit einer Vielfalt an Variationen für die Analog-Digital-Umsetzung. Das optimale Bauteil hinsichtlich Leistung und Kosten auszuwählen erfordert ein tiefgreifendes Verständnis für Wandler und deren Leistungsfähigkeit. Zur Unterstützung der Lehrveranstaltungen im FG Biosignalverarbeitung wird im Rahmen dieser Abschlussarbeit ein mobiler Demonstrator zur Analyse der Performance von A/D-Wandlern hardware- und softwareseitig aufgebaut. Ziel ist es, den Studierenden ein besseres Verständnis für die Auswahlkriterien und die Eigenschaften von A/D-Wandlern zu vermitteln. Durch die geforderte einfache Handhabung wurde der Demonstrator als aufsteckbare Platine für den Arduino Mega entwickelt und bietet die Möglichkeit, mehrere Wandler im Niederfrequenzbereich (bis 10 kHz) zu analysieren. Eine Matlab GUI dient als Kommunikationsschnittstelle und visualisiert die Messergebnisse. Der Demonstrator ermöglicht es, qualitativ während der Lehrveranstaltung mehrere Wandler miteinander zu vergleichen, Kennwerte zu bestimmen und fundamentale Wandlereigenschaften den Studierenden verständlich zu präsentieren.



Juckoff, Anika;
Messung und Klassifizierung der radiologischen Empfindlichkeit von Messfeldbeschichtungen bei AEC-Kammern. - Ilmenau. - 218 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Moderne bildgebende Radiologiesysteme sind für die medizinische Diagnostik und Therapie unentbehrlich geworden. Die in diesen Radiologiesystemen verwendete Belichtungsautomatik, als Kontrollsystem des Röntgengenerators, ist für die gleichmäßige Belichtung des Bildwandlers, unabhängig von der Anatomie oder möglichen Pathologien eines Patienten, verantwortlich. Diese Automatik beendet die Bestrahlung erst, wenn die korrekte Dosis zur optimalen Aufnahmeschwärzung des bildrelevanten Bereiches erreicht wird. Teil dieser Automatik ist die AEC-Kammer (Ionisationskammer). Im Rahmen dieser Arbeit wurden AEC-Kammern der Fa. Siemens (Typenbezeichnung Iontomatkammer) untersucht. Grundlegender Bestandteil dieser Iontomatkammern ist eine m-dünne Metallbeschichtung. Zwei verschiedene Metallbeschichtungen wurden auf ihre Eigenschaften bezüglich der Belichtungssteuerung untersucht. Das Abschaltverhalten ermöglicht eine Interpretation auf die Empfindlichkeit der Iontomatkammern. Diese werden jeweils in unterschiedlichen Durchstrahlrichtungen sowie auf unterschiedliche Metallbeschichtungen vermessen und mit einem selbst entwickelten Tool analysiert. Bei identischen Messbedingungen und Messeinstellungen weisen die untersuchten Iontomatkammern Unterschiede bzgl. Durchstrahlrichtung und Metallbeschichtung in Hinblick auf das Abschaltverhalten auf.



Kunze, Tim;
How models of canonical microcircuits implement cognitive functions. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (xiii, 109 Seiten, Seite xv-xxii).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Kognitive Fähigkeiten wie Sprache, Gedächtnis und Entscheidungsfindung resultieren vermutlich aus der Interaktion vieler fundamentaler neuronaler Elemente, sogenannter kanonischer Schaltkreise. Eine vertiefte Einsicht in das Zusammenwirken dieser kanonischen Schaltkreise verspricht ein besseres Verständnis kognitiver Fähigkeiten, möglicher Funktionsstörungen und Therapieansätze. Die vorliegende Dissertation untersucht ein generatives Modell kanonischer Schaltkreise und erforscht mit dessen Hilfe die Zusammensetzung kognitiver Fähigkeiten aus konstitutiven Mechanismen neuronaler Interaktion. Es wurde ein biologisch-plausibles neuronales Massenmodell erstellt, das mögliche Architekturen kanonischer Schaltkreise generisch berücksichtigt. Anhand von Simulationen sowie Bifurkations- und Stabilitätsanalysen wurde untersucht, inwiefern das Modell grundlegende Operationen der Informationsverarbeitung, nämlich Selektion und temporäre Speicherung einer transienten Stimulation, unterstützt. Die Untersuchung zeigt, dass eine bistabile Aktivität einer neuronalen Population und die Beurteilung der Salienz des Signals den grundlegenden Operationen zugrunde liegen. Die Beurteilung der Salienz beruht dabei hinsichtlich der Signalstärke auf dem Abstand des Arbeitspunktes zu einer Sattel-Knoten-Bifurkation und hinsichtlich der Signalkonsistenz und -vergänglichkeit auf einer Hopf-Separatrix im Zustandsraum des Systems. Die Netzwerkbalance modifiziert diesen Zustandsraum und damit die Funktionsfähigkeit des Modells. Nur ein Drei-Populationenmodell mit getrennten erregenden Populationen für Signalempfang und -emission weist die notwendigen Bedingungen im Zustandsraum auf und genügt der Definition eines minimalen kanonischen Schaltkreises. In diesem Drei-Populationenmodell erleichtert ein Feedbacksignal die Speicherfähigkeit für sensorische Feedforwardsignale. Dementsprechend weisen hierarchisch interagierende minimale kanonische Schaltkreise ein zeitliches Verarbeitungsgedächtnis auf, das zustandsabhängige Verarbeitungsoperationen erlaubt. Die Bedeutung dieser konstitutiven Operationen wird für die neuronalen Operationen Priming und Strukturbildung verdeutlicht. Letztere wurde als wichtiger Mechanismus in einem Netzwerk zur Syntaxanalyse identifiziert und belegt das Potential des Modellansatzes für die neurokognitive Forschung. Diese Dissertation konkretisiert die konnektionistische Ansicht höhere Verarbeitungsoperationen als Ergebnis der Kombination minimaler Verarbeitungselemente zu verstehen und befördert das Verständnis für die Frage wie kognitive Fähigkeiten im Nervengewebe des Gehirns implementiert sind.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00038205
Dahnke, Robert;
Preprocessing methods for morphometric brain analysis and quality assurance of structural magnetic resonance images :
Vorverarbeitungsverfahren zur morphometrischen Hirnanalyse und Qualitätssicherung von strukturellen Magnetresonanzbildern. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (verschiedene Seitenzählungen).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Gegenstand der Dissertation ist die Neuentwicklung und Validierung von Verfahren zur Aufbereitung von anatomischen Daten, die mittels Magnetresonanztomographie gewonnen wurden. Ziel ist dabei die Erfassung von morphometrischen Kennwerten zur Beschreibung der Struktur und Form des Gehirns, wie beispielsweise Volumen, Fläche, Dicke oder Faltung der Großhirnrinde. Die Kennwerte erlauben sowohl die Erforschung individueller gesunder und pathologischer Entwicklung als auch der evolutionären Anpassung des Gehirns. Die zur Datenanalyse notwendige Vorverarbeitung beinhaltet dabei die Angleichung von Bildeigenschaften und individueller Anatomie. Die fortlaufende Weiterentwicklung der Scanner- und Rechentechnik ermöglicht eine zunehmend genauere Bildgebung, erfordert aber die kontinuierliche Anpassung existierender Verfahren. Die Schwerpunkte dieser Dissertation lagen in der Entwicklung neuer Verfahren zur (i) Klassifikation der Hirngewebe (Segmentierung), (ii) räumlichen Abbildung des individuellen Gehirns auf ein Durchschnittsgehirn (Registrierung), (iii) Bestimmung der Dicke der Großhirnrinde und Rekonstruktion einer repräsentativen Oberfläche und (iv) Qualitätssicherung der Eingangsdaten. Die Segmentierung gleicht die Bildeigenschaften unterschiedlicher Protokolle an, während die Registrierung anatomische Merkmale normalisiert und so den Vergleich verschiedener Gehirne ermöglicht. Die Rekonstruktion von Oberflächen erlaubt wiederum die Gewinnung einer Vielzahl weiterer morphometrischer Maße zur spezifischen Charakterisierung des Gehirns und seiner Entwicklung. Anhand von simulierten und realen Daten wird die Validität der neuen Methoden belegt und mit anderen Ansätzen verglichen. Die Verfahren sind Bestandteil der Computational Anatomy Toolbox (CAT; http://dbm.neuro.uni-jena.de/cat), deren Schwerpunkt die Vorverarbeitung von strukturellen Daten ist und die Teil des Statistical Parametric Mapping (SPM) Softwarepaketes in MATLAB ist.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000653
Krauß, Vivien-Marie;
Modellbildung und messtechnische Verifizierung von MeV-Bildgebung hinsichtlich Materialdiskriminierung, Durchdringung und Aufstreuung. - Ilmenau. - 134 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, Fragestellungen bezüglich der Transmission, der Diskriminierung und der Streuung von Photonenstrahlen in der MeV-Bildgebung, unter Benutzung von Linearbeschleunigern, zu beantworten. Dazu werden die Problemstellungen zunächst theoretisch mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen und Berechnungen auf Basis von Daten des National Institute of Standardization in Technology ("NIST") erörtert. Danach werden die Ergebnisse mit Hilfe von Messungen mit dem "SILAC" der Siemens Healthineers AG bestätigt und Schlussfolgerungen auf Basis dieser gezogen. Bei der Transmission wird betrachtet, ob ein kleines Objekt hinter einem massiven Eisenabsorber noch auflösbar ist. Die Diskriminierung beschäftigt sich mit der Unterscheidung von Materialen auf Basis der spezifischen Schwächungseigenschaften der Materialien. Der letzte Schwerpunkt behandelt den Einfluss von Filtern im Kollimator und der Größe des Brennflecks auf die Aufstreuung des Strahlenfelds und damit auf den Halbschatten der Geometrie. Es können mit Hilfe der Messungen alle Ergebnisse aus Simulation und Berechnung bestätigt werden, sodass eine Weiterarbeit auf Basis dieser Arbeit mit detaillierteren Fragestellungen möglich ist.



Kötz, Matthias;
Realisierung eines 3D-Elektroden-Arrays und Messung von elektrischen Potentialfeldern in einem Volumenleiter. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Untersuchung von transkraniellen elektrischen- und magnetischen Stimulationstechniken ist für eine gezielte Anwendung in Forschung und Therapie maßgebend. Eine dieser Techniken ist die transkranielle Gleichstromstimulation (transcranial direct current stimulation, tDCS). Sie konnte bereits positive Effekte bei der Behandlung von Epilepsie sowie der Parkinson- und Alzheimerkrankheit zeigen [Wagner et al. 2014]. Die dabei im Gehirn erzeugte Stromdichteverteilung wurde bereits durch Simulationen überprüft [Datta et al. 2012, Wagner et al. 2014]. Es gibt zum Stand der Technik nur wenige bekannte Arbeiten zur Validierung von Stromverteilungs-Simulationen durch Messungen an Kopfphantomen Kim et al. 2015. In einem aktuellen Forschungsprojekt des Institutes für Biomedizinische Technik und Informatik (BMTI) wurde daher ein Elektroden-Array zur Erfassung der elektrischen Potentialverteilung für diesen Zweck entworfen. In dieser Arbeit wurde eine konstruktive Modifikation dieser Messanordnung umgesetzt und getestet. Die Berechnung der Stromdichteverteilung soll dadurch vereinfacht werden. Hierfür wurden die Elektroden im Array äquidistant in drei Ebenen angeordnet. Die Referenzierung erfolgte bezüglich der Array-Mitte. Die Anordnung wurde in einem homogenen Volumenleiter getestet. Daran wurden gegenüberliegend zwei Stimulationselektroden befestigt. In das Elektrolyt wurden damit sequentiell schwache Gleichströme mit positiver- und negativer Amplitude eingeprägt. Es wurden 6 Messreihen mit jeweils 8 Stimulationen aufgezeichnet, verarbeitet und ausgewertet. Stimulationen einer Messreihe erfolgten mit den Amplituden [0,5 1,0 1,5 2,0] mA in aufsteigender- und absteigender Reihenfolge. Es konnte ein Singal-Rausch-Abstand (signal-to-noise-ratio, SNR) im Intervall 0 SNR 26 dB für 52 von 55 Kanälen bestimmt werden. In allen drei Ebenen konnten symmetrische Spannungsverläufe bezüglich der Array-Mitte festgestellt werden. Weiterhin wurden in der mittleren und unteren Ebene gleichmäßig abfallende Spannungsamplituden zur Array-Mitte hin erkannt. Es zeigten sich in beiden Ebenen leichte Potentialverschiebungen an äußeren Elektrodenpositionen und vereinzelt in Zentrumsnähe. Die lineare Regression der Strom-Spannungs-Beziehung ergab für 38 von 55 Kanälen eine direkte Proportionalität von Strom und Spannung mit einer Bestimmtheit von 0, 77 < R2 < 1, 0. Die Residuen von aufsteigenden- und absteigenden Stimulationen betrugen weniger als 15% für 33 von 44 auswertbaren Kanälen. Aus den Ergebnissen kann man folgern, dass das Array scheinbar gut für weitere Anwendung geeignet ist. Die Verwendung eines batteriebetriebenen Stimulators war eine Voraussetzung für verwertbare Daten. Die mittleren Elektrodenpositionen im Array zeigten Auffälligkeiten in der Regressionsanalyse und der Signalqualität. Ein Anpassung des Regressionsmodells und der Signalgütekriterien könnte hier zu verbesserten Aussagen führen. Mit dem aufgebauten Array kann in folgenden Arbeiten die Simulation des elektrischen Potentialfeldes im Volumenleiter validiert werden.



Schramm, Stefan;
Objektive Streulichtmessung mit Shack-Hartmann-Wellenfrontaberrometern. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (XX, 168 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die vorliegende Arbeit thematisiert die Neuentwicklung eines Systems und Methode zur objektiven Streulichtmessung im menschlichen Auge. Die Grundlage bildet die Double-Pass Abbildung der Punktantwort (PSF) des optischen Systems, welche mit einem Shack-Hartmann-Sensor aufgenommen wird. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit gegenüber Streulicht aus dem vorderen Augenabschnitt wurde zunächst ein kommerzielles Wellenfrontaberrometer durch Erweiterung einer funduskonjugierten Blende modifiziert. Zur Charakterisierung der Subaperturabbildungen der PSF wurde ein Algorithmus entwickelt, mit dem Form- und Intensitätsparameter der PSFs berechnet werden können. Neben neu entwickelten Parametern wurden auch Parameter der Literatur adaptiert. Der Funktionsnachweis der subaperturbasierten Streulichtmessmethode mit dem modifizierten Shack-Hartmann-Wellenfrontaberrometer wurde in zwei klinischen Studien erbracht. Zur Erweiterung des durch die Optik des Shack-Hartmann-Sensors limitierten Messbereichs wurde ein neues System entwickelt. Hierzu wurde eine variable Blende in Form eines reflektiven Displays in der Zwischenbildebene des Teleskopsystems eines neu entworfenen Wellenfrontaberrometers implementiert. Mit der Variation des Blendendurchmessers kann die PSF des Auges abgetastet werden. Die PSF wird über den Intensitätsverlauf der entsprechenden Shack-Hartmann Bildsequenz rekonstruiert und durch eine verallgemeinerte Form der Stiles-Holladay-Approximation parametrisiert. Dies erlaubt im Gegensatz zu den subaperturbasierten Streulichtparametern den direkten Vergleich mit Parametern etablierter Streulichtmesssysteme. Ein Funktionsnachweis dieser erweiterten Streulichtmessmethode konnte anhand einer Probandenstudie, bei der eine Streulichtsteigerung emuliert wurde, erbracht werden. Anhand einer weiteren Probandenstudie konnte gezeigt werden, dass die Streu- bzw. Reflexionseigenschaften des Fundus hoch individuell sind, wodurch eine gezielte Messung der Streuung des vorderen Augenabschnitts erschwert wird. Gründe für die unterschiedlichen Fundusreflexionen wurden anhand eines neu entwickelten numerischen Augenmodells in veränderten Absorptions- und Streuparametern des Retinalen Pigment Epithels gefunden. Mit der Entwicklung der erweiterten Streulichtmessung mit variabler Blende wurde eine Möglichkeit zur objektiven Bestimmung der beeinträchtigenden Faktoren auf das Sehen geschaffen. Mit der Nutzung des Shack-Hartmann-Wellenfrontaberrometers ist eine Systemintegration gelungen, mit der es möglich ist, sowohl Brechkraftfehler als auch Trübungen objektiv simultan zu quantifizieren.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00038136
Schaubitzer, Julia;
Vergleich von Signalverarbeitungsalgorithmen für Cochlea-Implantate durch Hörtests mit Normalhörenden. - Ilmenau. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Cochlea-Implantate (CI) können die Funktionsweise des geschädigten Innenohrs teilweise wiederherstellen, indem sie über die direkte elektrische Stimulation des Hörnervs Höreindrücke auslösen. Dabei werden die Audiosignale über Signalverarbeitungsalgorithmen in elektrische Stimulationsmuster umgewandelt. Da diese den Höreindruck maßgeblich beeinflussen, ist die Optimierung der Signalverarbeitungsalgorithmen ein Gegenstand der Forschung. Am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie wurde dazu die neue Signalverarbeitungsstrategie SAM (Stimulation based on Auditory Modeling) für Cochlea-Implantate entwickelt, die die Hörleistung von CI-Trägern durch die Nachbildung der Cochlea mit einem auditorischen Modell verbessern soll. In der vorliegenden Bachelorarbeit werden zwei Versionen der SAM-Strategie durch Hörtests mit Normalhörenden über eine bereits vorhandene CI-Simulation miteinander verglichen. Dafür wird, basierend auf aus der Literatur ausgewählten Hörtestmethoden und den Ergebnissen der theoretischen Analyse der beiden Versionen der SAM-Strategie, ein geeignetes Hörtestkonzept erarbeitet, mit dem die Signalverarbeitungsalgorithmen auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede untersucht werden können. Der mit 20 normalhörenden Probanden durchgeführte Hörversuch beinhaltet Hörtests zur Untersuchung des Sprachverstehens, des Tonhöhenunterscheidungsvermögens und des räumlichen Hörens. Die CI-simulierten Audiosignale werden den Probanden über Kopfhörer präsentiert, wobei für die Hörtests zum räumlichen Hören eine virtuelle Hörumgebung verwendet wird. Es konnte festgestellt werden, dass durch die beiden Versionen der SAM-Strategie größtenteils der gleiche Höreindruck realisiert werden kann. Nur hinsichtlich des Sprachverstehens und der absoluten Schallquellenlokalisation unterscheiden sich die beiden Versionen signifikant, wobei die Probanden mit der Version, die ein weniger rechenaufwändiges auditorisches Modell enthält, etwas bessere Werte erzielten. Diese Ergebnisse zeigen, dass durch die Verwendung der Version mit dem weniger rechenaufwändigen auditorischen Modell hinsichtlich der Hörleistung keine Nachteile zu erwarten sind. Dies muss allerdings durch weiterführende Hörtests mit CI-Trägern überprüft werden.



Grube, Thoren;
Entwicklung eines robusten Algorithmus zur Segmentierung der Choroidea in Daten des optischen Kohärenztomographen. - Ilmenau. - 120 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Choroidea ist eine Schicht im hinteren Augenabschnitt. Ihre Hauptfunktion ist die Versorgung der Retina mit Sauerstoff und Nährstoffen. Die Dicke der Choroidea steht mit einigen Krankheitsbildern in Verbindung. Aus diesem Grund hat deren Bestimmung Relevanz für medizinische Forschung und Diagnosen. Da manuelles Segmentieren grundsätzlich sowohl zeitaufwändig ist, als auch subjektiven Schwankungen unterliegt, ist die Entwicklung von verlässlichen und präzisen Algorithmen notwendig, welche die begrenzenden Strukturen, Bruch-Membran (BM) und choroidal-sklerales Interface (CSI) automatisch lokalisieren. Im Zuge dieser Abschlussarbeit wurde ein bereits veröffentlichter automatischer Ansatz ausgewählt und implementiert. Aufbauend auf einer Fehleranalyse wurde der Ansatz verbessert. Dazu wurde die Vorverarbeitung an Bilddaten mit schwachem Kontrast angepasst und zwei Ansätze entwickelt um Informationen benachbarter B-Scans mit einzubeziehen um Path-Drifting zu reduzieren. Experimentell wurden die Ansätze an 15 3D-OCT-Datensätzen untersucht welche zum Vergleich manuell gelabelt wurden. Es konnte gezeigt werden, dass der angepasste Ansatz bei Datensätzen mit schwachem Kontrast im Bereich der CSI die Segmentierungsergebnisse verbessern kann, indem die segmentierte Kante in diesem Falle der wahren Kante angenähert wird. Außerdem konnte gezeigt werden, dass durch Einbeziehen benachbarter Informationen Path-Drifting reduziert und sogar verhindert werden kann. Der in dieser Arbeit entwickelte Ansatz und die vorgenommenen Untersuchungen sind in einige Richtungen erweiterbar. So sollte anhand der aufgenommenen Datensätze ein Klassifikator entwickelt werden, welcher den Datensätzen vor der Segmentierung den geeignetsten Ansatz zuordnet. Außerdem muss der Algorithmus erweitert werden, um bei pathologischen strukturellen Veränderungen (vornehmlich Drusenbildung bei AMD) und im Bereich der Papille eingesetzt werden zu können. Zur Bewertung der Robustheit bietet sich auch eine Untersuchung der Segmentierungsergebnisse bei starkem Rauschen an, bzw. das Ergreifen von Maßnahmen, um Rauschen zu minimieren.



Spielmann, Arabell;
Quantifizierung von SPECT/CT-Aufnahmen auf Basis von 99mTC mittels xSPECT. - Ilmenau. - 146 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In der nuklearmedizinischen Bildgebung werden Stoffwechselvorgänge funktionell abgebildet. Mit Hilfe eines SPECT/CT-Gerätes können Sensitivität und Spezifität gesteigert werden. Eine weitere neue Eigenschaft ist die quantitative Genauigkeit der Aufnahmen. Im Südharz Klinikum Nordhausen in der Abteilung der Nuklearmedizin befindet sich ein neuartiges SPECT/CT, die Symbia Intevo 2 von Siemens. Mit der aktuellen Generation von xSPECT sind quantitative Messungen möglich. Es soll ein geeigneter Workflow für Patient und Personal mit der Anwendung von 99mTC-PSMA festgelegt werden. Dabei ist von Interesse, wie der Einfluss ausgewählter Faktoren sich auf die quantitative Messung auswirkt. Weiterhin besteht das Ziel darin, eine geeignete Rekonstruktionsmethode festzulegen. Aus diesem Grund werden Messreihen mittels eines Jaszczak-Phantoms angefertigt. Hierfür wird die Messgenauigkeit in Bezug auf die berechnete und tatsächliche Aktivität ermittelt. Um ein geeignetes Aufnahmeregime zu finden, erfolgen die Aufnahmen in Abhängigkeit der Impulszahl pro Projektion, der Objektgröße und werden durch unterschiedliche xSPECT Algorithmen konstruiert. Dies verfolgt das Ziel, eine Vergleichbarkeit der Aufnahmen untereinander zu gewährleisten. Weiterhin wird der Einfluss des Partial Volumen Effektes beurteilt. Die Aufnahmebedingungen werden so festgelegt, dass sie weitestgehend einer Patientenaufnahme entsprechen. Abschließend werden die Ergebnisse der Patientenaufnahmen mit den Ergebnissen der Phantomaufnahmen verglichen und interpretiert. Es zeigt sich, dass Aufnahmen, welche mit unterschiedlichen Rekonstruktionsmethoden angefertigt werden, sich in diesem Fall nicht vergleichen lassen. Aus diesem Grund ist ein Standardregime notwendig, um eine Vergleichbarkeit der Aufnahmen in der Nuklearmedizin in Nordhausen gewährleisten zu können. Die Ergebnisse der Phantommessungen zeigen, dass die Genauigkeit der Aktivität von der Größe der Objekte abhängig ist. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist, dass die Aufnahmezeiten nicht reduziert werden sollten. Dies führt zu schlechteren quantitativen Messungen bezüglich der Genauigkeit. Weiterhin kommt zum Ausdruck, dass der Spill-in Effekt bei inaktiven Objekten in aktiver Umgebung und der Spill-out Effekt bei aktiven Objekten wirksam wird. Es zeigt sich, dass mittels xSPECT Quant (128er Matrix) die besten Ergebnisse hinsichtlich des Bildeindruckes, der Standardabweichung sowie der Genauigkeit der Aktivitätsmessung erreicht werden. Dies Ergebnisse können mit Hilfe der Patientenaufnahmen bestätigt werden.



Dietzel, Alexander; Schanner, Carolin; Falck, Aura; Hautala, Nina;
Diagnostic assistance system to detect progression of diabetic retinopathy (DR) in fundus images of follow up examinations of patients with diabetes. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 59 (2018), 9, 1692

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019200222
Entwicklung eines Smartphone basierten, multimodalen Systems für die Detektion von Sekundenschlaf im Fahrzeug. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, Grundlagen für ein System zu entwickeln, welches den Fahrer eines Kraftfahrzeuges vor Sekundenschlaf warnt. Im Zuge dessen analysiert es Anzeichen für Müdigkeit und zeigt eine Warnung an, bevor der Sekundenschlaf eintritt. Durch späteren Einsatz des Systems soll die Häufigkeit der müdigkeitsbedingten Unfälle sinken. Kernbestandteil der Arbeit ist die Softwarearchitektur. Dessen modularer Aufbau ermöglicht es, die Schritte der Datenverarbeitung und -bewertung voneinander zu trennen. Somit ergibt sich ein Konzept, dessen Bestandteile weitgehend unabhängig voneinander weiterentwickelt, ausgetauscht oder erweitert werden können. Diese Arbeit verwendet das Smartphone als zentrale Recheneinheit. Es kommt das iPhone X® von Apple Inc. zur Verwendung. Durch Einsatz der eingebauten Kamera und den Schnittstellen, kann das entwickelte System verschiedene Datenquellen verwenden. Hier erfolgt die Anbindung über Bluetooth® an einen Brustgurt, der Signale vom Herzen des Fahrers aufnimmt und an das System weiterleitet. Die Bildverarbeitung findet hier keine genauere Betrachtung. Der Schwerpunkt liegt auf der Auswertung der daraus akquirierten Daten. Im Zuge dessen werden zwölf verschiedene Merkmale im Hinblick auf wachsende Müdigkeit ausgewertet. Rudimentäre Tests bestätigen die Erfassung und Bewertung unter Laborbedingungen. Die in dieser Masterarbeit gelegten Grundlagen finden durch eine Beispielimplementierung der Analyse und Bewertung verschiedener Merkmale Anwendung. Daran anschließende Arbeiten können darauf aufbauen, indem sie diese Verfahren verbessern, weitere Merkmale betrachten oder neue Sensoren integrieren.



Klee, Sascha; Link, Dietmar; Sinzinger, Stefan; Haueisen, Jens;
Scotoma simulation in healthy subjects. - In: Optometry and vision science : official journal of the American Academy of Optometry.. - Hagerstown, Md. : Lippincott Williams & Wilkins, ISSN 1538-9235, Bd. 95 (2018), 12, S. 1120-1128

https://doi.org/10.1097/OPX.0000000000001310
Blum, Maren-Christina;
Analyse von Effekten einer Gleichstromstimulation auf die elektrophysiologische Aktivität der retinalen Ganglienzellen. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die okulare Elektrostimulation (ES) hat großes Potenzial in der klinischen Anwendung die Behandlung neurodegenerativer Sehbahnerkrankungen zu ermöglichen. Allerdings sind bis heute die genauen Wirkmechanismen auf die retinalen Zellen unbekannt. Aus Studien der transkraniellen ES ist bekannt, dass ein Gleichstrom die Amplituden eines visuell evozierten Potenzials manipulieren kann. Es wird erwartet, dass das Sehsystem zu Beginn der Reizverarbeitung ähnliche Reaktion in der elektrophysiologischen Antwort zeigt. Um dies zu untersuchen wurden 15 Probanden kathodal über dem rechten Auge mit 500 [my]A Gleichstrom über 10 min stimuliert. Vor (Baseline), während und nach der Stimulation wurden die elektrophysiologischen Antworten der retinalen Ganglienzellen gemessen. Aus den Messungen ist ein Trend zur Verringerung der charakteristischen P50 und N95 Amplituden während der okularen ES in Bezug zur Baselinemessung sichtbar. Statistisch waren die Ergebnisse nicht signifikant. Bestärkt wird der Trend durch die Tatsache, dass unter Betrachtung ausgewählter Probanden signifikante Unterschiede zwischen den Messzeitpunkten gefunden werden konnten. Durch die Studie wird erstmals eine direkt messbare Reaktion der retinalen Ganglienzellen auf eine simultane okulare ES gezeigt.



Ley, Sebastian; Fiser, Ondrej; Merunka, Ilja; Vrba, Jan; Sachs, Jürgen; Helbig, Marko;
Preliminary investigations for reliable temperature dependent UWB dielectric spectroscopy of tissues and tissue mimicking phantom materials. - In: 12th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2018) : 9-13 April 2018.. - [Stevenage, UK] : IET, ISBN 978-1-78561-816-1, (2018), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1049/cp.2018.0789
Schur, Natalie;
Ermittlung und Kompensation des Einflusses verschiedener Lagerungssysteme auf die Dosisverteilung. - Ilmenau. - 166 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ein wesentlicher Aspekt für den Erfolg einer Strahlentherapie ist eine bequeme, stabile und vor allem reproduzierbare Lagerung des Patienten. Dafür finden verschiedene Lagerungshilfen Anwendung. In dieser Arbeit wird der dosimetrische Einfluss ausgewählter Lagerungszubehöre untersucht. Damit sind auch Betrachtungen zu einer möglichen Erhöhung der Oberflächendosis verbunden. Weiterhin erfolgen Untersuchungen zur Genauigkeit der Positionierung des Patienten am Beschleuniger und deren Auswirkungen auf die Dosisverteilung. Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung wurden zwei verschiedene Phantome und Ionisationskammern herangezogen. Für die Schwächungsuntersuchungen in der Mitte eines zylindrischen Phantoms konnte für 6 MeV und 10 MeV über einem Winkelbereich von 0&ring; bis 180&ring; die energie- und winkelabhängige Schwächung durch die Lagerungshilfen ermittelt werden. Für die Oberflächendosis fand ein Plattenphantom Anwendung, an dessen Oberfläche eine Flachkammer positioniert werden konnte, um die Dosis zu bestimmen. Die Messungen wurden am Linearbeschleuniger Typ Primus der Firma Siemens durchgeführt. Allgemein konnte für die geringere Strahlenenergie eine bis zu 2% höhere Schwächung festgestellt werden. Die maximalen Schwächungen liegen im erwähnten Winkelbereich bei rund 8% für 10 MeV und rund 10% für 6 MeV. Aufgrund der auftretenden Schwächungswerte bestand die Forderung nach einer entsprechenden Kompensation. Diese konnte nur über die Dosisberechnung im Bestrahlungsplanungssystem erfolgen und somit eine Vorhersage der Dosisverteilung ermöglichen. Dabei sollten sich die berechneten Werte den am Beschleuniger gemessenen Werten annähern. Diese Annäherung konnte durch die Einbeziehung des Bestrahlungstisches mit einer Dichte von 0,125 g/cm^3 und dem Uni-Board mit 0,2 g/cm^3, sowie der zusätzlichen Lagerungshilfe mit der spezifischen Dichte ermöglicht werden. Weiterhin konnte ein Einfluss der Lagerungshilfen auf die Oberflächendosis festgestellt werden, der bis zu einer Verdreifachung des Wertes ohne Lagerungshilfe im Strahlengang reicht. In Bezug auf die Genauigkeit der Patientenpositionierung und der damit verbundenen Dosisapplikation im Zielvolumen, konnte eine Abhängigkeit festgestellt werden. Jedoch ist eine Berücksichtigung erst bei großen Verschiebungen erforderlich.



Rahm, Simone;
Prozessimplementierung der digitalen Auswertung von Brennfleckaufnahmen medizinischer und technischer Röntgenröhren nach IEC 60336. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der digitalen Auswertung von analogen Brennfleckaufnahmen medizinischer und technischer Röntgenröhren nach DIN EN 60336. Zur Digitalisierung der Spaltblendenaufnahmen mit Hilfe eines Durchlichtscanners und zur Auswertung der Brennfleckgröße und -schwärzung wird ein Tool entwickelt. Die Brennfleckgröße wird bei 15% des Spitzenwertes der Linienbildfunktion jeder Spaltblendenaufnahme berechnet. Die Besonderheiten des Tools sind zum einen die Minimierung von Berechnungsfehlern, die durch Verkippung der Brennfleckaufnahmen entstehen und zum anderen eine automatische Festlegung von Größe und Position der Regions Of Interest zur Verringerung des Bedienereinflusses. Mit einer Messsystemanalyse wird bewertet, ob das Tool für diese Messaufgabe geeignet ist. Hierfür werden mehrere Messungen mit dem neuen Messsystem durchgeführt und anhand der Ergebnisse die Fähigkeit des Messsystems ermittelt, sowie die Wiederholbarkeit und der Bedienereinfluss untersucht.



Kubenz, Paul;
Einführung und Optimierung atemgetriggerter Bestrahlungen. - Ilmenau. - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Ein bislang nur teilweise gelöstes Problem in der Strahlentherapie ist das Management von Organbewegungen. Ausgelöst durch die Atmung unterliegen Läsionen in Zwerchfellnähe einer stetigen Bewegung. Die Behandlung bewegter Objekte gestaltet sich daher problematisch. Neue Computertomographen bieten die Möglichkeit, atemphasenabhängige CT-Bildserien für die Bestrahlungsplanung zu erzeugen. Ziel dieser Masterarbeit ist die Einführung und Optimierung atemgetriggerter Bestrahlungen. Unter Verwendung verschiedener Phantome werden folgende Messaufgaben bearbeitet: Das gescannte Anzai-Atemphantom bildet die Grundlage der Untersuchungen am CT. Der Scan und die Konturierung der im Phantom befindlichen Kugeln ermöglicht die Bestimmung des Volumens jeder Kugel. In den akquirierten Bilddatensätzen finden weiterhin die Messungen der Hounsfieldunits sowie der Bewegungskurven statt. Die dosimetrische Verifikation erfolgt mittels Plexiglasphantom und dem PTW Octavius 4D, indem die atemkorrelierte Bestrahlung mit der ohne Atemtriggerung verglichen wird. Die Messung der Latenzzeit zwischen atemkorreliertem Gatingsignal und Strahlauslösung am Linearbeschleuniger schließt die Untersuchungen ab. Alle gesammelten Erkenntnisse werden in einem Workflow zusammengefasst, der der Klinik für Strahlentherapie am Universitätsklinikum Leipzig (UKL) zur Verfügung gestellt wird. Die Volumenmessung konnte die Konstanz aller Kugelvolumina bei jeder Rekonstruktion nachweisen. Die Kontinuität der Hounsfieldunits sowie die Bewegungskurven der Kugeln wurden bestätigt. Die dosimetrische Verifikation hat gezeigt, dass zwischen atemkorrelierter Bestrahlung und der Bestrahlung ohne Atemtriggerung nur minimale Abweichungen bestehen. Bei der Messung der Latenz zwischen Gatingsignal und Strahlauslösung wurde festgestellt, dass der Einfluss der Latenz im Verhältnis zur Bestrahlungsdauer vernachlässigbar gering ist. Aus diesen gewonnen Erkenntnissen kann geschlossen werden, dass die Einführung der atemgetriggerten Bestrahlung, hinsichtlich der hier untersuchten Messungen, in die klinische Routine erfolgen kann.



Rybalko, Ruslan; Haueisen, Jens; Hofmann, Christian;
High sensitive fluxgate sensor using new processing method to detect output signal from the excitation coil. - In: Sensors and Measuring Systems : 19th ITG/GMA-Symposium : 26-27 June 2018.. - [Frankfurt am Main] : VDE, (2018), S. 367-370

https://ieeexplore.ieee.org/document/8436188
Piatek, &Lstrok;ukasz; Fiedler, Patrique; Haueisen, Jens;
Eye state classification from electroencephalography recordings using machine learning algorithms. - In: Digital medicine. - Mumbai, India : Wolters Kluwer - Medknow Publications, ISSN 2226-8561, Bd. 4 (2018), 2, S. 84-95

https://doi.org/10.4103/digm.digm_41_17
Hunold, Alexander; Strohmeier, Daniel; Fiedler, Patrique; Haueisen, Jens;
Head phantoms for electroencephalography and transcranial electric stimulation: a skull material study. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), 6, S. 683-689

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-0069
Laqua, Daniel; Reck, Jakob; Sambale, David; Kreische, Florian; Heppner, Marc-Patrick; Husar, Peter;
Capacitive ultra-low power ECG measurement system for intelligent clothes. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S396
- Enthalten in: Poster Session

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6051
Fischer, Gerald; Fortin, Jürgen; Baumgartner Sigl, Sara; Baumgarten, Daniel;
Increased baroreceptor sensitivity in a patient with hereditary spastic paraplegia - type SPG11: a case report. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S323
- Enthalten in: Poster Session

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6051
Zahn, Diana; Weidner, Andreas; Zosrati, Zeynab; Wöckel, Lucas; Saatchi, Kathy; Häfeli, Urs O.; Dutz, Silvio;
Temperature controlled drug release from magnetic PLGA microspheres. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S281
- Enthalten in: Poster Session

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6051
Klemm, Matthias; Sauer, Lydia; Klee, Sascha; Link, Dietmar; Peters, Sven; Hammer, Martin; Schweitzer, Dietrich; Haueisen, Jens;
Dark-adapted versus bleached state in fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 59 (2018), 9, 4661

https://doi.org/10.22032/dbt.40621
Link, Dietmar; Rieger, Steffen; Klee, Sascha;
Dynamic Vessel Analysis using surface-mount device LEDs as light source. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 59 (2018), 9, 4695

https://doi.org/10.22032/dbt.40632
Klee, Sascha; Link, Dietmar;
The effect of different rest periods on the Dynamic Vessel Analysis. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 59 (2018), 9, 4696

https://doi.org/10.22032/dbt.40633
Rieger, Steffen; Lüken, Lisanne; Link, Dietmar; Dutz, Silvio; Klee, Sascha; Baumgarten, Daniel;
Retinal vessel diameter variations and their correlation to arterial blood pressure. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 59 (2018), 9, 3198

https://doi.org/10.22032/dbt.40637
Wöckel, Lucas; Wiekhorst, Frank; Kosch, Olaf; Wells, James; Behr, Volker C.; Vogel, Patrick; Lyer, Stefan; Alexiou, Christoph; Grüttner, Cordula; Dutz, Silvio;
Long-term stable ferrogels for magnetic particle imaging phantoms. - In: 8th International Workshop on Magnetic Particle Imaging - IWMPI 2018. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISBN 978-3-945954-48-5, (2018), S. 105-106

Weidner, Andreas; Gräfe, Christine; Wojahn, Stephanie; Clement, Joachim H.; Dutz, Silvio;
Preservation procedures for protein-coated magnetic nanoparticles and their interaction with biological systems. - In: 8th International Workshop on Magnetic Particle Imaging - IWMPI 2018. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISBN 978-3-945954-48-5, (2018), S. 31-32

Dutz, Silvio; Buske, Norbert; Clement, Joachim H.; Gräfe, Christine; Wiekhorst, Frank;
Biocompatible magnetic fluids of modified Co-ferrite nanoparticles with tunable magnetic properties. - In: 8th International Workshop on Magnetic Particle Imaging - IWMPI 2018. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISBN 978-3-945954-48-5, (2018), S. 29-30

Wöckel, Lucas; Wells, James; Herrmann, Karl-Heinz; Günther, Stefan; Reichenbach, Jürgen R.; Kosch, Olaf; Behr, Volker C.; Vogel, Patrick; Lyer, Stefan; Alexiou, Christoph; Grüttner, Cordula; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Long-term stable phantoms for quantitative magnetic particle imaging. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S263
- Enthalten in: FS: Magnetic Nanoparticles in Biomedical Diagnostics and Therapy

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6048
Schulz, Steffen; Serra Juhé, Aniol; Giraldo, Beatriz; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Causal assessment of the central-cardiovascular network pathways in a neurological disorder. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S238
- Richtiger Name des Verfassers: Jens Haueisen

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6044
Hunold, Alexander; Graichen, Uwe; Schellhorn, Klaus; Haueisen, Jens;
Simulated current density and technical parameters of TES applied with a flexible cap. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S117
- Enthalten in: FS: Towards efficient and specific transcranial brain stimulation - novel biophysical modeling techniques

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6024
Khan, Asad; Antonakakis, Marios; Haueisen, Jens; Wolters, Carsten;
Optimized multi-electrode transcranial direct current stimulation targeting of human somatosensory network. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S116
- Enthalten in: FS: Towards efficient and specific transcranial brain stimulation - novel biophysical modeling techniques

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6024
Rupp, Rüdiger; Kogut, Andreas; Böttrich, Marcel; Diercks, Kai; Ruff, Roman; Hoffmann, Klaus-Peter;
Interactive implants: restoration of grasping function in individuals with high spinal cord injury. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), S1, Seite S3
- Enthalten in: FS: Interactive Implants

https://doi.org/10.1515/bmt-2018-6001
Mathes, Benedikt;
Entwicklung eines Automatisierungskonzeptes zur Kalibrierung und Prüfung der Sensorik in Infusionspumpen. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Ziel der vorliegenden Abschlussarbeit war die Entwicklung eines Automatisierungskonzeptes für die Kalibrierung der Spritzendurchmessererkennung. Hierfür wurde anhand einer Prozessanalyse Optimierungspotential gesucht. Durch eine Entscheidungsanalyse wurden die möglichen Aktoren verglichen und die Entscheidung begründet. Das ausgearbeitete Konzept wurde in einem Prototypenaufbau umgesetzt und durch mehrere Testreihen untersucht. Aufgrund der Ergebnisse kann man die Vermutung äußern, dass es mit diesem Konzept möglich ist die Spritzendurchmessererkennung zu Kalibrieren. Der nächste Schritt ist die Überarbeitung des Aufbaus um weitere Tests mit dem optimierten Aufbau durchzuführen.



Zimmermann, Marleen;
Aufbau und Validierung einer 256-Kanal EEG-Haube mit Trockenelektroden. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Gelbasierte Silber/Silberchlorid Elektroden gelten bis dato als Goldstandard der Elektroenzephalografie (EEG) Messung. Jedoch zeigen sich durch hohe Vorbereitungszeit, begrenzte Anwendungszeit und Limitierung auf Laborumgebung mit Laborpersonal große Nachteile. Neuartige Trockenelektroden sollen den Vorbereitungsaufwand immens verkürzen, eine Selbstanwendung gewährleisten und auch Langzeitmessungen möglich machen. In dieser Arbeit wird eine 256-Kanal EEG Haube mit neuartigen Trockenelektroden aufgebaut und in einer Proof-of-Principle Studie, mit 7 Probanden, mit einer herkömmlichen 256-Kanal gelbasierten Haube verglichen. Messparadigmen der Validierungsstudie beinhalten Spontan-EEG (Ruhe- und Alpha-EEG), sowie evoziertes EEG (Blinzelartefakte, kontrollierte Augenbewegungen und VEP). Die Vorbereitungszeit wird mit der neuen Trockenhaube um 75 % reduziert. Die Probanden gaben durchweg einen guten Tragekomfort an und die Messung mit Trockenelektroden wurde bevorzugt. Der Vergleich der Roh-EEG Daten von nass und trocken hat keinen deutlichen Unterschied gezeigt. Die mittleren Impedanzen der Trocken-EEG-Messung ist deutlich höher als bei der gelbasierten Messung, was auf zu geringen Andruck der Elektroden in bestimmten Kopfbereichen zurückzuführen ist. Die Kanalzuverlässigkeit der neuartigen Hauben liegt bei 96 %. Im Leistungsdichtespektrum ist kein deutlicher Unterschied zwischen Nass- und Trockenhaube erkennbar. Grand Average, Global Field Power und das Topographie Mapping der VEP beider Haubentypen sind sehr ähnlich. Sowohl bei der Nass- als auch der Trockenmessung sind die wichtigen VEP Komponenten N75 und P100 an den zu erwartenden Kopfbereichen abgebildet. Die neue Haube mit Trockenelektroden überzeugt in schneller Anwendung, auch von nicht geschultem Personal und zeiteinsparender Vorbereitung, mit vielversprechendem und vergleichbaren EEG Messungen.



Ley, Sebastian; Fiser, Ondrej; Merunka, Ilja; Vrba, Jan; Sachs, Jürgen; Helbig, Marko;
Preliminary investigations for non-invasive temperature change detection in thermotherapy by means of UWB microwave radar. - In: Learning from the past, looking to the future : 2018 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society : July 17-21, 2018, Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5386-3646-6, (2018), S. 5386-5389

https://doi.org/10.1109/EMBC.2018.8513555
Böttrich, Marcel; Husar, Peter;
Signal separation for transabdominal non-invasive fetal pulse oximetry using Comb filters. - In: Learning from the past, looking to the future : 2018 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society : July 17-21, 2018, Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5386-3646-6, (2018), S. 5870-5873

https://doi.org/10.1109/EMBC.2018.8513614
Mattern, Anne; Sandig, Romy; Joos, Alexander; Löwa, Norbert; Kosch, Olaf; Weidner, Andreas; Wells, James; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Magnetic nanoparticle-gel materials for development of joint phantoms for MPI and MRI. - In: International journal on magnetic particle imaging : IJMPI.. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISSN 2365-9033, Bd. 4 (2018), 2, Article ID 1811001, insges. 5 S.

https://doi.org/10.18416/ijmpi.2018.1811001
Müller, Peter;
Programmierung eines Tools in Matlab zur HRV-Analyse spezifischer EKG-Daten. - Ilmenau. - 59 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die folgende Arbeit behandelt die Entwicklung und Erstellung eines Matlab-Tools zur Analyse der Herzratenvariabilität (HRV). Hierfür werden zunächst die physiologischen Grundlagen erarbeitet. Dazu gehört das Herz, die damit verbundene Herzrate sowie die Darstellung der Herzaktivitäten im Elektrokardiogramm (EKG). Anhand dessen kann man die HRV bestimmen. Zudem ergeben sich Maße und Größen der HRV, welche sich grob in den Zeitbereich und den Frequenzbereich zuordnen lassen und später von geschultem Personal ausgewertet werden können. Nachdem alle nötigen Berechnungsgrundlagen zusammengetragen wurden, konnten sie im Tool umgesetzt werden. Der Entwurf und Aufbau des Tools richtet sich dabei stark nach den zuvor erarbeiteten Kenntnissen. Mittels Prototyping wurde das Tool im Laufe dieser Arbeit konzipiert und entwickelt. Das Ziel und Ergebnis ist die Entstehung eines funktionstüchtigen Tools, welches eine Grundlage zur HRV-Analyse bietet und deren Werte und Maße angemessen präsentiert und visualisiert. Es soll zukünftig möglich sein, weitere Funktionalitäten hinzuzufügen oder bestehende zu erweitern.



Skaar, Robert;
Ableitung empirischer 3D-Volumendaten für in-vivo Hautexploration durch Multiphotonen-Tomographie. - Ilmenau. - 83 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2018

Die Anwendung der Multi-Photonen Tomographie (MPT) verspricht in der klinischen Diagnose und Therapie einzigartige Einblicke in die Tiefen von Gewebe mit subzellulärer Auflösung. Diese nicht invasive, kontrastmittelfreie optische Biopsie gewinnt in der Forschung zunehmend an Bedeutung, wobei insbesondere Fragen zum grundlegenden Verständnis des Zellmetabolismus sowie die Pathophysiologie von Hauterkrankungen Gegenstand der Untersuchung ist. Die automatische Segmentierung und Klassifikation der Volumendaten stellt sich als herausfordernde Aufgabe dar. Diese Arbeit bewertet einen wasserscheidenbasierten Segmentierungsansatz und eine merkmalbasierte tiefer gehende Bildanalyse hinsichtlich der Detektion von Zellkernen von Keratinozyten in MPT-Autofluoreszenzbildserien der Haut eines menschlichen Unterarms. Hierbei wird das bildgebende Verfahren, die Verbesserung der Eingangsdaten sowie die Segmentierungsergebnisse und die Visualisierung untersucht. In der oberen Epidermis, genauer im Stratum spinosum, wurden die automatischen Segmentierungsergebnisse mit einer approximierten Ground Truth durch den Dice-Koeffizienten (DC) und die Hausdorff-Distanz (HD) verglichen. Die Genauigkeit der Segmentierung ist zwischen 30 und 40 [my]m Eindringtiefe mit DC = 0,82 und HD = 4,34 bestimmt.



Köhler, Hendrik;
Automatisierung von Prüfprozessen an einem Philips Intellivue X2 Patientenmonitor. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Errichtung eines Messplatzes zur vollautomatischen sicherheits- und messtechnischen Kontrolle sowie zur Prüfung der elektrischen Sicherheit. Die sonst aufwändige Prüfung soll möglichst ohne menschliches Zutun ablaufen und den Medizintechnikern so eine effektivere Nutzung ihrer Arbeitszeit ermöglicht werden. Simulation von Vitalparamtern mit Hilfe eines TBH-400 und eines ES-300 von s.p.l Eletronics -Prüfung der elektrischen Sicherheit mit einem Seculife ST von GOSSEN METRAWATT. Steuerung der Prüfgeräte über ein in Python geschriebenes Programm und an den am ihnen vorhandenen RS-232-Schnittstellen. Verwendung des X2 in Kombination mit einem Intellivue MP70 (Vergrößerungsmonitor mit zusätzlichen Schnittstellen) im Zugriff auf von Monitor angezeigte Werte über eine RS-232-Schnittstelle zu erhalten.



Föcke, Janic; Baumgarten, Daniel; Burger, Martin;
The inverse problem of magnetorelaxometry imaging. - In: Inverse problems : an international journal on the theory and practice of inverse problems, inverse methods and computerized inversion of data.. - Bristol [u.a.] : Inst., ISSN 1361-6420, Bd. 34 (2018), 11, 115008, insges. 22 S.

https://doi.org/10.1088/1361-6420/aadbbf
Schier, Peter P.; Handler, Michael; Chacko, Lejo Johnson; Schrott-Fischer, Anneliese; Fritscher, Karl; Saba, Rami; Baumgartner, Christian; Baumgarten, Daniel;
Model-based vestibular afferent stimulation: evaluating selective electrode locations and stimulation waveform shapes. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 12 (2018), 588, S. 1-15

https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00588
Cheng, Yao; Haardt, Martin; Götz, Theresa; Haueisen, Jens;
Using PARAFAC2 for multi-way component analysis of somatosensory evoked magnetic fields and somatosensory evoked electrical potentials. - In: 2018 IEEE 10th Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM) : 2018 IEEE 10th Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM) took place July 8-11, 2018 in Sheffield, United Kingdom (Great Britain).. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-4752-3, (2018), S. 385-389

https://doi.org/10.1109/SAM.2018.8448504
Fiser, Ondrej; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen; Ley, Sebastian; Merunka, Ilja; Vrba, Jan;
Microwave non-invasive temperature monitoring using UWB radar for cancer treatment by hyperthermia. - In: Progress in electromagnetics research : PIER.. - Cambridge, Mass. : EMW, ISSN 1559-8985, Bd. 162 (2018), S. 1-14

http://dx.doi.org/10.2528/PIER17111609
König, Sarah;
Integration der Monte-Carlo Simulation von Protonen und Schwerionen in das Technische Seminar Strahlentherapie. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Der gegenwärtige klinische Einsatz von Protonen und Schwerionenstrahlung in der Strahlentherapie erfordert ein Konzept zur Integration der Monte-Carlo Simulation von Protonen und Schwerionen in das Wahlmodul Radiologischen Technik und Strahlenschutz der Technischen Universität Ilmenau. Den Studierenden soll ein Einblick in die Möglichkeiten des Monte-Carlo Simulationsprogramm FLUKA und den entsprechenden Wechselwirkungen von Schwerionen und Protonen mit Materie gegeben werden. Der FLUKA Code bietet die Möglichkeit Wechselwirkungsprozesse von Ionenstrahlung mit Materie zu berechnen und zu visualisieren. Dazu gilt es physikalische, biologische und medizinische Grundlagen zu klären und auf mögliche Schwierigkeiten im Bereich der Strahlentherapie, Strahlenschutz und Bestrahlungsplanung hinzuweisen. Mit selbst erstellten Phantomgeometrien soll die Dosisverteilung und Tiefendosisverteilung von verschiedenen Partikelstrahlung simuliert werden. Es wird ein Überblick über die Bearbeitungs- und Rechenzeit der Monte-Carlo Simulation erstellt, entsprechende Ergebnisse visualisiert und ein Konzept für einen sinnvollen Einsatz der zusätzlichen Lehrinhalte erstellt. Es wird auf die verwendete Methodik, sowie die unterschiedlichen Lehrformen eingegangen. Abschließend wird ein Ausblick auf die weiteren Entwicklungsmöglichkeiten von Ionenstrahlung in der klinischen Anwendung hingewiesen.



Schulz, Steffen; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Multivariate assessment of the central-cardiorespiratory network structure in neuropathological disease. - In: Physiological measurement : an official journal of the Institute of Physics and Engineering in Medicine, representing also the Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik, the European Federation of Organisations for Medical Physics and the International Organization for Medical Physics.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6579, Bd. 39 (2018), 7, S. 074004, insges. 20 S.
- Erratum: Bd. 39 (2018), 11, Seite 119601, insges. 1 S.

https://doi.org/10.1088/1361-6579/aace9b
Schneider, Uwe; Bode, Franziska; Schmidt, Alexander; Nowack, Samuel; Rudoplh, Anja; Dölker, Eva-Maria; Schlattmann, Peter; Götz, Theresa; Hoyer, Dirk;
Developmental milestones of the autonomic nervous system revealed via longitudinal monitoring of fetal heart rate variability. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, Bd. 13 (2018), 7, e0200799, insges. 13 S.
- Richtiger Name der 6. Verfasserin: Eva-Maria Dölker

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200799
Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Reinhard; Gorges, Stephan; Otterbach, Jan Marc; Petkovi´c, Bojana; Eichardt, Roland; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Elastic Net Regularization in Lorentz force evaluation. - In: NDT & E international : independent nondestructive testing and evaluation.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 99 (2018), S. 141-154

https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2018.07.002
Petkovi´c, Bojana; Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Reinhard; Haueisen, Jens;
Method of fundamental solutions applied to 3-D velocity induced eddy current problems. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 54 (2018), 8, S. 6201610, insges. 10 S.

https://doi.org/10.1109/TMAG.2018.2839098
Nickel, Janina;
Einführung einer EPID-basierten und DIN-konformen Maschinen QA in die klinische Routine. - Ilmenau. - 109 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Mit dem Ziel der Optimierung der bildgestützten Qualitätssicherung in der Strahlentherapie werden in dieser Arbeit Qualitätssicherungsmaßnahmen DIN-konform für eine Durchführung mit dem EPID angepasst und eine automatische Auswertesoftware entwickelt. Außerdem wird der Arbeitsablauf für die Qualitätssicherung mit SNC Phantomen verbessert. Dazu werden die Phantome auf dem Tisch fixiert, sodass sie automatisch positioniert werden können. Für den Feldgrößentest zum Abgleich von Licht- und Strahlenfeld und die Vier-Quadranten-Aufnahme werden Lösungsansätze für die Durchführung am EPID und eine Implementierung in Python erarbeitet. Beim Feldgrößentest wird ein Phantom entwickelt, sodass ein Abgleich von Licht und Strahlenfeld möglich ist und die Divergenz bestimmt werden kann. Die entwickelte Software QA_Suhl wertet die Feldgröße, Translation und Rotation des Strahlenfeldes aus und bestimmt Divergenz, sowie den Abstand des Isozentrums von Licht- und Strahlenfeld. Bei der Vier-Qadranten-Aufnahme werden die Feldanschlüsse über Grauwertprofile bestimmt. Die Software wird einer Validierung mit Äquivalenzklassenbildung unterzogen, die die Vollständigkeit, sowie das Layout kontrolliert, und die Plausibilität der Werte nachweist. Durch die automatische Positionierung der Phantome kann nur der zeitliche Ablauf verbessert werden, die manuelle Positionierung ist in der Regel exakter. Mit der Software QA_Suhl kann der Feldgrößentest und die Vier Quadranten Aufnahme mit dem EPID durchgeführt und anschließend automatisch ausgewertet werden, was den Vorteil mit sich bringt, dass keine Speicherfolien verwendet werden müssen und Zeit eingespart werden kann.



Pedrosa, Paulo; Fiedler, Patrique; Pestana, Vanessa; Vasconcelos, Beatriz; Gaspar, Hugo; Amaral, Maria H.; Freitas, Diamantino; Haueisen, Jens; Nóbrega, João M.; Fonseca, Carlos;
In-service characterization of a polymer wick-based quasi-dry electrode for rapid pasteless electroencephalography. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 63 (2018), 4, S. 349-359

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-0193
Velden, Daniel; van de
Exploring neuromagnetic brain dynamics in normal healthy controls using spatio-temporal cluster analysis. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Magnetoenzephalographie (MEG) ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren um die Aktivitäten im menschlichen Hirn zu messen. Wegen des hohen zeitlichen und guten räumlichen Auflösung ist die MEG ein ideales Werkzeug um die zeitlich-räumliche Dynamik der Hirnaktivitäten zu studieren. Um die Dynamik der zeitlich-räumlichen Aktivitäten der Hirnregionen, welche über mehrere Probanden hinweg stabil sind, zu identifizieren wurde vor einiger Zeit der nicht-parametrische Cluster Permutations Test (CPT) eingeführt [1]. In der MEG Datenanalyse ist es üblich den CPT auf oberflächenbasierte neuromagnetische Quellverläufe, welche durch die Minimum-Norm-Estimation erstellt wurden [2], anzuwenden. In dieser Studie sind die MEG Daten von 18 normalen gesunden Probanden, während eines passiven Hörens eines binauralen auditiven Stimulus mit unterschiedlichen Intensitäten (10dB bis 60dB), aufgenommen (LDAEP). Für die Analyse der MEG Daten wurde MNE, sowie die Magnetic Field Tomography (MFT) [3], ein volumetrischer Quellenlokalisierungsalgorithmus, angewandt um die Quellaktivitäten an Punkten eines isometrischen Punktegitters im Probandengehirn zu berechnen. Um verlässliche Resultate durch einen statistischen Test zu erhalten, müssen die individuellen Gehirne der Probanden in ein gemitteltes Gehirn projiziert werden. Dafür werden die einzelnen Hirnregionen eines jeden Probanden auf das mittlere Hirn registriert und danach die Aktivitäten projiziert, um die regionen-spezifischen Aktivierungsmuster der Probanden beizubehalten. Auf diese Ergebnisse wird nun der CPT angewandt um Hirnregionen zu identifizieren, welche zeitlich und räumlich über alle Probanden vorhanden sind. Dieser volumetrische Ansatz ist neu und wird mit den Ergebnissen des gängigen Verfahren der oberflächen-basierten MNE verglichen, welcher die signifikanten Unterschiede, respektive der Wahl des Quellraumes und der Wahl der Quellrekonstruktionsmethode. Im Vergleich zur üblichen Anwendung des zeitlich-räumlichen CPT auf oberflächen-basiert Quellrekonstruktion, sind die Ergebnisse auf MFT rekonstruierte Daten räumlich genauer. Weiterhin haben sie den Vorteil die Ausbreitung der gefunden signifikanten Regionen in Ihrer Tiefe und Orientierung zu beurteilen.



Weise, Sarah;
Entwicklung einer modularen Sensoreinheit für die nicht-invasive fetale Pulsoximetrie. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die fetale transabdominale Pulsoximetrie soll die Sauerstoffsättigung im Blut des Fötus zuverlässig, schnell und nicht-invasiv bestimmen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Überarbeitung eines Sensorkopfes für diese Methode. Das Ziel ist die Entwicklung einer modularen Sensoreinheit. Diese umfasst das Versorgungs-, Leucht- und Messmodul. Der Sensor ist so konzipiert, dass er an die Steuer-und Verarbeitungseinheit des Prototypen und des DSP-basierten Messsystems der Technischen Universität Ilmenau angeschlossen werden kann. Die Versorgungsschaltung wurde auf Basis von drei Linearwandlern entwickelt und gewährleistet einen Strom von jeweils 350˜mA für die drei voneinander unabhängigen licht-emittierenden Dioden (LED) mit den Wellenlängen 905˜nm, 810˜nm und 720˜nm (Leuchteinheit). Die Messeinheit umfasst vier Messelemente, die jeweils aus einer Fotodiode, einem Operationsverstärker und einer Schaltung zur Differenzsignalerzeugung bestehen. Das Design des Gehäuses der Messeinheit ermöglicht die Anpassung an die Oberflächenform des Abdomens von Schwangeren, nutzt den Bereich aus, in dem Signale empfangen werden können und kann an definierten Positionen an die Leuchteinheit angebracht werden. Mithilfe geeigneter Methoden und Testsignale wurden die Sensoreinheiten und abschließend der gesamte Sensor validiert. Anhand dieser Messungen konnte gezeigt werden, dass die Funktionsfähigkeit der entwickelten modularen Sensoreinheit gegeben ist.



Aldinger, Edda;
Untersuchung des räumlichen Hörens und des Sprachverstehens mit einer Cochlea-Implantat-Simulation. - Ilmenau. - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird das räumliche Hören und das Sprachverstehen im Störgeräusch mit einer Cochlea-Implantat-Simulation untersucht. Ziel war es das Testdesign der geplanten Studie "Untersuchungen zum räumlichen Hören und zur Sprachwahrnehmung mit Cochlea-Implantaten" mit Hilfe einer Literaturrecherche zu optimieren und anschließend zu validieren. Die Testbatterie beinhaltet zwei Hörtests bezüglich der Lokalisation von Schallquellen, den standardisierten Oldenburger Satztest zur Messung des Sprachverstehens im Rauschen, sowie einen Hörtest bezüglich des Sprachverstehen bei zwei störenden Sprechern. Die Durchführung erfolgte mit und ohne die CI-Simulation über Kopfhörer in einer virtuellen Hörumgebung anhand von 20 normalhörenden Probanden. So wurde der mittlere Lokalisationsfehler in [&ring;], die korrekte Entfernungseinschätzung in [%], sowie die Sprachverständlichkeitsschwellen im Rauschen und bei störenden Sprechern ermittelt. Zusätzlich wurden die Parameter ILD (Intelligibility Level Difference) und BILD (Binaural Intelligibility Level Difference) zur Erfassung des binauralen Hörens erfasst. Es konnten aussagekräftige Ergebnisse bezüglich des räumlichen Hörens und des Sprachverstehens mit und ohne CI-Simulation gewonnen werden. Wie erwartet, weisen die Probanden allgemein mit Simulation ein realistisch eingeschränktes Hörvermögen auf. Für die räumlichen Hörtests zeigte sich unabhängig von der CI-Simulation ein großer Lokalisationsfehler, der möglicherweise in der virtuellen Hörumgebung begründet ist. Mit den Tests zur Untersuchung des Sprachverstehens konnte ein Sprachverstehen im Störgeräusch gezeigt werden, das an Referenzwerte in der Literatur heranreicht. Das Testdesign ist unter Berücksichtigung weniger Aspekte insgesamt geeignet um das räumliche Hörvermögen und Sprachverstehen von Cochlea-Implantat-Trägern zu untersuchen.



Hammer, Martin; Sauer, Lydia; Klemm, Matthias; Peters, Sven; Schultz, Rowena; Haueisen, Jens;
Fundus autofluorescence beyond lipofuscin: lesson learned from ex vivo fluorescence lifetime imaging in porcine eyes. - In: Biomedical optics express. - Washington, DC : OSA, ISSN 2156-7085, Bd. 9 (2018), 7, S. 3078-3091

https://doi.org/10.1364/BOE.9.003078
Rieger, Steffen; Klee, Sascha; Baumgarten, Daniel;
Experimental characterization and correlation of Mayer waves in retinal vessel diameter and arterial blood pressure. - In: Frontiers in physiology. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1664-042X, Bd. 9 (2018), Article 892, insges. 12 S.

https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00892
Warsito, Indhika Fauzhan;
Development of modular flexible sensor for textile caps. - Ilmenau. - 109 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) wird entwickelt, um Patienten mit psychiatrischen Erkrankungen wie Depressionen oder Hirnverletzungen zu helfen. TDCS-Elektroden müssen an mehreren Stellen sorgfältig und genau platziert werden, da sie für die Impedanz der Elektrodenhaut wichtig sind. Für eine optimale Positionierung der Stimulationskappe ist ein guter Kraftsensor erforderlich, um sicherzustellen, dass der Kraftkontakt zwischen den Elektroden und der Kopfoberfläche des Patienten eine genaue und wiederholbare Messung ermöglicht. Die Ziele dieser Studie sind die Entwicklung eines neuen Prototyps für die Kombination von piezoresistivem Drucksensor und Atemsensor zur Verwendung als flexibler Kraftsensor und zur Bewertung der Leistungsfähigkeit des entwickelten Prototyps und des kapazitiven Kraftsensors. Die Kombination aus piezoresistivem Drucksensor MPX5010DP und Viomedex® Atmungskissen war das Hauptmaterial für den Prototyp und SingleTact® als kapazitivem Kraftsensor. Die Leiterplatte wurde als Signalzustandsschaltung für die Kombination von piezoresistivem Drucksensor und Beatmungskissen entwickelt. In dieser Studie wurden verschiedene Kalibrierungsmethoden wie die Vandermonde-Methode, die Methode der Offset-Eliminierung, die progressive Polynomkalibrierung, die lineare Interpolation, der nächste Nachbar, der Vorgänger, der Nachfolger und die kubische Spline-Methode verwendet. In dieser Studie wurden Leistungsbewertungstests wie Genauigkeit, Wiederholbarkeit, Stabilität, Hysterese sowie Last- und Entlastungs-Test durchgeführt. Unter den 59 Kombinationen aus piezoresistivem Drucksensor und Beatmungskissen ergaben nur 3 Kombinationen (Pad 1, 7 und 55) geringe Genauigkeit und geringe Wiederholbarkeitsfehler. Darüber hinaus hat die lineare Interpolationsmethode unter den in dieser Studie verwendeten Kalibrierungsmethoden die beste Leistung erbracht. Unter Verwendung der linearen Interpolationsmethode betrugen die Genauigkeitsfehler (3,96 ± 2,01)% (Pad 1), (1,48 ± 1,01)% (Pad 7), (6,67 ± 3,76)% (Pad 55) und (3,03 ± 2,85)%. (SingleTact ®) und die Wiederholbarkeitsfehler waren (4,94 ± 1,82)% (Kissen 1), (2,28 ± 1,40)% (Kissen 7), (2,86 ± 2,09)% (Kissen 55), (3,84 ± 2,92)% (SingleTact ®). Am Ende waren die Leistungsergebnisse der 3 Pads in Bezug auf Genauigkeit, Wiederholbarkeit, Stabilität und Hysterese vergleichbar mit SingleTact® kapazitiven Kraftsensoren.



Sachs, Jürgen; Ley, Sebastian; Just, Thomas; Chamaani, Somayyeh; Helbig, Marko;
Differential ultra-wideband microwave imaging: principle application challenges. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Bd. 18 (2018), 7, 2136, insges. 32 S.

https://doi.org/10.3390/s18072136
Virtanen, Juhani; Somppi, Sanni; Törnqvist, Heini; Jeyhani, Vala; Fiedler, Patrique; Gizatdinova, Yulia; Majaranta, Päivi; Väätäjä, Heli; Cardó, Anna Valldeoriola; Lekkala, Jukka; Tuukkanen, Sampo; Surakka, Veikko; Vainio, Outi; Vehkaoja, Antti;
Evaluation of dry electrodes in canine heart rate monitoring. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Bd. 18 (2018), 6, 1757, insges. 12 S.

https://doi.org/10.3390/s18061757
Stephan, Theresa;
Durchführung und Auswertung von Versuchen mit suprapositionierten Stromquellen. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In der Studie von Grossman et al. (2017) [6] wird eine neue nicht invasive Stimulation beschrieben, welche die tiefer gelegenen Areale im Gehirn stimuliert ohne den äußeren Kortex zu beeinflussen. Dabei werden zwei hochfrequente Sinussignale, deren Frequenz sich um eine vergleichsweise geringe Offset-Frequenz unterscheiden, über zwei Kanäle am Kopf angelegt. Die Elektroden der Kanäle werden so gelegt, dass es im Zielareal zu einer Interferenz der Sinussignale kommt, welche dann mit einer Frequenz in Höhe der Differenz der Frequenzen der Eingangssignale schwingt. Die eigentliche Stimulation erfolgt dann über die Interferenz. Die Aufgabe dieser Arbeit besteht darin die Annahme der Studie von Grossman et al. (2017) [6] anhand von Messungen mit verschiedenen Mess- und Stimulationsanordnungen zu überprüfen. Nach drei Versuchen mit unterschiedlichen Stimulatoren und einer visuellen Auswertung der bearbeiteten Messdaten kommt man zu den Entschluss, dass es zwar zu den gesuchten Interferenzen kommt, es kann aber kein schlüssiger Zusammenhang zwischen den Stimulationsanordnungen und dem Auftreten der Interferenzen erstellt werden. Somit kann die Annahme der Studie nur im Hinblick auf die Entstehung der Interferenzen bestätigt werden, aber die weiteren Ergebnisse der Studie stimmen nicht mit den Ergebnissen dieser Arbeit überein.



Wichum, Felix;
Untersuchung von Idealisierungseffekten bei der in-silico Analyse der kardialen Kryoablation unter Verwendung des CoolLoop Katheters. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Zur Behandlung von Arrhythmien stellt die kardiale Kryoablation eine Alternative zur gängigen Hochfrequenzablation dar. In Zusammenarbeit des Instituts für Elektrotechnik und Biomedizinische Technik (IEBE) der UMIT mit AFreeze enstanden in Vergangenheit verschiedene Computermodelle zur Simulation kardialen Kryoablation mittels Finite Elemente Methode (FEM). Aus diesen können Schlussfolgerungen auf den Ablationsprozess gezogen werden um die Prozesse der Eisballentwicklung und Friergeschwindigkeit besser zu verstehen. In bestehenden Modellen wird bisher von idealisierten Bedingungen ausgegangen. Diese Anwendungsvariationen sollen im Rahmen dieser Bachelorarbeit analysiert und anhand des CoolLoop(R) Kathetermodells von AFreeze und des bestehenden Simulationsframeworks untersucht werden. So wird in dieser Arbeit die transmurale Tiefe des Eises in Abhängigkeit der Positionierung des Katheters analysiert. Dies geschieht aus verschiedenen Betrachtungsweisen heraus: Zum einen mit einem äquidistanten Katheterabstand und zum anderen mit einer Schieflage des Katheters. Auch die Auswirkungen unterschiedlicher Auflagewinkel werden in Bezug auf transmuraler Eisbildung und Vereisungsgröße untersucht. Gleiches erfolgt mit unterschiedlichem Verdrängungsmöglichkeiten des myokardialen Gewebes bei einer Kathetereindringung. Hier werden drei verschiedene Varianten verglichen. Um das Tauverhalten im Blut in Zukunft realitätsnäher gestalten zu können, werden verschiedene Anpassungen des Blutperfusionsterms in dieser Arbeit gegenübergestellt. Abschließend zeigt sich, dass von den gewählten Parametern alle, bis auf die Gewebeverdrängung, deutliche Auswirkungen auf die Parameter der Vereisung aufweisen: So nimmt mit steigendem Katheterabstand die Tiefe des Eises und das Eisvolumen im Myokard ab. Variiert man die Katheterschieflage, so zeigen sich auch hier Änderungen der Temperaturverteilung am Epikard in Abhängigkeit von den Abständen beider Katheterseiten zum Myokard. Die Zunahme des Auflagewinkel des CoolLoop(R) Katheters führt zu einer unvorteilhafteren Temperaturverteilung am Epikard. In dieser Arbeit gelang die Änderung des Blutperfusionsterms, so dass dieser entsprechenden Beobachtungen in der Praxis besser entspricht.



Babaytseva, Kseniia;
Validierung von neuartigen Trockenelektrodenhauben für Elektroenzephalographie-Anwendungen. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Trockene Multipin-Elektroden, die in eine textile EEG-Haube integriert sind, ermöglichen eine schnelle Anwendung von EEG-Mehrkanal-Hauben durch nicht geschulte Personen und ermöglichen neue Anwendungsfelder für Mehrkanal-EEG-Erfassung. Das Ziel dieser Arbeit war, die Stabilität, Wiederholbarkeit und Handhabbarkeit verschiedener Elektrodenhaubensysteme zu testen und zu vergleichen. Hierzu wurden drei verschiedene Haubensysteme genutzt: Ein konventionelles, kommerzielles Haubensystem mit gel-basierten Elektroden; Ein vergleichbares einteiliges Textilhaubensystem mit Trockenelektroden sowie ein neuartiges, modulares Textilhaubensystem mit Trockenelektroden. Jede Haube enthält 64 Elektroden in einem näherungsweise äquidistanten Layout. Die Studie soll eine möglichst breite Probandenpopulation (insbesondere bzgl. Kopfgröße und Haarlänge) einbeziehen und wurde daher an 15 freiwilligen, gesunden Probanden durchgeführt. Im Rahmen der EEG-Studie wurden verschiedene EEG-Segmente aufgezeichnet, welche Ruhe-EEG, Alpha-Aktivität, Augenzwinker-Artefakte und visuell evozierte Potenziale enthalten. Neben den Signalcharakteristika der EEG-Signale wurde auch die Varianz der Elektrodenpositionen mittels optischem Tracking untersucht. Darüber hinaus wurden die Probanden zu mehreren Zeitpunkten bezüglich des Tragekomforts der verschiedenen Hauben befragt. Ferner wurden Vergleiche bezüglich der Elektroden-Haut-Impedanz für jede Kappe und Elektrodentyp durchgeführt. Mit allen drei Elektrodenhauben konnten erfolgreich EEG-Signale aufgezeichnet werden. Nach Analyse der Elektroden mit gutem Elektroden-Haut-Kontakt zeigten sich für dies keine Unterschiede in der Signalqualität zwischen konventionellen gel-basierten und trockenen Multipin-Elektroden. In den ersten Bewertungen für den Komfort- und Wachheitszustand zeigten sich für die modulare Komponentenhaube die schlechtesten Ergebnisse der drei vorgestellten Systeme. Dies erklärt sich durch die rigide Textilkonstruktion der, welche darüber hinaus nur in einer einheitlichen Größe verfügbar war. Alle Freiwilligen berichteten über guten Tragekomfort für die kommerzielle gel-basierte Haube und die einteilige Textilhaube mit Trockenelektroden. Eine abschließende Bewertung zu Anwendbarkeit und Komfort ist in der vorliegenden Studie nicht möglich. Um die Beurteilung detaillierter und objektiver zu gestalten, wird es vorgeschlagen, die Komponentenhaube in verschiedenen Größen herzustellen, sowie das Material, aus dem das System hergestellt wird elastischer zu wählen, so dass Druck und Kontakt der Elektroden gleichmäßig über die gesamte Kopfoberfläche verteilt werden und somit erhöhter Komfort und Zuverlässigkeit erreicht werden.



Stühler, Isabel;
Evaluierung des Einflusses der Bestrahlungstische an zwei Siemens Linearbeschleunigern. - Ilmenau. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Verwendung verschiedener Einstrahlrichtungen für die Strahlapplikation mit den modernen Bestrahlungstechniken hat sich für eine konformale Dosisverteilung im Zielvolumen und eine optimale Schonung des umliegenden, gesunden Gewebes in der klinischen Praxis etabliert. Folglich ist es sinnvoll, die Strahlungsschwächung durch den Bestrahlungstisch nicht zu vernachlässigen, wenn dieser sich im Strahlengang befindet. Entsprechend dieser Tatsache, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Bestrahlungstische an zwei Siemens Linearbeschleunigern untersucht. Für die Analyse der dosimetrischen Eigenschaften der Tische sind zunächst Transmissionsmessungen durchzuführen, um den Tischeinfluss in Abhängigkeit des Einstrahlwinkels, der Energie und Feldgröße zu beurteilen. Mit den erzielten Resultaten können Einstrahlrichtungen aufgezeigt werden, bei denen die Bestrahlungstische eine hohe Strahlungsschwächung verursachen. Basierend auf den Ergebnissen erfolgt die Modellierung der Carbonfasertische, um diese in das Bestrahlungsplanungssystem Pinnacle 3 von Philips Medical Systems zu implementieren. Die Validierung der Modelle wird zum einen über die Simulation des Messaufbaus für die Transmissionsmessungen im Planungssystem durchgeführt und zum anderen mit Hilfe des Qualitätssicherungsverfahrens für die Intensitätsmodulierte Strahlentherapie. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ein praxistaugliches Tischmodell zu entwickeln, konnte für die Carbontischplatte TT am Linearbeschleuniger Siemens Artiste erfolgreich umgesetzt werden. Aus der Modellierung resultiert eine höhere Dosisübereintimmung zwischen den gemessenen und berechneten Dosisverteilungen während des Planungsprozesses. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit erzielten Resultate belegen die Eignung der Implementierung des Tischmodells in das Bestrahlungsplanungssystem Pinnacle für die tägliche klinische Praxis.



Zahn, Diana;
Herstellung biodegradierbarer PLGA-Mikrosphären zur temperaturgesteuerten Wirkstofffreisetzung. - Ilmenau. - 119 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Drug-Delivery-Systeme bieten die Möglichkeit, Wirkstoffe kontrolliert zu einem Zielort im Körper zu leiten und dort über verschiedene Stimuli gesteuert freizusetzen. Dazu wurden in dieser Arbeit Mikrosphären aus Poly(Lactid-co-Glycolid) hergestellt, welche mit dem Modellwirkstoff Camptothecin sowie magnetischen Nanopartikeln (MNP) für magnetisches Targeting und Hyperthermie beladen werden können. Dazu wurden die Einflüsse verschiedener Parameter auf die Mikrosphärengrößen bei der Herstellung der Mikrosphären über eine O/W-Emulsionsevaporationsmethode sowie ihr Degradationsverhalten untersucht. Anschließend wurde die Freisetzung des Wirkstoffes aus beladenen Mikrosphären bei Raumtemperatur, 37 und 43 &ring;C für drei PLGA-Sorten unterschiedlicher Monomerverhältnisse untersucht, wobei UV/VIS-Spektroskopie zur Bestimmung der Wirkstoffkonzentrationen genutzt wurde. Abschließend wurden magnetische Nanopartikel in die Mikrosphären eingebracht und deren magnetische Eigenschaften und Heizleistungen gemessen. Die hergestellten Mikrosphären weisen eine sphärische Form sowie eine breite Größenverteilung zwischen einigen hundert nm und ca. 5 [my]m mit mittleren Durchmessern zwischen 1 und 2 [my]m auf. Bei der Herstellung zeigt sich ein umgekehrt proportionaler Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit des Dispergierwerkzeuges und der Mikrosphärengröße. Die Degradationsuntersuchungen zeigen messbare Veränderungen an den Mikrosphären nach ca. 5 bis 7 Wochen bei 37&ring;, wobei die Degradation mit steigendem Glycolidgehalt beschleunigt stattfindet. Die Mikrosphären konnten in Konzentrationen bis 0,5 wt% mit Camptothecin beladen werden, wobei die Freisetzungsprofile des Wirkstoffes bei 37 und 43 &ring;C einen sehr schnellen Verlauf mit Burst zu Beginn sowie eine Beschleunigung der Freisetzung mit steigender Temperatur zeigen. Für die magnetischen Mikrosphären wurden MNP-Konzentrationen von 16 wt% gemessen sowie spezifische Heizleistungen zwischen 15,6 und 17 W/g.



Zeiske, Steve;
Ein Algorithmus zur Brustkrebsdetektion mittels Mikrowellentomografie. - Ilmenau. - 135 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zur zweidimensionalen Brustkrebsdetektion mittels Mikrowellentomografie. Die Mikrowellentomografie ist ein schmalbandig arbeitendes Verfahren zur Rekonstruktion der Verteilung der relativen Permittivität und Leitfähigkeit der weiblichen Brust. Zur Lösung des Vorwärtsproblems wurde die FDTD-Methode eingesetzt. Dabei wurde die Ausbreitung der elektromagnetischen Welle für den Zeitbereich simuliert. Des Weiteren wurden Perfect-Matching-Layers verwendet, um die Welle am Rand des Untersuchungsraums zu absorbieren. Die Rekonstruktion der Gewebeparameter erfolgte mithilfe des Gradientenverfahrens. Zur Evaluierung des Vorwärtslösers wurde die Ausbreitungsgeschwindigkeit, das Reflektionsund Transmissionsverhalten, die Dämpfung derWelle in verlustbehafteten Medien und die Ausbreitung einer Kreiswelle untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass das simulierte Verhalten der elektromagnetischen Welle der Realität in guter Näherung entspricht. Abschließend wurde der entwickelte Algorithmus getestet. Dabei wurden die Einflüsse von Signalform, Signalfrequenz, Brustgewebe und Tumorgröße auf die Rekonstrution untersucht. Außerdem wurde die Verteilung der dielektrischen Gewebeparameter für ein mehrschichtiges Brustgewebemodell rekonstruiert. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass der entwickelte Mikrowellentomografie-Algorithmus die Rekonstruktion der Verteilung der relativen Permittivität und Leitfähigkeit für einfache Gewebemodelle ermöglicht.



Freckmann, Johannes;
Simultane Berechnung von Linsen- und Transformationsmodell zur Bildregistrierung von Leiterplatten. - Ilmenau. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In der vorliegenden Arbeit soll ein Algorithmus entworfen werden, der eine bestimmte Anzahl Teilbilder einer Leiterplatte zu einem Gesamtbild zusammensetzt. A priori Wissen über Kameraparameter und Linsenmodell sind für das Verfahren nicht nötig. Vor der Registrierung soll die von der Linse hervorgerufene, radiale Verzeichnung aus den Einzelbildern herausgerechnet werden, um ein möglichst genaues Registrierungsergebnis zu erzielen. Dazu sollen die radialen Verzeichnungsparameter mit Hilfe eines nicht linearen Optimierungsverfahrens abgeschätzt werden. Zur Bestimmung der Parameter werden zwei Bilder des Datensatzes mit einer starren Transformation vorregistriert. Aufgrund der radialen Verzeichnung sind die auf den Bildern detektierten Features nicht vollständig deckungsgleich. Durch die Vorregistrierung wurden die Distanzen zwischen den Features auf den beiden Bildern auf eine Abhängigkeit von der Linsenverzeichnung reduziert. Die Zielfunktion der Optimierung ist eine Funktion, welche die Distanz zwischen den Feature-Points in Abhängigkeit der radialen Verzeichnung minimiert. Mit Hilfe der so ermittelten Verzeichnungsparameter werden die Bilder korrigiert und dann mit verschiedenen Registrierungsverfahren zu einem Gesamtbild der Leiterplatte zusammengefügt. Die Verfahren werden dann anhand der entstandenen Gesamtbilder bewertet.



Franke, Alexandra;
Alternativhardwarekonzept zur Motoransteuerung eines Beatmungsgerätes. - Ilmenau. - 106 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Innerhalb dieser Arbeit soll anhand messtechnisch bewiesener Aspekte, sowie zugrunde liegender Theorien erörtert werden, ob eine Sinuskommutierung in Form einer Feldorientierten Regelung (FOC) maßgebliche Vorteile für Beatmungsgeräte mit sich bringt. Hierzu war es notwendig, eine auf die spezifischen, medizinischen Anforderungen zugeschnittene Motorendstufe für die Sinuskommutierung zu entwickeln und anhand dieser einen Vergleich zu der bereits realisierten Blockkommutierung durchzuführen. Beide Systeme werden bezüglich der, für die Beatmungstechnik signifikanten Merkmale, unter Nutzung eines niederinduktiven Bürstenlosen Gleichstrommotors untersucht und abschließend bewertet.



Fürcho, Lars Stefan;
Entwicklung, Implementierung und Evaluierung von Methoden zur effizienten Unterdrückung des Antennenübersprechens bei der UWB-Bildgebung der Brust. - Ilmenau. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Tumordetektion mittels UWB-Bildgebung der Brust ist eine vielversprechende Alternative zum bisherigen Standardverfahren, der Mammographie. Bei der UWB-Bildgebung der Brust werden breitbandige, elektromagnetische Signale im Mikrowellenbereich in das Gewebe eingestrahlt. Das Tumorgewebe besitzt, auf Grund eines höheren Wassergehaltes, einen dielektrischen Kontrast gegenüber dem umliegenden Gewebe. Befindet sich Tumorgewebe in der Brust, so werden die ausgesendeten Signale an diesem reflektiert. Die Reflexionen werden zur Radar-basierten Detektion und Lokalisation verwendet. Zusätzlich aufgenommene Signalanteile, welche nicht von den Reflexionen stammen - sogenannter Clutter - bilden dabei ein Problem. Diese sind deutlich stärker als die vom Tumor stammenden Reflexionen und müssen entfernt bzw. reduziert werden, um eine erfolgreiche Tumordetektion durchführen zu können. Die größte Einzelkomponente des Clutters stellt dabei das Antennenübersprechen dar. Im Rahmen dieser Arbeit werden unterschiedliche Methoden evaluiert, welche den Clutter-Anteil in den Messsignalen reduzieren sollen. Die Arbeit besteht aus zwei Hauptabschnitten. Im ersten werden die Entwicklung und Konstruktion eines Messaufbaus sowie die Optimierung einzelner Schlüsselkomponenten dargestellt. Im zweiten Abschnitt werden die angewendeten Methoden der Clutter-Reduktion erklärt und auf die Messsignale angewendet. Von den clutter-reduzierten Messsignalen werden zusätzlich über einen Delay-and-Sum Beamformer Images erzeugt. Die Evaluation der Clutter-Reduktion folgt dann sowohl im Zeitbereich der Signale sowie auf den durch das Beamforming erstellten Images. Die Messsignalerfassung kann durch einen mechanischen oder einen elektrischen Scan erfolgen. Beim mechanischen Scan werden die zur Clutter-Reduktion verwendeten Messsignale durch mehrfache Neupositionierung der Antennen aufgenommen. Beim elektrischen Scan wird die Clutter-Reduktion stattdessen über Kanäle mit gleicher relativer Position zwischen Sende- und Empfangs-Antenne durchgeführt. Es kann gezeigt werden, dass die Clutter-Reduktion bei einem mechanischen Scan deutlich bessere Ergebnisse liefert als bei einem elektrischen Scan. Für die verschiedenen Clutter-Reduktions-Methoden kann gezeigt werden, dass bei einem elektrischen Scan der Ansatz auf ICA-Basis die beste Reduktion des Clutters zeigt. Beim mechanischen Scan liefert ein Abzug des Medians, für den Großteil aller Kanäle, eine fast ideale Reduktion des Clutters. Für Kanäle in denen Sender und Empfänger direkt übereinander liegen liefern die SVD bzw. ICA basierten Ansätze die besten Ergebnisse.



Wojahn, Stephanie;
Konzeption eines Praktikumsversuchs zur Monte-Carlo-Simulation am Beispiel eines Röntgenlabors. - Ilmenau. - 113 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Der Strahlenschutz in Deutschland spielt eine wichtige Rolle, sowohl für den Patienten als auch für das medizinische Personal. Zur Einhaltung des Strahlenschutzes in Kliniken werden Strahlenschutzbeauftragte benötigt. Die Ingenieure des Studiengangs Biomedizinische Technik an der Technischen Universität in Ilmenau können in Ihrem späteren Berufsleben als solche bestellt werden. Für diese Studierenden soll in der vorliegenden Arbeit ein Praktikumsversuch konzipiert werden, der den Studierenden praktische Kenntnisse im Strahlenschutz weitergibt und sie für ihre berufliche Zukunft optimal vorbereitet. Das Praktikum beinhaltet sowohl die im Klinikalltag vorkommenden Umgebungsäquivalentdosismessungen, als auch die Simulation einer Röntgenanlage mithilfe des Monte-Carlo Programms FLUKA. Als Simulationsaufgabe wurde das Spektrum der Röntgenanlage in Fortran77 programmiert und die weiteren Einstellungen in FLUKA durchgeführt. Zur Verifizierung der Simulation wurde der Röntgenraum der Technischen Universität in Ilmenau mithilfe eines konstruierten Messsystems ausgemessen und die Ortsdosismessgröße H*(10) mithilfe einer Kugelionisationskammer erfasst. Die Messungen erfolgten auf Bauch- und Augenhöhe. Außerdem wurde eine Messung hinter einer Bleischürze durchgeführt, um den Einfluss dieser zu untersuchen.



Wunder, Sophia; Hunold, Alexander; Fiedler, Patrique; Schlegelmilch, Falk; Schellhorn, Klaus; Haueisen, Jens;
Novel bifunctional cap for simultaneous electroencephalography and transcranial electrical stimulation. - In: Scientific reports. - [London] : Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature, ISSN 2045-2322, Bd. 8 (2018), 7259, insges. 11 S.

https://doi.org/10.1038/s41598-018-25562-x
Sauer, Lydia; Klemm, Matthias; Peters, Sven; Schweitzer, Dietrich; Schmidt, Johanna; Kreilkamp, Lukas; Ramm, Lisa; Meller, Daniel; Hammer, Martin;
Monitoring foveal sparing in geographic atrophy with fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy - a novel approach. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 96 (2018), 3, S. 257-266

https://doi.org/10.1111/aos.13587
Kreipe, Stefan;
Robust EMG based movement decoding for everyday life applications. - Ilmenau. - 48 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Oberächen-Elektromyographie (sEMG, engl.:surface electromyography) ist ein wichtiges Werkzeug im Feld der Neurorehabilitation. Besonders robotische Systeme, die durch auf sEMG basierende Bewegungsschätzungen angesteurert werden, kommen dort in den letzten Jahren vermehrt zum Einsatz. Dennoch bieten die allgemein verfügbaren Produkte nur eine begrenzte Funktionsfähigkeit, gerade in Alltagssituationen. Andererseits deuten aktuelle Forschungsergebnisse darauf hin, dass proportionelle Bewegungsschätzung in mehreren Achsen möglich ist, was die Grundlage für intuitive Kontrolle von robotischen Systemen darstellen würde. Aus dem Stand der Technik wurden die Teilprobleme dieser Aufgabe herausgearbeitet und existierende Lösungsansätze vorgestellt. Ein passendes Messsystem könnte eine solide Grundlage für ein vielversprechen Ansatz zur Messung und Dekodierung von sEMG bilden. Bereits damit, können viele Schwierigkeiten mit der Anwendung in Alltagssituationen angegangen werden. Für den Entwurf des Messsytems wurden zwei bisher nicht weit verbreitete Ansätze betrachtet: Elektrodengitter mit mittlerer Dichte (MD, engl.: medium density) und Trockenelektroden. Zur Bewertung wurde mit beiden während wiederholtem Strecken und Kontrahieren des Unterarms sEMG auf dem Oberarm gemessen. Verglichen wurden die gemessenen Signale mit konventionellem, muskelspezischem EMG, dass mit herkömmlichen Klebeelektroden gemessen wurde. In den EMG Hüllkurven, sowie den über alle Bewegungen gemittelten Hüllkurven konnten große Ähnlichkeiten zwischen den unterschiedlichen Messungen festgestellt werden. Weiterhin konnte mittels des MD sEMG Elektrodengitters die räumliche Verteilung der Muskelaktivierungen dargestellt werden. Auch eine Karte des relativen Informationsgehalts jeder Elektrode konnte aufgestellt werden. Man kann schlussfolgern, dass der Ansatz der MD sEMG Elektrodengittern eine sehr gute Möglichkeit darstellt, myoelektrische Signale (MES) aufzunehmen: Die muskelunspezische Platzierung hatte nur einen geringen Einuss auf den Informationsgehalt der Messungen und wie eine beispielhafte Klassizierung des Bewegunszustandes, sowie eine Schätzung des Ellenbogenwinkels zeigten, erlaubt die räumliche Information eine weitere Verbesserung der Dekodierung. Die Trockenelektroden waren prinzipiell in der Lage die relevanten Signale zu messen, jedoch brauchen sie besondere Aufmerksamkeit bei der Anwendung, um Störeinüsse zu vermeiden. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein Entwurf für MD sEMG Messsystem in Form eines Sleeves vorgestellt. Vorkehrungen wurden speziell im Bezug auf die Verwendung von Trockenelektroden und die einfache Anwendung in Alltagssituationen getroen. Das resultierende System stellt eine vielversprechende Grundlage für ein im Alltag anwendbares System zur Aufzeichnung und Dekodierung von sEMG dar.



Oppermann, Hannes;
Detection of intentions from functional movements from single-trial EEG for brain-computer interfacing in stroke rehabilitation. - Ilmenau. - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Schlaganfälle und damit einhergehende Veränderungen in der Organisation Neuronaler Netze im Gehirn führen häufig zu Einschränkungen der motorischen Fähigkeiten. Aus diesem Grund stieg in den letzten Jahren das Interesse an Themen wie Neurorehabilitation und der Realisierung von Gehirn-Computer Schnittstellen. Diese Studie untersucht die Möglichkeit, Intentionen funktioneller Bewegungen mittels Elektroenzephalographie-Aufnahmen zu detektieren. Dazu führten 13 gesunde Probanden verschiedene funktionelle Bewegungen der unteren Extremitäten aus. Diese Bewegungen erfordern den gleichzeitigen Einsatz verschiedener Muskelgruppen und Gelenke. Zur Signalaufnahme wurden 35 Oberflächenelektroden verwendet (F, FC, C, CP, P [5, ,z, 6]). Die aufgenommenen Signale wurden in Bezug auf zwei Kontrollsignale, die bewegungsinduzierten kortikalen Potentiale und die ereignisbezogene Desynchronisation, vorverarbeitet und präpariert. Daraus wurden im Folgenden Merkmale aus dem Zeit-, Frequenz- und Zeit-Frequenz- Bereich extrahiert. Mittels der Hauptkomponentenanalyse und der Random Forest Methode konnten daraus wichtige Merkmale bestimmt und ausgewählt werden. Um die aufgenommenen Bewegungsabsichten und die Ruhesignale zu klassifizieren, wurden die lineare Diskriminanzanalyse und die Random Forest Methode verwendet. Weder aus der Hauptkomponentenanalyse noch aus der Random Forest Methode ließen sich einzelne Merkmale oder Kanäle herausfiltern, die für alle Probanden und alle Bewegungen besonders aussagekräftig waren. Die Ergebnisse der Klassifikation für die bewegungsinduzierten Potentiale (lineare Diskriminanzanalyse: 0,81 ± 0,07 und Random Forest: 0,91 ± 0,04) waren erkennbar höher als die Ergebnisse der ereignisbezogenen Desynchronisationen (lineare Diskriminanzanalyse: 0,61 ± 0,12 und Random Forest: 0,73 ± 0,11). Ebenfalls wurde erkennbar, dass die Random Forest Methode bessere Ergebnisse liefert als die lineare Diskriminanzanalyse. Zwischen den Ergebnissen der einzelnen Bewegungen konnte man je nach Methode und Kontrollsignal keine großen Unterschiede erkennen, die Standardabweichungen dafür lagen zwischen 0,01 und 0,02. Mit der Studie wurde gezeigt, dass es möglich ist Bewegungsintentionen und Ruhesignale zu unterscheiden. Vergleicht man die erzielten Ergebnisse mit Aussagen vergleichbarer Studien und zieht man die unterschiedlichen Bewegungsarten (funktionelle Bewegungen - isolierte Bewegungen) in Betracht, sind ähnliche Resultate erkennbar. Für die Entwicklung einer Gehirn-Computer Schnittstelle mit Anwendung in der Rehabilitation müssen jedoch noch weitere Aspekte untersucht und erforscht werden, wie z.B. die Online-Analyse oder die Qualität der Signale bei Patienten.



Esch, Lorenz; Sun, Limin; Klüber, Viktor; Lew, Seok; Baumgarten, Daniel; Grant, P. Ellen; Okada, Yoshio; Haueisen, Jens; Hämäläinen, Matti S.; Dinh, Christoph;
MNE Scan: software for real-time processing of electrophysiological data. - In: Journal of neuroscience methods. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-678X, Bd. 303 (2018), S. 55-67

https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2018.03.020
Wikert, Jörg;
Identifizierung und Analyse von Zeichnungs- und Fertigungstoleranzen bei medizinischen Röntgenröhren auf deren Elektronenoptik mit Hilfe numerischer Simulationen. - Ilmenau. - 164 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die simulationsbasierte Produktoptimierung bietet viele Vorteile beim Design und der Fehleranalyse medizinischer Röntgenröhren. In der vorliegenden Masterarbeit werden die Auswirkungen von Zeichnungs- und Fertigungstoleranzen auf den optischen Brennfleck einer P40 MoW Mammographieröhre der Siemens Healthcare GmbH mittels numerischer Simulationen untersucht. Als Simulationstool wird CST Microwave Studio verwendet. Für die Auswertung der Simulationsdaten ist eigens ein Auswertetool namens focus.one entwickelt worden, mit dem sich die definierten Brennfleckkriterien: Dimension, Lage, Form und Belegung analysieren lassen. Die ausgewerteten Toleranzbereiche werden mit einem selbst entwickelten Score bewertet, anhand dessen der Einfluss der einzelnen Toleranzen verglichen wird. Die Simulationsstudie im Rahmen dieser Masterarbeit zeigt, dass die Fertigungstoleranzen tendenziell einen größeren Einfluss auf den Brennfleck aufweisen als die Zeichnungstoleranzen.



Pätzold, Nadine;
Verifizierung von Monte-Carlo-Simulationen eines Tomotherapie-Beschleunigers durch Berechnung einfacher geometrischer Felder verschiedener Feldbreiten und Formen in physikalischen Phantomen und Vergleich dieser mit realen Messungen. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Motivation: Die Genauigkeit von Bestrahlungsplanungssystemen und ihren Dosisberechnungsalgorithmen ist ausschlaggebend für den Erfolg strahlentherapeutischer Behandlungen. Die Berechnung der Dosisverteilungen von Tomotherapie-Anwendungen kann durch die Rotation der Gantry bei simultanem Tischvorschub und dynamischen Bewegungen der Multi-Leaf-Kollimatoren jedoch sehr komplex sein. Besonders für solch hochdimensionale Berechnungsprobleme sind Monte-Carlo-Simulationen vorteilhaft. Ziel: Gegenstand dieser Arbeit war die Entwicklung und Verifizierung einer Monte-Carlo- Simulation eines TomoHD -Tomotherapie-Systems durch Berechnung von Dosisverteilungen in Phantomen für verschiedene Feldgrößen und den Vergleich dieser mit Messdaten. Material und Methoden: Ein Modell einer Tomotherapie-Gantry mit einem 6MeVLinearbeschleuniger und Modelle von Phantomen unterschiedlicher Materialien (PMMA, RW3, SolidWater, Wassertank) wurden in dem Monte-Carlo-Simulationspaket GEANT4 implementiert und Dosisverteilungen in den Phantomen für verschiedene Feldgrößen berechnet. Die Simulationsergebnisse wurden mit realen Messungen durch Ionisationskammern verglichen. Ergebnisse & Auswertung: Die aus simulierten Dosisverteilungen berechneten Tiefendosiskurven zeigten akzeptable Übereinstimmungen mit den Messdaten, wobei mittlere absolute Messabweichungen der normierten, relativen Dosis zwischen 3.55% und 5.67% erreicht wurden (PMMA: 3.91% ± 2.47%; RW3: 3.68% ± 2.19%; SolidWater: 3.72% ± 2.23%; Wasser (10 × 5 cm2): 4.63% ± 4.16%; Wasser (25 × 1 cm2): 4.18% ± 3.08%; Wasser (25 × 2.5 cm2): 5.67% ± 3.28%; Wasser (25 × 5 cm2): 3.55% ± 3.67%). Die Schwankungen der berechneten Dosisverläufe spiegeln den stochastischen Charakter des Monte-Carlo-Verfahrens wider und haben ihre Ursachen in der begrenzten Anzahl der verfolgten Teilchen, sowie in den kleinen Abmaßen der Messvoxel. Die Ungenauigkeiten der Simulation sind weiterhin auf das genutzte Energiespektrum, die Parameter des Spots, Vereinfachungen der Geometrie und Fehler der Messkammern zurückzuführen. Fazit: Eine Tomotherapie-Gantry und vier Phantome konnten erfolgreich modelliert und Dosisverläufe berechnet werden, welche die erwarteten Merkmale und akzeptable Übereinstimmungen mit Messdaten zeigten. Das entwickelte Monte-Carlo-Modell kann zur Dosisberechnung und für zukünftige Forschung eingesetzt werden, wobei Systemparameter weiter angepasst werden sollten.



Bauroth, Max;
Analyse des Einflusses von verteilten axonalen Leitungsverzögerungen auf lokale kortikale Netzwerke. - Ilmenau. - 104 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Das Verständnis des Menschen über die im Gehirn ablaufenden Prozesse ist dieser Tage bereits weit entwickelt, jedoch gleichzeitig weit davon entfernt, als umfassend angesehen werden zu können. Mathematische Modelle helfen hierbei, die komplexen Mechaniken zu simplifizieren und zu beschreiben. Eine Klasse dieser Modelle wird neuronale Massenmodelle genannt und ist gut dazu geeignet, begrenzte Regionen im Gehirn zu modellieren und deren Funktion zu replizieren. Hierbei wird angenommen, dass selbige bestimmte Basisoperationen formen. Zudem existieren viele Einflüsse aus der Realität, welche in den verwendeten mathematischen Herangehensweisen oft vereinfacht dargestellt werden. Bei einem dieser Einflüsse handelt es sich um Zeitverzögerungen zwischen miteinander interagierenden Strukturen. In dieser Arbeit wird ein einzelnes modifiziertes neuronales Massenmodell nach Jansen-Rit verwendet, um die Auswirkungen von axonalen Leitungsverzögerungen auf dessen Antwortverhalten zu analysieren. Die Verzögerungen werden hierbei als Verteilungen modelliert, um den natürlichen Charakteristika der Verbindungswege und deren Einflüssen auf die Latenzen zu entsprechen. Sie werden genutzt, um unterschiedliche und definierte Stimuli zu modifizieren, welche das Modell anregen und als Basis für die Analyse dienen. Die Berechnungsgrundlage der Zeitverzögerungen bilden experimentelle Daten zu axonalen Durchmessern. Diese werden mittels einer geeigneten Funktion parametrisiert und in eine Verteilung von Leitungsverzögerungen umgerechnet. Wichtige, bei der Modellierung der Latenzen benötigte Variablen, werden identifiziert und deren Einfluss auf das dynamische Verhalten des Systems anhand entsprechender Analysemethoden ermittelt. Als beste zur Repräsentation der Daten geeignete Funktion stellte sich die Log-normal Verteilung heraus. Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Abhängigkeit des Antwortverhaltens des neuronalen Massenmodells von der allgemeinen Form des applizierten Stimulus nachgewiesen werden. Bei den exemplarisch verwendeten Distanzen trat dieser Effekt jedoch erst bei Entfernungen > 1 cm auf. Der Grad der Myelinisierung der Datengrundlage besitzt ebenfalls Einfluss auf die Art der Antwort, jedoch konnte hier keine klare Systematik erkannt werden. Die durch die einbezogenen Leitungsverzögerungen bedingten Änderungen des Antwortverhaltens des neuronalen Massenmodells bewirken eine Modifikation seiner Basisoperationen.



Fiedler, Patrique; Mühle, Richard; Griebel, Stefan; Pedrosa, Paulo; Fonseca, Carlos; Vaz, Felipe; Zanow, Frank; Haueisen, Jens;
Contact pressure and flexibility of multipin dry EEG electrodes. - In: IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1558-0210, Bd. 26 (2018), 4, S. 750-757

https://doi.org/10.1109/TNSRE.2018.2811752
Höhn, Maik;
Entwicklung eines Sensors zur nicht invasiven Messung physikalischer Eigenschaften von Fluiden mittels Ultraschall. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Diese Arbeit präsentiert die Entwicklung eines Sensors zur Messung der Schallgeschwindigkeit eines Fluid. Aufbauend auf den theoretischen Grundlagen zu Schallwellen wird ein Clamp-On Sensor entwickelt. Basierend auf Laufzeitmessung der Schallsignale wird die Schallgeschwindigkeit der Fluide berechnet. Der Sensor kann an Schläuchen mit 1 Zoll Durchmesser verwendet werden. Der Sensor besteht neben der Messstrecke zusätzlich aus einer Referenzstrecke, um den Einfluss der Temperatur zu erfassen. Über die ermittelten Schallgeschwindigkeiten sollen Veränderungen im Medium erfasst werden. Auch eine Bestimmung des Mediums soll implementiert werden. Zuerst werden Untersuchungen zum Temperatureinfluss gemacht, um diesen später zu kompensieren. Anschließend wird die Wirkung verschiedener Medien auf das Messsignal untersucht. Es werden unter anderem destilliertes Wasser und Kochsalzlösungen durchschallt. Zum Erfassen und Speichern der Messwerte wird eine Applikation in LabVIEW geschrieben. Besonders die Schwierigkeiten, welche bei der nicht invasiven Messmethode auftreten, werden diskutiert.



Sonntag, Hermann; Haueisen, Jens; Maess, Burkhard;
Quality assessment of MEG-to-MRI coregistrations. - In: Physics in medicine and biology : an official journal of the Institute of Physics and Engineering in Medicine.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6560, Bd. 63 (2018), 7, S. 075003, insges. 16 S.
- Erratum: Bd. 63 (2018), 10, Seite 109601, insges. 1 S.

https://doi.org/10.1088/1361-6560/aab248
Stone, David B.; Tamburro, Gabriella; Fiedler, Patrique; Haueisen, Jens; Comani, Silvia;
Automatic removal of physiological artifacts in EEG: the optimized fingerprint method for sports science applications. - In: Frontiers in human neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-5161, Bd. 12 (2018), 96, S. 1-15

https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.00096
Zwinscher, Paul;
Herstellung und Charakterisierung von Elektroden zur transkranialen Stimulation. - Ilmenau. - 131 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Hirnstimulation hat als Alternative zu pharmakologischen Ansätzen zur Behandlung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen immer mehr an Bedeutung gewonnen. In diesem Zusammenhang bietet die elektrische Stimulation im Gehirn die Möglichkeit einer hochwirksamen, individualisierten Behandlung. Mithilfe einer transkranialen Stromstimulation ist es möglich, verschiedenste Erkrankungen wie Alzheimer, Schlaganfälle oder Epilepsie zu beeinflussen. Dabei sollen Elektroden die Weiterleitung des Stromes vom Stimulationsgerät zur Kopfhaut erleichtern. Gewöhnliche Stimulationselektroden der Humanstimulation sind in der Regel sehr groß, sodass weite Teile des Gehirns stimuliert werden. Das Ziel zukünftiger Stimulationselektroden ist es, das betroffene Areal im menschlichen Gehirn präziser stimulieren zu können. Des Weiteren sollen sie den Patienten einen höheren Tragekomfort bieten sowie die Stimulation in Gegenwart von Haaren erleichtern. Dank neuartiger Materialien und integrierten elektronischen Systemtechnologien ist es möglich, eine neue Generation von Trockenelektroden herzustellen, um die entsprechende fokale Stimulation von kleinen Arealen im Gehirn zu erreichen. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung und Charakterisierung von neuartigen, langzeitstabilen Stimulationselektroden für den therapeutischen und diagnostischen Bereich, welche zugleich einen zuverlässigen Stromimpuls weiterleiten können. Im ersten Teil der Arbeit werden die Designs der Elektroden sowie deren Konstruktion erläutert und herausgearbeitet, welche darüber hinaus als Vorarbeit der generativen Fertigung dienen. Im zweiten Teil der Arbeit werden die verschiedenen Elektrodenmaterialien hinsichtlich ihrer Eigenschaften charakterisiert sowie abschließend bewertet.



Rönsch, Konstantin;
Monte Carlo Simulation bei der Erzeugung hochenergetischer Teilchen- und Wellenstrahlung am Linearbeschleuniger unter dem Aspekt der Neutronenverteilung. - Ilmenau. - 137 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Ausarbeitung und Umsetzung von Monte-Carlo-Simulationen am Strahlerkopf von Elektronenlinearbeschleunigern, um Aussagen über die durch Neutronenstrahlung hervorgerufenen Niedrigdosiswerte in einem simulierten Patientenphantom zu treffen. Für dieses Ziel werden Messreihen an Linearbeschleunigern zur Messung der Umgebungsäquivalentdosisleistung durch Einsatz einer Neutronensonde vorgenommen. Durch Anwendung des Simulationsprogrammes Fluka wird das Spektrum der auftretenden Neutronenstrahlung am Target des Strahlerkopfes detektiert, in eine idealisierte Neutronenquelle implementiert und auf der Grundlage der Auswertung der Messreihen normiert. Zur Beurteilung und Auswertung der Niedrigdosiswerte wird des Weiteren ein Patientenphantom aus einem CT-Datensatz in den Simulationsraum eingefügt und nach Abschluss der Simulation der Neutronenstrahlung werden auftretende Äquivalentdosen in unterschiedlichen Organen detektiert.



Aghayev, Eldar;
Analyse von Ortsabhängigkeiten bei der Elektrodenpositionierung zur Gewinnung elektroretinographer Daten. - Ilmenau. - 76 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Ziel: Es ist nicht immer möglich, vor allem bei kleinen Kindern, elektroretinographe Daten mittels Elektroden, die direkten Kontakt mit dem Auge haben, zu gewinnen. Als Alternative lassen sich Elektroretinogramme (ERG) mit Hauelektroden am Unterlid ableiten. Dabei verschlechtert sich jedoch das Signal-Rausch-Verhältnis (SRV). Um die bestmögliche Position für eine Hautableitung in zukünftigen Untersuchungen zu wählen, wurde in dieser Arbeit der Einfluss unterschiedlicher Positionierungen der aktiven Hautelektrode verglichen. Zusätzlich wurde auf Abhängigkeit verschiedener Platzierungen der Referenzelektrode untersucht. Methode: In einer Studie wurden 10 Probanden mit einem Ganzfeld-Stimulator stimuliert. Unter photopischen Bedingungen wurden Standard ERGs mit der aktiven Ag/AgCl-Elektrode an 4 Positionen unterhalb des Auges, am inneren sowie am äußeren Augenwinkel und mit der Referenz am Ohrläppchen und am äußeren Augenwinkel abgeleitet. Die Lichtstimulation bestand aus 70 Blitzen und zum Schluss wurden die Signale gemittelt. Die Amplitude sowie die Latenz der a-Welle und der b-Welle und Spitze-Spitze-Amplitude wurden ausgewertet. Ergebnisse: Zwischen den Latenzen an unterschiedlichen Positionen lagen in allen Fällen keine signifikanten Unterschiede vor. Die Amplitudenmittelwerte zeigten, dass die Amplituden mit der Referenz am Ohrläppchen größer waren. Mit steigendem Abstand unterhalb des Auges wurden die Signale kleiner. Die Position am Unterlid lieferte stets die größten Amplituden. Die Amplituden am inneren Augenwinkel zeigten zwar überall keine signifikanten Unterschiede zu den Amplituden am Unterlid, waren jedoch im Mittel bei b-Wellen kleiner. Die Position am äußeren Augenwinkel lieferte die zweitkleinsten Amplituden. Schlussfolgerung: Es besteht eine Abhängigkeit unterschiedlicher Platzierungen sowohl der aktiven Elektrode als auch der Referenzelektrode. Bei einer ERG-Hautableitung soll die aktive Elektrode nah am Auge platziert werden. Die Position am Unterlid eignet sich am besten. Alternativ kann die Elektrode am inneren Augenwinkel platziert werden. Als Referenz eignen sich Ohrläppchen am besten.



Pfannstiel, Felix;
Etablierung und Evaluierung einer automatisierten Qualitätssicherung am medizinischen Linearbeschleuniger mit eingebauten Flatpaneldetektor und dem Programm DoseLab. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Etablierung und Evaluierung einer automatisierten Qualitätssicherung am medizinischen Linearbeschleuniger in der Strahlentherapie Bamberg. Zur Bildakquirierung der Prüfbilder wird das EPID verwendet und zur Automatisierung der Bildanalyse das Programm DoseLab der Firma Mobius. Es wird der Frage nachgegangen, inwieweit diese Kombination die etablierten Qualitätssicherungsprozeduren ersetzten kann und welcher zeitliche Vorteil, bei gleichbleibender Ergebnisqualität, für den Medizinphysikexperten erreicht werden kann. Dafür wird zuerst ein Überblick über den gesetzlichen Hintergrund und die technischen Grundlagen gegeben. Es wird eine Evaluierung der Analysemöglichkeiten der Software DoseLab durchgeführt, um mit diesem Wissen eine Auswahl an Testprozeduren aus den DIN-Normen zu treffen. Diese Prozeduren werden sowohl mit der Kombination aus EPID und DoseLab durchgeführt, als auch mit der etablierten Variante. Zur Evaluierung etwaiger Leistungsgrenzen von DoseLab werden absichtlich veränderte Geräteparameter untersucht. Zur Automatisierung der Qualitätssicherung werden die einzelnen Prozeduren in einer Sequenz zusammengefasst, um diese im autoQA Modus von DoseLab durchzuführen. Durch den Vergleich mit den etablierten Prozeduren kann festgestellt werden, dass die Qualität der Ergebnisse unverändert bleibt. Darüber hinaus kann eine Reduktion des Aufwandes und der Dauer der Bildakquisition, sowie deren Analyse festgestellt werden. Durch die veränderten Geräteparameter werden Schwächen in der Analyse von DoseLab ersichtlich. Das Ziel durch die Automatisierung im Bereich der maschinellen Qualitätssicherung eine große Erleichterung im Aufwand des Medizinphysikexperten zu erreichen, kann bestätigt werden.



Leucht, Chris;
Konzeption eines HL7-FHIR-basierten PVS-Datenmodells. - Ilmenau. - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In einer alternden Gesellschaft mit stetig steigender Nachfrage nach medizinischen Dienstleistungen bei nur mäßig wachsenden Kapazitäten, ist zur Unterstützung von Ärzten und medizinischen Fachpersonal eine umfassende Vernetzung der Akteure im Gesundheitswesen notwendig, um vorhandene Ressourcen effizient zu nutzen und überregional auf Expertise zuzugreifen. Durch die hohe Diversität vorhandener Soft- und Hardware-Systeme zur Generierung und Verarbeitung von medizinischer Information ist die Interoperabilität für die erfolgreiche und sichere Kommunikation im Netz der Dienstleister zu gewährleisten. Zur Etablierung der Interoperabilität auf mehreren Ebenen sind Datenstandards und medizinische Terminologien notwendig, wobei der HL7-FHIR-Standard im Zusammenhang zur Umsetzung in Praxisverwaltungssystemen der niedergelassenen Ärzte untersucht wird. Hierzu werden die Funktionen eines PVS, mit ihren essentiellen Datenobjekten identifiziert, gegen geltende gesetzliche Bestimmungen überprüft und in die Funktionsmodule Patientenstammdatenverwaltung, medizinische Dokumentation, Organisation und Verwaltung, sowie Abrechnung beim Kostenträger unterteilt. Als Ergebnis der Arbeit steht ein Datenmodell in FHIR dessen verknüpfte, interoperable Dateneinheiten die genannten Funktionsmodule abbildet und anhand einer beispielhaften Anwendung in Relation setzt.



Johnson Chacko, Lejo; Schmidbauer, Dominik T.; Handschuh, Stephan; Reka, Alen; Fritscher, Karl D.; Raudaschl, Patrik; Saba, Rami; Handler, Michael; Schier, Peter P.; Baumgarten, Daniel; Fischer, Natalie; Pechriggl, Elisabeth J.; Brenner, Erich; Hoermann, Romed; Glueckert, Rudolf; Schrott-Fischer, Anneliese;
Analysis of vestibular labyrinthine geometry and variation in the human temporal bone. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 12 (2018), 107, S. 1-13

https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00107
Tamburro, Gabriella; Fiedler, Patrique; Stone, David; Haueisen, Jens; Comani, Silvia;
A new ICA-based fingerprint method for the automatic removal of physiological artifacts from EEG recordings. - In: PeerJ. - London [u.a.] : PeerJ, Inc., ISSN 2167-8359, Bd. 6 (2018), e4380, insges. 35 S.

https://doi.org/10.7717/peerj.4380
Müller, Elena K.; Gräfe, Christine; Wiekhorst, Frank; Bergemann, Christian; Weidner, Andreas; Dutz, Silvio; Clement, Joachim H.;
Magnetic nanoparticles interact and pass an in vitro co-culture blood-placenta barrier model. - In: Nanomaterials : open access journal.. - Basel : MDPI, ISSN 2079-4991, Bd. 8 (2018), 2, 108, insges. 13 S.

https://doi.org/10.3390/nano8020108
Schröder, Paul;
Entwicklung eines Implementierungsansatzes für die Ausleuchtfeldprüfung des Röntgenstrahlers Optilix 154 /30/50 R. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die genaue Ausrichtung des Strahlenkegels ist essentiell für eine fehlerfreie Zentralprojektion. Die Zentrierung des Kegels erfolgte beim Optilix 154 30/50 R Strahler anhand der Ausleuchtfeldprüfung. Für den Beweis der Notwendigkeit der Ausleuchtfeldprüfung wurden zunächst die Toleranzen der einzelnen Prüfschritte berechnet. Dazu wurden Winkelabweichungen des Zentralstrahls, der einzelnen Prozesse bestimmt. Diese wurden mit der ermittelten Genauigkeit der Ausleuchtfeldvorrichtung verglichen. Nachfolgend wurden drei Konzepte entwickelt, um eine technisch realisierbare Lösung für diesen Prüfschritt auf der Anlage zu gewährleisten. Nach dem Vergleich dieser wurde sich für die Konstruktion einer Kameravorrichtung entschieden. Mithilfe des anschließenden Tests hat sich die erfolgreiche Implementierung des Lösungsansatzes bestätigt und ermöglicht die Integration des Strahlers in die neue Anlage.



Kasbohm, Maximilian;
Technische Analyse zur elektro-sensorischen 3D-Erfassung des Fußes in einem Schuh. - Ilmenau. - 46 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die eigenen Füße sind ein wichtiger Bestandteil der eigenen Gesundheit und leisten einen großen Beitrag zum persönlichen Wohlbefinden. Durch zu hohe Belastungen, Deformationen, aber besonders bei Erkrankungen, wie Diabetes mellitus sind die Füße besonders anfällig für schwerwiegende Verletzungen. Maßgefertigte Schuhe können dieses Risiko erheblich senken. Zur Analyse der Füße werden bereits smarte Schuhsolen eingesetzt, die die Druckverteilung unter dem Fuß bestimmen können. Die Seiten, sowie der Fußrücken werden somit nicht erfasst. Eine dreidimensionale Erfassung des Fußes im Schuh soll zukünftig die korrekte Lage des Fußes sicherstellen. Dazu werden in dieser Arbeit die Anwendbarkeit der Technologien auf resistiver und kapazitiver Basis erforscht.



Hoffmann, Rebecca;
Statistische Untersuchung hinsichtlich der Austauschbarkeit der Messergebnisse eines photogrammetrischen Messverfahrens (am Beispiel des Bodytronic® 600, Bauerfeind AG, Zeulenroda-Triebes) mit denen der Wasserplethysmographie bei der Beinvolumetrie. - Ilmenau. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

In der vorliegenden Arbeit wird die Austauschbarkeit der Messergebnisse des photogrammetrischen Messsystems BODYTRONIC® 600 mit denen des Wasserplethysmographen für die Beinvolumetrie behandelt. Es wird untersucht, ob beide Messverfahren zu den gleichen Ergebnissen kommen und damit in der Praxis durch das jeweils andere ersetzt werden könnten. Zunächst wird der medizinische Hintergrund, vor dem die Beinvolumetrie eingesetzt wird, erläutert und die in der Praxis gängigen Verfahren vorgestellt. In einem Probandenversuch werden die Messergebnisse des BODYTRONIC® 600 zur Längen- und Umfangsmessung mit denen des Maßbandes verglichen und der Einfluss der Körperhaltung untersucht. Weiterhin wird die Auswirkung der Eintauchtiefe bei der Wasserplethysmographie betrachtet und schließlich die Messwerte der Beinvolumina gegenübergestellt. In weiteren Versuchen zur Wiederholpräzision und Reproduzierbarkeit wird die Konstanz der Messwerte beider Verfahren untersucht. Nach der statistischen Auswertung erfolgt eine Einschätzung der erlangten Ergebnisse. Dabei ergab sich eine leichte Differenz bei den Volumenwerten, wobei die des BODYTRONIC® 600 geringere Schwankungen aufweisen. Abschließend werden Anregungen und Ausblicke für die weitere Beurteilung des BODYTRONIC® 600 für den praktischen Einsatz zur Beinvolumetrie gegeben.



Kirchner, André; Zielhofer, Christoph; Werther, Lukas; Schneider, Michael; Linzen, Sven; Wilken, Dennis; Wunderlich, Tina; Rabbel, Wolfgang; Meyer, Cornelius; Schmidt, Johannes; Schneider, Birgit; Berg-Hobohm, Stefanie; Ettel, Peter;
A multidisciplinary approach in wetland geoarchaeology: survey of the missing southern canal connection of the Fossa Carolina (SW Germany). - In: Quaternary international : the journal of the International Union for Quaternary Research.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1040-6182, Bd. 473 (2018), Part A, (15. Apr.), Seite 3-20

https://doi.org/10.1016/j.quaint.2017.12.021
Richter, Maximilian;
Analyse und Korrektur von Bewegungsartefakten in der in vivo Multiphotonentomografie der Brust. - Ilmenau. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Korrektur von Bewegungsartefakten in Multiphotonentomografieaufnahmen der Brust, welche anhand von realen Aufnahmen in Herzschlag-, Atem- und Vibrationsartefakte systematisiert wurden. Aufgrund des diagnostischen Anwendungsszenarios im klinischen Umfeld, wurde sich auf die Vibrationsartefakte konzentriert. Es wurde eine Algorithmus zur Ausrichtung verschobener Bildkanten, basierend auf der Kreuzkorrelation zu einem mediangefiltertem Bild, entwickelt. Dabei wird das Bild basierend auf den vertikalen Kanten in Intervalle aufgeteilt. Eine qualitative Auswertung erfolgte anhand einer Artefaktfreien MPT-Aufnahme des Arms, anhand der Vibrationsartefakte simuliert worden. Des weiteren wurde das Verfahren an realen Brustaufnahmen getestet. Insgesamt ergab sich eine deutliche Verbesserung der visuellen Bildqualität durch die Wiederherstellung glatter Kantenverläufe. Stark deformierte Formveränderungen kann der Algorithmus nicht korrigieren.



Biehl, Philipp; Lühe, Moritz; Dutz, Silvio; Schacher, Felix H.;
Synthesis, characterization, and applications of magnetic nanoparticles featuring polyzwitterionic coatings. - In: Polymers. - Basel : MDPI, ISSN 2073-4360, Bd. 10 (2018), 1, 91, insges. 28 S.

http://dx.doi.org/10.3390/polym10010091
Schirmer, Brian;
Mammographie-Röntgenröhren : methodisch-technische Analyse und Bewertung eines aktuellen Entwicklungsansatzes. - Ilmenau. - 185 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Das bearbeitete Masterarbeitsthema zielt auf eine spezielle Applikation der Röntgendiagnostik ab: die Mammographie. Diese zeichnet sich durch einige Besonderheiten gegenüber klassischer Radiographie und Fluoroskopie aus, wodurch sich ebenfalls spezifische Anforderungen an die Strahlenquelle - die Röntgenröhre oder den Röntgenstrahler - ergeben. Es gibt zum Beispiel spezielle Forderungen der Applikationen Screening und Tomosynthese, verbunden mit den steigenden Erwartungen bezüglich Patientendurchsatz, Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Diese zwingen die Hersteller in neue Produkte zu investieren und nach der optimalen Umsetzung unter Berücksichtigung dieser Anforderungen zu suchen. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird, ausgehend von Applikationsanforderungen der Mammographie, ein Entwicklungsansatz methodisch-technisch analysiert und bewertet. Ziel ist es, eine Gesamtaussage zu generieren, die den Entwicklungsansatz im Vergleich zum aktuellen Seriensystem und somit zum Marktstandard betrachtet. Die Analyse erfolgt durch umfassende analytische Betrachtung, Simulation und Versuchsmessungen auf Prototypenbasis. Der Entwicklungsansatz konzentriert sich auf ein alternatives Röntgenröhrendesign für eine Mammographie-Röntgenröhre. Die Arbeit wurde durchgeführt in Zusammenarbeit mit dem Röntgenwerk Rudolstadt der Siemens Healthcare GmbH, wo Strahlenquellen für Röntgendiagnostik und Strahlentherapie entwickelt und gefertigt werden.



Wolf, Arne;
Detektion von Lotpaste mittels Strukturanalyse. - Ilmenau. - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Bei der Herstellung von Leiterplatten bietet das sog. "PCB jet printing" gegenüber herkömmlichen Methoden diverse Vorteile wie z.B. höhere Präzision, weniger Verschleißteile und geringere Produktionskosten. Es handelt sich um ein Verfahren, bei dem das gewünschte Volumen von Lotpaste an eine beliebige Position auf der Leiterplatte mit geringem Aufwand appliziert wird. Dieser Prozess ist fehlerbehaftet. So können z.B. Luftblaseneinschlüsse in Druckerdüsen zu Schwankungen des erwünschten Lotpastenvolumens führen. Damit wird eine Qualitätskontrolle notwendig. Dafür sollen Aufnahmen von bereits gedruckten Leiterplatten als Grundlage dienen und die charakteristische Oberflächenstruktur der Lotpaste analysiert und genutzt werden. Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, unter Verwendung von Haralick'schen Texturmerkmalen einen Algorithmus zur Detektion von Lotpaste auf Leiterplatten zu entwerfen. Dafür werden aus graustufigen Leiterplattenaufnahmen einzelne Lotpunkte und nicht aus Lotmasse bestehende Strukturen extrahiert. Für beide Klassen werden die Haralick'schen Texturparamter ermittelt und die zur Klassifizierung geeigneten ausgewählt. Basierend auf diesen Parametern wird mit MATLAB (Image Processing Toolbox) ein Detektionsalgorithmus und eine grafische Benutzeroberfläche entwickelt. Anschließend wird anhand von vier Datensätzen mit insgesamt 267 Leiterplattenaufnahmen die Effizienz des Algorithmus und damit die Anwendbarkeit der Haralick'schen Texturparameter (Kontrast, Energie, Homogenität, Varianz und Entropie) bei der Detektion von Lotpaste nachgewiesen.



Lühe, Moritz; von derWeidner, Andreas; Dutz, Silvio; Schacher, Felix H.;
Reversible electrostatic adsorption of polyelectrolytes and bovine serum albumin onto polyzwitterion-coated magnetic multicore nanoparticles: implications for sensing and drug delivery. - In: ACS applied nano materials. - Washington, DC : ACS Publications, ISSN 2574-0970, Bd. 1 (2018), 1, S. 232-244

https://doi.org/10.1021/acsanm.7b00118
Dinh, Christoph; Esch, Lorenz; Rühle, Johannes; Bollmann, Steffen; Güllmar, Daniel; Baumgarten, Daniel; Hämäläinen, Matti S.; Haueisen, Jens;
Real-time clustered multiple signal classification (RTC-MUSIC). - In: Brain topography : a journal of cerebral function and dynamics.. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-6792, Bd. 31 (2018), 1, S. 125-128

https://doi.org/10.1007/s10548-017-0586-7
Poljak, Dragan; Cvetkovi´c, Mario; Dori´c, Vicko; Zulim, Ivana; &DZcy;ogaš, Zoran; Rogi´c Vidakovi´c, Maja; Haueisen, Jens; Drissi, Khalil El Khamlichi;
Integral equation formulations and related numerical solution methods in some biomedical applications of electromagnetic fields: transcranial magnetic stimulation (TMS), nerve fiber stimulation. - In: International journal of e-health and medical communications : IJEHMC ; an official publication of the Information Resources Management Association.. - Hershey, Pa. : IGI Global, ISSN 1947-3168, Bd. 9 (2018), 1, S. 65-84

https://doi.org/10.4018/IJEHMC.2018010105
Szymkiewicz, Jennifer;
Kritische Lieferanten bei der Carl Zeiss Meditec AG : Analyse und Einführung von qualitätssichernden Maßnahmen. - Ilmenau. - 130 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Medizinprodukte spielen eine elementare Rolle in der Diagnose und Therapie von verschiedenen Erkrankungen. Zur gleichen Zeit können sie Fehlfunktionen und unerwünschte Ergebnisse verursachen, die schwerwiegende Folgen haben können. Um das Wohlergehen von Patienten und Anwendern zu gewährleistet, werden von europäischen Behörden strenge Auflagen für Medizinprodukte strenge Auflagen definiert. Diese festgelegten grundlegenden Anforderungen müssen durch den kompletten Herstellungsweg eingehalten werden. Viele Fehlerursachen können auf die Zulieferkette zurückgeführt werden, daher konzentrieren sich die Behörden zunehmend auf Lieferanten. Aus diesem Grund hat die Zentralstelle der Länder für Gesundheitsschutz bei Arzneimitteln und Medizinprodukten den Beschluss ZLG 3.9 B17 (Guidance for Notified Bodies auditing suppliers to medical device manufacturers) zur Überprüfung von Lieferanten bei Medizinprodukteherstellern veröffentlicht. In Zusammenarbeit mit der Carl Zeiss Meditec AG am Standort Jena soll mit dieser Bachelorarbeit ein effizienter und systematischer Ansatz zur Lieferantenidentifizierung nach ZLG geschaffen werden. Zunächst wird eine Analyse der regulatorischen Bedingungen und der theoretischen Grundlagen des Lieferantenmanagements durchgeführt. Des Weiteren wird die Lieferantenstrategie der Carl Zeiss Meditec AG berücksichtigt und zusätzliche Anforderungen aus dem Beschluss und der DIN EN ISO 13485:2016 erarbeitet. Im Rahmen der Bachelorarbeit konnten dabei zwei Entscheidungsflussdiagramme für Hardware Lieferanten und Dienstleister erstellt werden. Unter Anwendung dieser Werkzeuge kann ausgehenden von einer Unterscheidung nach Komponente oder Dienstleistung festgestellt werden, ob es sich um einen kritischen Lieferanten im Sinne des Beschlusses der ZLG handelt. Darüber hinaus wurden qualitätssichernde Maßnahmen gemäß dem Beschluss und der DIN EN ISO 13485:2016 eingeführt. Die nachhaltige Implementierung ist durch Anpassung von Verfahrens- und Arbeitsdokumenten sichergestellt.



Bellizzi, Gennaro; Bellizzi, Gennaro Giovanni; Bucci, Ovidio M.; Crocco, Lorenzo; Helbig, Marko; Ley, Sebastian; Sachs, Jürgen;
Optimization of the working conditions for magnetic nanoparticle-enhanced microwave diagnostics of breast cancer. - In: IEEE transactions on biomedical engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1558-2531, Bd. 65 (2018), 7, S. 1607-1616

https://doi.org/10.1109/TBME.2017.2753846
Kommissionierung von Elekta-Beschleunigern mit Agility-MLC im Compass System mit Hilfe eines Testfeldverfahrens. - Ilmenau. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Das Compass-System ist ein System zur Kontrollrechnung und messtechnischen Verifikation von intensitätsmodulierten Bestrahlungsplänen. Das System besteht aus zwei verschiedenen Detektoren, dem MatriXX- und dem Dolphin-Detektor sowie der dazugehörigen Software. Für den MatriXX-Detektor wird zusätzlich ein Winkelsensor benötigt. Die Detektoren werden zum Messen entweder direkt oder in einem festen Abstand an den Beschleunigerkopf fixiert. Bevor mit der Software gearbeitet werden kann, muss wie bei einem herkömmlichen Bestrahlungsplanungssystem ein Modell des Beschleunigers hinterlegt werden. Compass kann drei verschiedene Berechnungen durchführen. 1. Berechnung der Dosis im Patienten-CT anhand der Feldöffnungen und Dosismonitoreinheiten, die Compass mit dem Bestrahlungsplan aus dem Planungssystem erhält (computed dose). 2. Anhand der Detektormessung, die einem Gantry-Winkel und dem hinterlegten Beschleuniger-Modell zugeordnet ist, wird die 3D-Dosisverteilung im Patienten-CT berechnet (reconstructed dose). Die Ergebnisse können dann mit der Berechnung aus dem verwendeten Planungssystem verglichen und beurteilt werden. 3. Aus dem Bestrahlungsplan kann eine erwartete Fluenz in der Messebene errechnet werden (predicted dose). Die erwartete Fluenz kann als Gamma-Vergleich mit der Messung verglichen werden. Für das klinische Bestrahlungsplanungssystem Pinnacle^3 wurden Testfelder entwickelt, um verschiedene Modellparameter des Beschleunigers für das Bestrahlungsplanungssystem zu prüfen. Verwendet werden die Beschleunigungsspannungen 6 MV, 10 MV & 6 MV FFF. Diese Testfelder werden nun zur Prüfung des Compass-Systems eingesetzt. Bei der Firma IBA Dosimetry in Schwarzenbruck werden die Testfelder am firmeneigenen Beschleuniger auf ihre Wirksamkeit getestet. IBA Dosimetry verwendet das Planungssystem Monaco der Firma Elekta. Dieses wird zusätzlich mit dem Planungssystem Pinnacle^3 verglichen.



Link, Dietmar; Baumgarten, Daniel; Klee, Sascha;
Dynamic retinal vessel analysis using a spatial light modulator for stimulation. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 58 (2017), 8, 3131

https://doi.org/10.22032/dbt.40638
Klee, Sascha; Link, Dietmar;
The effect of different adaptation conditions on the dynamic vessel analysis. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 58 (2017), 8, 3106

https://doi.org/10.22032/dbt.40639
Kaeding, André; Stucke, Stephan; Faulbrück-Röhr, Sebastian;
OntoMedRisk - Multiagentensystem für die Risikoüberwachung im Krankenhaus. - In: MDI. - Mönchengladbach : mdi GbR c/o BVMI, ISSN 1438-0900, Bd. 19 (2017), 4, S. 112-115

Klemm, Matthias;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zu Fluorescence Lifetime Imaging Ophthalmoscopy. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (XI, 159 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Fluorescence Lifetime Imaging Ophthalmoscopy (FLIO), einem neuen Verfahren zur in vivo Messung der Autofluoreszenzabfälle endogener Fluorophore vom menschlichen Augenhintergrund. Die bisherigen Verfahren zur Approximation der Fluoreszenzlebensdauer aus den Autofluoreszenzabfällen stammen aus der Mikroskopie und sind daher nicht an die speziellen Bedingungen der in vivo Messungen am menschlichen Auge angepasst. Ziel der Arbeit war es, neue Verfahren der Messdatenverarbeitung zu entwickeln, welche die Fluoreszenzlebensdauerapproximation, insbesondere in FLIO-Daten, verbessern, sowie technische und physiologische Einflussfaktoren auf die FLIO-Methode zu untersuchen. Im Rahmen der Arbeit wurden daher neue Verfahren zur Behandlung von Artefakten durch eine inhomogene Fluoreszenzverteilung am Augenhintergrund sowie zur Behandlung von Artefakten durch Reflexionen im optischen Strahlengang des FLIO-Systems entwickelt. Die Modellierung der zeitaufgelösten Autofluoreszenzabfälle wurde erweitertet, um die Fluoreszenz des Augenhintergrunds als dreidimensionale Fläche zu betrachten, die Schichtstruktur des Auges abzubilden sowie die Fluoreszenz der natürlichen Augenlinse von einer separaten Messung zu berücksichtigen. Darüber hinaus wurden Verfahren entwickelt, welche durch Ausnutzung örtlicher Information Fehler in der Fluoreszenzlebensdauerapproximation reduzieren. Auf technischer Seite wurde die Wiederholbarkeit von FLIO anhand von Farbstoffen und Probanden untersucht, verschiedene FLIO-Systeme auf Vergleichbarkeit geprüft sowie die Eignung eines Weitwinkelobjektivs für FLIO-Messungen analysiert. Letztlich wurde der Einfluss der natürlichen Augenlinse und des Blutzuckerspiegels auf die Fluoreszenzlebensdauern des Augenhintergrunds in Patienten bzw. Probanden charakterisiert. Als ein Ergebnis der Arbeit entstand das umfangreiche Open-Source-Softwarepaket FLIMX, welches bestehende sowie die neu entwickelten Verfahren zur Fluoreszenzlebensdauerapproximation umsetzt. Außerdem bietet FLIMX Werkzeuge u.a. zur Simulation zeitaufgelöster Fluoreszenzdaten, zur Visualisierung von Fluoreszenzlebensdauern und anderer Parameter sowie zur statistischen Analyse einzelner FLIO-Messungen oder Probandengruppen. Anhand von Anwendungsbeispielen wurde die Wirksamkeit der neu entwickelten Verfahren demonstriert. Die Modellierung fluoreszierender Schichten wurde mittels aufwendiger Simulationen und experimenteller Messungen im Detail untersucht. Eine gute Wiederholbarkeit des FLIO-System konnte belegt werden. Beim Vergleich von vier FLIO-Geräten wies ein FLIO-Gerät moderate Abweichungen zu den übrigen FLIO-Geräten auf. Das Weitwinkelobjektiv liefert FLIO-Messungen mit einer guten Wiederholbarkeit, allerdings mit signifikanten Unterschieden zum Standardobjektiv. Der Blutzuckerspiegel hat keinen Einfluss auf die Fluoreszenzlebensdauern des Augenhintergrunds, die natürliche Augenlinse dagegen schon.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000754
Schulz, Steffen; Ricoy Castro, Minia; Giraldo, Beatriz; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Altered central-cardiovascular network pattern in neuropathological disease - application of the three dimensional high resolution joint symbolic dynamics. - In: Computing in Cardiology 2017 : volume 44 : September 24-27, 2017, Rennes, France.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2017), insges. 4 S.

https://doi.org/10.22489/CinC.2017.260-475
Naskovska, Kristina; Lau, Stephan; Aboughazala, Amr; Haardt, Martin; Haueisen, Jens;
Joint MEG-EEG signal decomposition using the coupled SECSI framework: validation on a controlled experiment. - In: 2017 IEEE 7th International Workshop on Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing (CAMSAP) : took place 10-13 December 2017 in Cura¸cao, Netherlands Antilles.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-1251-4, (2017), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/CAMSAP.2017.8313193
Handler, Michael; Schier, Peter P.; Fritscher, Karl D.; Raudaschl, Patrik; Johnson Chacko, Lejo; Glueckert, Rudolf; Saba, Rami; Schubert, Rainer; Baumgarten, Daniel; Baumgartner, Christian;
Model-based vestibular afferent stimulation: modular workflow for analyzing stimulation scenarios in patient specific and statistical vestibular anatomy. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 11 (2017), 713, S. 1-17

https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00713
Warda, Ahmad; Petkovi´c, Bojana; Töpfer, Hannes;
Information content-based determination of optimal sensor number. - In: ICUMT 2017: faciliating the internet of skills : the 9th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops : ICUMT, November 6-8, 2017, Munich, Germany.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-3435-6, (2017), S. 261-266

https://doi.org/10.1109/ICUMT.2017.8255175
Loutfi-Krauss, Britta; Damme, Marie-Christin; Stelljes, Tenzin Sonam; Chan, Mark K.H.; Siebert, Frank-André; Poppe, Björn; Ramm, Ulla; Blanck, Oliver;
Usability and accuracy of high-resolution detectors for daily quality assurance for robotic radiosurgery. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 3 (2017), 2, S. 277-280

https://doi.org/10.1515/cdbme-2017-0057
Sevgi, Meltem;
Mechanistic models of reward based learning and decision making for clinically motivated problems. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (xvi, 114 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Mechanistische Modelle für Lernen und zur Entscheidungsfindung können helfen, spezifische Hypothesen über beobachtetes Verhalten und dessen Etablierung in Gehirn zu testen. Die hier vorliegende Arbeit bietet einen Ansatz, um computergestützte Modelle zum Verstärkungslernen (Reinforcement Learning) und Bayes'sche Lernalgorithmen zu integrieren, und um klinisch motivierte Probleme zu adressieren. Die so entstandenen Modelle wurden anhand von funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) gemeinsam mit Verhaltens- und Konnektivitätsmodellen evaluiert. In dieser Arbeit werden vor allem Algorithmen zum Verstärkungslernen betrachtet, typischerweise die im bildgebenden und in psychologischen Studien zur Anwendung kommen. Eine Bewertung der Algorithmen erfolgte mithilfe von Simulationen, um somit das Verhalten von virtuellen Agenten bei unterschiedlichen Modellparametern und Strategien zu verstehen. Später wurden die generierten Modelle an einem empirischen Datensatz getestet, wobei das beste Modell zur Auswertung der fMRI Daten an ein lineares Modell übergeben wurde. Solche Modelle konnten Unterschiede in der Funktion von dopaminergen Gehirnregionen und dem damit assoziierten Verhalten zwischen Individuen mit unterschiedlicher genetische Disposition zeigen. Weiterhin wurde untersucht, ob die Einbeziehung von Lernalgorithmen in effektive Konnektivitätsmodelle als komplementäre Grundlage für die weitere Erforschung von veränderten Netzwerkdynamiken im menschlichen Gehirn dienen könnte. Dazu wurden bilineare und nicht-lineare dynamisch kausale Modelle verschiedener Hirnregionen, welche in Belohnungslernen und Vorhersagefehlerprozessen beteiligt sind, erstellt. In einer Erweiterung, wurden hierarchische Bayes'sche Modelle betrachtet, welche das Lernverhalten eines virtuellen Agenten in einer komplexen und unbeständigen Umgebung modellieren. Ein paralleler Lernansatz wurde zum Lernen und Kombinieren multipler Hinweisreize entwickelt, indem hierarchische Gauss'schen Filter mit präzisionsgewichteten Antwortmodellen gepaart wurden. Simulationen von Parameterschätzungen deuten darauf hin, dass dieser Ansatz zum Lernen und Kombinieren verschiedener Informationsquellen genutzt werden kann. Das vorgeschlagene Modell wurde auf Grundlage empirische Daten überprüft und mit alternativen Modellen verglichen, wie beispielsweise mit dem optimalen Bayes'schen Agenten. Letztlich hat uns diese Methode ermöglicht, individuelle Subprozesse zu identifizieren, die am Lernen von sozialen Hinweisreizen beteiligt sind und die mit unterschiedlichen Ausprägungen vom autistischen Züge variieren. Darüber hinaus postulieren wir, dass der hier vorgestellte experimentelle und modellierende Ansatz zu einer mechanistischen Beschreibung von unterschiedlichen psychiatrischen Störungen beitragen kann.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000570
Saleh, Kutaiba; Stucke, Stephan; Uciteli, Alexandr; Faulbrück-Röhr, Sebastian; Neumann, Juliane; Tahar, Kais; Ammon, Danny; Schmidt, Tobias; Neumuth, Thomas; Besting, Andreas; Portheine, Frank; Herre, Heinrich; Kaeding, André; Specht, Martin;
Using fast healthcare interoperability resources (FHIR) for the integration of risk minimization systems in hospitals. - In: MEDINFO 2017 : precision healthcare through informatics : proceedings of the 16th World Congress on Medical and Health Informatics.. - Amsterdam : IOS Press, (2017), S. 1378

https://doi.org/10.3233/978-1-61499-830-3-1378
Uciteli, Alexandr; Neumann, Juliane; Tahar, Kais; Saleh, Kutaiba; Stucke, Stephan; Faulbrück-Röhr, Sebastian; Kaeding, André; Specht, Martin; Schmidt, Tobias; Neumuth, Thomas; Besting, Andreas; Stegemann, Dominik; Portheine, Frank; Herre, Heinrich;
Ontology-based specification, identification and analysis of perioperative risks. - In: Journal of biomedical semantics. - London : BioMed Central, ISSN 2041-1480, Bd. 8 (2017), 36, insges. 14 S.

https://doi.org/10.1186/s13326-017-0147-8
Ziolkowski, Marek; Schmidt, Reinhard; Petkovi´c, Bojana; Gorges, Stephan; Otterbach, Jan Marc; Weise, Konstantin; Brauer, Hartmut;
SCSM for calculation of motion-induced eddy currents in isotropic and anisotropic conductive objects$nMarek Ziolkowski, Reinhard Schmidt, Bojana Petkovi´c, Stephan Gorges, Jan-Marc Otterbach, Konstantin Weise (Member, IEEE), and Hartmut Brauer (Member, IEEE). - In: 21st Conference on Computation of Electromagnetic Fields (Compumag 2017). - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., ISBN 978-1-5108-4638-8, (2017), S. 218-219

Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Reinhard; Weise, Konstantin; Petkovi´c, Bojana; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Comparison of two forward solution approaches in Lorentz force evaluation. - In: 21st Conference on Computation of Electromagnetic Fields (Compumag 2017). - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., ISBN 978-1-5108-4638-8, (2017), S. 61-62

Wunschel, Andreas; Ettel, Peter; Hein, Michael; Höfler, Veit; Linzen, Sven; Schneider, Michael; Dunkel, Stefan; Werther, Lukas;
Entwicklung und Topographie des mittelalterlichen Siedlungskomplexes Karlburg am Ufer des Mains. - In: Häfen im 1. Millennium AD. - Mainz : Verlag des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, (2017), S. 81-109

Dietzel, Alexander; Baumgarten, Daniel;
Model to simulate impact of eye oculomotor behavior under imaging condition. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 58 (2017), 8, 748

https://doi.org/10.22032/dbt.40640
Codecasa, Lorenzo; Weise, Konstantin; Di Rienzo, Luca; Haueisen, Jens;
MOR-based uncertainty quantification in transcranial magnetic stimulation. - In: Model reduction of parametrized systems. - Cham : Springer International Publishing, (2017), S. 421-437

https://doi.org/10.1007/978-3-319-58786-8_26
Heinemann, David; Baumgarten, Daniel; Knabner, Steffen;
Low cost target design and detection for camera calibration in image based close range inspection applications. - In: 2017 International Conference on Vision, Image and Signal Processing : ICVISP 2017 : Osaka, Japan, 22-24 September 2017 : proceedings.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-0612-4, (2017), S. 98-102

http://dx.doi.org/10.1109/ICVISP.2017.18
Leibl, Sophia; Schneider, Uwe; Pytlik, Adelina; Schmidt, André; Friedmann, Dominik; Haueisen, Jens; Leeuwen, Peter; Hoyer, Dirk;
Einschätzung der fetalen autonomen Reifung anhand der automatisierten Analyse von Herzfrequenzmustern. - In: Zeitschrift für Geburtshilfe und Neonatologie : ZGN ; Organ der Deutschen Gesellschaft für Perinatale Medizin.. - Stuttgart [u.a.] : Thieme, ISSN 1439-1651, Bd. 221 (2017), S. P02-2, insges. 1 S.

https://doi.org/10.1055/s-0037-1607759
Dutz, Silvio; Wojahn, Stephanie; Gräfe, Christine; Weidner, Andreas; Clement, Joachim H.;
Influence of sterilization and preservation procedures on the integrity of serum protein-coated magnetic nanoparticles. - In: Nanomaterials : open access journal.. - Basel : MDPI, ISSN 2079-4991, Bd. 7 (2017), 12, 453, insges. 15 S.

http://dx.doi.org/10.3390/nano7120453
Fiedler, Patrique;
Dry-contact biopotential electrodes : novel sensor technologies for electroencephalography. - Bleicherode : Selbstverlag, 2017. - x, 186 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Elektroenzephalographie (EEG) zählt zu den bedeutendsten Modalitäten zur Analyse von Hirnfunktionen und wird in der klinischen Routine, medizinischen Forschung und einer Vielzahl neuer Anwendungsfelder eingesetzt. Hierzu zählen Neurofeedback, Brain-Computer-Interfacing sowie mobiles Monitoring. Konventionelle, gelbasierte Elektroden erfordern Hautvorbereitung, Elektrolytapplikation und spätere Reinigung. Hieraus resultieren Einschränkungen zu Mobilität, Messbedingungen, Messdauer und die Gefahr fehlerhafter Aufzeichnungen. Trockenelektroden kontaktieren die Kopfhaut ohne Hautvorbereitung oder Elektrolytapplikation. Existierende Trockenelektroden weisen jedoch oft geringen Tragekomfort, komplexe Anforderungen für Positionierung und Andruck, sowie unzuverlässige, instabile Hautkontakte und Signalqualität auf. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde das Multipin-Trockenelektrodensystem entwickelt. Einzelne Pins der Elektroden durchdringen die Haarschicht und kontaktieren die Kopfhaut. Metallische Beschichtungen aus Titan, Titan-Nitrid, Silber, Silber-Chlorid oder Gold ermöglichen die Elektrodenfunktion und den elektrischen Kontakt mit nachfolgender Elektronik für Verstärkung und Aufzeichung. Im Anschluss an eine elektrochemische Charakterisierung der Materialien erfolgten verschiedene Parameterstudien. Die Pinform der Elektroden wurde in Bezug auf Haardurchdringung und Komfort optimiert. Der Einfluss mehrerer elektrisch verbundener Pins auf die Elektroden-Haut-Impedanz wurde untersucht und die minimale Pinanzahl bestimmt, um Impedanzen vergleichbar zu gelbasierten Elektroden zu ermöglichen. Der Einfluss von Substratflexibilität und Andruck auf Tragekomfort und Impedanz wurde analysiert. Die vielversprechendsten Elektrodenkonzepte wurden im Rahmen von Mehrkanal-EEG validiert. Eine Signalqualität vergleichbar zu gelbasierten Elektroden wurde im Frequenzbereich des Standard-EEG nachgewiesen. Das Multipin-Elektrodensystem zeigte die vielversprechendsten Ergebnisse. Die Elektroden besitzen bis zu 30 Pins auf einer gemeinsamen Basisplatte. Ein flexibles Polyurethan-Substrat ermöglicht Adaptivität zur lokalen Kopfgeometrie. Reduzierte Pinlängen steigern den Komfort in Kopfbereichen mit geringer Haardichte. Silber-basierte Beschichtungen zeigen stabile elektrochemische Eigenschaften, Hautkontakt, Signalqualität und Kompatibilität mit State-of-the-art Verstärkerelektronik. Das Potential des Elektrodensystems für schnelles, zuverlässiges, komfortables und hochauflösendes Trocken-EEG wurde demonstriert. Dies kann zu einer zunehmenden Nutzung in medizinischen und neuen Anwendungsbereichen für mobiles und ubiquitäres EEG beitragen.



Kunze, Tim; Peterson, Andre D. H.; Haueisen, Jens; Knösche, Thomas R.;
A model of individualized canonical microcircuits supporting cognitive operations. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, Bd. 12 (2017), 12, e0188003, insges. 29 S.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0188003
Dölker, Eva-Maria; Gorges, Stephan; Otterbach, Jan Marc; Schmidt, Reinhard; Petkovi´c, Bojana; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Lorentz force evaluation with extended area approach. - In: XIX International Symposium on Theoretical Electrical Engineering. - Ilmenau (Thür.) : Technische Universität, (2017), S. 36

Winkler, Therese;
Ereignisgesteuerte Kommunikation für Energy Harvesting Anwendungen. - Ilmenau. - 110 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Problematik beim Nutzen mobiler Geräte besteht darin, dass die zum Betreiben des Gerätes notwendige Energie bereitgestellt werden muss. Das gilt auch für Geräte, welche am Menschen Daten erfassen. Ein Lösungsansatz zur Energiebereitstellung ist das Energy Harvesting. Dabei wird umgebende Energie durch einen Energiewandler in elektrische Energie gewandelt und gespeichert. Diese Energie kann zum Erfassen von Daten und dem Versenden von Daten genutzt werden. Es ist zu beachten, dass bei der Energiewandlung am Menschen nur eine sehr geringe Energiemenge gewandelt werden kann (im Mikrowatt bis Milliwatt-Bereich). Die meisten Veröffentlichungen zum Thema Energy Harvesting befassen sich mit der Wandlung der Energie. Die Energienutzung wird häufig nicht thematisiert. Aus diesem Grund werden im Rahmen dieser Masterarbeit Energienutzungskonzepte erarbeitet. Hierbei wird zwischen der energiegesteuerten und der ereignisgesteuerten Energienutzung unterschieden. Bei einer energiegesteuerten Nutzung wird die Energie dann genutzt, sobald sie zur Verfügung steht. Bei der ereignisgesteuerten Nutzung wird die Energie gesammelt und erst dann genutzt, wenn ein Ereignis dazu auffordert. Ein Grundkonzept und alle Bestandteile des Energy Harvestings (Energiebereitstellung, Energiewandlung, Energiespeicherung und Energienutzung) ergeben ein Gesamtkonzept. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde ein Gesamtkonzeptes entwickelt und mittels eines Demonstrators umgesetzt. Der Demonstrator realisiert die ereignisgesteuerte Energienutzung. Die Energie wird über eine Nahfeldkommunikationsschnittstelle zur Verfügung gestellt und zur Herzratendetektion genutzt. Die erfassten Daten werden über die gleiche Kommunikationsschnittstelle versendet und können anschließend ausgewertet werden. Anhand der umgesetzten Schaltung kann gezeigt werden, dass mittels ereignisgesteuerter Energienutzungskonzepte Energy Harvesting Schaltungen ganzheitlich realisiert werden können.



Weinigel, Martin;
Flexibler Multiphotonen/CARS-Tomograph für die medizinische Diagnostik. - Ilmenau, 2017. - xiv, 126 Seiten, Seite XXXIV.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Nichtlineare optische Kontrastmechanismen, wie die Zweiphotonen-angeregte Autofluoreszenz (2P-AF), die Frequenzverdopplung (engl. second-harmonic generation - SHG) und die chemisch selektive kohärente anti-Stokes Raman Streuung (engl. coherent anti-Stokes Raman scattering - CARS) ermöglichen eine räumlich hochaufgelöste markerfreie Bildgebung. Ein weiterführendes komplementäres Verfahren besteht in der zeitaufgelösten Detektion der 2P-AF-Signale und der damit ebenfalls chemisch-selektiven Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung (engl. fluorescence lifetime imaging - FLIM). Diese Methoden ermöglichen eine bedeutende klinische Anwendung: die hochaufgelöste nicht-invasive, zerstörungsfreie Bildgebung am lebenden Gewebe - auch bekannt als nichtlineare "optische Biopsie". Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Vereinigung dieser Kontrastmechanismen mit dem bestehenden Gerätekonzept eines Femtosekundenlaser-basierten Multiphotonen-Tomographen mit flexibel positionierbarem Messkopf. Einen wesentlichen Anteil an der Entwicklung hatte die Integration der CARS-Bildgebung mit zwei Anregungsstrahlen. Bei diesem Zweistrahl-Konzept ist eine sowohl zeitliche als auch räumliche Überlagerung der spektral unterschiedlichen Anregungsphotonen in einem gemeinsamen Anregungsvolumen erforderlich. Die simultane Signaldetektion erfolgt mit einem Mehrkanal-Detektor in (i) bis zu vier spektral getrennten Kanälen und (ii) mit einer hohen Zeitauflösung im ps-Bereich. Letzteres ermöglicht die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung und schließlich FLIM. Mit dieser multimodal-chemischen Selektivität aus Molekülschwingungs- und Fluoreszenzlebensdauerkontrast können insgesamt vier komplementäre Kontrastmechanismen (2P-AF, SHG, CARS, FLIM) simultan für die Multiphotonen-Tomographie eingesetzt werden. Die Funktionalität dieser multidimensionalen Bildgebung wurde an Modellsystemen bestätigt. Weiterführende ex vivo Untersuchungen an murinen Gewebeproben mit lipidreichen Adipozyten, Myelinfasern und Lipidtröpfchen der Leber belegen einen hohen chemischen Kontrast. Abschließend wurde der hochflexible Multiphotonen-Tomograph erfolgreich an menschlicher Haut getestet.



Martin, Andrew K.; Huang, J.; Hunold, Alexander; Meinzer, Marcus;
Sex mediates the effects of high-definition transcranial direct current stimulation on "Mind-Reading". - In: Neuroscience : an international journal under the editorial direction of IBRO.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1873-7544, Bd. 366 (2017), S. 84-94

https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2017.10.005
John, Stefan;
Konzeptentwicklung für die Einbeziehung des Patienten in die Telematikinfrastuktur. - Ilmenau. - 375 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Telematikinfrastruktur ist eines der weltweit größten nationalen IT-Projekte im deutschen Gesundheitswesen, welches das Bereitstellen, Abrufen und Versenden von gesundheitsbezogenen, medizinischen Daten ermöglicht. Dabei ist die elektronische Gesundheitskarte der Zugangsschlüssel für den Patienten zur Telematikinfrastruktur. Jedoch ist bis dato der mögliche Zugang des Patienten auf die, im fünften Sozialgesetzbuch (SGB V) geforderten, Anwendungen der elektronischen Gesundheitskarte ungeklärt. Deshalb werden in einem ersten Teilkonzept dieser Masterarbeit innerhalb von 24 Use Cases (Anwendungsfällen), insgesamt 124 Aktivitäten ausführlich vorgestellt, die eine Einbeziehung des Patienten in die Anwendungen der Telematikinfrastruktur erlauben bzw. voraussetzen. Im zweiten Teilkonzept wird der Bericht der "Gesellschaft für Telematikanwendungen der Gesundheitskarte mbH" vom 31. März 2017 aufgegriffen und dahingehend weiterentwickelt, damit dem Patienten auch der praktische Zugang zur Telematikinfrastruktur angeboten werden kann.



Kongo, Anna;
Evaluierung textiler Stimulationshauben. - Ilmenau. - 48 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist ein nicht-invasives Verfahren mit schwachen Strömen (< 2 mA) über die Kopfhaut für die Modulation der neuronalen Aktivität. Die aktuell verwendeten flächigen Gummielektroden limitieren die Stimulationsanwendung an wenigen Orten und erfordern die Anbringung durch geschultes Personal. Am BMTI wurden textile Stimulationshauben entwickelt, die mehr Flexibilität und erhöhten Komfort in der Anwendung realisieren sollen. In dieser Masterarbeit wird eine vergleichende Studie präsentiert, in der die die konventionelle und die neu entwickelte Methode bewertet und verglichen werden. An den Experimenten waren 10 Probanden mit verschiedener Kopfgröße und Haarlänge beteiligt. Die Experimente wurden von mir durchgeführt. Für die Stimulation wurden vier Elektroden mit der Fläche 4x4 cm^2 verwendet. Die Elektroden wurden mit Hilfe entweder von den Gummibändern oder der Haube fixiert. Bei jedem Test wurden gemessen: Die Zeit des Anlegens der Elektroden, kontinuierliches Tracking der Impedanz an der Grenze Elektrode-Haut und Herzfrequenz am Anfang und am Ende des 30 Minuten dauernden Experiments. Der Digitalisierungstest der Positionen der Elektroden wurde alle 10 Minuten durchgeführt. Der Komfort verschiedener Stimulationsmethoden wurde vom Operator bewertet. Die Probanden berichteten über ihre Empfindungen und den Anwendungskomfort. Die Ergebnisse der Studie stellen einen objektiven Vergleich vom Usability zwischen den im Moment benutzten und neuentwickelten Methoden aufgrund der entsprechenden Messungen dar.



Warda, Ahmad; Petkovi´c, Bojana; Töpfer, Hannes;
Indoor localization: novel RSSI approach based on analytical solution and two receivers. - In: Journal of sensors and sensor systems : JSSS.. - Göttingen : Copernicus Publ., ISSN 2194-878X, Bd. 6 (2017), 2, S. 375-380

https://doi.org/10.5194/jsss-6-375-2017
Warda, Ahmad; Petkovi´c, Bojana; Töpfer, Hannes;
Scanning method for indoor localization using the RSSI approach. - In: Journal of sensors and sensor systems : JSSS.. - Göttingen : Copernicus Publ., ISSN 2194-878X, Bd. 6 (2017), 1, S. 247-251

This paper presents a scanning method for indoor mobile robot localization using the received signal strength indicator (RSSI) approach. The method eliminates the main drawback of the conventional fingerprint, whose database construction is time-consuming and which needs to be rebuilt every time a change in indoor environment occurs. It directly compares the column vectors of a kernel matrix and signal strength vector using the Euclidean distance as a metric. The highest resolution available in localization using a fingerprint is restricted by a resolution of a set of measurements performed prior to localization. In contrast, resolution using the scanning method can be easily changed using a denser grid of potential sources. Although slightly slower than the trilateration method, the scanning method outperforms it in terms of accuracy, and yields a reconstruction error of only 0. 08 m averaged over 1600 considered source points in a room with dimensions 9.7 m × 4.7 m × 3 m. Its localization time of 0. 39 s makes this method suitable for real-time localization and tracking.



https://doi.org/10.5194/jsss-6-247-2017
Junger, Christina;
Dynamisches Augenmodell zur Bestimmung der Lidöffnung in Eye-Tracking-Systemen. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Augenlider schützen Augen vor Blendung und vor mechanischen Schäden. Zudem wird durch regelmäßiges Blinzeln Tränenflüssigkeit gleichmäßig über das Auge verteilt. Dieses natürliche Verhalten der Augenlider kann genutzt werden, um beispielsweise eine Erkennung des Sekundenschlafs oder des Müdigkeitszustands zu ermöglichen. Eine andere Anwendung der Lidöffnungserfassung ist die Steuerung von Mensch-Maschine-Interaktionen. Für diese Anwendungen ist eine robuste Erfassung des Augenöffnungsgrads bei einer geringen Latenz notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit werden Algorithmen entwickelt, die auf unterschiedliche Weise die Lidöffnung erfassen. Es kommen zwei Kamera-Szenarios zum Einsatz. Dazu zählen frontal aufgenommene IR-Augenbilder aus der IR-Datenbank des Fraunhofer IDMT und zusätzlich mit einer Eye-Tracking-Brille aufgenommene IR-Augenbilder. Im ersten Szenario wird auch der Einfluss von Brillengestellen im Bildausschnitt getestet. Hierbei ist die Erfassung der Lidkontur nur bei dezenten Brillengestellen mit wenig Spiegelung erfassbar. Die Erfassung der Lidöffnung erfolgt über den maximalen Abstand der oberen und unteren Lidkontur. Hierzu wird die Segmentierung der Augenkontur mit einem merkmalsbasierten Verfahren oder mit einem personenbezogenen Active Appearance Model (AAM) umgesetzt. Das merkmalsbezogene Verfahren basiert auf Haar-Like-Features und erreicht einen mittleren Erkennungsgrad von 93,5%. Um den Rechenaufwand und somit die Latenz zu verringern werden zwei weitere Verfahren zur Erfassung der Lidöffnung umgesetzt. Das erste Verfahren ermöglicht über die mittlere Intensität des Eingangsbildes eine robuste Erfassung des Augenöffnungsgrads. Hierbei wird ein mittlerer Erkennungsgrad von 97,1% erreicht. Dieses Verfahren benötigt zudem den geringsten Rechenaufwand. Das dritte untersuchte Verfahren ermittelt die Lidöffnung, indem der minimale y-Wert auf der segmentierten oberen Lidkontur erfasst wird. Hierbei wird ein mittlerer Erkennungsgrad von 97,8% erreicht.



Machts, René; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens; Rock, Michael; Leu, Carsten;
Analysis of lightning current distributions in a head-phantom by measurement and simulation :
Analyse von Blitzstromverteilungen in einem Kopfphantom mittels Messungen und Simulationen. - In: 12. VDE/ABB-Blitzschutztagung. - Berlin : VDE VERLAG GMBH, (2017), S. 166-171

Mattern, Anne; Sandig, Romy; Ioos, A.; Löwa, Norbert; Kosch, Olaf; Weidner, Andreas; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Magnetic nanoparticle-gel materials for development of MPI and MRI phantoms. - In: 7th International Workshop on Magnetic Particle Imaging - IWMPI 2017. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISBN 978-3-945954-34-8, (2017), S. 31-32

Pi&hlink;atek, &Lstrok;ukasz; Grzyma&lstrok;a-Busse, Jerzy W.;
LEMRG: decision rule generation algorithm for mining MicroRNA expression data. - In: Healthcare and big data management. - Singapore : Springer Singapore, (2017), S. 105-137

https://doi.org/10.1007/978-981-10-6041-0_7
Naskovska, Kristina; Korobkov, Alexey Alexandrovich; Haardt, Martin; Haueisen, Jens;
Analysis of the photic driving effect via joint EEG and MEG data processing based on the coupled CP decomposition. - In: EUSIPCO 2017 : 25th European Signal Processing Conference : 28 August-2 September 2017, Kos Island, Greece.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-0-9928626-7-1, (2017), S. 1285-1289

https://doi.org/10.23919/EUSIPCO.2017.8081415
Helbig, Marko; Koch, Jan Hannes; Ley, Sebastian; Herrmann, Ralf; Kmec, Martin; Schilling, Kai; Sachs, Jürgen;
Development and test of a massive MIMO system for fast medical UWB imaging. - In: Proceedings of the 2017 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA) : ICEAA'17, 19th edition.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-4451-1, (2017), S. 1331-1334

https://doi.org/10.1109/ICEAA.2017.8065520
Blank, Cathrin;
Entwicklung eines Konzeptes für sektoren- und einrichtungsübergreifende medizinische Workflows auf Basis von IHE und Basisschnittstellen im Gesundheitswesen. - Ilmenau. - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Kommunikation zwischen dem stationären und dem ambulanten Sektor gewinnt immer mehr an Bedeutung. Bislang gibt es nur Dienste, die die Kommunikation im eigenen Sektor unterstützen. Der stationäre Sektor nutzt den Dienst von IHE und der ambulante Sektor nutzt KV-Connect, den Dienst der KV-Telematik. Es wird eine Übersicht über diese beiden Basisschnittstellen im Gesundheitswesen gegeben und anschließend der Bedarf an einer intersektoralen Kommunikation ermittelt. Anhand des Bedarfs der Kommunikation zwischen dem ambulanten und dem stationären Sektor, werden in der vorliegenden Arbeit unterschiedliche Konzepte entwickelt, die eine solche Kommunikation unterstützen und verbessern sollen. Diese Konzepte beruhen auf einer Verknüpfung und einer Kompatibilität beider Basisschnittstellen und stellen einen ersten Ansatz für eine intersektorale Kommunikation dar.



Jähn, Steffen;
Anwendung faltender neuronaler Netzwerke zur Augenerkennung in Infrarotbildern. - Ilmenau. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Stetig werden neue Assistenzsysteme wie zum Beispiel der Verkehrszeichenassistent, der Parkassistent oder der Müdigkeitswarner in der Automobilindustrie entwickelt und optimiert. Die jeweiligen Systeme suchen hierbei bestimmte Merkmale innerhalb einer Bildaufnahme. Im Falle der Müdigkeitswarner sind dies Gestiken und Augen. Die Identifizierung und Lokalisierung von menschlichen Augen und deren Öffnungsrad ist für die Entwicklung von Fahrassistenzsystemen somit von großer Bedeutung. Gleichzeitig stellt die Augenerkennung eine besondere Herausforderung in der Bildverarbeitung dar. Während der Fahrt kommt es zu schwankenden Lichtbedingungen und unkontrollierten Bewegungen des Fahrers, welche eine schnelle und robuste Detektion deutlich erschweren. Der Lösungsansatz zu dieser komplexen Problemstellung stellen Verfahren des maschinellen Lernens dar. In dieser Arbeit kommen tiefe faltende neuronale Netze zum Einsatz, welche an einer bestehenden Datenbank trainiert und getestet werden. Diese Datenbank umfasst 16.600 Gesichtsaufnahmen von unterschiedlichen Personen, Kameraperspektiven, Blickrichtungen sowie Verdeckungen durch Haare und Brillen. Zusätzlich werden Verfahren entworfen, welche dazu beitragen den Trainingsprozess neuronaler Netze im Allgemeinen zu verbessern.



Kunze, Tim; Haueisen, Jens; Knösche, Thomas R.;
Dynamic operations of hierarchically interacting canonical microcircuits. - In: BMC neuroscience. - London : BioMed Central, ISSN 1471-2202, Bd. 18 (2017), Suppl. 1, O16, Seite 11-12

https://doi.org/10.1186/s12868-017-0370-3
Werther, Lukas; Kröger, Lars; Kirchner, André; Zielhofer, Christoph; Leitholdt, Eva; Schneider, Michael; Linzen, Sven; Berg, Stefanie; Ettel, Peter;
Fossata Magna - a canal contribution to harbour construction in the 1st millennium AD :
Fossata Magna - Kanäle des 1. Jahrtausends n. Chr. und ihr Erkenntnispotential für die Hafenforschung. - In: Häfen im 1. Millennium AD. - Mainz : Verlag des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, (2017), S. 61-80

Heubach, Josephine;
Entwicklung, Aufbau und Validierung eines modularen Systems zur Applikation und Positionierung trockener EEG-Elektroden. - Ilmenau. - 152 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In vorangegangenen Arbeiten zu textilen Halterungssystemen für trockene EEG-Elektroden konnte der benötigte Andruck der Elektroden in der parietalen Kopfregion nicht ausreichend erzielt werden. Die verwendeten Textilien wurden nicht systematisch auf ihre Eignung analysiert. Daher liegt der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit auf der Ermittlung der Anforderungen und einer ersten mechanischen Charakterisierung womöglich geeigneter Textilien für ein textiles Grundgerüst eines Messsystems mit trockenen EEG-Elektroden. Unter Berücksichtigung vorangegangener Arbeiten wurden durch Anwendung des systematischen Konstruierens verschiedene Lösungsvarianten für ein neuartiges System zur Applikation und Positionierung trockener EEG-Elektroden erarbeitet. Eine Nutzwertanalyse der Gesamtlösungsvarianten und die Überprüfung der Verfügbarkeit notwendiger Ressourcen führte zur Auswahl einer Variante zur Umsetzung. Anhand ermittelter Anforderungen erfolgte die Suche eines geeigneten Textils für das Grundgerüst des Systems. Zur genaueren Definition der benötigten mechanischen Eigenschaften des Textils wurde ein mechanisches Federmodell einer textilen EEG-Haube mit äquidistanter Elektrodenverteilung aufgestellt. Das Modell ermöglicht eine Abschätzung der benötigten linearen Federkonstante des Stoffes zur Generierung des geforderten Andrucks. Zur Ermittlung der linearen Federkonstante von 16 möglicherweise geeigneten Stoffen wurden uniaxiale Zugversuche in Anlehnung an DIN EN ISO 13934-1 durchgeführt. Anhand der Auswertung der Zugversuche, des Vergleichs der ermittelten und berechneten Federkonstanten sowie einer Nutzwertanalyse wurde ein Stoff zur Umsetzung des Grundgerüsts ausgewählt. Unter Verwendung des Federmodells wurde das textile Grundgerüst dimensioniert und genäht. Der Vergleich mit bestehenden textilen Hauben zeigte eine unerwartet starke, unkomfortable Steigerung des Andrucks, weshalb weitere Validierungen nicht durchgeführt wurden. Das neue Grundgerüst blieb deutlich hinter den Erwartungen zurück. Der in der Arbeit gewählte Weg der Auswertung der Zugversuche und der Dimensionierug führt nicht zum gewünschten Ergebnis und sollte überarbeitet werden. Zur Generierung des benötigten Andrucks ohne zusätzliche elektrodenspezifische Andruckmechanismen muss die lokale Krümmung des Schädels stärker berücksichtigt werden.



Hiepe, Patrick;
Magnetic resonance imaging of muscle structure and function. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (xii, 157 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Ziel dieser Arbeit ist die Implementierung und kombinierte Anwendung verschiedener MRT Techniken zur Untersuchung der Struktur und Funktion der humanen Skelettmuskulatur. Insbesondere steht deren Applikation an der Rückenmuskulatur im Vordergrund, um auf Basis dieser Untersuchungen einen Beitrag zur Ursachenforschung des unspezifischen - meist chronifizierten - Rückenschmerzes zu leisten. Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Dissertation dezidierte MR-Pulssequenzen und Bildrekonstruktionsverfahren entwickelt, welche unter Verwendung der diffusionsgewichteten MR-Bildgebung (diffusion-weighted imaging, DWI) die 3D-Rekonstruktion der Muskelfaserarchitektur sowie die Quantifizierung der muskulären Vaskularität ermöglichen. Die Erfassung der Faserarchitektur basiert auf der Diffusionstensorbildgebung (diffusion tensor imaging, DTI) - einer Weiterentwicklung der DWI - und wurde am Tiermodell anhand sequentiell durchgeführter in vivo und post mortem Messungen validiert. Anschließend wurde diese Methode in einer Pilotstudie genutzt, um degenerative Veränderungen bei Patienten nach Wirbelsäulenoperation zu erfassen. Im zweiten Schritt dieser Arbeit, wurde ein Messprotokoll zur funktionellen MR-Untersuchung implementiert, welches Messungen vor, während und nach willkürlicher Muskelkontraktion beinhaltet. Dieses Protokoll sieht weiterhin die Applikation einer neuartigen perfusionsensitiven DWI-Sequenz sowie optimierten Sequenzen zur quantitativen T2-gewichteten MR-Bildgebung und ortaufgelösten 31P-MR-Spektroskopie vor, wobei die beiden letztgenannten Techniken es erlauben, komplexe funktionelle Vorgänge, wie beispielsweise die des Energiemetabolismus, unter Einfluss einer Belastungssituation zu untersuchen. Diese funktionellen MR-Messprinzipien werden in der Regel unter dem Begriff muscle functional MRI (mfMRI) subsumiert und ermöglichen die multi-parametrische Erfassung unterschiedlicher funktioneller und struktureller Eigenschaften der Muskelphysiologie. Dies wird in der vorliegenden Arbeit anhand einer gerontologischen Studie demonstriert, wobei die hierbei gewonnenen Ergebnisse Einblick in zahlreiche altersassoziierte Aspekte der Rückenphysiologie geben. Zusammenfassend werden in dieser Dissertation verschiedene Ansätze der MR-Bildgebung und MR-Spektroskopie vorgestellt, die einerseits für grundlagenwissenschaftliche Fragestellungen zum unspezifischen Rückenschmerz, andererseits aber auch in der klinischen Routine zur Untersuchung degenerativer Veränderungen der Skelettmuskulatur herangezogen werden können.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000387
Lessnau, Philipp;
Entwicklung einer Toolchain zur Implementierung echtzeitfähiger in MATLAB geschriebener Algorithmen in einen Mikrocontroller. - Ilmenau. - 51 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In vorliegender Arbeit soll eine Toolchain entwicklet werden, die eine einfache Konvertierung von MATLAB Code zu C Code gewährleistet. Dabei kommt die Toolbox "MATLAB Coder" der "The Mathworks, Inc." zum Einsatz und wird um ein selbst geschriebenes Pythonskript erweitert. Mittels einer morphologischen Matrix werden bestehende Lösungen untersucht und auftretende Probleme und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt.



Möller, Claudia;
Erstellung eines Versorgungskonzepts zur Beurteilung lymphologischer Patienten auf Basis von 3D-Daten. - Ilmenau. - 190 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Versorgungskonzeptes zur Beurteilung lymphologischer Patienten mit Hilfe des 3D-Messsystems BODYTRONIC R ?600 der Bauerfeind AG. Dieses Konzept soll einerseits aufzeigen, ob eine Anwendung dieses Messsystems für die Patientengruppe machbar ist und andererseits Lösungsvorschläge zur späteren praktischen Entwicklung bieten. Zu Anfang wird der medizinische Hintergrund der betrachtenden Erkrankungen aufgezeigt und der momentane technische Stand von BODYTRONIC R ?600 erläutert. Dabei wird vor allem auf die lymphologische Maßabnahme für die Kompressionsstrumpfversorgung eingegangen, die für ein 3D-System umgesetzt werden muss. Anschließend werden die Parameter und Rahmenbedingungen,die für ein solches Vorhaben relevant sind, beschrieben und deren mögliche Objektivierung diskutiert. Dabei erfolgt eine statistische Analyse von Auftragsdaten sowie eine Überprüfung eines Härteprüfers hinsichtlich eines Einsatzes als objektives Messverfahren zur Bewertung des ödematösen Hautgewebes. Des Weiteren wird ein mögliches Messszenario für eine Folgeversorgung bewertet. Abschließend erfolgt die Betrachtung der Ergebnisse und es werden Ausblicke für den weiteren Entwicklungsprozess aufgezeigt.



Le, Linh;
Qualifizierung eines Messgerätes zur qualitativen Überprüfung der Durchlassstrahlung von Röntgenstrahlern für bildgebende diagnostische Systeme. - Ilmenau. - 74 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Gegenstand und Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Qualifizierung eines neuen Messgerätes zur quantitativen Überprüfung der Leckstrahlen von Röntgenstrahler in der Produktion. Dafür dient ein bestehendes System als Vergleichssystem. Das bestehende System musste aber für den Vergleich selber modifiziert und somit modernisiert werden. Daher wird das bestehende System mit einem Präzisionsanalogdigitalwandler erweitert. Dieser Analogdigitalwandler musste programmiert und an die Messeinrichtung angepasst werden. Anschließend folgen Mehrfachmessungen beider Systeme unter gleichen Bedingungen. Für die Mehrfachmessungen werden ein an die Gegebenheiten der Messsysteme angepasstes Messverfahren, welches im Fokus der Qualifizierung des Messgerätes ist, aufgestellt und verwendet. Abschließend werden die Messungen anhand der ermittelten Daten ausgewertet und evaluiert.



Schock, Lena;
Optofluidische Detektion und Auswertung eines PCR-Produktes in einem Lab-on-Chip-System. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Ein Lab-on-Chip-System (LoC) ist die Grundlage dieser Arbeit. Es werden die thermischen und optischen Systemkomponenten der Ausleseeinheit betrachtet und charakterisiert. Die Zielapplikation des Systems ist die Detektion von PCR-Amplifikat mittels gängiger Nachweismethoden. Die Auswirkung verschiedener Parameter auf das Ergebnis der Detektion wird aufgezeigt. Bei der Betrachtung des thermischen Verhaltens von Auslesegerät, Kartusche und biochemischem Ablauf wurden die Steigungen der Temperaturen von Heizer und Kammerinnentemperatur analysiert und beurteilt. Es konnte eine Grenze für die Heizrate festgelegt werden, sodass sich die Abweichungen der Temperaturen im Toleranzbereich befinden. Neben diesem dynamischen Verhalten wurde auch das statische Temperaturverhalten betrachtet und bewertet. Die für eine Prüfung des thermischen Systems wichtigen Parameter konnten identifiziert und mittels Prüfprogramm überprüft werden. Die optische Einheit ist der Kern der Detektion und das Ergebnis der Nachweismethode wurde ebenfalls auf Einussfaktoren, wie z.B. die "Region of Interest und die Belichtungsdauer, getestet. Außerdem wurde der Crosstalk charakterisiert. Da die verwendete Temperaturmessung mittels Thermokartusche viele Nachteile besitzt, wurden alternative Methoden aufgeführt und kurz bewertet. Die durch die Charakterisierung gewonnenen Erkenntnisse des Systems bildeten die Grundlage für die anschließende Signalauswertung. Diese beinhaltet die Auswertung der aufgenommenen Bilder durch entsprechende Bildverarbeitungsschritte. Für die Auswertung muss jedoch eine Temperaturzuordnung der Kammertemperaturen zu den detektierten Signalen erfolgen. Da es im momentanen System nicht möglich ist, die Temperaturen parallel zu messen, wurde eine Methode entwickelt, die diese vorhersagen kann. Die Voraussetzung dafür ist eine entsprechende Kalibriermessung, durch welche sich anschließend Temperaturvektoren zu beliebigen Heizraten erstellen lassen. Die Auswertung der Ergebnisse übernimmt eine Matlab-Routine. Die grafische Benutzeroberfläche dieses Tools dient der einfachen und schnellen Handhabung. Durch die Integration der messunabhängigen Temperaturzuordnung ist dieses Tool für den Einsatz als Optimierungs- und Auswertungssoftware für die Nachweismethode gedacht, kann jedoch auch als Grundgerüst für die Implementierung des Auswertealgorithmus auf dem LoC-Gerät eingesetzt werden.



Stahn, Dagmar;
Entwicklung eines Konzeptes für ein nationales Register für medizinische Leistungserbringer und deren Zugriff auf eine zukünftige Telematik Infrastruktur. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der zukünftigen bundesweiten Telematik Infrastruktur. Für ein besseres Verständnis für die Notwendigkeit der Telematik Infrastruktur und den zugestanden Rechten für die einzelnen medizinischen Leistungserbringer erfolgt im Vorfeld eine kurze Betrachtung des deutschen Gesundheitswesens und den daran beteiligten Akteuren. Des Weiteren erfolgt eine Beschreibung der Berufsfelder der betrachteten Personenkreise. Es werden zusätzlich schon bestehende Infrastrukturen und die damit verbundenen Ziele vorgestellt. Der Schwerpunkt der Arbeit ist die Entwicklung eines Konzeptes für ein nationales Register für medizinische Leistungserbringer in Verbindung mit ihrem Zugriff auf die zukünftige bundesweite Telematik Infrastruktur. Es wurden insgesamt fünf verschiedene Rechtekategorien entwickelt. Diese gehen von "kein Zugriff" gestattet über "eingeschränkten Zugriff" in verschiedenen Ausprägungen bis zu "vollständiger Zugriff" eingeräumt. Bei allen Betrachtungen und Festlegungen wird sich an den gesetzlichen Vorgaben des Bundesministeriums für Gesundheit durch das Sozialgesetzbuch V orientiert.



Stock, Jennifer;
Funktionale Oberflächen von endoskopischen Instrumenten in der Hochfrequenz-Chirurgie. - Ilmenau. - 110 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der Hochfrequenz-Chirurgie wird hochfrequenter elektrischer Strom in das Gewebe appliziert. Die resultierende Wärmebildung im Inneren des Gewebes wird genutzt, um das Gewebe schonend zu versiegeln oder zu durchtrennen. Zusätzlich werden Blutungen aufgrund des thermischen Effektes gestillt. Ab Temperaturen von 70-80&ring;C kann es zur Gewebeadhäsion an den HF-Instrumenten kommen. Dabei bleibt das Gewebe an den Instrumentenoberächen kleben und reißt bei dem Zurückziehen der Instrumente auseinander. Außerdem bleiben Geweberückstände an den Oberächen zurück und verschmutzen die Instrumente, bis die Funktion stark eingeschränkt ist. Ein gestörter Operationsablauf, auftretende Gewebeläsionen und eine zusätzliche Patientenbelastung sind die Folge. Das Ziel dieser Arbeit war es zum einen eine Beschichtung zu identizieren, die eine signikante Reduzierung der Gewebeadhäsion bei der elektrochirurgischen Anwendung erzielt. Zumanderen wurde das Gewebeverhalten in Hinblick auf verschiedene Einussfaktoren untersucht. Getestet wurden drei Beschichtungen, die anhand von vorherigen Versuchen ausgewählt wurden. Als Referenz dienten unbeschichtete Standardinstrumente aus rostfreiem Chrom- und Chrom-Nickel-Stahl. Zum Einsatz kamen drei verschiedene Instrumententypen. Um die klinische Anwendung bestmöglich zu simulieren, wurden die Instrumente innerhalb von präklinischen Tests in einem chirurgischen Trainingszentrum getestet. Dabei wurden verschiedene Operationen an anästhesierten Minischweinen durchgeführt. Die Auswertung erfolgte anhand der Videoaufzeichnung der Operationen. Es konnte eine Beschichtung identiziert werden, die eine signikante Reduzierung der Gewebeanhaftung und -anschmutzung im Vergleich zu den unbeschichteten Standardinstrumenten erzielte. Für die Anwendung als Medizinprodukt müssen weitere Daten erhoben werden. Die anderen zwei Beschichtungen wurden als nicht geeignet bewertet. Sowohl die Einwirkzeit des applizierten Stromes in das Gewebe, der Verschmutzungszustand der Instrumente, die Gewebearten als auch die Benetzung des Operationsfeldes mit Blut und anderen Körperüssigkeiten zeigten einen Einuss auf die Gewebeadhäsion. Die Art der Operation und der Erfahrungsgrad der Operateure waren dabei entscheidend. Die entwickelte Auswertungsmethode erwies sich als umsetzbar und zielführend.



Sakhavova, Aleksandra;
Klassifikation technischer und physiologischer Störungen bei der Optimierung des funktionellen fetalen autonomen Altersscores. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Der funktionelle fetale autonome Altersscore, der im Biomagnetischen Zentrum Jena entwickelt wurde, stellt eine neue Methode zur Einschätzung der fetalen Reifung und zur frühzeitigen Erkennung von Entwicklungsstörungen ungeborener Kinder dar. Die fetale Altersschätzung ist mit der fetalen Herzratenvariabilität (fHRV)-Analyse verknüpft, wobei die Veränderung der Intervalle zwischen den einzelnen Herzschlägen (RR-Intervalle), die unter dem Einfluss des autonomen Nervensystems (ANS) zustande kommen, untersucht werden. Die RR-Intervalle werden aus den fetalen Magnetokardiogrammen (fMKG) errechnet, die mit einem Biomagnetometer aufgenommen werden. Bei der fHRV-Analyse und der fetalen Altersschätzung kommen so genannte Tachogramme zum Einsatz, in denen die ermittelten RR-Intervalle über der Zeitachse aufgetragen werden. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Detektion und der Klassifikation technischer und physiologischer Störungen, welche während der fMKG-Aufnahme sowie bei der Tachogrammermittlung auftreten können. Dabei werden vier charakteristische Störungsarten definiert. Dazu zählen Rauschen, nadelartige Artefakte, Trend und untypische Muster. Die Entstehung von Rauschen und nadelartigen Artefakten ist mit Fehlern bei der Tachogrammermittlung verbunden. Das Auftreten untypischer Mustern wird von Wehentätigkeiten oder Bewegungen des Feten während der magnetischen Messungen verursacht. An der Entstehung der Trendstörungen sind fetale Zustandswechsel maßgeblich beteiligt. Die Klassifikation erfolgt über multiple logistische Regression für jede Störungsart, wobei sowohl die HRV-Parameter im Zeit-, Frequenz- und Komplexitätsbereich als auch der im Rahmen dieser Masterarbeit entwickelte trendschätzende HRV-Parameter eingesetzt werden. Diesbezüglich wird die Merkmalsselektion der HRV-Parameter auf Basis der Daten mit simulierten Störungen mittels Rangkorrelation durchgeführt. Darüber hinaus wird der Einfluss des Störungspegels auf die fetale Altersschätzung anhand der physiologischen Daten mit simulierten Störungen untersucht, wobei sich herausstellt, dass der größte Altersschätzfehler (Delta) vom Rauschen und der kleinste von der Trendstörung verursacht werden. Die Testergebnisse, die mittels der ROC-Analyse beurteilt werden, zeigen, dass die entwickelten Klassifikatoren sowohl hohe Sensitivitätswerte von 85,6% (bei der Klassifikation nadelartiger Artefakte) bis 100% (bei der Klassifikation des linearen Trends) als auch hohe Spezifitätswerte von 92% (nadelartige Artefakte) bis 99,4% (linearer Trend) besitzen. Das entwickelte Klassifikationsverfahren stellt ein wichtiges Werkzeug zur automatisierten Datenselektion dar, die insbesondere bei der Analyse von umfangreichen Datenmengen von großer Bedeutung ist.



Schlender, Tina;
Einfluss von Aktivitätskonzentration und Volumina auf die Quantifizierbarkeit von Positronenstrahlern in der PET/CT : eine Phantomstudie. - Ilmenau. - 135 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit teilt sich in zwei Teilziele. Zunächst war ein Phantom zu entwickeln, dass in seinem Aufbau der Anatomie des menschlichen Halses ähnlich ist. Darüber hinaus sollte mit dem Phantom die Möglichkeit bestehen, Objekte verschiedener Volumina simultan in einem Messzyklus zu untersuchen. Die Konstruktion des Phantoms erfolgte mit der Software Autodesk Inventor Professional 2016 - Studentenversion. Im zweiten Teil der Arbeit geht es darum, mit Hilfe des konstruierten und angefertigten Phantoms verschiedene Messreihen durchzuführen. Es wurden Untersuchungen an zehn unterschiedlich großen Sphärenvolumina vorgenommen. Diese Sphären waren mit einer Aktivitätskonzentration zu befüllen. Dazu wurden drei unterschiedliche Nuklide (68Ga, 18F, 124I) verwendet. In einer weiteren Messung wurde ein schilddrüsenähnlicher Einsatz verwendet. Hier konnte eine Sphäre (1,0 ml) in diesen Einsatz eingebracht werden. Diese Sphäre sollte einen stoffwechselarmen (kalten) Knoten bzw. stoffwechselreichen (heißen) Knoten darstellen. Alle Messungen mit dem Phantom fanden am PET/CT Biograph mCT der Firma SIEMENS statt. Mit Hilfe der Rekonstruktionsalgorithmen wurden die Bilder zu je sieben verschiedenen Rekonstruktionszeiten reproduziert. Somit war eine visuelle als auch messtechnische Auswertung möglich. Die Auswertung der Messwerte erfolgte mit der Software PMOD v3.409 (PMOD Technologies Ltd, Zürich, Schweiz). Die messtechnischen Ergebnisse wurden anhand von Grafiken ausgewertet und beurteilt.



Preschel, Anna;
Entwurf, Test und Optimierung eines Kühlmanagements für Hochleistungs-Laserdioden. - Ilmenau. - 188 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Kühlmöglichkeiten für verschiedene Hochleistungslaserdioden.



Rothmayer, Markus;
Algorithmus zur Kalibrierung eines Multikamerasystems. - Ilmenau. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Aufnahmen von Kameras realisieren die zweidimensionale Projektion einer realen Szene. Da für vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Bereich des Maschinellen Sehens jedoch Merkmale des dreidimensionalen, euklidischen Raums benötigt werden, ist der Einsatz von Multikamerasystemen notwendig. Sind die Parameter des Kamerasystems bekannt, kann der Abbildungsvorgang modelliert werden und es ist möglich, Informationen über die 3D-Szene zu erhalten. Zur Modellierung wird meist das Lochkameramodell verwendet, welches sich in intrinsische Kameraparameter, wie Brennweite und Verzeichnung, sowie extrinsische Parameter, also die Position und Orientierung der Kameras im Raum, aufteilt. Diese Parameter werden in einem Kalibriervorgang bestimmt. In der vorliegenden Arbeit wird ein Algorithmus präsentiert, welcher die vollständige Kalibrierung eines nichtsynchronisierten Multikamerasystems realisiert. Dazu werden zunächst die theoretischen Grundlagen erklärt und der Ablauf des Algorithmus dargelegt. Die Implementierung in MATLAB wird abschließend an synthetischen Daten sowie zwei Multikamerasystemen getestet. Es zeigte sich, dass die Genauigkeit der Kalibrierung der intrinsischen Parameter an die Ergebnisse herkömmlicher Toolboxen heranreicht und diese teilweise übertrifft. Die Posen der Kameras konnten bis auf wenige Millimeter und Grad genau berechnet werden. Vorschläge für eine weitere Verbesserung der Genauigkeit werden in einem abschließenden Fazit gegeben.



Haueisen, Jens; Fiedler, Patrique; Zanow, Frank; Fonseca, Carlos;
P 100 a 64-channel dry multipin-electrode cap for EEG. - In: Clinical neurophysiology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-8952, Bd. 128 (2017), 10, Seite e378

https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.06.176
Antal, Andrea; Alekseichuk, Ivan; Bikson, Marom; Brockmöller, Jürgen; Brunoni, André R.; Chen, Robert; Cohen, Leonardo G.; Dowthwaite, Gary; Ellrich, Jens; Flöel, Agnes; Fregni, Felipe; George, Mark S.; Hamilton, Roy; Haueisen, Jens; Herrmann, Christoph S.; Hummel, Friedhelm C.; Lefaucheur, Jean-Pascal; Liebetanz, David; Loo, Coleen K.; McCaig, Colin D.; Miniussi, Carlo; Miranda, Pedro C.; Moliadze, Vera; Nitsche, Michael; Nowak, Rafal; Padberg, Frank; Pascual-Leone, Alvaro; Poppendieck, Wigand; Priori, Alberto; Rossi, S.; Rossini, Paolo M.; Rothwell, John; Rüger, Maria A.; Ruffini, Giulio; Schellhorn, Klaus; Siebner, Hartwig Roman; Ugawa, Yoshikazu; Wexler, Anna; Ziemann, Ulf; Hallett, Mark; Paulus, Walter;
Low intensity transcranial electric stimulation: safety, ethical, legal regulatory and application guidelines. - In: Clinical neurophysiology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-8952, Bd. 128 (2017), 9, S. 1474-1809

https://doi.org/10.1016/j.clinph.2017.06.001
Voigtritter, Andre;
Teilkörperdosimetrie des Personals im Herzkatheterlabor an besonders exponierten Körperteilen - Ableitung aus der Ortsdosimetrie und Messung mit Thermolumineszenzdosimetern. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Interventionskardiologie gewinnt immer mehr an Bedeutung in der Diagnostik und Therapie cardiovaskulärer Erkrankungen. Dies spiegelt sich unter anderem in den stetig steigenden Untersuchungszahlen in diesem Bereich der Kardiologie wieder. Dadurch steigt aber auch die Belastung für das Personal durch ionisierende Strahlung. Zudem werden die Grenzwerte für einzelne Organe, so zum Beispiel für die Augenlinse mit dem neuen Strahlenschutzgesetz deutlich herabgesetzt. Deshalb muss überprüft werden, ob die Grenzwerte mit den vorhandenen Mitteln noch eingehalten werden können oder ob der Strahlenschutz verbessert werden muss. Es ist notwendig, für jedes Herzkatheterlabor eine eigene Messung durchzuführen, da jedes Labor eine andere Ausstattung mit Strahlenschutzmitteln besitzt und diese unterschiedlich verwendet. Des Weiteren werden in unterschiedlichen Laboren verschiedene Untersuchungsarten, die zu einer variierenden Dosisbelastung führen, durchgeführt. Es wurde mit Hilfe von Thermolumineszenzdosimetern (TLD) eine Teilkörperdosimetrie oberhalb der Schutzkleidung an fünf verschiedenen Körperstellen durchgeführt. Dabei wurden die Dosimeter über ein breites Spektrum an Untersuchungen und von unterschiedlichen Kardiologen getragen. Vor der Messung wurden die TLD auf die Messgrößen HP(10) (Tiefenpersonendosis) und auf HP(0,07) (Oberflächenpersonendosis) kalibriert. Es wurden viele Faktoren, die auf die Dosis wirken erfasst und untersucht. Dazu zählen zum Beispiel die Fluo- und Cine-Zeiten sowie das benötigte Dose-Area-Product (DAP) bei bestimmten BMI und die Anzahl an den verschiedenen Verfahren innerhalb einer Messung. Anhand der Messwerte konnte eine Jahresdosis für jeden Untersucher als worst-case-Abschätzung bestimmt und mit aktuellen Grenzwerten für einzelne Organe verglichen werden. Die Dosis der Haut zum Beispiel am Unterarm und im Handgelenksbereich beträgt nur wenige Prozent vom Grenzwert (500mSv). Im Oberarmbereich wurde die Tiefenpersonendosis erfasst und mit dem Grenzwert für rotes Knochenmark (50mSv) verglichen. Der Untersucher mit der höchsten Dosis erhält rund 10mSv und somit 20%. Wird hingegen die Schläfendosis betrachtet, die als Schätzung für die Augenlinsendosis verwendet werden kann, dann zeigt sich, dass rund 24% vom neuen Grenzwert (20mSv), ohne zusätzliche Bleibrille, erreicht werden. Bei konsequenter Verwendung der Bleibrille kann die Belastung der Augenlinse stark verringert werden. Daraus ist erkenntlich, dass der Strahlenschutz eine große Bedeutung für die Prävention strahleninduzierter Erkrankungen hat und stets untersucht und gegebenenfalls verbessert werden sollte. Durch den Umbau der Röntgenanlage während der Messungen, konnten Messwerte vor und nach diesen ermittelt und miteinander verglichen werden.



Zahharova, Aleksandra;
Messtechnische Bewertung eines elektrooptischen Systems zur strukturierten Beleuchtung und Stimulation des Auges. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modulationsübertragunsfunktion (MTF, Englisch: modulation transfer function), welche hier als Maß zur Bewertung von optischen Sytemen verwendet wird. Basis dieser Masterarbeit stellt die Untersuchung der Güte den MTF-Algorithmus dar. Ein wesentlicher Anteil besteht in der Entwicklung eines Algorithmus zur MTF-Messung. Hierzu bedarf es zu verstehen, wie die Faktoren, wie zum Beispiel die Abtastfrequenz, die Defokussierung, die Verwendung der Glättungsfiltern oder Lichtfiltern und andere auf die MTF-Ergebnisse auswirken können. Diese Arbeit enthält die Algorithmen für die Justierung der optischen Systems, einschließlich der Fokusfunktionen zur Bestimmung des schärfesten Bildes, den nachimplementierten MTF-Algorithmus, die Untersuchungen der Beeinflussung der unterschiedlichen Faktoren auf die MTF-Ergebnisse und die Empfehlungen für die MTF-Messung.



Spickermann, Heidi;
Prüfung des 3D Dosismoduls des ArcCheck®-Zylinder-Messphantoms. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das 3D-Dosismodul des zylinderförmigen ArcCHECK-Phantoms (3DVH) wird zur Qualitätssicherung von Bestrahlungsplänen in der Strahlentherapie eingesetzt. Es rekonstruiert unter Verwendung von Messwerten eine Dosisverteilung im Phantomvolumen und überträgt diese auf die Patientengeometrie. Im Rahmen der Arbeit soll die Übereinstimmung dieses Verfahrens mit Messungen eines Spektrums klinischer Pläne überprüft werden. Dazu wird der Einfluss verschiedener Feldgrößen mit und ohne Ausblockung des Isozentrums sowie verschiedener Bestrahlungstechniken getestet. Zudem wird die Dosisverteilung von VMAT-Plänen erstmals für Fehler, die über konstante Lamellenpositionsverschiebungen hinausgehen, rekonstruiert. Zur Verifikation der rekonstruierten Dosisverteilungen wird im ArcCHECK-Phantom mit verschiedenen Messsonden, Filmen und MR-Polymergel gemessen. Beim kleinsten Feld (2x2 cm^2) rekonstruiert das 3DVH die Dosis im Isozentrum 5% (6 MV) bzw. 3,7% (10 MV) höher als mit einer Ionisationskammer gemessen. Die Abweichung wird mit steigender Feldgröße kleiner. Mit ausgeblocktem Isozentrum rekonstruiert das 3DVH die Dosis bei 6 MV zwischen -10,6% und -24% niedriger als mit einem MicroDiamant-Detektor gemessen. Die Berücksichtigung des Messwerts im Isozentrum erhöht in den meisten Fällen die Übereinstimmung zwischen Rekonstruktion und Filmmessung. Mit Ausnahme des Wirbelkörper-Plans gibt es kaum Unterschiede zwischen den getesteten Messsonden im Isozentrum. Dort ermittelt die Semiflex die Dosis höher als das Planungssystem, die anderen Messsonden und der Film. Bis auf einen HNO-Fehlerplan werden die eingebauten Fehler im rekonstruierten Dosis-Volumen-Histogramm sichtbar, sie werden jedoch unterschätzt. Dosisprofile eines Prostata-Fehlerplans zeigen unterschiedliche Verläufe zwischen Rekonstruktion und Film bzw. Planungssystem. Da das 3DVH in ausgeblockten Bereichen die Dosis zu gering ermittelt und diese Bereiche meist Risikoorgane schützen, besteht die Gefahr, dass Pläne fälschlicherweise freigegeben werden. Aufgrund des Algorithmus werden nicht alle Fehler der Dosisapplikation erfasst. Mit genaueren Ergebnissen der Polymergel-Dosimetrie würde sich das 3DVH auch quantitativ bewerten lassen. Es wird empfohlen den Messwert bei der Rekonstruktion zu berücksichtigen, wobei die Isozentrumsdosis bei Wirbelkörper-Plänen mit einer kleinen Messsonde bestimmt werden sollte.



Pawellek, Martin;
Anforderungen für die datenschutzkonforme Speicherung medizinischer Daten in externen Cloud-Diensten. - Ilmenau. - 45 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Einrichtungsübergreifende elektronische Kommunikationen spielen im Gesundheitswesen eine zunehmend bedeutsamere Rolle. Cloud-basierte Lösungen ermöglichen einen Zugriff auf einen gemeinsamen Datenbestand und erleichtern somit den medizinischen Leistungserbringern den Austausch von Daten. Da es sich bei Gesundheitsdaten um besonders schützenswerte Daten handelt, ist eine sichere Gesetzgebung zum Thema personenbezogener Datenverarbeitung erforderlich. Dies war vor dem 24. Mai 2016 nicht der Fall. Die Regelungen zur datenschutzkonformen Speicherung von medizinischen Daten in externen Cloud-Diensten war für medizinische Leistungserbringer bis dahin ungenügend. Erst mit dem Inkrafttreten der Europäischen Datenschutz-Grundverordnung (EU-DSGVO) wurden sichere Grundlagen für die Nutzung von Cloud-Dienstleistungen im Gesundheitswesen geschaffen. Deshalb werden im Rahmen dieser Arbeit die Anforderungen an eine datenschutzkonforme Speicherung von medizinischen Daten in Cloud-Diensten untersucht. Dabei wird zunächst auf die historische Entwicklung des Datenschutzes eingegangen. Danach wird die Europäische Datenschutz-Grundverordnung mit ihren Anwendungsbereichen und indirekten Anforderungen an Cloud-Diensten näher erläutert. Anhand eines Fallbeispieles werden die Vor- und Nachteile der datenschutzkonformen Speicherung in Cloud-Diensten von einer Arztpraxis dargelegt. Der Anforderungskatalog C5 des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik, kurz BSI, ist eine Lösung zur datenkonformen Speicherung im Sinne der EU-DSGVO. Trotz der geringen Wahrscheinlichkeit von Cyber-Angriffen, Datenverlusten oder weiteren Arten des Datenmissbrauchs, können diese beim Eintreten drastische Konsequenzen für alle Betroffenen haben.



Fuchs, Mirco;
The smoothness constraint in spatially informed minimum norm approaches for the reconstruction of neuroelectromagnetic sources. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (xviii, 173 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

EEG/MEG ermöglicht die Messung elektrischer Gehirnaktivität, die durch neuronale Prozesse im Gehirn hervorgerufen wird. Die Lokalisierbarkeit der Aktivität ist aufgrund der fehlenden Eindeutigkeit des bioelektromagnetischen inversen Problems allerdings eingeschränkt. Zur Lösung sind Zusatzannahmen erforderlich. Eine Klasse von Lösungsverfahren basiert auf der Verwendung verteilter Quellenmodelle. Dabei werden im gesamten wahrscheinlichen Quellraum (typischerweise im Cortex) Stromdipole modelliert, um schließlich eine räumliche Verteilung der Dipolstärken zu bestimmen. Dieser Ansatz erlaubt es, Zusatzannahmen über die funktionelle Ähnlichkeit zwischen den Dipolen (d.h. über die räumliche Strukturierung von Gehirnaktivität) zu formulieren. Derartiges Wissen kann zum Beispiel aus der Unterteilung des Cortex in funktional unterschiedliche Areale (Parzellierungen) oder mittels fMRI gewonnen werden. Diese Arbeit befasst sich mit einer bereits zuvor publizierten Technik, bei der Zusatzwissen über die funktionelle Ähnlichkeit benachbarter Quellen in einen Differentialoperator integriert und mit einer allgemeinen Glattheitsannahme kombiniert wird (PatchLORETA). Im ersten Teil dieser Arbeit wurde systematisch untersucht, wie sich eine derartige Integration auf die tatsächliche Korrelationsstruktur auswirkt. Dabei wurden verschiedene Probleme identifiziert, die zu fehlerhaften a priori Annahmen führen. Aus diesem Grund wurde die Methode um einen Normalisierungsoperator, lokale Ähnlichkeitsparameter, und ein Verfahren zur Einstellung einer definierten Glattheitsannahme erweitert. Im Ergebnis liegt ein als informed LORETA bezeichnetes Verfahren vor, in das grundsätzlich beliebige Ähnlichkeitsinformation eingebunden werden kann. Es ist besonders zur Integration funktio-anatomischer Grenzen geeignet. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Nutzbarkeit informierter linearer inverser Verfahren mithilfe von Monte-Carlo-Simulationen und unter Verwendung von Parzellierungen systematisch untersucht. Im Fokus stand dabei vor allem der Einfluss möglicher Fehler im Zusatzwissen auf die Rekonstruktionsqualität. Abschließend wurde informed LORETA zur Lokalisierung auditorisch evozierter Aktivität aus EEG/MEG-Daten eingesetzt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Plausibilität der rekonstruierten Quellenverteilung durch die Integration von Zusatzwissen deutlich gesteigert werden kann.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000312
Freitag, Stefanie; Klee, Sascha; Haueisen, Jens;
Electrical direct current stimulation affects retinal vessel diameter and vasodilation in healthy subjects. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 95 (2017), Supplement S259, insges. 1 S.

https://doi.org/10.1111/j.1755-3768.2017.01565
Dimmerling, Michaela;
Entwicklung und Etablierung eines Qualitätssicherungskonzeptes zur Verifikation intensitätsmodulierter Bestrahlungsfelder in der Strahlentherapie mit dem Compass-System der Firma IBA . - Ilmenau. - 134 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Um bei der Tumorbestrahlung im Tumorgewebe die Dosis möglichst homogen zu applizieren und gleichzeitig angrenzende Risikoorgane zu schonen, sind intensitätsmodulierte Bestrahlungsmethoden entwickelt worden. Intensitätsmodulierte Techniken stellen jedoch gleichzeitig eine Herausforderung an den Linearbeschleuniger und das Bestrahlungsplanungssystem (TPS) dar, weil die Dosisberechnung der hoch modulierten Einzelfelder sehr komplex ist. Um sicherzustellen, dass bei der Tumorbehandlung die Dosis genau wie geplant im Patienten appliziert wird, muss eine Qualitätssicherung (QA) für jeden Patientenplan durchgeführt werden, die patientenbezogenen QA. Diese kann durch eine Messung des klinischen Bestrahlungsplanes auf einem zweidimensionalen Messarray oder durch eine vom TPS unabhängige Dosisberechnung durchgeführt werden. Diese Fluenz wird dann mit der Dosisberechnung des TPS verglichen. Der Vergleich zweier Dosisberechnungen basiert meistens auf einer Gamma-Analyse, die sowohl die Dosisdifferenz als auch eine örtliche Funktion in einem Punkt bewertet. Diese Analyse gibt jedoch nur eine Aussage über die Übereinstimmung der Dosispunkte der gemessenen Fluenz mit der berechneten Dosisverteilung. Eine klinische Relevanz von möglichen Unterschieden ist nur bedingt aus den Ergebnissen abzuleiten. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und Etablierung eines Qualitätssicherungskonzeptes mit dem Compass-System der Firma IBA Dosimetry (Schwarzenbruck). Es ermöglicht zusätzlich zur Bewertung einer Einzelschicht auch eine dreidimensionale Auswertung der Messung. Dies soll die klinische Aussagekraft der Bewertung für die patientenbezogene QA erhöhen. Für die dreidimensionale Auswertung kann neben einer Gamma-Analyse im Volumendatensatz auch eine Auswertung des Dosis-Volumen-Histogramms vorgenommen werden. Im Zuge der vorliegenden Arbeit soll ein Konzept zur Verikation intensitätsmodulierter Bestrahlungsfelder mit dem Compass-System entwickelt und etabliert werden. Durch Verwendung des Compass-Systems soll eine 3D-basierte Auswertung der Messungen zur patientenbezogene QA ermöglicht und somit für die Analysen eine Einschätzung der klinische Relevanz erlaubt werden.



Rieneck, Sophia;
Monte-Carlo Simulation (FLUKA) der Strahlenschutzsituation an einer Herzkatheteranlage unter Berücksichtigung verschiedener Strahlenschutzmittel. - Ilmenau. - 59 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Aufgrund von fehlenden Daten zur Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10) im Bereich des Herzkatheterlabors im Helios Klinikum Erfurt wurde in dieser Arbeit eine Dosisverteilung für das HKL erstellt. Dabei wurden ebenfalls die im Klinikalltag genutzten Strahlenschutzmittel berücksichtigt. Bei der messtechnischen Erfassung der Ortsdosis mit Dosismetern werden immer nur punktuelle Messwerte des Raumes aufgenommen, ohne Informationen über die Strahlenexposition zwischen diesen Messpunkten zu erhalten. Aus diesem Grund wurden zehn verschiedene Messpunkte, sieben in der Umgebung und drei in der Nähe des Patienten, in unterschiedlichen Höhen im Raum verteilt. Die verschiedenen Höhen der Messpunkte repräsentierten hierbei wichtige strahlenempfindliche Teile des Körpers, wie den Kopf und den Thorax des Untersuchenden. Um nun eine Dosisverteilung des Herzkatheterlabors zu erhalten, wurde eine Monte-Carlo-Simulation mit dem Code FLUKA durchgeführt. Dafür wurden charakteristische Röhrenangulationen und die typischen Geometrien und Strahlenschutzmittel aus der Praxis genutzt, welche anschließend als Geometrie in FLUKA eingefügt wurden. Für die drei ausgewählten Röhrenangulationen musste ein Fortran Code entwickelt werden, welcher dann wiederum in FLUKA implementiert wurde. Um eine Aussage über die Dosisverteilung treffen zu können, wurden nach der Simulation die ausgegebenen Dosiswerte normiert und mit den zuvor gemessenen Werten im Herzkatheterlabor verglichen.



Jannek, Dunja; Keller, Andreas;
Comparison of different Monte-Carlo-simulation software for phantom study in fluoroscopy. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S401
- Enthalten in: Poster session 31: Modelling and simulation IV

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5076
Böttrich, Marcel; Husar, Peter;
Dynamic 7 layer model to generate synthetic signals for non-invasive fetal photoplethysmography. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S400
- Enthalten in: Poster session 31: Modelling and simulation IV

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5076
Rieger, Steffen; Lüken, Lisanne; Baumgarten, Daniel; Klee, Sascha; Dutz, Silvio;
Correlation of Mayer waves in arterial blood pressure and retinal vessel diameter. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S360
- Enthalten in: Poster session 25: Biosignal processing and monitoring III

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5070
Schulz, Steffen; Ricoy Castro, Minia; Giraldo, Beatriz; Haueisen, Jens; Voss, Andreas;
Multivariate high resolution joint symbolic dynamics (mHRJSD): a new tool to analyze couplings in physiological networks. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S487
- Enthalten in: Session 47: Biosignal processing and monitoring III

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5090
Rieger, Steffen; Baumgarten, Daniel; Dutz, Silvio; Klee, Sascha;
New method for an interpolation of physiocal sequences in continuous blood pressure data. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S486
- Enthalten in: Session 47: Biosignal processing and monitoring III

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5090
Bölecke, Lars; Freckmann, Johannes; Laqua, Daniel; Husar, Peter;
A system to improve the hand sanitation in clinical environments. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S320
- Enthalten in: Poster session 20: User friendliness, risk management and hospital technology

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5065
Machts, René; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens;
Realization and testing of a 3D electrode array for measuring electric potential differences in a volume conductor. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S279
- Enthalten in: Session 32: Medical measuring techniques II

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5053
Lau, Stephan; Fiedler, Patrique; Hunold, Alexander; Haase, Elke; Gröllich, Daniel; Pietsch, Kathrin; Höhn, Katrin; Schmauder, Martin; Rödel, Hartmut; Haueisen, Jens;
Perception thresholds of cutaneous electric stimulation around the upper arm. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S169
- Enthalten in: Poster session 13: Organ and patient support systems I

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5034
Laqua, Daniel; Winkler, Therese; Rönsch, Konstantin; Junger, Christina; Habermann, Saskia; Husar, Peter;
Autonomous powered R wave detector. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S150
- Enthalten in: Poster session 10: Medical measuring techniques I

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5031
Goernig, Matthias; Weise, Sarah; Pflugrath, Maik; Haueisen, Jens;
Registration and evaluation of alternative non-invasive parameters for orthostatic hypotension in geriatric patients. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S145
- Enthalten in: Poster session 10: Medical measuring techniques I

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5031
Wöckel, Lucas; Behr, Volker C.; Grüttner, Cordula; Kosch, Olaf; Mattern, Anne; Vogel, Patrick; Wells, James; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Development of long-term stable measurement phantoms for quantitative magnetic particle imaging. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S78
- Enthalten in: Poster session 1: Imaging and image processing I

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5022
Gräfe, Christine; Müller, Elena; Slabu, Ioana; Weidner, Andreas; Wiekhorst, Frank; Hochhaus, Andreas; Dutz, Silvio; Clement, Joachim H.;
Cell culture-based in vitro models for investigating the SPION passage through cellular barriers. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), S1, Seite S9
- Enthalten in: Session 2: Cells, materials and biochemistry I

https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5001
Kienast, Roland; Handler, Michael; Stöger, Markus; Baumgarten, Daniel; Hanser, Friedrich; Baumgartner, Christian;
Modeling hypothermia induced effects for the heterogeneous ventricular tissue from cellular level to the impact on the ECG. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, Bd. 12 (2017), 8, e0182979, insges. 22 S.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182979
Leeske, Timo;
Entwicklung und Evaluierung einer optimierten Elektrodenkonfiguration mit reduzierter Elektrodenanzahl zur Ableitung des Impedanzkardiogramms anhand einer Studie sowie die erforderliche Anpassung des Algorithmus zur Berechnung hämodynamischer Parameter. - Ilmenau. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Impedanzkardiographie stellt eine nichtinvasive Methode zur kontinuierlichen, operatorunabhängigen Messung verschiedener hämodynamischer Parameter, insbesondere des Schlagvolumens und davon abgeleiteter Größen dar. Die Ableitung des Impedanzkardiogramms erfolgt über eine Anordnung aus Elektroden am menschlichen Thorax und beruht auf der Messung herzsynchroner thorakaler Impedanzänderungen nach dem ohmschen Gesetz. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer neuen Elektrodenanordnung zur Ableitung des Impedanzkardiogramms mit reduzierter Elektrodenanzahl, um den Messaufwand für den Operator zu minimieren und Materialkosten einzusparen. Dafür wurde im Rahmen einer Studie an 64 Probanden eine neu entwickelte Anordnung bestehend aus vier Elektroden mit der bisher von medis verwendeten Elektrodenkonfiguration bestehend aus acht Elektroden verglichen. Anhand einer umfangreichen graphischen Auswertung der Messergebnisse konnte gezeigt werden, dass die neue Elektrodenkonfiguration grundsätzlich sehr gut für die Impedanzkardiographie geeignet ist. Die Auswertung der Messdaten lieferte für alle zur Berechnung des Schlagvolumens relevanten Parameter eine sehr gute Korrelation (r>0,97) zwischen den Werten der reduzierten Anordnung und denen der Referenzanordnung. Daher wurde anhand einer linearen Regression ein Korrekturalgorithmus entwickelt, der die Messwerte der einzelnen Parameter auf die Werte der Referenzanordnung zurückführt und zusätzlich einen körpergrößen- und gewichtsabhängigen Patientenfaktor berücksichtigt. Insgesamt beträgt die Standardabweichung des Schlagvolumens bei Messung mit der neuen Elektrodenanordnung nach Anwendung des Korrekturalgorithmus 4ml gegenüber der alten Anordnung. Dies ist ein sehr gutes Resultat, daher konnte die neu entwickelte Elektrodenkonfiguration erfolgreich als neues Standardverfahren für die Impedanzkardiographie von medis eingeführt werden.



Sloma, Ulrike; Klein, Florian; Helbig, Thomas; Skowronek, Janto; Gadyuchko, Maria; Werner, Stephan; Breitbarth, Andreas; Neidhardt, Annika; Chillian, Antje; Brandenburg, Karlheinz; Raake, Alexander; Notni, Gunther; Sattel, Thomas; Witte, Hartmut; Husar, Peter;
GO-LEM - Charakterisierung der auditorischen und auditorisch-visuellen Wahrnehmung des Menschen in Alltagsszenen. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen. - [Jena : Verlag Bussert & Stadeler, (2017), S. 349-356

Laqua, Daniel; Blau, Kurt; Naß, Michael;
Wireless equipment localization for medical environments. - In: 2017 First IEEE MTT-S International Microwave Bio Conference (IMBioC) : 15-17 May, 2017, Gothenburg, Sweden.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-1713-7, (2017), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IMBIOC.2017.7965777
Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen; Faenger, Bernd; Hilger, Ingrid;
Investigations of signal reproducibility and influences of vital signs for microwave breast cancer imaging: an initial volunteer trial. - In: 2017 First IEEE MTT-S International Microwave Bio Conference (IMBioC) : 15-17 May, 2017, Gothenburg, Sweden.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-1713-7, (2017), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IMBIOC.2017.7965799
Dünger, Lukas;
Entwicklung und Etablierung der automatisierten Qualitätssicherung für Magnetresonanztomographie in der bildgestützten Strahlentherapie. - Ilmenau. - 50 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Magnetresonanztomographie bietet enorme Vorteile für die Bestrahlungsplanung und wird zukünftig öfters dafür zum Einsatz kommen. Für die Forschung auf dem Gebiet der MRT-basierten Bestrahlungsplanung wurde am OncoRay - Nationales Zentrum für Strahlenforschung ein Low Field MRT mit einer Magnetfeldstärke von 0,22 Tesla erworben. Für die Qualitätssicherung in der Magnetresonanztomographie wurde bereits ein vollautomatisiertes Programm zur Analyse eines Kopfphantoms des American College of Radiology (ACR) entwickelt. Ziel dieser Arbeit war es die automatisierte Auswertung auch für ein Low Field MRT zu etablieren, indem die Auswertung des Pro-gramms auch für ein kleineres Kniephantom erweitert wurde. Die Algorithmen wurden auf Basis des bereits vorhandenen Programmes entwickelt und mit Messdaten am Low Field MRT und dem 3 Tesla MRT des Universitätsklinikum Dresden angepasst und getestet. Implementiert wurden alle vorgegebenen Tests des ACR und zusätzlich auch Algorithmen zur Bestimmung des Bildrauschens und geometrischer Verzerrungen. Alle Ergebnisse wurden zum Vergleich manuell ausgewertet und lieferten eine hohe Übereinstimmung mit Ausnahme des Tests zur Kontrastwahrnehmung. Die Anwendung des Programms auf ein Low Field MRT wurde etabliert.



Küchler, Nora;
Investigation of glancing angle deposited thin films on electrodes for electromyography signal acquisition. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Elektromyographie ist ein elektrophysiologisches Verfahren zur Messung der elektrischen Aktivität der Skelettmuskulatur. Eine Herausforderung ist dabei die Aufnahme des Biosignals während einer Bewegung, welche erneut Artefakte und Rauschen erzeugt. Um dennoch eine gute Signalqualität zu gewährleisten, muss die genutzte Hardware mehreren Anforderungen gerecht werden. Im klinischen Bereich werden aktuell Silber/Silberchlorid-Elektroden genutzt. Diese basieren allerdings auf dem Einsatz eines Elektrolytgels, welches hautirritierend wirkt und während Langzeitmessungen austrocknet. Aus diesen Gründen werden Trockenelektroden auf ihre Eignung für Biosignalanalysen untersucht. Eine Möglichkeit der Herstellung dieser Elektroden ist, das Sputtern eines Dünnfilms auf ein Basismaterial. Sowohl der Dünnfilm, als auch das Basismaterial können die Elektrodeneigenschaften stark beeinflussen. Die Wirkung von strukturellen Veränderungen der Dünnfilmschicht auf die Signalqualität wurde noch nicht getestet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit sind die Herstellung und Analyse zur Eignung von Trockenelektroden mit Polyurethan- und Edelstahlbasismaterialien für die Elektromyographie. Die dabei angewandte Technik GLAD (engl. GLancing Angle Deposition) wird genutzt, um im Dünnfilm Zick-Zack-Architekturen zu erstellen. Zur Charakterisierung der entstandenen Dünnfilme dienten die Rasterelektronenmikroskopie und die Messung des spezifischen Widerstandes. Die Elektroden wurden an Probanden getestet. Dazu wurden Elektromyogramme und Elektroden-Haut-Impedanzen aufgenommen. Die Signalqualität wurde mit Hilfe des Signal-Rauch-Abstandes, der 50 Hz Beeinflussung und des Leistungsdichtespektrums bewertet und verglichen. Die Edelstahlelektroden zeigten, verglichen mit den Silber/Silberchlorid-Elektroden, keinen signifikanten Unterschied in der Signalqualität. Aufgrund der instabilen Elektroden-Kabel-Verbindung der Polyurethanelektroden erwiesen sich diese schwer im praktischen Gebrauch und zeigten eine signifikant schlechtere Signalqualität. Die Winkel der Zick-Zack-Strukturen beeinflussten das Biosignal nicht ersichtlich, obwohl die Filme starke Unterschiede in Porosität und spezifischem Widerstand aufzeigten.



Sachs, Jürgen; Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Faenger, Bernd; Hilger, Ingrid;
Differential microwave imaging in medicine based on ultra-wideband pseudo-noise MIMO-radar. - In: 2017 First IEEE MTT-S International Microwave Bio Conference (IMBioC) : 15-17 May, 2017, Gothenburg, Sweden.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5386-1713-7, (2017), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IMBIOC.2017.7965770
Buck, Christopher;
Implementierung des binären TomoTherapy MLC im Monte-Carlo EGSnrc User Code. - Ilmenau. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit wird die Implementierung des binären TomoTherapy® (Accuray®) MLC im Monte-Carlo EGSnrc User Code BEAMnrc erklärt und alle zugehörigen Routinen und Subroutinen erläutert. Die Grundlage für die Modellierung des MLC war ein bereits vorhandener, in der Softwarekomponente enthaltener MLC, der für den zu modellierenden TomoTherapy MLC in den entsprechenden Component Module Routinen angepasst und erweitert wurde. Die Verifizierung des Monte-Carlo Modells erfolgte durch den Vergleich von verschiedenen Mes- sungen an einem TomoTherapy Gerät und den entsprechenden Simulationen mit den identischen Messparametern. Dazu wurden Lattenzaun- und Doppellattenzauntests mit der PinPoint 3D (PTW Freiburg GmbH) Ionisationskammer in einem MP3-T Wasserphantom (PTW Freiburg GmbH) gemessen und die erfassten Querprofile mit den Simulationen auf Übereinstimmung überprüft. Für die Auswertung wurde die Gamma-Index Methode mit verschiedenen Kriterien verwendet. Zusätzlich wurde durch Filmmessungen von einem geschlossenen (alles Leaves geschlossen) und einem geöffneten (alle Leaves geöffnet) Feld auf die Leakage des MLC geschlossen und mit der Leakage des modellierten MLC durch vergleichbare Simulationen verglichen. Die Wassserphantommessungen ergaben eine Übereinstimmung von 92,24 % für den Lattenzauntest und 97,23 % für den Doppellattenzauntest mit den Gamma-Index Kriterien 3 %/3 mm. Die durchschnittliche Leakage betrug 0,27 % bei der Filmmessung und 0,24 % bei der entsprechenden Simulation.



Budihardjo, Natalia;
Conductivity analysis of polymer gypsum as skull model material in physical head phantom. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Forschung hat das Ziel, ein geeignetes Material für ein Kopfphantom zu finden, dass die elektrischen Eigenschaften des menschlichen Schädels modelliert. Als Testmaterial wurde ein Polymergips (Calciumsulfat-Hemihydrat) aufgrund seines Verarbeitungsverfahrens im 3D-Drucker, der Formbarkeit, der Kosteneffizienz und der Ionenpermeabilität ausgewählt. Eine Reihe von Probenvorbehandlungen, die eine Beschichtung mit Ionomer, Erwärmen und Trocknen einschließen, wurden durchgeführt, bevor die Probe der Impedanzspektroskopiemessung unterzogen wurde. Entsprechend der 3D-Druckrichtung (aufrecht und liegend) und dem Vorbehandlungsverfahren (Ionomerkonzentration und Tauchzeit) wurden die Parametereigenschaften der Proben getestet und verglichen. Die aufrechtstehende Druckrichtung Polymer-Gipsprobe mit 10 % Fumion® Ionomer-Konzentration und einer Minute Eintauchzeit zeigte die besten Eigenschaften im Hinblick auf die Leitfähigkeit und die morphologische Untersuchung im Vergleich zu den anderen Proben. Der Wert der Leitfähigkeit, der durch diese Probe erreicht wurde, betrug 0.0141 ± 0.0077 S/m, was mit dem erwarteten Leitfähigkeitswert des menschlichen Schädels vergleichbar ist. Basierend auf der morphologischen Untersuchung zeigte diese Probe das feinste Aussehen ohne Löcher, kein Rissbild und kein Bersten oder Biegen im Vergleich zu den anderen getesteten Proben, was bedeutet, dass die Probe robust genug war, während der Messung in die NaCl-Lösung. Daher kann man schließen, dass das Polymergipsmaterial insbesondere mit der aufrechten Druckrichtung, 10 % Fumionkonzentration und einer Minute Eintauchzeit ein geeignetes Material für menschliches Schädelphantom darstellen.



Böttrich, Marcel; Tanskanen, Jarno M. A.; Hyttinen, Jari A. K.;
Lead field theory provides a powerful tool for designing microelectrode array impedance measurements for biological cell detection and observation. - In: Biomedical engineering online. - London : BioMed Central, ISSN 1475-925X, Bd. 16 (2017), 85, insges. 17 S.

https://doi.org/10.1186/s12938-017-0372-5
Bräcklein, Mario;
Extraction of event-related cortical activity in real time without response averaging. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue Methode, basierend auf der räumlich-harmonischen Analyse (SPHARA), entwickelt. Diese soll gering gemittelte kortikale Aktivität von spontaner Hirnaktivität und externen Störungen extrahieren können. Ein automatisches Verfahren zur Optimierung des SPHARA-basierenden Filters wurde erstellt und an künstlich erzeugten auditorischen, somatosensorischen und visuellen ereignisgekoppelten magnetischen Feldern (ERFs) evaluiert. Die Technik wurde auf auditorische ERF eines jungen Probanden, gemessen mit einem pädiatrischen Magnetoenzephalographie-Systems, angewandt. Das implementierte, auf SPHARA basierende Filter war in der Lage die künstlich erzeugten ERFs in Gegenwart von starker spontaner Hirnaktivität sowie externer Störungen (Signal-Rausch-Abstand: -9dB) zu extrahieren. Das Leistungsvermögen des Filters ermöglicht, das gemessene auditorische ERF mit geringer bzw. ohne Mittelung zu separieren. Das entwickelte Verfahren könnte insbesondere für die Gehirnentwicklungsforschung von Nutzen sein. Es ist in der Lage signifikant die Anzahl der nötigen Mittelungen zur Detektion von fokaler kortikaler Aktivität zu reduzieren.



Brieskorn, Carina;
Pulsationsanalyse nach künstlichem arteriellem Gefäßersatz mittels UWB-Mikrowellen-Sensorik. - Ilmenau. - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Erkrankungen des arteriellen Gefäßsystems nehmen in der heutigen Bevölkerung immer weiter zu. Eine weitverbreitete Krankheit stellt dabei die periphere arterielle Verschlusskrankheit (paVK) dar. Diese wird durch eine Verengung der Beinarterien verursacht, wodurch die Durchblutung der unteren Extremitäten verschlechtert wird. Die Diagnose einer paVK erfolgt anhand einer Stufendiagnostik, wobei mehrere bildgebende Verfahren zum Einsatz kommen können. Die Methode der ersten Wahl ist dabei die farbkodierte Duplexsonografie (FKDS). Ein großer Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die diagnostische Aussagekraft sehr stark von Qualifikation des untersuchenden Arztes abhängt. Kann mittels der FKDS keine eindeutige Diagnose gestellt werden, müssen andere bildgebende Verfahren, wie beispielsweise die Angiografie oder die Computertomografie, angewandt werden. Diese bringen durch die Verwendung von ionisierender Strahlung oder den Einsatz von Kontrastmitteln eine erhöhte Belastung für den Patienten mit sich. In dieser Arbeit wird der Einsatz der UWB-Mikrowellen-Sensorik zur Beurteilung der Pulswelle und somit der Durchblutung der großen Oberschenkelarterie als alternative zur FKDS untersucht. Die verwendete Radartechnik beruht auf dem Prinzip der M-Sequenztechnik, die aufgrund ihrer niedrigen Strahlungsleistung und der Verwendung von nichtionisierender Strahlung gut für den Einsatz im medizinischen Bereich geeignet ist. Die Schwerpunkte dieser Arbeit liegen in dem Aufbau eines geeigneten Sensorkonzepts und in der Implementierung einer echtzeitfähigen Signalverarbeitung, die eine Detektion, Darstellung und Verfolgung der Pulswelle ermöglicht. Der Algorithmus stellt eine Kombination aus exponentieller Background Subtraction und einem adaptive line enhancer (ALE) dar, der eine effektive Rauschunterdrückung ermöglicht. Aus dem gefilterten Radargramm können über die maximale Varianz die Abtastwerte der reflektierten Signale ermittelt werden, die die arterielle Pulswelle enthalten. Somit kann die Pulskurve aus dem Radargramm extrahiert und dargestellt werden. Durch Testmessungen an fünf Probanden können erste Aussagen über die Tauglichkeit der UWB-Mikrowellen-Sensorik zur Untersuchung der arteriellen Pulswelle getroffen werden. Es können die charakteristische Kurvenform und die Pulsfrequenz der Pulswelle beurteilt werden. Außerdem kann die Lage der großen Oberschenkelarterie abgeschätzt werden.



Geißler, Philipp;
Qualitativer Vergleich konventioneller und moderner IMRT-Bestrahlungstechniken unter Berücksichtigung der Berechnungsalgorithmen AAA und Acuros XB. - Ilmenau. - 138 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das Thema dieser Arbeit gliedert sich in zwei wesentliche Ziele: Als erstes sollen konventionelle Stehfeldbestrahlungstechniken mit der modernen IMRT Sliding-Window Bestrahlungstechnik und VMAT Bestrahlungstechniken verglichen werden. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Einhaltung der von QUANTEC und Emami entwickelten Toleranzdosen für Risikoorgane. Als Vergleichsentitäten dienen das Prostata-, Bronchial- und das Mammakarzinom. Das zweite Ziel der Arbeit ist die Einführung eines neuen Berechnungsalgorithmus dem Acuros External Beam (kurz AXB) in den klinischen Alltag. Der AXB soll den bis dato im Südharz Klinikum Nordhausen eingesetzten Berechnungsalgorithmus AAA (Anisotropic Analytical Algorithm) zukünftig ersetzen. Anhand der oben genannten Vergleichsentitäten sollen Unterschiede zwischen den beiden Algorithmen festgestellt werden und der AXB auf seine klinische Praktikabilität geprüft werden. Dazu werden mit AXB berechnete Bestrahlungspläne zum einen mithilfe der Portal Dose Technik auf ihre Genauigkeit geprüft und zum anderen Punktdosismessungen an einem Alderson-Rando-Phantom durchgeführt, um mögliche Dosisunterschiede zwischen AAA und AXB festzustellen.



Krauß, Vivien-Maire;
Prozessoptimierung zur Oberflächenreinheit der Vakuumkomponenten von Röntgenröhren. - Ilmenau. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

The topic of this bachelor thesis is the verification and minimization of particle contamination on the surfaces of vacuum components of X-ray tubes in the department of process planning at the Siemens Healthcare GmbH in Rudolstadt. The examination of the components after the galvanic cleansing is mostly optically and thereby subjective. The purpose of this bachelor thesis is the development of an objective examination method by analyzing the particle concentration and finding limits for a serial examination. In order to finding those limits procedures for extracting particles from surfaces of components and analyzing the concentration in certain size classes have been developed. After analyzing a representative number of components and a statistical review, limits were suggested for a possible serial examination. The second purpose of this bachelor thesis is giving suggestions for the final check and the packing station. The suggestions are supposed minimize the contaminations due to the handling of components at those workstations.



Koch, Jan Hannes;
Programmierung eines PXIe-Systems zur parallelen und synchronen Highspeed-UWB-Datenerfassung mittels FPGA für medizinische Anwendungen. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Mikrowellen-Sensorik und -Bildgebung auf Basis der UWB-Technik ist eine vielversprechende Technologie, die ein breites Feld an Einsatzmöglichkeiten bietet. Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Programmierung eines PXI-Systems zur parallelen und synchronen Ansteuerung sowie der Highspeed-Datenerfassung eines UWB-MIMO-Systems, bestehend aus drei einzelnen M-Sequenz UWB-Geräten. Das MIMO-System unterstützt die Verwendung eines Antennenarrays, bestehend aus bis zu 72 Antennen mit 24 Sendern und 48 Empfängern. Daraus resultieren bis zu 1152 Kanäle. Die dabei verwendete Bandbreite des UWB Signals liegt bei 6,5 GHz. Aufgrund des Einsatzes eines VHDCI-Anschlusses je UWB-Gerät und der Implementierung der Kommunikationsstrukturen auf drei FPGAs, ist eine parallele Highspeed-Datenübertragung aller 48 Empfänger möglich. Die Datenverarbeitung ist auf einem RT-System implementiert und kann eine Messrate von bis zu 500 Impulsantworten pro Sekunde mit 48 aktiven Empfängern und einem aktiven Sender realisieren. Die entwickelte GUI zeigt die Messdaten in Echtzeit an. Das MIMO-System eignet sich, aufgrund der hohen Kanalanzahl für bildgebende Anwendungen und hinsichtlich der hohen Messrate, für die Vitaldatenerfassung. Die Implementierung wird visualisiert und ausführlich dargelegt und die Funktion an einem Brustphantom mit einer Arraygröße von 24 Antennen getestet. Zur Validierung der Messrate werden die Schwingungen einer Lautsprechermembran für verschiedene Frequenzen erfasst. Die Ergebnisse werden im Verlauf präsentiert und diskutiert.



Faenger, Bernd; Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen; Hilger, Ingrid;
Breast phantom with a conductive skin layer and conductive 3D-printed anatomical structures for microwave imaging. - In: 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP) : 19-24 March 2017.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-88-907018-7-0, (2017), S. 1065-1068

https://doi.org/10.23919/EuCAP.2017.7928662
Ley, Sebastian; Sachs, Jürgen; Helbig, Marko;
MNP enhanced microwave breast cancer imaging based on ultra-wideband pseudo-noise sensing. - In: 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP) : 19-24 March 2017.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-88-907018-7-0, (2017), S. 2754-2757

https://doi.org/10.23919/EuCAP.2017.7928407
Kabbani, Kadri;
Analyse der Fehler an Ultraschallsonden von Vivantes Berlin und Erstellung eines Konzeptes zum Umgang derer. - Ilmenau. - 77 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Ultraschalldiagnostik wird heute in den meisten medizinischen Bereichen angewandt. Die dabei zum Einsatz kommenden Sonden eines Ultraschallgerätes dienen als Sender und gleichzeitig als Empfänger der Ultraschallwellen. Aufgrund des komplexen Aufbaus und der verwendeten empfindlichen Materialien in den Sonden, ist bei der Anwendung höchste Vorsicht geboten. Dennoch kommt es in Krankenhäusern des Häufigeren zu Defekten, deren Instandsetzungen mit hohen Kosten verbunden sind, so auch in den Vivantes-Kliniken in Berlin. Die "VAMED Management und Service GmbH Deutschland" ist für die Betreuung der meisten medizintechnischen Geräte der insgesamt neun Vivantes-Kliniken verantwortlich. Bezüglich der Betreuung der Ultraschallsonden stiegen die Kosten für Reparaturen in den letzten Jahren stark an. Der Grund dafür ist zum einen die stärker werdende Nachfrage im Bereich der Ultraschalldiagnostik und dadurch erhöhte Fehlerfälle. Zum anderen jedoch werden die meisten Instandsetzungen an Sonden nicht durch die VAMED durchgeführt, sondern fremdbeauftragt. Um den zukünftigen Umgang mit Ultraschallsonden im Projekt Vivantes zu fördern und eine Stabilisierung der Kosten der VAMED herbeizuführen, wurde in der vorliegenden Arbeit eine Analyse der bisherigen Fehler an Ultraschallsonden durchgeführt. Dabei konnten mit Hilfe der deskriptiven Statistik die Fehleranteile der verschiedenen Hersteller und Sondenarten aufgezeigt und die durchschnittliche Zeit bis zum ersten Fehlerauftritt berechnet werden. Weiterhin konnte auf die verschiedenen meist mechanischen Fehlerarten an Ultraschallsonden eingegangen werden und deren Anteile bei den unterschiedlichen Herstellern und Sondenarten dargestellt werden. Im weiteren Verlauf wurde zusätzlich eine Analyse der bisherigen Instandsetzungen durchgeführt. In dieser konnte bewiesen werden, dass die erhöhte Anzahl ausgetauschter anstatt instandgesetzter Ultraschallsonden und die zu 85,5% getätigten externen Beauftragungen zum Anstieg der Kosten geführt hat. Aus diesen Erkenntnissen konnten Empfehlungen für die zukünftige Senkung der Fehlerfälle formuliert werden. Die für die VAMED wichtigste Empfehlung ist ein Reparaturvorschlag für die Eigeninstandsetzung, der an einer bereits verschrotteten Sonde durchgeführt werden konnte und dokumentiert wurde. Mit Hilfe dieser Empfehlung soll in Zukunft vor allem die Zahl der externen Aufträge sinken. In einem Konzept wurden zuletzt die Empfehlungen aus den Ergebnissen der Analysen zusammengefasst, in der schrittweise der Verlauf einer Instandsetzung an einer Ultraschallsonde demonstriert werden konnte.



Sun, Limin; Han, Menglai; Pratt, Kevin; Paulson, Douglas; Dinh, Christoph; Esch, Lorenz; Okada, Yoshio; Hämäläinen, Matti;
Versatile synchronized real-time MEG hardware controller for large-scale fast data acquisition. - In: Review of scientific instruments : a monthly journal devoted to scientific instruments, apparatus, and techniques.. - [S.l.] : American Institute of Physics, ISSN 1089-7623, Bd. 88 (2017), 5, S. 055110, insges. 10 S.

http://dx.doi.org/10.1063/1.4983080
Spielmann, Arabell;
Compliance in der Mammographie zur Brustkrebsfrüherkennung. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Brustkrebs ist eine der häufigsten Krebserkrankungen bei Frauen. Um ein Karzinom in der Brust möglichst früh zu erkennen ist eine Früherkennungsmaßnahme von besonderer Bedeutung. Seit 2005 haben Frauen die Möglichkeit an einem Mammographie-Screening zur Brustkrebsfrüherkennung teilzunehmen. Durch das Mammographie-Screening-Programm können bereits kleine Tumore entdeckt und behandelt werden. Durch die frühzeitige Erkennung der Karzinome können weniger invasive Behandlungen erzielt werden. Alle Frauen zwischen einem Alter von 50 bis 69 Jahren werden alle zwei Jahre über ein Einladungsschreiben zum Mammographie-Screening-Programm eingeladen. Die anschließende Untersuchung erfolgt in einer Screeningeinheit, welche sich im unmittelbaren Umfeld der Patientin befindet. Es ist von Interesse zu erfahren aus welchen Gründen Frauen sich für eine Teilnahme am Screening-Programm zur Brustkrebsfrüherkennung entscheiden. Um diese Aussagen treffen zu können war es von großer Bedeutung eine personalisierte Umfrage im Zuge der wissenschaftlichen Arbeit durchzuführen. Die Gründe für eine Teilnahme an der Brustkrebsfrüherkennung wurden herausgearbeitet und analysiert. Die Beantwortung der Umfragen erfolgte in einer mobilen Einheit in Nordhausen sowie einer Mammographie-Einheit in Erfurt, um die Ergebnisse aus einer ländlichen und städtischen Region gegenüber zustellen. Die Ergebnisse der Auswertung zeigen, dass die Mammographie zur Brustkrebsfrüherkennung positiven Anklang bei allen Beteiligten fand und die Mehrheit der Klientinnen eine Früherkennung für Brustkrebs für wichtig erachtet. Besonders große Unterschiede bei der Auswertung zwischen der ländlichen und städtischen Region kamen hierbei nicht zum Ausdruck.



Blum, Maren;
Untersuchung von pH-Wert- und Leitfähigkeitsveränderungen während einer Stromstimulation am Arm. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Schwache Gleichströme (max. 2 mA) zur nichtinvasiven Stimulation werden heute in der Forschung und der Therapie von psychischen Erkrankungen verwendet. Neben bekannten Nebenwirkungen wie Juckreiz, Kribbeln und Hautrötungen unter den Stimulationselektroden können Hautläsionen auftreten. Ein möglicher Grund dafür wird in pH-Wert-Änderungen innerhalb der Schwammpads, in denen sich die Stimulationselektroden befinden, vermutet. Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von pH-Wert-, Leitfähigkeits-, Hautrötungs- und Impedanzveränderungen während einer Stromstimulationsapplikation am linken Arm. Zur Stimulation wurde ein Standardsetup bestehend aus DC-Stimulator, zugehörigen Gummielektroden und Schwammpads verwendet. In der Studie wurden 10 Probanden mit vier verschiedenen Stromstärken (sham, 0,5, 0,75 und 1 mA) über 30 min stimuliert. Dabei wurden über die Stimulationszeit pH-Werte und Impedanzverläufe sowie vor und nach der Stimulation die Leitfähigkeiten und die Hautrötungen dokumentiert. Die pH-Wert-Verläufe zeigten signikante Änderungen. Bei einer tatsächlichen Stimulation wurde die Anode sauerer, während die Kathode basischer wurde. Hierbei erreichten die pH-Werte der Anode Werte < 5, ab denen Hautreizungen auftreten können. Die Leitfähigkeiten zeigten signikante Änderungen im Vergleich vor und nach der Stimulation. Ein kausaler Zusammenhang zwischen Hautrötungen und pH-Werten sowie Impedanzverläufen und pH-Werten wurde nicht nachgewiesen. Eine Anpassung der pH-Startwerte und eine Hautvorbehandlung stellen Möglichkeiten zum Schutz der Haut vor schadlichen pH-Werte dar.



Petkovi´c, Bojana; Haueisen, Jens;
Calculation of eddy currents in moving conductors using the meshfree charge simulation method. - In: 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - Italy (ACES) : March 26-30, 2017, Firenze, Italy.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-0-9960078-3-2, (2017), insges. 2 S.

https://doi.org/10.23919/ROPACES.2017.7916354
Codecasa, Lorenzo; Di Rienzo, Luca; Weise, Konstantin; Haueisen, Jens;
Uncertainty quantification in transcranial magnetic stimulation with correlation between tissue conductivities. - In: 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - Italy (ACES) : March 26-30, 2017, Firenze, Italy.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-0-9960078-3-2, (2017), insges. 2 S.

https://doi.org/10.23919/ROPACES.2017.7916270
Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Reinhard; Weise, Konstantin; Petkovi´c, Bojana; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Lorentz force evaluation with an extended area approach. - In: 2017 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - Italy (ACES) : March 26-30, 2017, Firenze, Italy.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-0-9960078-3-2, (2017), insges. 2 S.

https://doi.org/10.23919/ROPACES.2017.7916353
Sachs, Jürgen; Helbig, Marko; Ley, Sebastian; Rauschenbach, Peter; Kmec, Martin; Schilling, Kai;
Short interfacial antennas for medical microwave imaging. - In: 2017 International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas, Innovative Structures, and Applications (iWAT) : 2017 International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas, Innovative Structures, and Applications (iWAT) took place 1-3 March 2017 in Athens, Greece.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5090-5177-9, (2017), S. 245-248

https://doi.org/10.1109/IWAT.2017.7915370
Wöckel, Lucas;
Herstellung langzeitstabiler Messobjekte für die Magnetpartikelbildgebung auf Basis etablierter Tracerpartikel in einer Silikonmatrix. - Ilmenau. - 106 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Magnetic-Particle-Imaging (MPI) ist eine neue bildgebende Modalität, die es erlaubt, die Verteilung superparamagnetischer Nanopartikel (SPIOs) mit relativ hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung in einem Volumen zu messen. Um die Abbildungseigenschaften dieses bildgebenden Verfahrens bestimmen zu können, müssen geeignete, genau definiert Referenzmessobjekte (Phantome) genutzt werden. Aus diesem Grund ist die Herstellung und Charakterisierung dieser Phantome Hauptbestandteil dieser Arbeit. Die herzustellenden Phantome sollen vor allem eine Langzeitstabilität hinsichtlich ihrer Form und ihrer magnetischen Eigenschaften aufweisen. Zu diesem Zweck wurde eine Methode entwickelt, bei der kommerzielle SPIOs in ein langzeitstabiles Polymer überführt werden können. Diese partikelbeladenen Polymere wurden hinsichtlich ihrer Partikelverteilung und ihrer magnetischen Eigenschaften und charakterisiert. Abschließend wurde gezeigt, dass sich die entstandenen Phantome im MPI darstellen lassen. Ergebnis dieser Arbeit sind Phantome, die langzeitstabil und frei von Verunreinigungen sind. Darüber hinaus können die Messobjekte die physiologischen Eigenschaften von menschlichen Gewebe (Dichte) gut abbilden.



Mengelkamp, Judith; Carlstedt, Matthias; Weise, Konstantin; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens;
Current density reconstructions for Lorentz force evaluation. - In: Research in nondestructive evaluation. - Philadelphia, Pa. : Taylor & Francis, ISSN 1432-2110, Bd. 28 (2017), 2, S. 76-100

The detection and reconstruction of fatigue fractures is of great interest in quality assurance. In the framework of nondestructive testing, Lorentz force evaluation (LFE) is an evaluation technique to estimate flaws in electrically conductive materials based on measured Lorentz forces. In the forward solution for LFE, a defect can be interpreted as a distributed current source. This has motivated the authors to propose current density reconstructions (CDRs) calculated with minimum norm estimates to estimate defect geometries. The L1 and L2 norms tend to produce a solution which is either very focused or very smeared. To balance these constraints, the general Lp norm with 1 ≤ p ≤ 2 was used and the inverse solutions compared. This approach was applied to measured data obtained from a laminated composite and simulated data from a monolithic material. The results show that the L1.5 norm provides the most accurate inverse solutions. The location and extent of the defect are determined with an error of 15 % relative to the size of the defect. The depth estimation has a deviation of 50 %. It can be concluded that CDRs are a powerful method to reconstruct and characterize defects in LFE.



http://dx.doi.org/10.1080/09349847.2015.1111483
Wilson, James D.; Haueisen, Jens;
Separation of physiological signals using minimum norm projection operators. - In: IEEE transactions on biomedical engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1558-2531, Bd. 64 (2017), 4, S. 904-916

https://doi.org/10.1109/TBME.2016.2582643
Sambale, David;
Optimierung des Konzepts für die Detektion von Konnektoren mit Hall-Effekt Sensoren an einem Dialysegerät. - Ilmenau. - 108 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit behandelt die Detektion von Konnektoren für die Dialysatoren und Filter an der Dialysemaschine ADVOS Multi der Hepa Wash GmbH. Es wurde das bestehende Konzept der Firma zur Detektion mittels Hall Sensoren analysiert mit dem Schlussergebnis neue Hallsensoren zu verwenden. Auch fiel hierbei ein Einfluss der genutzten Magnete auf, welcher auch zu Toleranzen beiträgt. Hierfür wurden die Anforderungen zusammengetragen. Für eine passgenaue Auswahl dieser Sensoren mit optimalem Schaltpegel wurde ein programmierbarer linearer Hallsensor genutzt. Mittels dieser Ergebnisse konnte eine Markrecherche für die in Frage kommenden Sensoren durchgeführt werden, von welchen noch 3 Stück zur sicheren Verifikation getestet wurden. Daraufhin konnte ein Hallsensor ausgewählt werden. Mit diesem wurden zwei Schaltungen (für Dialysatoren und Filter) entworfen, welche durch Diodenlogik eine Oder-Funktion darstellen und einen bzw. zwei digitale Ausgänge liefern, welche redundant vom Control- bzw. Protectsystem der Firma erfasst werden können. Hierfür wurde ein Prototyp entwickelt, um die korrekte Funktionsweise zu testen. Aus den Ergebnissen lässt sich eine sichere Detektion der Konnektoren nachweisen. Zusätzlich kann man durch die Anwendung des F-Tests beweisen, dass die neuen Hallsensoren geringere Varianzen aufweisen, als die zuvor genutzten Sensoren. Auch kommt es hier durch die Auswahl von SMD-Sensoren zu einer Fehlerminimierung während der Produktion, da hier keine Beine abknicken können. Allerdings konnte der Einfluss verschiedener Magnete nicht signifikant minimiert werden, was in bestimmter Sensor-Magnet Konstellation zu Problemen führen kann. Die Ergebnisse der Schaltung lassen eine korrekte Oder-Funktion verifizieren, welche im relevanten Temperaturbereich (0 - 91 &ring;C) die nötigen Pegel (High > 4,2 V, Low < 0,1 V) für das Control- und Protectsystem liefert. Durch die Nutzung dieser Schaltung können Kabel/2 Platinen und mehrere Oder-ICs gespart werden.



Meyer, Tristan;
Optimierung der Fertigung von Soft-Drainagen unter Beachtung einer Handmontage, sowie einer Teil- bzw. Vollautomation. - Ilmenau. - 128 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Im Rahmen dieser Bachelor-Arbeit sollte die Fertigung von Silikon-Drainage-Systemen im Reinraum optimiert werden. Dazu wurde zuerst der IST-Zustand ausführlich analysiert, im Rahmen dessen wurden unter anderem die verschiedenen Taktzeiten gemessen. Zusätzlich wurden die im Rahmen der IST-Analyse festgestellten Probleme und Potentiale erläutert. Auf Basis dieser Informationen sind daraufhin verschiedene Entwürfe für eine Linienfertigung (SOLL-Zustand) erstellt worden, diese wurden dann mit den zuständigen Stakeholdern diskutiert. Zusätzlich wurde ein Lastenheft für die Automatisierung der Fertigung erstellt, ein Angebot zu diesem Lastenheft ist dann mit dem besten Konzept der händischen Linienfertigung verglichen worden. Anhand der Diskussion wurde festgestellt, dass eine Automatisierung der Fertigung zu teuer ist und deswegen wurden daraufhin mehrere Maßnahmen definiert die umzusetzen sind, um zur händischen Linienfertigung überzugehen. Weiterhin wurden einige der erkannten Probleme im Rahmen der Bachelor-Arbeit direkt gelöst oder bei anderen, bei denen die Umsetzung nicht direkt möglich war, ist im Maßnahmenplan ein entsprechender Hinweis gegeben.



Yasin, Joan;
Untersuchungen zur Überwachung des kryodestruktiven Effektes an biologischen Geweben im Nah-Infrarot-Bereich. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Kryochirurgie ist in vielen Ländern der Welt (z.B. Großbritannien, USA und China) ein fester Bestandteil der hautärztlichen Praxis. In Deutschland findet sie allerdings nur vereinzelt Anwendung, wobei zahlreiche Studien die Vorteile und Erfolge der Kryochirurgie belegen. Der Hauptkritikpunkt an der Kryochirurgie besteht darin, dass das gefrorene Areal bzw. der kryodestruktive Effekt (Zerstörung von Zellen durch Kälte) nicht direkt kontrollierbar ist. In der Humanmedizin wird dieses Problem durch technische Hilfsmittel wie der Magnetresonanztomographie (MRT) gelöst, wodurch eine präzise Darstellung und direkte Beurteilung der Gefrierzone möglich ist. In der Veterinärmedizin kommen technische Hilfsmittel aufgrund der hohen Kosten und wegen des hohen gerätetechnischen Aufwandes nicht zur Anwendung. Hier hängt die Einschätzung der Gefrierzone von der Erfahrung des Therapeuten, sowie der Adspektion und Palpation ab. Dies ist ein wichtiger Grund dafür, weswegen die Kryochirurgie in der Veterinärmedizin noch weniger Anwendung findet. Das Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie (fzmb) hat ein Vorlaufforschungsprojekt zu dieser Problematik beantragt. Ziel des Vorhabens ist die Bewertung des kryodestruktiven Effektes mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS). Im Rahmen dieser Arbeit werden erste Untersuchungen zur Überwachung des kryodestruktiven Effektes an biologischen Geweben durchgeführt. Es wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, getestet und optimiert. Zudem wurden der Einfluss der Anfangstemperatur des biologischen Gewebes und der Einfluss eines zweiten Einfriervorganges auf die Ausbreitung der Gefrierzone untersucht. Zusätzlich ergab sich die Möglichkeit orts- und spektralaufgelöste Bilder der Gefrierzone mittels Hyperspektralkamera aufzunehmen, wodurch die Temperaturverteilung über die Gefrierzone anhand der Verschiebung der Wasserbande ermittelt wurde.



Krieglstein, Lukas;
Einfluss des Immobilisierungsgrades magnetischer Nanopartikel auf die spezifische Heizleistung. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Nutzung von Hyperthermie mittels magnetischer Nanopartikel zur klinischen Anwendung in der Krebstherapie erfordert eine fundierte Kenntnis über das Zusammenspiel einer Vielzahl von Parametern. Wichtigen Einfluss darauf üben die Größe sowie die magnetischen Eigenschaften der Partikel, aber auch die Feldstärke und Frequenz der angelegten Wechselfelder aus. Für eine realitätsnahe Anwendung ist allerdings noch ein weiterer Faktor zu berücksichtigen: In der Regel liegen die Partikel im Körper an das Gewebe gebunden vor. Ein wichtiger Mechanismus zur Wärmeerzeugung, die Relaxation nach Brown, wird dadurch unterdrückt. Daher wird in der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Brown-Relaxation unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Partikel und der Felder untersucht. Dazu wurden Proben mit unterschiedlichen Kerngrößen und Partikeldurchmesser bei unterschiedlichen Frequenzen und Feldstärken eines magnetischen Wechselfeldes untersucht. Zunächst wurden Messungen der spezifischen Heizleitung (SHP) mit Proben in wässriger Lösung vorliegend durchgeführt. Die Unterdrückung der Brown-Relaxation wurde in einem zweiten Schritt untersucht. Hierbei wurden die Proben in Gelatine immobilisiert und ebenso bezüglich ihrer spezifischen Heizleitung untersucht. Bei einer vorhergehenden Kalibrierung des Wechselfeldgenerators wurde festgestellt, dass die erzeugten Feldstärken deutlich geringer sind, als vom Hersteller angeben. Daher konnte bei einigen Messungen, insbesondere bei den Messungen mit sehr großen oder sehr kleinen Kernen, keine oder nur geringe SHPs ermittelt werden. Zu erwarten wäre gewesen, dass bei Proben mit großen Kernen der Effekt der SHP-Verminderung stärker ausfällt, als bei Proben mit kleinen Kernen, da die Brown-Relaxation bei großen Kernen überwiegt. Aufgrund des Mangels an Ergebnissen bei der großkernigen Probe kann über das Auftreten dieses Effektes keine Aussage gemacht werden. Es wurde allerdings dennoch durch eine Immobilisierung der Proben eine Verminderung der SHP gemessen. Daneben konnte mittels der Berechnung der Intrinsic Loss Power (ILP) bestätigt werden, dass in einem Bereich von 100 kHz bis 1000 kHz, sowie bei Feldstärken von 0 kA/m bis ca. 16 kA/m ein linearer Zusammenhang zwischen SHP und Frequenz, sowie ein quadratischer Zusammenhang zwischen SHP und Feldstärke besteht. Dies gilt sowohl für die immobilisierten, als auch für die nicht immobilisierten Proben.



Pedrosa, Paulo; Fiedler, Patrique; Schinaia, Lorenzo; Vasconcelos, Beatriz; Martins, Ana C.; Amaral, Maria H.; Comanie, Silvia; Haueisen, Jens; Fonseca, Carlos;
Alginate-based hydrogels as an alternative to electrolytic gels for rapid EEG monitoring and easy cleaning procedures. - In: Sensors and actuators. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 0925-4005, Bd. 247 (2017), S. 273-283

http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2017.02.164
Reck, Jakob;
Konzeption und Umsetzung eines Laborpraktikums zum Thema: Medizinische Mikrowellensensorik. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Um Studierenden das Potential des Forschungsbereiches der Mikrowellensensorik praxisorientiert näherzubringen, wurde in dieser Bachelorarbeit ein Laborpraktikum zur Erweiterung der Vorlesung "Mikrowellensensorik in der Medizin" ausgearbeitet. Es werden Themen der Bereiche Spektroskopie, Wellenmesstechnik, Antennen und Imaging-Algorithmen als Teil der ultrabreitbandigen Mikrowellentechnik vorgestellt. Um diese abzudecken, wurden drei Versuche entwickelt, durchgeführt und ausgewertet. Dies umfasste eine Messung der frequenz- und temperaturabhängigen Permittivität von Flüssigkeitsgemischen, die Vermessung verschiedener Übertragungsverhältnisse von Hochfrequenzbauteilen auf Grundlage der Streuparameter und eine Charakterisierung des Richtdiagrammes eines Doppelsteg-Hornstrahlers mit Verifizierung der Radargleichung. Zum Einsatz kamen dabei vorwiegend Messsysteme, welche auf Grundlage der M-Sequenz-Technologie arbeiten. Der ausgearbeitete Leitfaden in Form einer Praktikumsanleitung mit Durchführungs- und Auswertungsaufgaben bringt eine klare Struktur in den Ablauf des Praktikums und unterstützt dabei den Verantwortlichen. In diesem Zusammenhang wird das sogenannte Mehrdimensionale Lernen der Teilnehmer durch das Praktikum gefördert.



Mulyadi, Indira H.; Haueisen, Jens; Supriyanto, Eko;
Practical aspects in surface biopotential electrode placement for smart clothing: a simulation study. - In: AIP conference proceedings. - Melville, NY : Inst., ISSN 1551-7616, Bd. 1817 (2017), S. 040008, insges. 7 S.

http://dx.doi.org/10.1063/1.4976793
Kämmer, Stefan;
Untersuchung zur HRV nach Cosinus-Interpolation an Daten der kardiologischen Rehabilitation. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Rate, mit der das menschliche Herz schlägt, unterliegt ständigen Schwankungen, welche als Herzratenvariabilität (HRV) bezeichnet werden. Im klinischen Alltag hat sich die Analyse der HRV seit vielen Jahren für diagnostische und prognostische Zwecke bewährt und auch in der Forschung wird die HRV stetig untersucht. Diese Arbeit behandelt die HRV unter Verwendung einer bisher wenig untersuchten Methode - der Cosinus-Interpolation. Es wurde ein Algorithmus entwickelt und implementiert, mit dem die HRV-Analyse unter Verwendung der Cosinus-Interpolation durchgeführt werden kann. Mithilfe dieses Werkzeugs wurden anschließend EKG-Daten der kardiologischen Rehabilitation untersucht. Es wurde festgestellt, dass die Cosinus-Interpolation Informationen liefern kann, welche mit üblichen Methoden nicht erlangt werden können. Allerdings erschweren Instationaritäten im EKG-Signal die Informationsgewinnung beträchtlich. Die Auswirkungen von Instationaritäten können mittels Fensterung verringert werden, allerdings verringert sich dann die Aussagekraft der erlangten Informationen.



Zeis, Regina;
Analyse prozesslufttechnischer Parameter zur optimalen Ausgelierung von Nährmedium in Petrischalen. - Ilmenau. - 117 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Abschlussarbeit wurde im Rahmen einer geplanten Kapazitätserweiterung der Becton Dickinson GmbH verfasst. Ziel ist eine Analyse prozesslufttechnischer Parameter aktueller Prozesse und Anlagen, die für die Anschaffung einer neuen Produktionsanlage für Nährböden herangezogen werden können. Dazu wurden alle wesentlichen Parameter gemessen und berechnet, die für das Auslegen einer neuen Produktionsanlage benötigt werden. Es konnten Abhängigkeiten einzelner Komponenten untereinander aufgezeigt, sowie Art und Weise dieser ermittelt werden. Zusammenfassend werden Parameter dargelegt, die eine neue Anlage zu bewältigen hat und welche äußeren Einflüsse beachtet werden müssen.



Rössiger, Caroline;
Modellierung der intra-tumoralen Verteilung magnetischer Nanopartikel. - Ilmenau. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In dieser Masterarbeit wurde ein Modell entwickelt, welches den Stofftransport der magnetischen Nanopartikel in ein bestimmtes Zielvolumen beschreibt. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Betrachtung der Austauschvorgänge am Endothel gelegt, diese sind die Filtration, Osmose, Solvent Drag, Diffusion und Konvektion. Nach der mathematischen Modellierung dieser Verfahren wurden verschiedene Berechnungen angestellt. Dazu gehört die Betrachtung zu einem definierten Zeitpunkt, um einen Überblick zu erlangen, welchen Anteil die einzelnen Prozesse am Stoffaustausch besitzen. Anschließend wurden Berechnungen durchgeführt, unter Annahme einer definierten Bolusinjektion, die Aufschluss über den Einfluss der Nanopartikelkonzentration und des hydrostatischen Druckes geben, die widerum zeitabhängig sind. Mittels dieser Simulation kann evaluiert werden, wie viel der magnetischen Nanopartikel in den Tumor gelangen und welche Stoffwechselprozesse daran den größten Anteil besitzen.



Stucke, Stephan;
Konzeption und Entwicklung einer agentenbasierten Softwarelösung zur prozessübergreifenden Unterstützung und Automatisierung von Risikoidentifikation und Risikoanalyse im perioperativen Behandlungsprozess. - Ilmenau. - 131 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Mit zunehmender Komplexität medizinischer Behandlungen und steigender Belastung des medizinischen Personals, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Behandlungsfehlern. Risiken, welche diese Fehler bedingen, sind aufgrund der interdisziplinären und fachübergreifenden Behandlungsprozesse komplex und nur schwer zu identifizieren. Folglich wird das klinische Risikomanagement mit einem zunehmenden iterativen Aufwand in der Verwaltung von Risiken konfrontiert. Aus diesen Gründen soll im Rahmen des Projektes "OntoMedRisk" eine Softwarelösung entwickelt werden, die eine technische Unterstützung zur interdisziplinären und prozessübergreifenden Identifikation und Analyse von Risiken bereitstellt. Dafür benötigte Daten sollen automatisiert durch die in dieser Arbeit zu entwickelnde, agentenbasierte Softwarelösung aus dem Behandlungsprozess erfasst werden. Dazu werden im Rahmen der theoretischen Untersuchung u.a. geeignete Mittel für die Entwicklung eines Agentensystems identifiziert und in die folgende Konzeption integriert. Diese umfasst die Architektur, angestrebten Funktionalitäten und Fehlertoleranz-mechanismen des Agentensystems. In der auf die Implementierung folgenden Evaluierung werden die konzeptionellen Inhalte des Agentensystems anhand verschiedener Testszenarien verifiziert und validiert. Ergebnis dieser Arbeit ist ein softwarebasiertes Agentensystem, welches automatisiert patientenspezifische, risikorelevante Daten aus verteilten Datenquellen eines klinischen Systems in Echtzeit erfasst und der integrierten Risikoidentifikation und Risikoanalyse bereitstellt.



Billing, Mark; Gräfe, Christine; Saal, Adrian; Biehl, Philip; Clement, Joachim H.; Dutz, Silvio; Weidner, Steffen; Schacher, Felix H.;
Zwitterionic iron oxide (γ-Fe2O3) nanoparticles based on P(2VP-grad-AA) copolymers. - In: Macromolecular rapid communications : publishing the newsletters of the European Polymer Federation.. - Weinheim : Wiley-VCH, ISSN 1521-3927, Bd. 38 (2017), 4, S. 1600367, insges. 8 S.
- Im Titel sind "2" und "3" tiefgestellt

http://dx.doi.org/10.1002/marc.201600637
Hunold, Alexander; Schellhorn, Klaus; Haueisen, Jens;
P081: Transcranial electric stimulation guided by dipole forward simulation. - In: Clinical neurophysiology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-8952, Bd. 128 (2017), 3, Seite e46

http://dx.doi.org/10.1016/j.clinph.2016.10.206
Int-Veen, Prabhjot Kaur;
Experimentelle Untersuchung rotierender Sende-Empfangs-Spuleneinheiten mit integrierten optischen Sensoren im MRT. - Ilmenau. - 61 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Zusammenführen von verschiedenen Bildgebungsmodalitäten ermöglicht eine bessere Untersuchung von Tumoren in der Krebsforschung. Vorallem die optische Bildgebung ist ein sehr wichtiges Instrument in der präklinischen Forschung geworden. Diese Modalität umfasst die Fluoreszenz- und Biolumineszenzbildgebung und gehört zur Gruppe der funktionellen Bildgebung (Darstellung von Stoffwechselaktivität). Das am deutschen Krebsforschungszentrum, kurz DKFZ, entwickelte bimodale System fusioniert die optische Bildgebung mit der Magnetresonanztomographie (Darstellung von Anatomie/Morphologie). Die Kombination von Stoffwechsel und Anatomie macht es möglich biologische Prozesse zu quantifizieren, wodurch der diagnostische Nutzen gesteigert wird. Das statisch entwickelte System setzt sich aus einer Volumenspule, einer sogannten Sende-/Empfangsspule, sowie aus optischen Detektoreinheiten zusammen. Es wurden Verbesserungen der optischen Bildgebung durch rotierende Detektoren nachgewiesen. Gegenstand dieser Arbeit ist es deshalb experimentell zu untersuchen, ob eine rotierende Detektor-Spulen-Einheit Auswirkungen auf die Bilddatenqualität der MRT hat. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messaufbau konzipiert und umgesetzt. Aufgrund der sehr sensiblen optischen Detektoren wurden für die Untersuchung des Systems Aluminiumblöcke als Dummys verwendet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine rotierende Detektor-Spulen-Einheit die MR-Bilddatenqualität nicht beeinflusst. Es ist jedoch darauf hingewiesen, dass durch das Verwenden von Dummys statt der optischen Detektoren, die technischen Eigenschaften des kompletten Systems verändert wurden. Dementsprechend kann das Ergebnis des originalen Systems von dem untersuchten System abweichen.



Lang, Katja;
Analyse von Methoden zur Evaluation und Qualitätssicherung telemedizinischer Dienstleistungen. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Durch den demografischen Wandel steht das deutsche Gesundheitswesen einer neuen Herausforderung gegenüber. Die Menschen werden immer älter, die Anzahl der chronischen Erkrankungen nimmt zu und zugleich herrscht ein Ärztemangel vor allem in ländlichen Regionen. Um diesem Wandel entgegen zu wirken wird immer mehr auf die Telemedizin zurückgegriffen. Die Telemedizin ist eine sektorübergreifende Versorgung, bei der eine räumliche und zeitliche Distanz überwunden wird. Doch durch eine große Anzahl von Akteuren, die sich mit der Entwicklung und Erprobung von telemedizinischen Anwendungen in Deutschland befassen, entstehen auch Probleme. Die mangelnde Interoperabilität der einzelnen Komponenten lässt kein akzeptables Gesamtergebnis zu. Zu verschieden sind die einzelnen Primärsysteme und zu unausgereift die nötigen Schnittstellen. Es werden technische Standards und Normen benötigt, um das vollständige Potential der Telemedizin ausschöpfen zu können. Ziel der Arbeit ist es, Methoden zur Evaluation und Qualitätssicherung telemedizinischer Dienstleistungen zu analysieren. Dazu gehören unter anderem die Einführung einer einheitlichen Telematikinfrastruktur sowie die Formulierung von Handlungsempfehlungen in Bezug auf die Evaluation von telemedizinischen Dienstleistungen.



Petkovi´c, Bojana; Weise, Konstantin; Haueisen, Jens;
Computation of Lorentz force and 3-D eddy current distribution in translatory moving conductors in the field of a permanent magnet. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 53 (2017), 2, S. 7000109, insges. 9 S.

Determination of the 3-D eddy current distribution inside a translatory moving conductor under a permanent magnet can accurately be done by using finite-element method (FEM). However, FEM calculations are very expensive, as they require discretization of the whole conductor volume. In this paper, we propose a new technique, to be called boundary element source method (BESM), where only boundary layers are discretized. The BESM is a modification of the hybrid boundary element method (HBEM). In the BESM, the concentrated point sources placed at the centers of boundary elements for the HBEM are replaced by distributed charge density over the area of the boundary element. This is especially useful in the regions, where neighboring boundary meshes significantly affect one another and when calculation point of eddy current is very close or belong to the surface of a boundary element. The method can handle arbitrary geometries of the specimen as well as the defect and arbitrary orientation of the magnetization vector. The accuracy of the proposed method is verified by comparing the results with the solutions obtained from a finite-element model. The proposed BESM approach is shown to be simple, robust, and computationally accurate.



https://doi.org/10.1109/TMAG.2016.2622223
Fonseca, Carlos; Pedrosa, Paulo; Vasconcelos, M. Beatriz; Martins, António; Fiedler, Patrique; Amaral, Maria Helena; Haueisen, Jens;
New materials and technologies for a more functional and reliable EEG. - In: ANT Neuromeeting 2017, 18-21 January, Beaune, Burgundy, France. - Enschede : ANT Neuro b.v., (2017), S. 45

Haueisen, Jens; Esch, Lorenz; Dinh, Christoph; Sun, Limin; Strohmeier, Daniel; Baumgarten, Daniel; Okada, Yoshio; Hämäläinen, Matti S.;
Online EEG data analysis with MNE-CPP. - In: ANT Neuromeeting 2017, 18-21 January, Beaune, Burgundy, France. - Enschede : ANT Neuro b.v., (2017), S. 41

Knösche, Thomas R.; Kunze, Tim; Peterson, Andre D.H.; Haueisen, Jens;
Modeling language processing and working memory using networks of canonical microcircuits. - In: ANT Neuromeeting 2017, 18-21 January, Beaune, Burgundy, France. - Enschede : ANT Neuro b.v., (2017), S. 36

Vasconcelos, Beatriz; Fiedler, Patrique; Haueisen, Jens; Fonseca, Carlos;
The arch electrode: a novel PU based dry electrode concept. - In: ANT Neuromeeting 2017, 18-21 January, Beaune, Burgundy, France. - Enschede : ANT Neuro b.v., (2017), S. 28

Fiedler, Patrique; Fonseca, Carlos; Zanow, Frank; Haueisen, Jens;
Data analysis and comparison metrics for dry and wet EEG electrodes. - In: ANT Neuromeeting 2017, 18-21 January, Beaune, Burgundy, France. - Enschede : ANT Neuro b.v., (2017), S. 26-27

Schmuck, Philipp;
Inbetriebnahme eines Messstandes zur Erfassung von Brennfleckeigenschaften medizinischer Röntgenröhren/-strahler sowie Auswertung von Messergebnissen für Tomographie-, Screening- und Vergrößerungsanwendungen in der Mammographie. - Ilmenau. - 87 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Das Mammakarzinom zählt zu der häufigsten Krebserkrankung bei Frauen. Mit Hilfe präventiver Maßnahmen, wie dem Mammographie-Screening-Programm und neuen innovativen bildgebenden Systemen, sollen Mikrokalk und pathogenes Gewebe in der Mamma frühzeitig erkannt werden. Die Anforderung an die Bildqualität der Röntgenbildaufnahmen in der Mammographie ist sehr hoch. Dabei wird die Qualität der Röntgenbilder unter anderem durch die Brennfleckeigenschaften einer Röntgenröhre bestimmt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messstand zur Erfassung von Brennfleckeigenschaften medizinischer Röntgenröhren am Standort Rudolstadt der Siemens Healthcare GmbH in Betrieb genommen. Die Inbetriebnahme umfasst eine Verifikation des Messstandes und eine Aussage ob dieser reproduzierbare Messergebnisse liefert. Zudem sind die Messanordnung, das Funktionsprinzip des Messstandes und die Durchführung zur Erstellung der Brennfleckeigenschaften von Röntgenröhren beschrieben. Es wird eine Aussage getroffen mit welchem systematischen Fehler die gemessenen Brennfleckgrößen mindestens zu betrachten sind. Des Weiteren wurden die charakteristischen Brennfleckeigenschaften neuer Prototypen der Mammographiröntgenröhren bestimmt und mit einer Serienmammographieröntgenröhre verglichen.



Schreiber, Maria;
Konzeption, Aufbau und Durchführung einer Studie zur Formoptimierung trockener Multipin-Elektroden für EEG-Anwendungen. - Ilmenau. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Form und dem Komfort von Trockenelektroden, die in Mehrkanal-Hauben zur EEG-Messung Verwendung finden sollen. Zur Optimierung dieser Trockenelektroden wurden zwei Studien mithilfe von Probanden durchgeführt. Die erste Studie befasst sich mit der Formgebung der einzelnen Trockenelektrode, die aus Polyurethan gefertigt und anschließend mit einer Silber/Silberchlorid (Ag/AgCl)-Schicht bedeckt wurde. Die einzelne Elektrode besteht aus einer schmalen Platte auf der kleine Pins angebracht sind. An zehn Probanden wurde mithilfe einer Messapparatur zur Andruckvariation die Übergangsimpedanz zwischen Elektrode und Kopfhaut gemessen und untersucht, für welche Pin-Anzahl diese am geringsten ist. Die Impedanzmessung wurde an zwei verschiedenen Kopfstellen durchgeführt, zur haarlosen Messungen an der Position Fpz nach international gültigem 10/20-System und zur Messung mit Haar an der Position T4 nach international gültigem 10/20-System. Bei jeder Messung wurden die Andruckkräfte 1 N, 2 N und 3 N verwendet. Die Messungen unterschieden sich in der Pin-Anzahl der Elektrode. Es wurde mit 30, 19, 14 und 10 Pins, in konstanter und maximaler Dichte angeordnet, gemessen. Um unter gleichen Bedingungen die Messungen durchzuführen, nahm jeder Proband entsprechend an vier Messungen teil. Neben der Impedanzmessung wurde das Druckschmerzempfinden der Probanden für jede Pin-Anzahl bei den einzelnen Andruckkräften ermittelt. Die Studie zur Formgebung zeigt, dass eine Trockenelektrode mit 14 Pins bei einer Andruckkraft von 2 N (was einer Andruckstärke von 1,8 ± 0,1 kg/cm^2 entspricht) die geringste Übergangsimpedanz zwischen Elektrode und Kopfhaut erreicht. Die 14 Pin Elektrode wurde von den Probanden mit leichtem Druckschmerz verspürt, wobei die behaarte Position T4 auf einer Skala von 1-10 mit einer mittleren Schmerzintensität von 1,7 ± 1,4 weniger stark empfunden wurde als die unbehaarte Position Fpz mit 2,2 ± 1,1. Die beiden Werte sind annehmbar, da diese auch bei leichten Schwankungen der Andruckstärke relativ konstant sind. Die zweite Studie ist eine Anwendungsstudie, die sich mit der Komfort- und Impedanzevaluation einer trockenen Mehrkanal-Haube befasst. Die Haube besteht aus 64 Trockenelektroden je 30 Pins, die im erweiterten 10/20-System (einer Abwandlung des 10/10-Systems) angeordnet sind. Diese Elektroden entsprachen der in der ersten Studie untersuchten 30 Pin Elektrode. Die Studie wurde mit 22 Probanden durchgeführt. Zunächst wurden die Daten wie Haarlänge, Haarbeschaffenheit und Kopfumfang des Probanden aufgenommen. Anschließend wurde die Haube appliziert und mithilfe der gleichen Skala der vorherigen Studie erfragt, wie das Komfortempfinden ist. Mithilfe eines Biosignalverstärkers (eego-64) und der entsprechenden Software von eego wurde eine Impedanzmessung durchgeführt. Nach 10-minütigem Tragen und nach dem Absetzen wurde ebenfalls das Komfortempfinden der Haube erfragt. Die Anwendungsstudie zur Mehrkanal-Haube zeigt, dass die Haube mit 64 Trockenelektroden mit einer mittleren Schmerzintensität von 1,4 ± 0,9 komfortabel und tragbar ist. Die Übergangsimpedanzen zwischen Elektrode und Kopfhaut sind meistens dann für eine EEG-Messung geeignet (also gering), wenn der Proband einen leichten Druck verspürt, ohne sich dabei unwohl zu fühlen oder die Elektroden als unkomfortabel empfindet. Aus physikalischer Sicht erscheinen 14 Pin Elektroden unter Berücksichtigung des Schmerzempfindens als optimal, wenn die Trockenelektroden mit 2 N angedrückt werden. Eine Untersuchung bezüglich des Komforts der Haube mit entsprechenden Elektroden ist in einer separaten Studie denkbar. Nicht untersucht wurden die biochemischen und physischen Einflüsse von Haut und Haar. Diese sollten für eine allgemeine Nutzung zwar keine Rolle spielen, sind aus wissenschaftlicher Sicht aber durchaus interessant.



Blum, Johannes; Blum, Marcus; Rill, Michael Stefan; Haueisen, Jens;
Flexible Führung ultrakurzer Laserpulse in ophthalmologischen Therapiesystemen. - In: Klinische Monatsblätter für Augenheilkunde. - Stuttgart : Thieme, ISSN 1439-3999, Bd. 234 (2017), 1, S. 109-116

http://dx.doi.org/10.1055/s-0042-121422
Schreindorfer, David;
Bestimmung des Modells einer Messkamera unter Berücksichtigung von Unsicherheiten und eingeschränkten Freiheitsgraden. - Ilmenau. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Thema der Bestimmung des Modells einer Messkamera unter Berücksichtigung von Unsicherheiten und eingeschränkten Freiheitsgraden. Dazu wird zum einen ein Verfahren gezeigt, welches ein dreidimensionales Target verwendet und zum anderen eine Methode, die die Kalibrierung mit Hilfe eines Kameramodells eines optischen Mikroskops und zweidimensionalem Target durchführt. Neben einem umfangreichen Grundlagenteil, der für diese Arbeit wichtige Verfahren erläutert, werden verbreitete Verfahren zur Kalibrierung vorgestellt. Dabei wurden durchschnittliche Fehler von wenigen Pixel erreicht. Abschließend werden die Ergebnisse der Kalibrierung gezeigt sowie ausgewertet und ein kurzer Ausblick auf weitere Arbeiten gegeben.



Klee, Sascha; Liebermann, Jens; Haueisen, Jens;
Source localization of S-cone and L/M-cone driven signals using silent substitution flash stimulation. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 62 (2017), 3, S. 339-348

https://doi.org/10.1515/bmt-2015-0240
Berg, Marijke van den;
Entwicklung, Aufbau und Validierung einer nachgiebigen, elastischen Haubenkonstruktion für trockene EEG-Elektroden. - Ilmenau. - 185 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In dieser Abschlussarbeit wird die Entwicklung einer modularen EEG-Haube für Trockenelektroden beschrieben. Zu Beginn wird untersucht, welche Arten von EEG-Hauben auf dem Markt verfügbar sind. Zum besseren Verständnis werden die Grundlagen des Elektroenzephalogramms sowie der Finiten Elemente Methode zusammenfassend dargelegt. Mit Hilfe der Finite Elemente Analyse wird die Verformung der Elektroden auf der Kopfoberfläche unter Krafteinwirkung untersucht. Hierbei wird festgestellt, dass das Verformungsverhalten stark vom E-Modul der verwendeten Materialien abhängt. Die Analyse dieser Arbeit kommt zu dem Schluss, dass bei der Wahl der Elektrodenhärte ein Kompromiss zwischen der Verformung der Haut und der Elektrode gefunden werden sollte. Es wird die Entwicklung der EEG-Haube unter den Gesichtspunkten des konstruktiven Entwicklungsprozesses beschrieben. In Summe werden vier Haubengenerationen entwickelt, um das endgültige Haubendesign zu erreichen. Für eine Funktionsprüfung der entwickelten EEG-Haube wird diese im Praxistest mit dreizehn Probanden untersucht. Dabei zeigt sich, dass die Messung eines visuell evozierten Potentials mit der Haube möglich ist.



Dutz, Silvio; Hayden, Mike E.; Häfeli, Urs O.;
Fractionation of magnetic microspheres in a microfluidic spiral: interplay between magnetic and hydrodynamic forces. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, Bd. 12 (2017), 1, e0169919, insges. 24 S.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0169919
Frey, Domenic;
Entwicklung eines Kopfphantoms zur Untersuchung von Blitzeinwirkungen. - Ilmenau. - 116 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Bei Blitzeinschlägen auf den Menschen kann es zu physiologischen, sowie zu psychologischen Schäden kommen. In der Literatur gibt es dazu aber wenige Studien, die erforschen wie der Strom sich auf einen Menschen auswirkt. Deshalb sollte in dieser Arbeit mit Hilfe eines Kopfphantoms die Stromverteilung im Volumenmodell bei Einwirkung eines Blitzeinschlags untersucht werden. Dazu wurde ein Kopfphantom anhand eines echten Schädelabbilds aufgebaut. Das Phantom besteht dabei aus drei Kompartimenten, deren dielektrischen Eigenschaften denen der realen Gewebeschichten Hirn, Knochen und Haut nachgebildet wurden. Das Phantom wurde dann unter die Ausgänge zweier Hybridgeneratoren und unter den Ausgang eines Marx-Generators der TU Ilmenau platziert. Mit deren Hilfe war es möglich Spannungsimpulse der Form 1,2/50 [my]s auf das Phantom zu applizieren. Dazu wurden Spannungsimpulse der Stärken 5000 V, 10000 V und 15000 V am Hybridgenerator erzeugt. Am Marx-Generator wurden Summenladespannungen von bis zu 500 kV auf das Phantom appliziert. Aus den gewonnen Messergebnissen am Hybridgenerator ergab sich, dass der größte Teil des Stroms (bis zu 81,25 %) über die Gebewebeschicht Haut abfloss. Das Hirn war mit bis zu 15,25 % der zweitgrößten Belastung ausgesetzt, während der Knochen am wenigsten belastet wurde. Ab 15000 V wurden außerdem regelmäßig Überschlägen des Blitzes registriert. Bei den Messungen am Marx-Generator wurde festgestellt, dass es ab Summenladespannung von 150 kV zu Entladungen vom Phantom kam. Ein Überschlag bei den Messungen am Marx-Generator wurde nur einmal bei einer Summenladespannung von 500 kV festgestellt. Es zeigte sich, dass mit Hilfe eines Modells, die Effekte bei einem Blitzeinschlag untersucht werden können. Mit den gewonnenen Ergebnissen können weitere Messungen durchgeführt werden.



Peters, Sven; Griebsch, Max; Klemm, Matthias; Haueisen, Jens; Hammer, Martin;
Hydrogen peroxide modulates energy metabolism and oxidative stress in cultures of permanent human Müller cells MIO-M1. - In: Journal of biophotonics. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1864-0648, Bd. 10 (2017), 9, S. 1180-1188

http://dx.doi.org/10.1002/jbio.201600201
Schmidt, Johanna; Sauer, Lydia; Peters, Sven; Schweitzer, Dietrich; Klemm, Matthias; Ramm, Lisa; Augsten, Regine; Hammer, Martin;
Monitoring macular pigment changes in macular holes using fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 95 (2017), 5, S. 481-492

http://dx.doi.org/10.1111/aos.13269
Griebsch, Max; Klemm, Matthias; Haueisen, Jens; Hammer, Martin;
Hypoxia-induced redox signalling in Müller cells. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 95 (2017), 4, Seite e337-e339

http://dx.doi.org/10.1111/aos.13320
Schmidt, Johanna; Peters, Sven; Sauer, Lydia; Schweitzer, Dietrich; Klemm, Matthias; Augsten, Regine; Müller, Nicolle; Hammer, Martin;
Fundus autofluorescence lifetimes are increased in non-proliferative diabetic retinopathy. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 95 (2017), 1, S. 33-40

http://dx.doi.org/10.1111/aos.13174
Keller, Andreas; Scheithauer, Marcel;
Ein Verein als Kursanbieter: organisatorische und fachliche Erfahrungen. - In: Strahlenschutz für Mensch und Umwelt. - [Garching] : Fachverband für Strahlenschutz e.V, (2016), S. 305-311

Keller, Andreas; Jannek, Dunja; Haueisen, Jens;
Medizinische Physik im Ingenieurstudium Biomedizinische Technik an der TU Ilmenau: Tradition und Zukunft. - In: 47. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) e. V. und 19. Jahrestagung der Deutschen Sektion der International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) e.V. : 7.-10. September 2016, Congress Centrum Würzburg, Würzburg.. - [Berlin] : [Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik e.V.], (2016), S. 557-559

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:101:1-201708011525
Keller, Andreas; Jannek, Dunja; Haueisen, Jens;
35 Jahre Strahlenschutzausbildung an der Technischen Universität Ilmenau. - In: Strahlenschutz für Mensch und Umwelt. - [Garching] : Fachverband für Strahlenschutz e.V, (2016), S. 146-151

Schiffler, Markus; Schneider, Michael; Queitsch, Matthias; Stolz, Ronny; Meyer, Hans-Georg; Kukowski, Nina;
Euler deconvolution using full tensor magnetic gradiometry data. - In: 76. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft gemeinsam mit der Arbeitsgemeinschaft Extraterrestrische Forschung und dem Fachverband Extraterrestrische Physik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft : 14.-17. März 2016 in Münster.. - Münster : Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Geophysik, (2016), 6-H.004, Seite 451

https://doi.org/10.2312/dgg76
Laqua, Daniel; Brieskorn, Carina; Koch, Jan Hannes; Rothmayer, Markus; Zeiske, Steve; Böttrich, Marcel; Husar, Peter;
Improved FPGA controlled artificial vascular system for plethysmographic measurements. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 2 (2016), 1, S. 689-693

https://doi.org/10.1515/cdbme-2016-0150
Haueisen, Jens;
Defect reconstruction approaches in Lorentz force evaluation. - In: 1-st IEEE Conference Advances in Magnetics. - Danvers, Mass. : IEEE, (2016), S. 54-56

Haueisen, Jens;
New sensors and modeling approaches for electroencephalography. - In: 1st International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science. - Split : University of Split, (2016), S. 21-22

Schiffler, Markus; Schneider, Michael; Queitsch, Matthias; Stolz, Ronny; Meyer, Hans-Georg; Kukowski, Nina;
New processing methods for high-resolution SQUID based magnetic gradient tensor data. - In: Kryo 2016. - Jena, (2016), S. 51

Schneider, Michael; Linzen, Sven; Chwala, Andreas; Schiffler, Markus; Dunkel, Stefan; Stolz, Ronny; Baumgarten, Daniel;
Multimodal geoprospection with SQUIDs. - In: Kryo 2016. - Jena, (2016), S. 50

Haueisen, Jens;
Measurement and analysis of biomagnetic fields. - In: Kryo 2016. - Jena, (2016), S. 16

Liebl, Maik;
Quantitative Bildgebung magnetischer Nanopartikel mittels magnetrelaxometrischer Tomographie für biomedizinische Anwendungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (v, 113 Seiten, 5.19 MB).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Die Entwicklung neuartiger medizinischer Verfahren, in denen magnetische Nanopartikel (MNP) als Arzneimittelträger oder zur Wärmeinduktion für lokale Krebstherapien eingesetzt werden, ist derzeit Gegenstand intensiver Forschung. Sowohl für die Steuerung, als auch für die Bewertung dieser Therapien werden Messverfahren zum ortsaufgelösten und quantitativen Nachweis der MNP im Körper benötigt. Mit der Magnetrelaxometrie (MRX) steht ein solches Verfahren zur Verfügung, bei dem das abklingende magnetische Moment der MNP nach dem Abschalten eines angelegten Magnetfeldes zur Quantifizierung genutzt wird. Auch ein ortsaufgelöster Nachweis von MNP ist mit diesem Verfahren möglich. Dafür wird die Nanopartikelverteilung mit einem homogenen Magnetfeld zur Relaxation angeregt und die MRX-Signale gleichzeitig von mehreren Sensoren detektiert. Zur Rekonstruktion der Verteilung aus den Messdaten muss ein schlecht-gestelltes, inverses Problem gelöst werden. Dabei muss die Rekonstruktion über zusätzliches a-priori Wissen, wie z.B. der vertikalen Lage der Verteilung in einem 2D Rekonstruktionsgitter oder Annahmen über die Anzahl und Geometrie der MNP-Anreicherungen im Körper, stabilisiert werden. Einen neuartigen Ansatz zur dreidimensionalen Bildgebung der MNP stellt die MRX-Tomographie dar, in der die Rekonstruktion über zusätzliche MRX-Messungen stabilisiert wird. Dafür werden nacheinander unterschiedliche Teilbereiche der Nanopartikelverteilung mit inhomogenen Magnetfeldern zur Relaxation angeregt und die jeweiligen Relaxationssignale wiederum gleichzeitig von mehreren Sensoren aufgezeichnet. In dieser Arbeit wurde erstmals ein experimenteller Aufbau für die MRX-Tomographie konzipiert und realisiert, um damit die Rekonstruktionsqualität dieses Verfahrens zu untersuchen. Zur Detektion der MRX-Signale wurde ein bestehendes Sensorsystem mit 304 der derzeit empfindlichsten Magnetfeldsensoren (SQUIDs) verwendet. Zur selektiven Magnetisierung der MNP-Verteilung wurde ein mehrkanaliges Magnetisierungssystem entwickelt. Dieses stellt in einer wählbaren Abfolge präzise Magnetfelder bereit, die in unmittelbarer Nähe zum Sensorsystem eine ortskodierte Relaxationsantwort der MNP erzeugen. Zur Untersuchung der Bildgebungseigenschaften des MRX-Tomographieaufbaus wurden MNP-Phantome konzipiert und entwickelt, die die spezifischen Gegebenheiten präklinischer Therapiestudien mit MNP nachbilden. Die von den Phantomen bereitgestellten Nanopartikelverteilungen mit klinischen Dosierungen im Milligrammbereich konnten mittels MRX-Tomographie dreidimensional rekonstruiert werden. Bei einer räumlichen Auflösung von wenigen Kubikzentimetern und einem Messvolumen von bis zu 600 cm^3 wurde dabei eine Quantifizierungsunsicherheit von unter 10% erreicht. Die erreichte Gesamtmessdauer einer kompletten MRX-Tomographiesequenz von etwa zwei Minuten lag dabei unterhalb der typischen Narkosedauer in Kleintierstudien. Durch die Verwendung alternativer Anregungssequenzen im MRX-Tomographieaufbau konnte die Gesamtmessdauer ohne wesentlichen Verlust an Rekonstruktionsqualität auf unter 30 Sekunden reduziert werden. Schließlich wurde das Verfahren der MRX-Tomographie unter Berücksichtigung des zeitlichen Relaxationsverlaufes der MNP erweitert. Mit diesem Ansatz konnte auch der Bindungszustand der MNP an das umgebende Medium quantitativ und dreidimensional rekonstruiert werden. Die dazu durchgeführten Versuche belegen das Potential der MRX-Tomographie, den Einfluss der biologischen Umgebung auf die physikalischen Eigenschaften der MNP quantitativ und ortsaufgelöst nachzuweisen. Der in dieser Arbeit entstandene MRX-Tomographieaufbau erlaubt den sicheren quantitativen und ortsaufgelösten Nachweis von MNP-Verteilungen in Kleintieren bis zur Kaninchengröße. Durch eine moderate Anpassung der Anregungsspulen wird somit eine Humananwendung des Verfahrens denkbar. Damit wurde ein wichtiger Schritt in der Entwicklung einer therapiebegleitenden Bildgebung zur Steuerung und quantitativen Bewertung MNP basierter Krebsbehandlungen erreicht.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000744
Löschel, Julia; Haueisen, Jens; Supriyanto, Eko; Jaganathan, Saravana Kumar; Soesanto, Amiliana Mardiani; Aschoff, Manuela;
Validation study on cardiac output and index determination in impendence cardiography on postoperative cardiac patients in critical care. - In: Proceedings of 2016 International Conference on Robotics, Automation and Sciences - ICORAS 2016 : November 5 & 6, 2016, Malaysia.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-6205-8, (2016), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/ICORAS.2016.7872620
Nazirun, Nor Nisha Nadhira; Supriyanto, Eko; Baumgarten, Daniel; Haueisen, Jens; Pohl, Christine; Omar, Alfazir;
The correlation of features in detecting cardiovascular vulnerable plaque. - In: Proceedings of 2016 International Conference on Robotics, Automation and Sciences - ICORAS 2016 : November 5 & 6, 2016, Malaysia.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-6205-8, (2016), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/ICORAS.2016.7872621
Mohammad, Norhasmira; Omar, Zaid; Supriyanto, Eko; Dietzel, Alexander; Haueisen, Jens;
Automated detection of microaneurysm for fundus images. - In: IEEE-EMBS Conferences on Biomedical Engineering and Sciences : 4-8 December 2016, Kuala Lumpur.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-4673-7791-1, (2016), S. 600-605

https://doi.org/10.1109/IECBES.2016.7843520
Tegtmeyer, Janine; Dölker, Eva-Maria; Schmidt, Alexander; Hoyer, Dirk; Schneider, Uwe;
Korrelation maternaler und fetaler mittlerer neurovegetativer Aktivierung. - In: Geburtshilfe und Frauenheilkunde. - Stuttgart : Thieme, ISSN 1438-8804, Bd. 76 (2016), 10, P520

http://dx.doi.org/10.1055/s-0036-1592930
Mengelkamp, Judith;
Forward and inverse calculation methods for Lorentz force evaluation applied to laminated composites. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xi, 117 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Die Klassizierung von Materialdefekten ist ein wesentliches Merkmal der Qualitätssicherung. Dabei sind geschichtete Verbundwerkstoffe von besonderem Interesse, weil sie zunehmend monolithische Werkstoffe ersetzen. Lorentz force evaluation (LFE) ist eine Methode zur Rekonstruktion der Geometrie von Fehlstellen in elektrisch leitfähigen Verbundwerkstoffen mittels inverser Berechnungen. Die Grundlage der inversen Berechnungen sind Störungen, die aufgrund der Fehlstellen in den gemessenen Lorentzkraft-Signalen auftreten. Die Signale werden mittels der zerstörungsfreien Prüfmethode, der Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung (LET) gemessen. Bei diesem elektromagnetischen Testverfahren bewegen sich ein Permanentmagnet und das zu untersuchende Material relativ zu einander. Dadurch werden Wirbelströme im Material induziert. Die Interaktion dieser mit dem Magnetfeld hat eine Lorentzkraft zur Folge. Für inverse Verfahren ist eine Vorwärtslösung zur Berechnung der Lorentzkraft notwendig, der ein Modell des LET-Aufbaus zugrunde liegt. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung und Evaluierung von Vorwärtslösungen und inversen Berechnungsmethoden für LFE. Zur Bewertung der Methoden werden Lorentzkraft Signale verwendet, die aus Messungen von geschichteten Verbundmaterialien stammen. Zur Modellierung des Permanentmagneten in der Vorwärtslösung für LFE wird das Magnetische-Dipole-Modell (MDM) entwickelt. In diesem Modell wird ein Permanentmagnet durch eine Verteilung magnetischer Dipole repräsentiert. Die Positionen der magnetischen Dipole werden optimiert. Im Vergleich zu analytischen Modellen kann das MDM zur Modellierung beliebig geformter Permanentmagneten verwendet werden. Die Lorentzkraft-Signale können analytisch berechnet werden. In dieser Dissertation werden drei inverse Berechnungsmethoden für LFE erarbeitet. In der ersten Methode wird ein stochastischer Optimierungsalgorithmus, der Differential Evolution, zur Rekonstruktion von Leitfähigkeiten im Material verwendet. Die intrinsischen Kontrollparameter des Differential Evolution (DE) werden anhand von Parameterstudien festgelegt. Als zweite inverse Methode werden Stromdichterekonstruktionen mittels Minimum-Norm-Schätzungen durchgeführt. Grundlegend für diesen Ansatz ist die Interpretation eines Defektes in der Vorwärtslösung als verteilte Stromquelle. Als dritte inverse Methode wird eine Abtastung der Zielfunktion zur Rekonstruktion der Defektparameter vorgenommen. Alle inversen Verfahren sind zur Defektrekonstruktion geeignet, wobei sich die Ergebnisse der ersten und dritten Methode genauer darstellen als die der zweiten. Des Weiteren werden Messdaten eines aus glasfaserverstärktem Aluminium (GLARE) bestehenden Prüfkörpers ausgewertet. GLARE wird insbesondere im Flugzeugbau eingesetzt. Es wird gezeigt, dass mit LET und LFE Materialfehler in GLARE nachgewiesen werden können.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000702
Räder, Dominic;
Analyse elektroretinaler Signale bei ortsaufgelöster Stimulation. - Ilmenau. - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Ziel dieser Studie ist die Analyse des Elektroretinogramms (ERG). Vorangegangene Studie im Bereich der retinalen Gefäßanalyse haben gezeigt, dass unterschiedliche, ortsveränderliche Stimuli Auswirkungen auf die ERG-Daten vermuten lassen. Hierbei wurden die Ergebnisse mit bereits aufgenommenen Messwerten aus der Studie von Vogt verglichen. Bei dieser Studie wurden 7 ortsveränderliche Kreis- und Kreisringstrukturen, welche in der Studie von Vogt entwickelt wurden, auf die Retina von 10 Probanden appliziert. Für diese wissenschaftliche Studie wird die Universal Retina Camera (URC), welche am Institut für Biomedizinische Technik und Informatik an der Technischen Universität Ilmenau entwickelt wurde, eingesetzt. Hierdurch ist es möglich, über ein zusätzlich frei programmierbares Mikrodisplay, welches sich im Strahlengang der URC befindet, neben dem 30&ring;Vollfeld-Flicker weitere Stimulationsmuster zu definieren und diese auf die Retina des Probanden zu übertragen. Der Einfluss verschiedener Stimulationsformen soll auf das gemessene ERG abgeleitet werden



Strohmeier, Daniel;
Spatio-temporal priors for MEG/EEG sparse source imagimg. - Ilmenau, 2016. - xiv, 202 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Mit Hilfe der Magnetoenzephalographie (MEG) und Elektroenzephalographie (EEG) ist es möglich, Hirnaktivität mit hoher zeitlicher und guter räumlicher Auflösung auf nichtinvasive Weise zu untersuchen. Beide Verfahren sind daher sowohl für die neurowissenschaftliche Grundlagenforschung als auch für die klinische Diagnostik von besonderer Bedeutung, um dynamische Prozesse im Gehirn zu analysieren. Die Rekonstruktion der neuronalen Aktivität im Gehirn, die gemessenen MEG/EEG-Signalen zugrunde liegt, basiert auf der Lösung des bioelektromagnetischen inversen Problems, das schlechtgestellt ist. Um eine eindeutige Lösung zu bestimmen, werden Nebenbedingungen angewendet, die auf a priori Annahmen über die Hirnaktivität basieren und beispielsweise deren räumlich-zeitliche Eigenschaften widerspiegeln. Bei der Analyse ereigniskorrelierter Signale wird häufig angenommen, dass nur wenige, fokale Hirnareale an der Verarbeitung einer spezifischen kognitiven Aufgabe beteiligt sind. Erste Ansätze zur Rekonstruktion fokaler Hirnaktivität auf Basis verteilter Quellenmodelle nutzten die lp-Norm mit p<=1 zur Regularisierung des inversen Problems. Die Quellenaktivität wird dabei für jeden Messzeitpunkt separat berechnet, was zu unphysiologischen Aktivitätsverläufen führen kann. Die Rekonstruktionsergebnisse hängen zudem stark vom Messrauschen ab, was die Genauigkeit und Stabilität der Quellenrekonstruktion negativ beeinflusst. Um diese Probleme zu umgehen, wurde in verbesserten Ansätzen als Nebenbedingung angenommen, dass die Verteilung der fokalen Quellenaktivitäten über die Zeit konsistent ist. Implizit wird dabei aber die Stationarität der Quellensignale vorausgesetzt. Ereigniskorrelierte Signale weisen jedoch häufig nichtstationäre, transiente Signalkomponenten auf. Setzt man stattdessen die Stationarität der Quellensignale voraus, kann dies zu unrealistischen Quellenaktivitäten und einer Vermischung der Quellensignale führen.



Walther, Maximilian; John, Kerstin; Schramm, Stefan; Baumgarten, Daniel; Schickowski, Patrick; Kaeding, André;
Novel Shack-Hartmann based surface characterisation with extended spatial range and resolution. - In: Proceedings of the International Academic Forum AMO - SPITSE - NESEFF. - Moscow : Universum, ISBN 978-5-91412-313-7, (2016), S. 79-80

Salomon, Christoph J.; Ley, Sebastian; Helbig, Marko;
Hardware dependencies of GPU-accelerated beamformer performances for microwave breast cancer detection. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 2 (2016), 1, S. 503-506

https://doi.org/10.1515/cdbme-2016-0111
Zharovskiy, Georgy;
Konzipierung, Realisierung und Evaluierung von Druckmessungen unter textilen Hauben. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese Arbeit wurde erstellt, um das Projekt Evaluierung textiler Stimulationshauben zu unterstützen. Ziel des Projektes ist es die flächigen Gummielektroden, die derzeit für die transkraniale Elektrostimulation verwendet werden und die Stimulationsanwendung limitieren, mit den Stimulationshauben von BMTI zu ersetzen. Die entwickelten Stimulationshauben bieten mehr Flexibilität und erhöhten Komfort in der Anwendung an. Die vorliegende Arbeit, mit dem Titel "Konzipierung, Realisierung und Evaluierung von Druckmessungen unter textilen Hauben", befasst sich mit der Bewertung des Andrucks, der auf den Schädel des Patienten wirkt, welcher die Übergangsimpedanz von der Elektroden auf die Kopfhaut maßgeblich beeinflusst. Bei der Recherche der neuartigen verfügbaren Druckmessverfahren zeigte sich, dass die meisten Methoden nicht geeignet sind, um die vorliegende Messaufgabe zu lösen. Dies ist auf den speziellen Aufbau des Messsystems zurückzuführen. Schließlich im Grunde genommen sind zwei der bekannten Verfahren dazu geeignet die Messaufgabe zu lösen. Diese auf Force Sensing Resistor und Silicon Pressure Sensor basierenden Druckmessverfahren werden detailliert vorgestellt und verglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde schließlich das Druckmesssystem mit Silicon Pressure Sensor umgesetzt und zur Lösung der Messaufgabe eingesetzt. Mit Hilfe des extra für die Aufgabe entwickelten Messprogramms wurden diverse Druck-Last-Kennlinien aufgenommen, um den Einfluss des Stimulationshaubensdruckes auf das Anliegen der Elektroden zu untersuchen. Anschließend werden die Ergebnisse der Arbeit diskutiert und deren Ausmaß für das Projekt herausgestellt.



Heuring, Lisa;
Optimierung der Bildgeführten Strahlentherapie für die klinische Routine. - 150 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Richtige Dosierung und Genauigkeit sind in der Strahlentherapie von größter Bedeutung. Durch verschiedene Hilfsmittel wird versucht den Patienten/die Patientin bei jeder Bestrahlung möglichst identisch zu lagern und zu behandeln. Hier kommt die bildgeführte Strahlentherapie, welche zu einem unersetzlichen Werkzeug in der Strahlentherapie geworden ist, ins Spiel. In dieser wissenschaftlichen Arbeit geht es um die Optimierung der Geräte SentinelTM und CatalystTM in der klinischen Routine der Praxisklinik für Strahlentherapie am St. Theresienkrankenhaus in Nürnberg. Dies umfasst eine Vergleichsstudie der Lagerung von 16 Patienten/innen mit CatalystTM und dem dort installierten cone-beam CT, sowie die Dokumentation von Arbeitsabläufen mit den beiden Systemen im Sinne der Qualitätssicherung. Für den Lagerungsvergleich sind drei Verschiebungen von Interesse: Werte nach Catalyst, nach cone-beam CT und der aus der Summe der beiden resultierenden totalen Verschiebung in jeweils drei Richtungen: lateral, longitudinal und vertikal. Von jedem Patienten/jeder Patientin dieser Studie werden die Daten über mehrere Fraktionen gesammelt und ausgewertet. Dabei beträgt die Abweichung nach dem cone-beam CT im Idealfall so wenig wie möglich, da die Patienten/innen durch dieses Verfahren der bildgeführten Strahlentherapie zusätzlicher Strahlenbelastung ausgesetzt werden und durch wiederholtes Auftreten von Verschiebungswerten unter der Toleranzgrenze, welche drei Millimetern entspricht, die Anwendung des cone-beam CTs verringert werden kann. Da es unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten für die Systeme SentinelTM und CatalystTM gibt, folgen im Kapitel der Qualitätssicherungsmaßnahmen auch mehrere Arbeitsabläufe: zwei für SentinelTM und sechs für CatalystTM, da dieser zusätzliche Funktionen besitzt.



Weidner, Andreas; Gräfe, Christine; Lühe, Moritz von der; Bergemann, Christian Alexander; Klement, Joachim H.; Schacher, Felix H.; Dutz, Silvio;
Formation of a protein corona on magnetic nanoparticles affects nanoparticle-cell interactions. - In: 6th International Workshop on Magnetic Particle Imaging, IWMPI 2016. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISBN 978-3-945954-19-5, (2016), S. 103

Sandig, Romy; Mattern, Anne; Baumgarten, Daniel; Kosch, Olaf; Wiekhorst, Frank; Weidner, Andreas; Dutz, Silvio;
Development and testing of magnetic nanoparticle-gel materials for magnetic particle imaging phantoms. - In: 6th International Workshop on Magnetic Particle Imaging, IWMPI 2016. - Lübeck : Infinite Science Publishing, ISBN 978-3-945954-19-5, (2016), S. 60

Klemm, Matthias; Nagel, Edgar; Schweitzer, Dietrich; Schramm, Stefan; Haueisen, Jens;
Effects of short term changes in the blood glucose level on the autofluorescence lifetime of the human retina in healthy volunteers. - In: Ophthalmic technologies XXVI. - Bellingham, Washington : SPIE, ISBN 978-1-62841-927-6, (2016), 96931R, insges. 5 S.

Hammer, Martin; Schmidt, Johanna; Peters, Sven; Sauer, Lydia; Müller, Nicole; Klemm, Matthias; Augsten, Regine; Meller, Daniel;
Fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy in diabetic retinopathy. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 3405

https://doi.org/10.22032/dbt.40479
Klemm, Matthias; Blum, Johannes; Link, Dietmar; Klee, Sascha; Haueisen, Jens; Schweitzer, Dietrich;
Improved autofluorescence lifetime ophthalmoscopy image quality based on suppression of the crystalline lens fluorescence. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 1709

https://doi.org/10.22032/dbt.40478
Sauer, Lydia; Peters, Sven; Schmidt, Johanna; Schweitzer, Dietrich; Klemm, Matthias; Augsten, Regine; Meller, Daniel; Hammer, Martin;
Monitoring macular pigment in geographic atrophy using FLIO. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 1707

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017200398
Lau, Stephan; Haueisen, Jens;
Biosignal analysis. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), 6, S. 577-578
- Editorial

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-0216
Baier, Rebecca;
Stand der Qualitätssicherung in der Röntgendiagnostik nach RöV in der klinischen Praxis. - 69 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Der Umgang mit Röntgenstrahlung unterliegt in allen Bereichen, so auch in der Medizin, strengen Vorschriften. Die Qualitätssicherung in der Medizin beinhaltet die Diagnostischen Referenzwerte. Zu diesen gehört für die Qualitätssicherung am Computertomographen ebenfalls die Messung des Computertomographie Dose Index (CTDI). Diese Methode soll den Patienten vor einer hohen Strahlendosis schützen. Die Diagnostischen Referenzwerte stellen einen Richtwert dar, der in begründeten Fällen überschritten werden darf. Dieser Wert wird aus den Dosisflächenprodukten, die die Ärztliche Stelle erhält, in regelmäßigen Abständen angepasst. Die Diagnostischen Referenzwerte gelten für alle Bereiche der Radiologie, also dem Röntgen einschließlich der Computertomographie und der Nuklearmedizin. Die Messung des CTDI's stellt eine Phantommessung am Computertomographen dar, um rechtzeitig Abweichungen zu erkennen. In der vorliegenden Arbeit werden die Diagnostischen Referenzwerte anhand anonymisierter Patientendaten aufgezeigt. Zusätzlich wird die CTDI Messung detailliert dargestellt.



Kubenz, Paul;
Untersuchung des Einflusses kathodaler Gleichstromstimulation am Auge auf die flickerinduzierte Gefäßantwort. - 64 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Anwendung der Stromstimulation im klinischen Bereich findet in den letzten Jahren immer mehr Anwendung. Die Behandlung von Krankheiten, wie Retinitis pigmentosa, rückt immer mehr in den Fokus der Medizin. Neben der klinischen Anwendung konzentriert sich die Forschung auf die Untersuchung des Einflusses von Gleichstromstimulation auf den Körper des Menschen, hier insbesondere den Einfluss auf die flickerinduzierte Gefäßantwort. So wurde bereits an der TU Ilmenau eine Studie durchgeführt, die den Einfluss anodaler Gleichstromstimulation untersuchte. Angeregt durch diese Forschung entstand die folgende Abschlussarbeit, die den Einfluss kathodaler Gleichstromstimulation am Auge auf die flickerinduzierte Gefäßantwort thematisiert. Neben dem Einfluss der Stimulation wurde der zeitliche Verlauf des Einflusses untersucht, welcher infolge der Stromstimulation auftritt. In der Studie wurde eine Gruppe von 12 Probanden mittels Retinal-Vessel-Analyzer (RVA) untersucht und im weiteren Verlauf mit einem Gleichstrom stimuliert (tDCS). Hierfür wurden sechs DVAs durchgeführt, wovon die erste als Initialmessung angesehen wurde. Im Anschluss erfolgte eine 20-minütige Gleichstromstimulation, nach deren Abschluss fünf weitere Messungen im Abstand von 15 Minuten durchgeführt wurden. Während der Messungen wurde über die RVA-Software (Version 4.60) die flickerinduzierte Gefäßantwort der superioren bzw. inferioren Artera centralis retinae und der Vena centralis retinae ermittelt. Im Anschluss erfolgte die statistische Auswertung der Dilatationswerte mittels SPSS (Version 21). Die Auswertung der Ergebnisse ergab, dass die kathodale Gleichstromstimulation keinen signifikanten Einfluss auf die flickerinduzierte Gefäßantwort hat.



Kiesel, Jana;
Individualisierung von BEM-Modellen zur neuronalen Quellenlokalisation bei Kleinkindern. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die in dieser Arbeit implementierte Methode ermöglicht die Erstellung von individualisierten Boundary Element Methode (BEM)-Kopfmodellen für die Quellenlokalisation aus Magnetenzephalographie (MEG)-Daten. Die Methode nutzt eine digitalisierte 3D-Punktewolke der Kopfoberfläche, um die drei Kompartimente eines gemittelten BEM-Modells an die reale Kopfgeometrie zu adaptieren. Die Adaption erfolgt mittels elastischer "Thin Plate Spline" (TPS)-Transformation. Das Verfahren wurde in die Bibliothek des Frameworks MNE-CPP integriert. Die Erzeugung eines individualisierten BEM-Modells aus digitalisierten Daten der Kopfoberfläche eines Patienten wird erheblich erleichtert. Anhand der Quellenlokalisation von epileptischen MEG-Spitzen an dem Datensatz eines zweijährigen Patienten wurde das implementierte Verfahren erfolgreich getestet. Zum Vergleich wurde die Quellenlokalisation mit dem individuellen BEM Kopfmodell des Patienten und einem gemittelten BEM-Modell berechnet. Der Einfluss des BEM-Modells auf die Position der gefundenen Dipole und auf die Güte der Fits ist im betrachteten Beispiel gering.



Himmelmann, Carsten;
Optimierung des Anregungssetups zur Rekonstruktion der Verteilung magnetischer Nanopartikel. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Durch ihre besonderen Eigenschaften und die Möglichkeit diese zu modifizieren werden magnetische Nanopartikel für biotechnische und medizinische Anwendungen zunehmend interessanter. In der Krebstherapie stellen sie beispielsweise eine Möglichkeit zur Verfügung, das Tumorgewebe zu erwärmen und so dessen Remission zu fördern. Um dabei ausschließlich das pathogene Gewebe zu schädigen, ist es wichtig, die Verteilung der Nanopartikel innerhalb des Körpers genau zu kennen. Ein Weg an diese Information zu gelangen führt über das Verfahren der Magnetorelaxometrie in Verbindung mit der Lösung des daraus entstandenen inversen Problems. Hierzu ist es notwendig, die Partikel nach ihrer Applikation von außen magnetisch anzuregen und sie auf diese Weise einheitlich auszurichten. Das Anregungsfeld wird dabei durch ein Setup erzeugt, welches wiederum aus mehreren einzelnen Spulen besteht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde nun versucht das Anregungssetup zu optimieren, um die Verteilung der Partikel genauer bestimmen zu können. Hierzu wurde untersucht welchen Einfluss das Neigen der Spulen relativ zur Oberfläche des Volumens hat, in dem sich die Partikel befinden. Dabei wurde der numerische Rang der Systemmatrix als Maß verwendet, wobei dieser für eine steile Ausrichtung der Spulenfläche zum Anregungsvolumen die höchsten Werte annahm. Da sich das Anregungsfeld so orientierter Spulen stark von dem der Standardausrichtung unterscheidet, entstand die Vermutung, dass hohe Ränge in Zusammenhang mit einer inhomogenen Anregung stehen. Gleichzeitig ist das Neigen einer Spule durch ihren Radius sowie ihren Abstand zur Volumenoberfläche limitiert. Daher wurde außerdem betrachtet, wie sich das Signal-Rausch-Verhältnis verändert, sobald die Spulen vom Anregungsvolumen entfernt werden, um sie im Zuge dessen steiler ausrichten zu können. Abschließend wurden zwei Setups optimiert, welche durch die vorhergehenden Beobachtungen gebildet wurden. Dabei kamen das Nelder-Mead-Verfahren sowie der genetische Algorithmus zum Einsatz, um gefundene Optima vergleichen und beurteilen zu können. Zwar fielen die Ergebnisse dabei hinsichtlich einer genaueren Bestimmung der Partikelverteilung insgesamt mäßig aus, jedoch konnten kleinere Abschnitte besser rekonstruiert werden, was auf eine günstige Überlagerung der Anregung zurückgeführt wurde.



Keller, Andreas;
Zum Übertragungsverhalten medizinischer Bilderzeugungssysteme : Teil 8: Abtastsysteme. - In: Medizintechnik. - Köln : TÜV Media Gmbh, ISSN 0344-9416, Bd. 136 (2016), 3, S. 28-34

Keller, Andreas;
Zum Übertragungsverhalten medizinischer Bilderzeugungssysteme : Teil 9: Querschnittsrekonstruktion. - In: Medizintechnik. - Köln : TÜV Media Gmbh, ISSN 0344-9416, Bd. 136 (2016), 4, S. 28-34

Klee, Sascha; Link, Dietmar; Freitag, Stefanie; Rieger, Steffen; Haueisen, Jens;
Scotoma simulation in healthy subjects. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 4935, insges. 1 S.

https://doi.org/10.22032/dbt.40477
Freitag, Stefanie; Hunold, Alexander; Klemm, Matthias; Klee, Sascha; Rieger, Steffen; Link, Dietmar; Haueisen, Jens;
Anodal direct current stimulation at the eye evokes temporary variations in retinal vessel response to flicker. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 4620

https://doi.org/10.22032/dbt.40476
Baumgarten, Daniel; Rieger, Steffen; Lüken, Lisanne; Freitag, Stefanie; Link, Dietmar; Klee, Sascha;
Correlation of low frequency waves in retinal vessel width and arterial blood pressure. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 4602

https://doi.org/10.22032/dbt.40475
Link, Dietmar; Klee, Sascha; Freitag, Stefanie; Rieger, Steffen; Haueisen, Jens;
Dynamic vessel analysis using LED illumination and stimulation. - In: Investigative ophthalmology & visual science : IOVS : official journal of the Association for Research in Vision and Ophthalmology.. - Rockville, Md : ARVO, ISSN 15525783, Bd. 57 (2016), 12, 1699

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017200402
Schramm, Stefan; Schikowski, Patrick; Lerm, Elena; Kaeding, André; Klemm, Matthias; Haueisen, Jens; Baumgarten, Daniel;
Objective straylight assessment of the human eye with a novel device. - In: Ophthalmic technologies XXVI. - Bellingham, Washington : SPIE, ISBN 978-1-62841-927-6, (2016), 96931K, insges. 6 S.

Böttrich, Marcel; Laqua, Daniel; Husar, Peter;
Principle study on the signal connection at transabdominal fetal pulse oximetry. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 2 (2016), 1, S. 659-663

https://doi.org/10.1515/cdbme-2016-0144
Bölecke, Lars; Freckmann, Johannes; Rönsch, Konstantin; Hoffmann, Lisa; Laqua, Daniel; Husar, Peter;
A sytem for monitoring of hand hygiene in hospitals. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), S1, Seite S110
- Enthalten in: Track K, AIIC - Developments in clinical engineering in Europe, ID: K-PP-10

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-5009
Mattern, Anne; Joos, Alexander; Baumgarten, Daniel; Kosch, Olaf; Weidner, Andreas; Wiekhorst, Frank; Dutz, Silvio;
Magnetic nanoparticle-gel materials for development of long-term stable magnetic particle imaging phantoms. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), S1, Seite S177
- Enthalten in: Track O, Image Computing, ID: O-PP-30

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-5013
Heinemann, David; Keller, Andreas; Jannek, Dunja;
Transfer characteristics of iterative reconstruction techniques. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), S1, Seite S164
- Enthalten in: Track O, Image Computing, ID: O-PP-08

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-5013
Liebl, Maik; Steinhoff, Uwe; Baumgarten, Daniel; Wiekhorst, Frank;
Magnetorelaxometry tomography for quantitative imaging of the mobility of magnetic nanoparticles. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), S1, Seite S158
- Enthalten in: Track O, Image Computing, ID: O-OP-36

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-5013
Weidner, Andreas; Gräfe, Christine; Remmer, Hilke; Lühe, Moritz; Clement, Joachim H.; Ludwig, Frank; Schacher, Felix H.; Dutz, Silvio;
Interactions of protein corona coated magnetic nanoparticles and human cells. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), S1, Seite S156
- Enthalten in: Track O, Image Computing, ID: O-OP-32

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-5013
Habermann, Saskia; Winkler, Therese; Rönsch, Konstantin; Junger, Christina; Laqua, Daniel; Husar, Peter;
Powering body area networks with stochastic and discontinuous power chunks. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 61 (2016), S1, Seite S193
- Enthalten in: Track P, Medical Implants, Implant Development, ID: P-PP-06

https://doi.org/10.1515/bmt-2016-5014
Junghanns, Severin;
Analyse von Log-Daten aus Strahlentherapien zur Unterstützung des innerklinischen Workflows. - 40 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die Auswertung von Log-Daten verbauter Komponenten der Firma OPASCA GmbH in einer deutschen Strahlentherapie. Anhand der Daten sollen Informationen erlangt werden, welche zu einer Unterstützung sowie Optimierung des klinischen Workflows beitragen. Im Zuge dieser Arbeit werden Untersuchungen verschiedener Abläufe vorgenommen. Anhand verschiedener Logs wird sowohl die gesamte Behandlungsdauer von Patienten sowie die benötigte Zeit für Patientenwechsel zwischen Bestrahlungen ermittelt. Des weiteren wird die zeitliche Einhaltung geplanter Termine durch Klinik und Patient analysiert. Zusätzlich wird die Schätzung von Wartezeiten anhand der Warteraumauslastung untersucht. Abschließend wird eine Benutzeroberfläche für den Endnutzer präsentiert, welche die Auslastung aller Behandlungsräume auf Basis von Log-Daten visualisiert.



Heinemann, David; Knabner, Steffen; Baumgarten, Daniel;
Single image camera calibration in close range photogrammetry for solder joint analysis. - In: The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. - Katlenburg-Lindau : Copernicus Publications, ISSN 2194-9034, Volume XLI-B3 (2016), Seite 27-30

http://dx.doi.org/10.5194/isprs-archives-XLI-B3-27-2016
Petkovi´c, Bojana; Weise, Konstantin; Haueisen, Jens;
Lorentz force distribution inside a conductor moving in the vicinity of a magnetic dipole with arbitrary orientation. - In: 2016 Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS) : PIERS 2016 Shanghai : proceedings : 8-11 August 2016, Shanghai, China.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-5090-6093-1, (2016), insges. 2 S.

http://dx.doi.org/10.1109/PIERS.2016.7734335
Hartmann, Thorben;
Funktions- und Eigenschaftsanalyse tragbarer Pulsmessgeräte zur Vitaldatenerfassung im Fahrzeug. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die nachfolgende Thesis befasst sich mit der Messqualität tragbarer Pulsmessgeräte, so genannter Wearbles. Es wurde untersucht, ob sich die Datenqualität der Pulsmessungen eignen, um Aussagen über den Zustand eines Autofahrers machen zu können. Zuerst müssen die Anforderungen an die Pulsmessungen für eine Identifikation des Fahrerzustandes festgelegt werden. Ein weiterer, kritischer Punkt ist der Datenzugriff, da das Standard Bluetooth Protokoll der Datenübertragung nicht in allen Fällen angeboten wird. Die Messdaten ausgewählter Wearables wurden in einer Studie mit 19 Probanden in während Testfahrten aufgezeichnet und mit Hilfe von Werkzeugen der Statistik mit den Messwerten eines EKG Gerätes verglichen. Zuletzt wurden die Ergebnisse diskutiert und eingeordnet um eine Prognose für den Einsatz von Wearables im Fahrzeug zu geben.



Tran, Hai Ly;
Erstellung eines Konzepts zum Aufbau und zur Qualifizierung einer G-festen X-Ray-Kamera. - 49 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Digitale Brennfleckkameras werden bei Philips Medical Systems DMC in der Entwicklung und Fertigung von Röntgenstrahlern zur Visualisierung und zum Messen von Brennflecken eingesetzt. Bisher erfolgt die Messung an einem stationären Aufbau und soll zukünftig auch unter Rotation der Gantry durchführbar sein. Zur Ermittlung einer Brennfleckbewegung unter Einfluss hoher Beschleunigungskraft bedarf es einer speziellen Kamera. Die Entwicklung eines solchen beschleunigungsfesten Kamerasystems stellt eine Herausforderung dar, doch mithilfe dessen soll eine Überprüfung und Überwachung der Brennfleckbewegung in einem rotierenden System ermöglicht werden. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit gilt es ein Kamerasystem, dessen Eigenbewegung bekannt ist und sich von der eigentlichen Brennfleckbewegung separieren lässt, zu entwickeln. Nach Definierung der Anforderungen an die Kamera, wurde ein Modell konstruiert und sowohl statisch als auch dynamisch getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass das im Zuge der Bachelorarbeit entwickelte Kameramodell gewissen G-Kräften standhält und eine deutliche Eigenbewegung bereits im statischen Aufbau besitzt. Zudem wurden Bewegungen in zwei Richtungen detektiert. Die erwartete Bewegung in x-Richtung zeigt ein sehr hohes Maß an Übereinstimmung zwischen den berechneten und gemessenen Werten, sodass dieser Faktor in jeder zukünftigen Brennfleckaufnahme mit der Kamera berücksichtigt werden muss. Da die Bewegung in die andere Richtung noch ungeklärt ist, erfordert das in Zukunft zusätzliche Untersuchungen.



Stühler, Isabel;
Untersuchungen zur Erhöhung der PCR-Effizienz mittels Metall-Nanopartikel für DNA-basierte diagnostische Nachweisverfahren. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Ein neues und vielversprechendes Additiv für die Anwendung in der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) [17] stellen Goldnanopartikel, aufgrund ihrer einzigartigen optischen und elektrischen Eigenschaften [6, 20, 23], sowie ihrer Biokompatibilität [1, 4, 16], dar. In den letzten Jahren wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um den Effekt der Goldnanopartikel in der PCR zu analysieren [5, 7-12, 15, 18, 19, 22, 24, 26, 27]. In der vorliegenden Arbeit wurden Versuchsreihen mit Goldnanopartikel-Oligonukleotid-Konjugaten (Konjugaten) [2, 13] in einem kommerziellen Real-time-Tischthermocycler durchgeführt, sowie mit Goldnanopartikeln auf dem stationären PCR-Chip [3] über ein Real-time-Monitoring etabliert. Der Einfluss der Konzentration und Größe der Goldnanopartikel und Konjugate, der Primer-Konjugationsvarianten und der DNA-Ausgangskonzentration wurden in der vorliegenden Arbeit untersucht. Die Versuchsreihen mit 10 nm und 55 nm Goldnano-partikeln führten alle zur erfolgreichen DNA-Amplifizierung des Genabschnitts Exon 6 des Tumorsupressorproteins p53 [21]. Des Weiteren konnte eine Konzentrationsabhängigkeit der Goldnanopartikel und Konjugate [5, 7, 9, 14, 24, 25], sowie ein Größen-induzierter Effekt der Goldnanopartikel [25] nachgewiesen werden. Die Agarose-Gelelektrophorese-Aufnahmen zeigten einen höheren Gewinn an PCR-Produkt bei den Versuchsreihen mit Goldnanopartikeln, im Vergleich zu den Referenzuntersuchungen ohne Goldnanopartikel. Mit Herabsetzung der DNA-Ausgangskonzentration konnte unter Verwendung der 55 nm Konjugate eine höhere Spezifität der Reaktion erzielt werden.



Hunold, Alexander; Schellhorn, Klaus; Haueisen, Jens;
Dipole forward simulation guides transcranial electric stimulation of the hand knob area. - In: 2016 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory (EMTS) took place 14-18 August 2016 in Espoo, Finland. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-2502-2, (2016), insges. 4 S.

http://dx.doi.org/10.1109/URSI-EMTS.2016.7571446
Reuß, Julia;
Robuste Kopfposenschätzung mit Deep-Learning in der videobasierten Fahrerbeobachtung. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein aktuelles, echtzeitfähiges Verfahren aus dem Bereich der Objektdetektion auf seine Eignung zur Kopfposenschätzung überprüft. Bei dem verwendeten Verfahren handelt sich um ein tiefes Convolutional Neural Network mit 23 Layers und einer Eingabegröße von 448 × 448 Pixeln. Das zur Objektdetektion entworfene, echtzeitfähige CNN ermittelt Klassenzugehörigkeiten und Bounding Boxes von Objekten in einem Schritt und verwendet komplette Bilder als Eingabe. Die Eignung dieses Verfahrens zur Kopfposenschätzung wird anhand der beiden Teilaufgaben, Kopflokalisation und Kopforientierungsschätzung, überprüft. Zur Umsetzung wird das Netz in zwei Einzelumsetzungen den Aufgaben entsprechend adaptiert und evaluiert. Für das Training beider Netze wird ein Datensatz aus der Fahrerbeobachtung mit Intensitätsbildern verwendet. Die Bilder dieses enthalten dreidimensionale, kontinuierlich gemessene Posenannotationen, sowie große Variationen bzgl. Kopfposen, Verdeckungen und Lichtbedingungen und ermöglichen somit das Training einer robusten Kopfposenschätzung. Zur Kopfdetektion wird das vorgegebene Netz auf eine Ein-Klassen-Detektion angepasst. Durch Evaluation mehrerer Hyperparameter ergibt sich ein Netz mit gutem Detektionsvermögen sowie einer Generalisierungsfähigkeit gegenüber ungesehenen Personen und verdeckten Gesichtern. Gegenüber dem eingesetzten, Boosting-basierten State-of-the-art Verfahren zeigt das Netz verbesserte Detektionen auf dem Fahrerbeobachtungsdatensatz. Zur Umsetzung der Orientierungsschätzung mit den drei Freiheitsgraden Yaw, Pitch und Roll wird eine Kosinus-/Sinusdarstellung mittels Biternionen als Repräsentation der Winkel und eine Kostenfunktion auf Basis der von-Mises-Verteilung genutzt. Durch Evaluation der Hyperparameter und Ermittlung der Ergebnisse über mehrere Testpersonen ergeben sich die Fehler von 3.0±4.5 Grad für Yaw, 3.6±3.4 Grad für Pitch und 2.9±2.4 Grad für Roll. Das Netz zeigt gegenüber dem Facial Landmark basierten Baseline-Verfahren genauere Vorhersagen und umfasst einen größeren Winkelbereich.



Machts, René; Hunold, Alexander; Leu, Carsten; Haueisen, Jens; Rock, Michael;
Development of a head-phantom and measurement setup for lightning effects. - In: 2016 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) : 16-20 Aug. 2016.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4577-0220-4, (2016), S. 3590-3593

http://dx.doi.org/10.1109/EMBC.2016.7591504
Fiedler, Patrique; Strohmeier, Daniel; Hunold, Alexander; Griebel, Stefan; Mühle, Richard; Schreiber, M.; Pedrosa, Paulo; Vasconcelos, Beatriz; Fonseca, Carlos; Vaz, Filipe; Haueisen, Jens;
Modular multipin electrodes for comfortable dry EEG. - In: 2016 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) : 16-20 Aug. 2016.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4577-0220-4, (2016), S. 5705-5708

http://dx.doi.org/10.1109/EMBC.2016.7592022
Strohmeier, Daniel; Bekhti, Yousra; Haueisen, Jens; Gramfort, Alexandre;
The iterative reweighted Mixed-Norm Estimate for spatio-temporal MEG/EEG source reconstruction. - In: IEEE transactions on medical imaging : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society ..... - New York, NY : Institute of Electrical and Electronics Engineers, ISSN 1558-254X, Bd. 35 (2016), 10, S. 2218-2228

http://dx.doi.org/10.1109/TMI.2016.2553445
Zahn, Diana;
Untersuchungen zur Frequenz- und Feldstärkeabhängigkeit der spezifischen Heizleistung magnetischer Nanopartikel. - 54 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Um magnetische Nanopartikel für Hyperthermieanwendungen zur Tumortherapie entwickeln zu können ist es wichtig, die Zusammenhänge zwischen Partikeleigenschaften, Parametern des magnetischen Anregungsfeldes und resultierender Heizleistungen zu kennen. Zur Untersuchung der Frequenz- und Feldstärkeabhängigkeit der spezifischen Heizleistung vier verschiedener magnetischer Nanopartikel, bestehend aus einem Magnetitkern und unterschiedlich dicken Stärkehüllen, wurde in dieser Arbeit ein Messplatz mit einem Schwingkreis als Kernelement aufgebaut und kalibriert. Anschließend wurden bei 10 verschiedenen Frequenzen zwischen 100 und 1000kHz und Feldstärken in 5mT Schritten bis maximal 25mT Temperaturkurven der vier Proben aufgenommen und daraus die spezifischen Heizleistungen (SHL) sowie die Intrinsic loss power (ILP) berechnet. Diese Ergebnisse wurden mit den theoretischen Annahmen der Relaxationsmechanismen nach Néel und Brown verglichen. Es konnte für alle Partikel eine quadratische Abhängigkeit der SHL von der Feldstärke festgestellt werden sowie eine Frequenzabhängigkeit mit einem Anstieg der SHL bis 467,7kHz und anschließendem Abfall. Die Abhängigkeit der SHL von der Größe der Partikel (50, 75, 100 und 200nm) lässt vermuten, dass bei der kleinsten Probe Brownsche Relaxation vorherrscht, wohingegen die SHL der drei größeren Proben durch Neelsche Relaxation bestimmt wird.



Atallah, Richard;
A physiological closed loop system to prevent intradialytic hypotensive episodes
1. edition. - Göttingen : Optimus Verlag, 2016. - XII, 147 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Intradialytische hypotensive Episoden bleiben weiterhin die häufigsten Komplikationen aller Dialysetherapien. Die Ursachen von hypotensiven Episoden sind multifaktoriell. Dazu gehört unter anderem das Applizieren einer nicht adäquaten Ultrafiltrationsrate. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein für Dialysetherapien bestimmter physiologischer Relgelkreis entwickelt, der hypotensive Episoden reduziert beziehungsweise verhindert. Der Regelkreis regelt zwei physiologische Parameter, die den physiologischen Zustand des Patienten während einer Dialysetherapie widerspiegeln. Diese zwei physiologischen Parameter sind der systoliche Blutdruck und das relative Blutvolumen. Der Regelkreis evaluiert diese Parameter und stellt eine adäquate Ultrafiltrationsrate ein. Der physiologische Regelkreis basiert auf einer Fuzzy Logik und wurde modular entwickelt. Der Regelkreis enthält je ein Modul zur Überwachung des Kurzzeit- und Langzeittrends des systolischen Blutdruckes, und zusätzlich noch ein Modul zur Überwachung der Veränderung des relativen Blutvolumens. Diese Module überwachen den Trend ihrer entsprechenden Parameter und berechnen alle fünf Minuten je eine Variable, die den aktuellen kardiovaskulären Zustand des Patienten widerspiegelt. Die drei berechneten Variablen werden in einer Gewichtungseinheit gewichtet und zu einem Wert kombiniert, der den aktuellen kardiovaskulären Zustand des Patienten wiedergibt. Diese kombinierte Variable wird mit dem zum aktuellen Zeitpunkt der Therapie entzogenen Ultrafiltrationsvolumen abgeglichen und für die Berechnung der Ultrafiltrationsrate für die nächsten fünf Minuten angewendet. Der physiologische Regelkreis wurde mit Hilfe von medizinischen Experten, eines Laboraufbaus und einer Pilot-Studie verifiziert und validiert. Die aus 6 Patienten und 106 Therapien bestehende Pilotstudie zeigte, dass 83% aller Dialysepatienten einen besseren kardiovaskulären Zustand erreichten, wenn sie mit dem entwickelten physiologischen Regelkreis behandelt wurden, verglichen mit einer konstanten Ultrafiltrationsrate. Ein auf dem physiologischen Regelkreis basiertes Produkt ist derzeit in Entwicklung und wird in Dialysemaschinen implementiert.



Klüber, Viktor;
Development of a BCI based on real-time neural source localization. - 95 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) stehen für eine neue Art der Kommunikation, deren Grundlage die Interpretation signifikanter Muster im Gehirn ist. Auf diese Art und Weise erschließen BCIs ein offenes, aber auch faszinierendes Themengebiet zwischen Elektrophysiologie und Bio-Signal-Verarbeitung. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung eines nicht-invasiven BCIs, welches stetige-visuell hervorgerufene Potentiale (sogenannte SSVEPs) als mentales Paradigma benutzt. SSVEP basierte BCIs benötigen einen externen visuellen Stimulus, welcher in dieser Arbeit von einem herkömmlichen LCD-Bildschirm evoziert wird. Es wird demnach ein visuelles reaktives BCI in das open Source Projekt MNE-CPP integriert. MNE-CPP bietet eine umfangreiche Bibliothek für Brain-Monitoring betreffende Aufgaben. MNE-Scan, welches eine unabhängige Teil-Applikation von MNE-CPP ist, wird als Framework für dieses BCI benutzt. Das Ergebnis der Arbeit ist ein SSVEP BCI mit einer durchschnittlichen Detektionsrate von 86 %. Es gezeigt, dass eine Umstellung von Sensor- auf Source-Daten eine Herausforderung ist, die gewisse Vorentwicklung benötigt.



Haueisen, Jens; Fiedler, Patrique; Freitag, Stefanie; Hunold, Alexander; Klee, Sascha; Klemm, Matthias; Strohmeier, Daniel;
3D-Transkraniale Stromstimulation und Analyse der neurovaskulären Kopplung mittels retinaler Gefäßanalyse "EyeTSS" : Abschlussbericht InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt. - Ilmenau : Technische Universität Ilmenau, Fakultät für Informatik und Automatisierung, Institut für Biomedizinische Technik und Informatik, Fachgebiet Biomedizinische Technik. - 1 Online-Ressource (49 Seiten, 2,49 MB). - Förderkennzeichen BMBF 03IPT605A. - Verbund-Nummer 01124165

https://edocs.tib.eu/files/e01fb16/869508539.pdf
Okada, Yoshio; Hämäläinen, Matti; Pratt, Kevin; Mascarenas, Anthony; Miller, Paul; Han, Menglai; Robles, Jose; Cavallini, Anders; Power, Bill; Sieng, Kosal; Sun, Limin; Lew, Seok; Doshi, Chiran; Ahtam, Banu; Dinh, Christoph; Esch, Lorenz; Grant, Ellen; Nummenmaa, Aapo; Paulson, Douglas;
BabyMEG: a whole-head pediatric magnetoencephalography system for human brain development research. - In: Review of scientific instruments : a monthly journal devoted to scientific instruments, apparatus, and techniques.. - [S.l.] : American Institute of Physics, ISSN 1089-7623, Bd. 87 (2016), 9, S. 094301, insges. 12 S.

http://dx.doi.org/10.1063/1.4962020
Kerbl, Julia;
Weiterentwicklung von Prüfprozessen unter Berücksichtigung der DIN EN ISO/IEC 17025:2005. - 116 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Hepa Wash GmbH ist ein kleines Unternehmen aus dem Medizintechnik Bereich. Mittlerweile zählt die Hepa Wash GmbH bereits ca. 30 festangestellte Mitarbeiter. Gegründet wurde die Hepa Wash GmbH im Jahr 2005 von Dr. Bernhard Kreymann, der ein Verfahren samt Apparatur zur Leberunterstützung entwickelt hat, das der Vorbereitung auf eine Lebertransplantation dient. Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Einführung eines Testmanagements auf Basis der IOS/IEC 17025:2005. Im Zuge der kontinuierlichen Weiterentwicklung des Unternehmens auf Grundlage des prozessorientierten Ansatzes werden die Prüfprozesse an die Norm IOS/IEC 17025 und deren Berichtigung von 2007 angepasst. Dies geschieht mit Hilfe von Befragungen relevanter Mitarbeiter und einer GAP - Analyse. Es folgt eine Evaluierung der Ergebnisse. Aus diesen werden Maßnahmen zur Erfüllung der Norm abgeleitet. Des Weiteren wird das bestehende Prüfmittelmanagement erweitert und verfeinert.



Klemm, Matthias; Nagel, Edgar; Dietzel, Alexander; Lai, Khin Wee; Supriyanto, Eko; Schweitzer, Dietrich;
Agreement between eyes in wide-field fluorescence lifetime imaging ophthalmoscopy measurements at the human retina in healthy volunteers. - In: International Conference for Innovation in Biomedical Engineering and Life Sciences : ICIBEL 2015, 6-8 December 2015, Putrajaya, Malaysia.. - Singapore : Springer, (2016), S. 298-301

http://dx.doi.org/10.1007/978-981-10-0266-3_63
Kunze, Tim; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens; Jirsa, Viktor K.; Spiegler, Andreas;
Transcranial direct current stimulation changes resting state functional connectivity: a large-scale brain network modeling study. - In: NeuroImage : a journal of brain function.. - Orlando, Fla. : Academic Press, ISSN 1095-9572, Bd. 140 (2016), S. 174-187

http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.02.015
Gorges, Stephan; Brauer, Hartmut; Ziolkowski, Marek; Carlstedt, Matthias; Weise, Konstantin; Schmidt, Reinhard; Mengelkamp, Judith;
Motion-induced eddy current testing of composite materials. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics. - Kirchwald : NDT.net, ISSN 1435-4934, Bd. 21 (2016), 7, WCNDT 2016, Session: Surface Methods, insges. 9 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200182
Michel, Roman;
Dynamische Gefäßanalyse für veränderliche Fundusbereiche. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Untersuchung von Gefäßen gibt einen Aufschluss über ihren morphologischen Zustand. Dazu wird der Funktionsverlauf der aufgenommenen Messergebnisse mit einem normierten Verlauf verglichen. Mögliche Abweichungen von dem normalen Funktionsverlauf können dabei helfen eine Diagnose zu erstellen, da ein Zusammenhang zwischen morphologischen Veränderungen der Gefäße und einem frühen Stadium von schweren Erkrankungen besteht. Das Auge bietet in diesem Zusammenhang die einzige Stelle am menschlichen Körper, die einen nichtinvasiven Einblick in die Prozesse am lebendigen Organismus ermöglicht. Aus diesem Grund werden verstärkt Anstrengungen unternommen, um die Methoden der Augenuntersuchung zu verbessern und das Wissen über Funktionsabläufe im Auge zu erweitern. Diese Studie soll einen Beitrag zu diesen Anstrengungen leisten, indem das dynamische Verhalten der Gefäße am Augenhintergrund, bei 14 Probanden (11 männliche) im Alter zwischen 22 und 38 Jahren, mit einem Dynamic Vessel Analyzer (DVA) von der Firma IMEDOS GmbH aus Ilmenau/Weimar, Germany untersucht wird. Das DVA zeigt einen etwa 30&ring; weiten Ausschnitt des Fundus, der am Monitor in vergrößerter Darstellung erscheint. Auf dem angezeigten Bildausschnitt können Gefäße für eine Messung markiert und die Netzhaut mit Flickerlicht stimuliert werden. Die Reaktion der Netzhaut auf die Flickerlichtprovokation soll sich in der Dilatation der Netzhautgefäße widerspiegeln. Unter Berücksichtigung der technischen Einschränkungen sowie der anatomischen Strukturen des Augenhintergrundes und der Anforderungen, die bereits vorangegangene Studien definieren, werden insgesamt vier Fundusbereiche bestimmt und untersucht: Punctum in medio, Papilla centri, Superior und Inferior. Die Untersuchung jedes Fundusbereiches dauert ca. 6 Minuten: 50 Sekunden konstante Beleuchtung, 3 Zyklen á 20 Sekunden Flickerprovokation, denen jeweils 80 Sekunden konstante Beleuchtungsphasen nachfolgen. Dabei wird die Gefäßreaktion über den gesamten Verlauf der Messung aufgezeichnet. Der Zusammenhang zwischen den Gefäßantworten bei veränderlichen Fundusbereichen wird mit Hilfe des maximalen Dilatationswertes in % beurteilt, indem die Werte in fünf Testszenarien miteinander verglichen und die Verschiedenheit statistisch berechnet wird.



Schröter, Stefanie;
Design and fabrication of a human lumbar phantom - for minimally invasive surgical training. - 140 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Laminektomie beschreibt die Eliminierung eines Teils des Wirbelbogens durch eine Operation an der Wirbelsäule. Dies steht in Bezug zur lumbalen Spinalkanalstenose, welche auch als LSS bezeichnet wird. Das chirurgische Verfahren wird durchgeführt, sobald die medikamentöse Behandlung nicht mehr wirksam ist. Die offene Chirurgie ist eine traditionelle Methode und kann leicht ausgeführt werden. Jedoch beschädigt dieses Verfahren umliegendes Gewebe oftmals stärker als zuvor geplant. Ein weiteres Verfahren stellen die minimalinvasiven Operationen an der Wirbelsäule dar (MISS), welche lediglich durch eine kleine Öffnung zur betroffenen Stelle gelangen. Als Ergebnis können so die Risiken von Blutungen, Nervenverletzungen oder Infektionen verringert werden. Die Anwendung der multimodalen Bildgebung ist erforderlich um die präoperative Planung durchzuführen und die Navigation in der Chirurgie zu gewährleisten. Die Kernspintomographie (MRT) ist für die Generierung der Wirbelsäulenanatomie am besten geeignet. Jedoch kann bei dieser Methode die vertebrale Oberflächenstruktur nur schlecht dargestellt werden. Zudem stellt die Implementierung des MRT in die intraoperativen Einstellungen eine Herausforderung dar. Andererseits wird Ultraschall (US) für die Echtzeitabtastung während der Operation angewendet. Jedoch kann US lediglich die vertebrale Oberflächenstruktur gut darstellen. Daher kann eine Fusion zwischen MRT und US die Vorteile beider Modalitäten gewährleisten. Jedoch wird hierfür ein spezielles Lendenwirbelsäulen Trainingsmodell für die Ausbildung von Ärzten und für die Überprüfung der MISS-Systeme benötigt. Die hier vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Design, der Herstellung und der Verifikation eines Prototypen eines Lendenwirbelsäulen Trainingsphantoms. Aufgrund der Notwendigkeit der multimodalen Bildgebung im Bereich der MISS ist es unabdingbar, dass die Materialien des Lendenwirbelsäulen Trainingsmodells die Anforderungen des MRT und des Ultraschalls erfüllen. Daher werden im Zuge dieser Arbeit auch die Ergebnisse der Bildgebung überprüft. Zum Vergleich des Phantoms mit dem menschlichen Gewebe wurden zudem mechanische Tests durchgeführt. Dieses geplante Phantom soll im Weiteren dazu dienen die multimodale Bildgebung zu verifizieren.



Gebauer, Benjamin;
Evaluierung der Relativdosisverteilung spezieller Feldkonfigurationen mit Hilfe von Monte-Carlo-Verfahren. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Hintergrund und Zweck: Entwicklung eines Monte-Carlo-Modelles zur Beurteilung kleiner Felder und deren Einflussgrößen und Überprüfung von VMAT-Bestrahlungen. Methoden: Die EGSnrc Monte-Carlo Usercodes DOSXYZnrc und BEAMnrc werden für die Simulation kleiner Felder und deren dosimetrischer Bestimmung verwendet. Ein 10x10 cm2 wird zur Anpassung des Modelles genutzt. Hierfür wurden Tiefendosiskurve und Dosisprofile erfasst. Darauf erfolgte die Simulation kleiner Felder 4x4 cm2 - 0.5x0.5 cm2. Schlussendlich schloss die Simulation eines VMAT-Kontrollpunktes an. Ergebnis: Die Berechnungen haben gezeigt, dass die Verwendung von phase-space files zu hohe Abweichungen aufweisen. Dennoch war es möglich, die Unabhängigkeit vom Kammervolumeneffekt und Quellenverdeckung in der Simulation nachzuweisen. Weiterhin war der Einfluss der Backup-Blenden zu verdeutlichen. Einzig der Vergleich der Simulations- und Messdaten des VMAT-Kontrollpunktes musste aufgrund großer Rauscheinflüsse, verursacht durch die phase-space file, aufgeben werden. Schlussfolgerung: Trotz des nicht vollständigen Erreichens der für diese Arbeit festgelegten Ziele, kann festgehalten werden, dass das Monte-Carlo-Modell im Bereich der kleinen Felder ein sehr hohes Potential besitzt und unabhängig der Einflüsse einer dosimetrischen Erfassung sehr genaue Berechnungen zur Beurteilung kleiner Felder durchführen kann. Hierzu ist es jedoch notwendig, ein vollständiges Monte-Carlo-Modell zu nutzen.



Zimmer, Ellen;
Evaluierung eines computergestützten kortikalen Netzwerkes zur Nachbildung kognitiver Funktionen. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Der Prozess der Verarbeitung von Sprache im Gehirn ist ein komplexer Vorgang. Es existieren zahlreiche Theorien über den Ablauf dieses Prozesses. Diese Theorien können durch Experimente oder durch computergestützte Modelle evaluiert werden. In dieser Arbeit wird ein Modell in Anlehnung an die Verarbeitung von Syntax generiert und evaluiert. Dieses Modell basiert auf einem Netzwerk interagierender Jansen-Rit Modelle sowie einem Lernalgorithmus, welcher sowohl exzitatorische als auch inhibitorische Verbindungen berücksichtigt. Die Untersuchung des Verhaltens dieses Modells erfolgt anhand zweier Inputschemata, welche mit der Sprachverarbeitung assoziiert werden können. Es zeigt sich, dass das Netzwerk unter bestimmten Voraussetzungen in der Lage ist, eine Sequenz zu lernen und diese zu reproduzieren. Es wird untersucht, wie sich das Verhalten des Netzwerkes ändert, wenn die Lernrate, die initiale Gewichtung der Verbindungen der Jansen-Rit Modelle sowie der Input variiert. Dabei stellt sich heraus, dass eine gelernte Sequenz eher reproduziert werden kann, wenn die Abfrage der gelernten Sequenz durch extrinsischen exzitatorischen Input unterstützt wird. Dies gilt jedoch nicht, wenn während der Abfrage eine Störung in Form eines extrinsischen exzitatorischen Inputs auftritt. Das Modell ist zum Teil in der Lage eine neue Sequenz und damit, auf die Sprachverarbeitung übertragen, eine neue Grammatik zu lernen.



Herrmann, Isabel;
Development and hemocompatibility assessment of a novel electrospun nanofibrous composite membrane for chronic wound healing. - 92 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Nanofasermembran aus Polyurethan (PU), Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) und Pantothensäure (PA) für die Behandlung chronischer Wunden entwickelt. Die PU-NaHCO3-PA-Membran wurde mittels Elektrospinnverfahren hergestellt und anschließend bezüglich ihrer physikochemischen Eigenschaften mit Rasterelektrodenmikroskopie (REM), Fourier-Transformations-Infrarot Spektroskopie (FTIR), Porositäts- und Kontaktwinkelmessung untersucht. Des Weiteren wurde die Hämokompatibilität der Membran sowohl durch die Messung der aktivierten partiellen Thromboplastinzeit (APTT) und der Prothrombinzeit (PT) als auch durch die Untersuchung der Hämolyseaktivität geprüft. Im REM zeigte sich, dass die Membran eine gute Struktur mit kontinuierlichen Nanofasern der Größe 152 nm ± 63 nm besitzt. Durch den charakteristischen Verlauf des FTIR, konnten die Wirkstoffe NaHCO3 und PA in der Kompositmembran nachgewiesen werden. Außerdem zeigte die Membran eine hochporöse Struktur mit einer Porosität von 79.4% ± 4.8%, sodass sie gute Voraussetzung für die Adhäsion und Proliferation von Zellen bietet. In der Kontaktwinkelmessung wurde bewiesen, dass die Membran mit Werten von 74.9&ring; ± 0.5&ring; stark hydrophil ist. Des Weiteren wurde eine verzögerte APTT und PT nachgewiesen. Die gute Hämokompatibilität der Membran wurde ebenso durch die Ermittlung einer Hämolyseaktivität von weniger als 5% bestätigt. Die PU-NaHCO3-PA-Membran könnte aufgrund ihrer positiven physikochemischen Eigenschaften und guten Hämokompatibilität zur Behandlung chronischer Wunden verwendet werden.



Kaiser, Eva;
Fabrication and blood compatibility testing of a novel biodegradable patch for atrial septal defect closure. - 99 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

30 bis 40% aller angeborenen Herzfehler bei Erwachsenen sind Vorhofscheidewanddefekte (atrial septal defect, ASD). Die häufigste Behandlungsmethode is ein transkatheter Verschluss mittels eines Okkluders. Trotz erfolgreichem Verschluss treten Komplikation wie Embolisierung des Okkluders und Entstehung von Thromben auf. In dieser Arbeit wurde eine Okkluderpatch mittels Electrospinning entwickelt, der das Ziel hat diese Komplikationen zu verringern. Der biodegradierbare patch besteht aus Polyurethan (PU), Chitosan Nanopartikeln (Ch) und Collagen (Co) und Heparin (Hep). Die Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie zeigte charakteristische Peaks für die Inhaltsstoffe des Patchs sowie Veränderungen in der Absorption, hervorgerufen durch die aktiven Bestandteile. Die Kontaktwinkelmessung zeigte keinen Signifikantenunterschied (p< 0.05) zwischen den Verschiedenen Patchs. Die Ergebnisse zeigen eine ausreichende Benetzbarkeit der Proben und somit eine gute Biokompatibilität. Darüber hinaus wurde die Struktur der Nanofasern sorgfältig mit dem Rasterelektronenmikroskop analysiert. Die Verringerung des Nanofaserdurchmessers zwischen Probe und Vergleichpatch und die Gleichmäßigkeit der Fasern lässt auf eine verbesserte Zelladhäsion schließen. Die Blutkompatibilität wurde in vitro mittels APTT, PT und Hämolysetest analysiert und zeigte vielversprechende Ergebnisse. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der entwickelte Patch gewünschte Eigenschaften für die Anwendung in einem ASD-Okkluder zeigt.



Zausch, Rick;
Vibrations- und Geräuschmessungen an Drehanoden-Röntgenröhren : Problemanalyse, Präzisierung der Aufgabenstellung, Messplatzoptimierung, Erprobung und Bewertung. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die Optimierung eines Messplatzes für Laufgeräusch- und Vibrationsmessungen an Drehanodenröntgenröhren in der Abteilung für Forschung und Entwicklung der Siemens Healthcare GmbH am Standort Rudolstadt. Der vorhandene Messplatz wird im Rahmen von Entwicklungsprojekten verwendet, um anodendrehfrequenzabhängig die Vibration von Röntgenröhren und den verbundenen Geräuschpegel zu ermitteln. Verhindert wird auf diese Weise zum Beispiel, dass Röntgenröhren in ihrem typischen Drehzahlarbeitsbereich Resonanzfrequenzen ausbilden. Im Zuge der Arbeit werden Untersuchungen unternommen, die vorhandene Defizite auflisten. Diese werden aufgegriffen, anhand von Messungen bewiesen und schließlich dazu passende Optimierungsmaßnahmen entwickelt. Im darauffolgenden Schritt werden diese Maßnahmen am Messplatz umgesetzt. Der Erfolg der Maßnahmen wird anhand geeigneter Messungen nachgewiesen und bewertet. Ziel dieser Arbeit ist es, nach dem Optimierungsprozess einen Messplatz vorliegen zu haben, welcher zweifelsfreie, reproduzierbare Ergebnisse liefert.



Salchow, Christina; Strohmeier, Daniel; Klee, Sascha; Jannek, Dunja; Schiecke, Karin; Witte, Herbert; Nehorai, Arye; Haueisen, Jens;
Rod driven frequency entrainment and resonance phenomena. - In: Frontiers in human neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-5161, Bd. 10 (2016), 413, S. 1-12

http://dx.doi.org/10.3389/fnhum.2016.00413
Poljak, Dragan; Cvetkovi´c, Mario; Dori´c, Vicko; Zulim, Ivana; &DZcy;ogaš, Zoran; Rogi´c Vidakovi´c, Maja; Haueisen, Jens; El Khamlichi Drissi, Khalil;
Integral equation models in some biomedical applications of electromagnetic fields : transcranial magnetic stimulation (TMS), nerve fiber stimulation. - In: 2016 International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science (SpliTech) : Split, Croatia, July 13-15, 2016.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-953-290-063-7, (2016), insges. 6 S.

http://dx.doi.org/10.1109/SpliTech.2016.7555936
Dutz, Silvio;
Are magnetic multicore nanoparticles promising candidates for biomedical applications?. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 52 (2016), 9, S. 0200103, insges. 3 S.
- Editorial

http://dx.doi.org/10.1109/TMAG.2016.2570745
Bekhti, Yousra; Strohmeier, Daniel; Jas, Mainak; Badeau, Roland; Gramfort, Alexandre;
M/EEG source localization with multi-scale time-frequency dictionaries. - In: PRNI 2016 - the 6th International Workshop on Pattern Recognition in Neuroimaging : Trento, Italy, June 22nd-24th, 2016.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4673-6530-7, (2016), insges. 4 S.

http://dx.doi.org/10.1109/PRNI.2016.7552337
Teichmann, Tobias;
Entwicklung, Implementierung und Test von Algorithmen für die Konstanzprüfung von Multi-Leaf-Kollimatoren (MLC) bei statischen und dynamischen Feldkonfigurationen. - 145 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Behandlung von Krebserkrankungen verschiedenster Arten basiert unter anderem auf den Lösungen und Möglichkeiten der modernen Strahlentherapie. Diese bietet den behandelnden Ärzten neben Ansätzen wie dem Cyberknife, der Tomotherapie oder dem After-Loading auch die Bestrahlung von Patienten mithilfe von Linearbeschleunigern. Um das gesunde Gewebe in direkter Nachbarschaft des zu behandelnden Volumens bestmöglich zu schonen, sind alle neuen Geräte mit Multi-Lamellen-Kollimatoren ausgerüstet, welche ständig in Funktion und Genauigkeit überprüft werden müssen. Die Qualitätssicherung ist ein entscheidendes Element für die dauerhafte Reproduzierbarkeit guter Behandlungsergebnisse. Dazu wurden für diese Arbeit Bilddateien des Bildempfängers, welcher Teil des Linearbeschleuniger-Systems ist, genutzt. Diese Bilder basieren auf verschiedenen Test-Shapes, um sowohl statische als auch dynamische Feldkonfigurationen auf Abweichungen von den geplanten Ergebnissen zu überprüfen. Dazu wurden verschiedene Algorithmen entwickelt, welche eine lange Entwicklungsphase mit mehreren Iterationen durchliefen. Diese sind in der Lage, die Position jeder einzelnen Lamelle zu detektieren und die Geschwindigkeit fast aller Lamellen zu ermitteln. Die Positionsbestimmung erfasste die einzelnen Positionen mit einer Genauigkeit von 1 mm oder weniger, was unter Beachtung der entstehenden Fehler als guter Wert klassifiziert werden kann. Außerdem kann der Algorithmus für verschiedene Modelle von Multi-Lamellen-Kollimatoren modifiziert werden. Die Geschwindigkeitsbestimmung betrachtete verschieden schnelle Lamellen-Anordnung und konnte stets Abweichungen von 2% feststellen. Auch dieser Wert kann unter Beachtung der auftretenden Fehler als realistisch eingeordnet werden. Im Rahmen der Arbeit entwickelten sich zudem weiterführende Ziele, welche in zukünftigen Arbeiten adressiert werden können.



Görnig, Matthias; Weise, Sarah; Plugradt, Maik; Haueisen, Jens;
Bestimmung und Evaluation von neuen nichtinvasiven Parametern zur Diagnose von orthostatischer Hypotonie bei geriatrischen Patienten. - In: Zeitschrift für Gerontologie und Geriatrie : Organ der Deutschen Gesellschaft für Gerontologie und Geriatrie.. - Heidelberg : Springer Medizin, ISSN 1435-1269, Bd. 49 (2016), Suppl. 1, P019, Seite S112

http://dx.doi.org/10.1007/s00391-016-1123-0
Mattern, Anne;
Entwicklung, Aufbau und Bewertung von langzeitstabilen Messphantomen für die Magnetpartikelbildgebung (MPI) und Magnetresonanztomographie (MRT). - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Bildgebende Systeme sind für die moderne Medizin unabdingbar. Um die Möglichkeiten und Grenzen neuer bildgebender Verfahren auszuloten, benötigt man - vor der Anwendung am lebenden Objekt - geeignete Testobjekte, sogenannte Messphantome. Deshalb beschäftigt sich diese Arbeit mit der Entwicklung von Messphantomen für die bildgebenden Verfahren Magnetic Particle Imaging und Magnetresonanztomographie. Dabei soll das Messphantom vor allem langzeitstabil, gewebeähnlich und artefaktfrei sein und für die bildgebenden Verfahren geeignete MNP enthalten. Zu diesem Zweck wurden in dieser Arbeit geeignete magnetische Nanopartikel-Suspensionen und silikon-basierte Materialien für den Bau eines Messphantoms gesucht und verschiedene Messphantome konstruiert. Die konstruierten Messphantome wurden auf die oben genannten Anforderungen überprüft und mit den bildgebenden Verfahren untersucht. Schlussendlich ist es gelungen die meisten Anforderungen zu erfüllen und ein langzeitstabiles Messphantom herzustellen. Allerdings hat es sich als schwer erwiesen, ein Messphantom zu konstruieren, das frei von Luftblasen (Artefakten) ist.



Kummer, Michael;
Dreidimensionale Erfassung neuronaler Netzwerkaktivität im unreifen visuellen Kortex der Maus mit Hilfe der Zweiphotonenfluoreszenzmikroskopie. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (LIII, 118 Blätter).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

- Enthält Thesen

Eine weithin akzeptierte Hypothese der Neurobiologie besagt, dass die spontane Aktivität neuronaler Netzwerke während der Gehirnentwicklung von wesentlicher Bedeutung für die physiologische Ausreifung des Kortex ist. Es besteht daher ein großes Interesse, frühe Formen spontaner Netzwerkaktivität raumzeitlich hochaufgelöst zu charakterisieren. In der vorliegenden Arbeit diente der intakte visuelle Kortex der Maus dabei als Versuchsmodell zur Erfassung der neonatalen Netzwerkaktivität in Form von raumzeitlich koordinierten somatischen Kalziumtransienten mittels eines selbst zusammengebauten Zweiphotonenmikroskops in Kombination mit einer zelltypspezifischen Expression genetisch kodierter Fluoreszenzindikatoren. Fluoreszenzmikroskopische Messungen neuronaler Netzwerkaktivität in drei Raumdimensionen sind nur unter Bildung eines Kompromisses aus räumlicher und zeitlicher Auflösung möglich. Eine Realisierungsmöglichkeit besteht in der Verwendung spiralförmiger Raumtrajektorien. Da dieses Verfahren über eine zu geringe räumliche Auflösung für einen Bildaufbau zur direkten Bestimmung von abgetasteten Raumpositionen verfügt, muss eine Validierung der Positionierung durchgeführt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst ein Verfahren entwickelt, um die laterale und die axiale Positioniergenauigkeit zu validieren. Die Anwendung des Verfahrens auf hardwareoptimierte Scantrajektorien hat ergeben, dass die für die einzelzelluläre Registrierung neuronaler Netzwerkaktivität benötigte Positioniergenauigkeit erreicht werden kann. Wie bildbasierte Epifluoreszenzmessungen gezeigt haben, besteht die neonatale Netzwerkaktivität im Wesentlichen aus niederfrequent auftretenden, räumlich ausgedehnten Clustern. Die Messungen belegen ferner, dass die Generierung dieser Clusteraktivität durch den Neurotransmitter γ-Aminobuttersäure (GABA) sowohl räumlich als auch zeitlich inhibiert wird. Dieser hemmende Effekt auf die Netzwerkaktivität geht einher mit einer depolarisierenden GABA-Wirkung auf einzelzellulärer Ebene, welche für spannungsabhängige Kalzium- und Natriumkanäle größtenteils unterschwellig ist. Um diese Netzwerkaktivität weiter raumzeitlich zu charakterisieren, wurden dreidimensionale zweiphotonengestützte Messungen mittels optimierter positionsvalidierter Scantrajektorien durchgeführt. Diese Messungen ergaben, dass kortikale Cluster lateral begrenzt sind, während ihre axiale Ausdehnung typischerweise die gesamte obere kortikale Platte umfasst. Einzelzelluläre Ableitungen glutamaterger Neurone belegten zudem, dass die Cluster ein hohes Maß an Koaktivierung benachbarter Zellen aufweisen. Die vorliegende Arbeit dokumentiert eine für zweiphotonenmikroskopische Einzelzellableitungen hinreichend genaue Positionierung optimierter Scantrajektorien, deren Anwendung neue Erkenntnisse zur raumzeitlichen Struktur der Netzwerkaktivität im unreifen Kortex lieferte.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000414
Rother, Benjamin;
Implementierung und Analyse des Multistatic Adaptive Microwave Imaging Algorithmus (MAMI). - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Früherkennung von Brustkrebs ist ein entscheidender Faktor für eine erfolgreiche Behandlung dieser Krankheit. Mikrowellen stellen eine Alternative zu konventionellen Methoden dar, die den dielektrischen Kontrast zwischem gesunden und Tumorgewebe aufgrund des höheren Stoffwechsels für eine Detektion ausnutzen. Für diesen Zweck wurde an der TU Ilmenau im Rahmen des bereits abgeschlossenen Projekts "ultra-MEDIS" ein bistatisches Messsystem auf Grundlage der Ultrabreitbandtechnologie in Kombination mit der M-Sequenztechnologie entwickelt, womit Brustphantome untersucht werden können. Die Signalverarbeitung wird mittels Beamforming-Algorithmen realisert. Beamforming-Algorithmen geben Aufschluss über die räumliche Darstellung der Energieverteilung der reflektierenden elektromagnetischen Wellen im untersuchten Medium durch räumliche Filterung. Gegenstand dieser Arbeit ist eine Implementierung und Analyse eines adaptiven Beamforming-Algorithmus, dem "Multistatic Adaptive Microwave Imaging (MAMI)" - Algorithmus. Untersuchungen bestätigen eine Anwendbarkeit des auf einem multistatischen Ansatz beruhenden MAMI - Algorithmus auf das obengenannte Messsystem und zeigen, inwieweit sich dessen Performance anhand verschiedener Performancemetriken gegenüber des nicht adaptiven "Delay and Sum Beamforming (DAS)" - Algorithmus unter Verwendung verschiedener Brustphantome auswirkt.



Heppner, Marc-Patrick;
Machbarkeitsstudie zur Integration eines neuen Voice-Coil-Aktors in das Neonatal-Beatmungssystem leoniplus. - 93 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Das genannte Thema soll Aufschluss über die Nutzbarkeit eines neuen Voice-Coil-Aktors im Neonatal-Beatmungssystem leoniplus geben. Dazu wurden zwei unterschiedlich konfektionierte Aktoren in das Beatmungssystem integriert. Mithilfe dieses Testaufbaus wurden anschließend diverse Test durchgeführt. Die Ergebnisse wurden bezüglich der allgemeinen Funktionalität und der erreichten Beatmungsleistung mit einem Seriengerät der leoniplus verglichen und bewertet. Die dabei erfassten Defizite der neuen Komponenten wurden erfasst und mögliche Lösungsstrategien erarbeitet. Anhand dieser wurden Soft- und Hardware-Anpassungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Ausarbeitung werden aufgezeigt und eingeschätzt.



Blanck, Oliver; Masi, Laura; Chan, Mark K. H.; Adamczyk, Sebastian; Albrecht, Christian; Damme, Marie-Christin; Loutfi-Krauss, Britta; Alraun, Manfred; Fehr, Roman; Ramm, Ulla; Siebert, Frank-André; Stelljes, Tenzin Sonam; Poppinga, Daniela; Poppe, Björn;
High resolution ion chamber array delivery quality assurance for robotic radiosurgery : commissioning and validation. - In: Physica medica : European journal of medical physics ; an international journal devoted to the applications of physics to medicine and biology.. - Amsterdam : Elsevier, ISSN 1724-191X, Bd. 32 (2016), 6, S. 838-846

https://doi.org/10.1016/j.ejmp.2016.05.060
Arntz, Marlene;
Analyse verschiedener Mono-Kamera-Kalibrierungsmethoden im Hinblick auf den praktischen Einsatz in einer Maschine mit einem PC-basierten Echtzeit-Steuerungssystem. - 150 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Mit Flächenkameras werden Ausschnitte der dreidimensionalen Welt auf zweidimensionale Bilder abgebildet. Diese Abbildung ist durch eine Projektion gekennzeichnet, die durch die Eigenschaften des optischen Systems bestimmt wird. Die so entstandenen Bilder werden zum Beispiel innerhalb von industriellen Fertigungsprozessen für Positionsbestimmungs- und Vermessungsaufgaben verwendet. Um aus den Bildern die dafür benötigten Informationen gewinnen zu können, muss der Abbildungsvorgang invertiert werden. Innerhalb der geometrischen Kamerakalibrierung, mit der sich diese Masterarbeit beschäftigt, werden die Parameter, welche diesen Vorgang beschreiben, bestimmt. Sie werden unterteilt in extrinsische, intrinsische und Verzeichnungs-Parameter. Zur Bestimmung der einzelnen Parametergruppen gibt es eine Vielzahl von Verfahren, wovon eine Auswahl unter dem Schwerpunkt der Anwendung im industriellen Kontext in dieser Arbeit analytisch und praktisch untersucht wird. Das industrielle Umfeld wird im Rahmen dieser Arbeit durch zwei Modellanlagen repräsentiert. Dabei liegt der Fokus der einen Anlage auf Anwesenheitskontrolle sowie Vermessung und der Fokus der anderen Anlage auf Objekterkennung sowie Positions- und Lagebestimmung. Die betrachteten Kalibrierverfahren nutzen Punkt-Paare zwischen Welt und Bild, welche mit Hilfe von Kalibriermustern gewonnen werden. Dazu werden im Bild Merkmalspunkte gesucht. Daher sind verschiedene Kalibriermuster und ihre Erkennung Teil der Untersuchung. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Kalibrierung mit der Wahl des Kalibriermusters bzw. der Marker beginnt. Neben Größe, Genauigkeit und Anzahl der Merkmalspunkten sowie der Wahl zwischen 2D/3D, muss dabei die Beleuchtung berücksichtigt werden. So stellt zum Beispiel eine Dunkelfeldbeleuchtung ganz andere Bedingungen an ein Muster als eine Hellfeldbeleuchtung. Die Erkennung der Merkmalspunkte im Bild und deren Zuordnung zu den Weltpunkten stellt eine weitere Einflussgröße dar, bevor die Kalibrierverfahren die Parameter des Abbildungsvorgangs bestimmen können. Dabei kann der Abbildungsvorgang auf unterschiedliche Art und Weise modelliert werden, wodurch sich die zu bestimmenden Parameter und auch die Anforderungen an die Merkmalspunkte unterscheiden.



Wüstehoff, Stefanie;
Einschätzung fetaler Reifung aus Herzfrequenzmuster unter Berücksichtigung von Schwangerschaftsalter, Verhaltensmuster und Patientengruppe. - 163 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Intrauterine Wachstumsretardierung liegt bei 4-8% aller Feten vor. (Charité, 2016) Eine mögliche Ursache für solch ein verringertes Wachstum stellt die Verabreichung eines synthetischen Glukokortikoides bei einer drohenden Frühgeburt zur Förderung der fetalen Lungenausreifung dar. Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der statistischen Untersuchung einer Trennbarkeit von den Patientengruppen mit Feten, welchen ein Glukokortikoid verabreicht wurde und wachstumsretadierten Feten gegenüber einer gesunden Referenzgruppe. Als Datengrundlage dienen 30-Minuten-R-R-Tachogramme, die im Biomagnetischen Zentrum des Universitätsklinikum in Jena mittels fetaler Magnetokardiographie aufgenommen wurden. Die Analyse erfolgt über die binäre logistische Regression mit Einbindung der Herzfrequenzvariabilitäts-Parameter im Zeit-, Frequenz und Komplexitätsbereich. Dabei werden Modellierungen ohne Vorselektion der Herzfrequenzvariabilitäts-Parameter, nach der Selektion über die partielle Korrelationsmatrix und mit getrennter Betrachtung der Frequenz- und Zeitparameter durchgeführt. Innerhalb dieser Modelle wird der Einfluss des fetalen Aktivitätszustandes, des Geschlechtes sowie der Schwangerschaftswoche betrachtet. Es wird gezeigt, dass sowohl eine graphische Trennbarkeit mittels Streudiagrammen als auch eine statistische Trennung möglich ist, wenn der Stichprobenumfang ohne Gewichtungen der Patientengruppen annähernd gleichverteilt ist. Eine graphische Zuordnung der Patientengruppen ist allerdings erst ab einer Trefferquote von 90% zuverlässig. In den Modellierungen lässt sich generell keine prävalente Trennbarkeit unter Berücksichtigung der Schwangerschaftswoche aufzeigen. Bessere Resultate sind bei der Untersuchung der Analyseansätze ohne Selektion und Selektion der Frequenzparameter nach Filterung des fetalen Verhaltenszustandes 1F zu beobachten. Zudem sind erhöhte Trefferquoten bei den Einflussfaktoren fetaler Verhaltenszustand 1F als auch den männlichen Feten bei der selektiven Betrachtung von Zeitparamatern zu erkennen. Darüber hinaus zeigt sich keine eindeutig größere prozentuale Zuordnung bei einem bestimmten Geschlecht. Nach einer vorherigen Selektion über die partielle Korrelationsmatrix werden zwar gute Ergebnisse, allerdings keine besseren als bei der Analyse ohne vorherige Selektion, erzielt.



Molcan, Matus; Gojzewski, Hubert; Skumiel, Andrzej; Dutz, Silvio; Kovac, Jozef; Kubovcikova, Martina; Kopcansky, Peter; Vekas, Ladislau; Timko, Milan;
Energy losses in mechanically modified bacterial magnetosomes. - In: Journal of physics. Applied physics. - Bristol : IOP Publ., 1968- , ISSN: 1361-6463 , ZDB-ID: 1472948-9, ISSN 1361-6463, Bd. 49 (2016), 36, S. 365002, insges. 11 S.

http://dx.doi.org/10.1088/0022-3727/49/36/365002
Palmero Soler, Ernesto;
Functional imaging based on swLORETA and phase synchronization. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xix, 80 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

In dieser Arbeit wird ein neuer Algorithmus, Standardized Weighted Low Resolution Tomography (swLORETA) genannt, vorgestellt, der einige der Beschränkungen von verteilten Lösungen für eine Quellenlokalisation beseitigt. Der swLORETA-Algorithmus enthält eine Wichtung für das Leitungsfeld, das auf eine singular value decomposition (SVD) basiert. Damit wird die Tendenz der linearen Quellenlokalisation im Allgemeinen und von sLORETAim Besonderen, die Quellen zu nahe zu den Sensorpositionen zu lokalisieren, kompensiert. Die veränderte Wichtung trägt auch zu einer Abnahme der Rausch-Empfindlichkeit der Lösung bei. Eine Erweiterung von swLORETA in den Zeit-Frequenz-Bereich wurde entwickelt. Dies geschah durch Anwendung der Hilbert-Transformation auf Zeitreihen, die durch swLORETA erzeugt wurden. Schließlich wurden Bildgebungsmethoden für die Kohärenz und die Phasen-Synchronisation eingeführt, um die funktionalen Verbindungen im Gehirn zu untersuchen. Die tomographischen Eigenschaften von swLORETA und sLORETA wurden mit Hilfe simulierter und realer Daten verglichen. In den Simulations-Studien wurde die Rekonstruktion von einzelnen wie multiplen Dipolen bei Berücksichtigung von Rauschen simuliert, wobei sowohl die Position als auch die Orientierung variiert wurde. Die realen Daten wurden von gesunden Probanden aufgenommen, die ein klassisches räumliches Aufmerksamkeits-Experiment ausführten. Die Testergebnisse dieses Experiments zeigen, dass der Algorithmus nicht nur effizient arbeitet, sondern auch genaue Resultate zur Analyse derartiger Experimente liefert.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000237
Hourle, Marcus;
Evaluation perkutaner Bestrahlungspläne mittels datenkomprimierender Indizes. - 86 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In Strahlentherapieeinrichtungen ist es oft notwendig, Bestrahlungspläne miteinander zu vergleichen. So werden bei der Erstellung eines Bestrahlungsplanes meist mehrere Varianten angefertigt, um diese miteinander zu vergleichen und daraus schließlich die geeignetste auszuwählen. Dazu werden die Dosisverteilungen und Dosis-Volumen-Histogramme (DVH) miteinander verglichen. Dies ist ein sehr aufwendiger, zeitintensiver und ebenfalls sehr subjektiver Prozess. Durch die Einführung datenkomprimierender Bewertungsindizes wird versucht, die Planauswahl sowie die Planevaluation objektiver zu gestalten. Ziel dieser Masterarbeit war es, ein Bewertungsschema zu erstellen, welches die Vorgaben des Reports 83 der International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) berücksichtigt. Zur Bewertung der Dosishomogenität wurde neben dem im Report vorgeschlagenen Homogenitätsindex (HI) ebenfalls ein weiterer auf dem DVH basierender Index ermittelt. Darüber hinaus erfolgte eine Berechnung und Analyse eines weiteren Indexes zur Bewertung der Konformität der Dosisverteilungen. Die zur Berechnung benötigten Parameter wurden durch implementierte Skripte für das Bestrahlungsplanungsprogramm exportiert. Die Ausgabe der Indizes erfolgte in einem erstellten Programm mit grafischer Benutzeroberfläche (GUI). Für die Analyse der Indizes wurden 50 Bestrahlungspläne ausgewertet. Bei statistischen Untersuchungen zeigten sich beide Homogenitätsindizes weitgehend unabhängig von der Zielvolumengröße und -region. Der Konformitätsindex zeigte hingegen eine deutliche Abhängigkeit von der jeweiligen Zielvolumenregion. Der ebenfalls ermittelte sigma-Index (SI) zeigte präzisere Ergebnisse als der von der ICRU vorgeschlagene HI. Für eine leichtere Interpretation zukünftiger Indexwerte wurden Klassifikationsgrenzen anhand der ausgewerteten Bestrahlungspläne berechnet. Für den CI sind zukünftig jedoch, aufgrund der Abhängigkeiten von Zielvolumengröße und -form, weitere Anpassungen notwendig. Durch die erstellte GUI ist es möglich, frühere, aktuelle und zukünftige Bestrahlungspläne auszuwerten, zu vergleichen und konform zum ICRU Report 83 zu dokumentieren.



Wallendorf, Anne Maria;
Untersuchung von Metallartefaktreduktionsalgorithmen der Computertomografie zur Integration in die Lehre. - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Masterarbeit wurde am Institut für Biomedizinische Technik und Informatik der Technischen Universität Ilmenau erstellt. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, Algorithmen zur Metallartefaktreduktion in der Computertomografie zu untersuchen, um diese schließlich in die Lehre involvieren zu können. Zu Beginn werden zwei Phantome aus gewebeähnlichen Substanzen mit Metalleinsätzen angefertigt und anschließend mit dem experimentellen Computertomografen aufgenommen. Die Rekonstruktion der Computertomogramme erfolgt über die im separaten Laborrechner integrierte Software "IteRuction". Die rekonstruierten, metallartefaktbehafteten Bilder werden mit den folgenden Techniken zur Metallartefaktreduktion bearbeitet: einer sinogrammbasierten Interpolation sowie zwei retrospektiven Dual-Energy-Methoden. Letztere basieren zum einen auf einer Basismaterialzerlegung und zum anderen auf einer gewichteten Subtraktion. Die visuellen Ergebnisse werden mit Hilfe des Korrelationskoeffizienten hinsichtlich der Güte der Metallartefaktreduktion quantitativ bewertet. Die dafür implementierten Algorithmen sowie Verarbeitungsschritte werden in der Entwicklungsumgebung MATLAB realisiert. Abschließend erfolgt eine Diskussion der betrachteten Metallartefaktreduktionsalgorithmen auf Basis der visuellen und quantitativen Ergebnisse. Im Rahmen dieser Arbeit zeigt sich, dass die Dual-Energy-Methoden nicht mit den technischen Gegebenheiten des experimentellen Computertomografen vereinbar sind, während die Interpolation prinzipiell in die Lehre integriert werden kann. Dazu werden Anregungen für eine Erweiterung eines bereits vorhandenen Laborpraktikums gegeben.



Wang, Peng;
A realistic local cortical circuit model with laminar-specific connections and synaptic plasticity. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (X, 180 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Neuronale Massenmodelle sind sparsam hinsichtlich der verwendeten Parameter und biologisch plausible in ihrer Struktur. Sie sind gut geeignet für die Modellierung der Kortikalen Aktivität, die durch extrakranielle Messungen wie Elektroenzephalographie (EEG) oder Magnetoenzephalographie (MEG) erfasst werden. Die in bisherigen Studien verwendeten Modelle machen jedoch starke Annahmen und Vereinfachungen. So wird zum Beispiel die synaptische Plastizität, wichtig für Gehirnfunktionen wie Gedächtnis und Lernen, bisher nicht repräsentiert. Weiterhin wird die Vielfalt aller kortikalen Neuronen häufig nur durch drei verschiedene Populationen berücksichtigt. Um die lokale Informationsverarbeitung besser zu verstehen ist es außerdem notwendig, die Organisation der Neuronen und ihre synaptischen Verbindungen hinsichtlich der Laminas des Kortexes detailliert darzustellen. Das Forschungsvorhaben dieser Doktorarbeit ist es, ein solches neuronales Massenmodell mit synaptischer Plastizität und detaillierten synaptischen Verbindungen zu konstruieren und dessen Simulationen mit klinisch relevanten Messungen (Habituation von auditorisch und somatosensorisch evozierter Aktivität) zu vergleichen. Insbesondere wird gezeigt, dass das Modell eine Möglichkeit bietet, den Informationsfluss zwischen verschiedenen kortikalen Laminas und den Grad der Plastizität in verschiedenen Verbindungen zu ermitteln. Die Studie ist relevant für die Erforschung von Erkrankungen des Gehirns, die auf der Pathologie der neuronalen Konnektivität beruhen, zum Beispiel im Falle einer Alzheimererkrankung. Da das entwickelte Modell die kognitiven Prozessen des Gehirns zur Generation von EEG/MEG-Daten erklärt, ist der wissenschaftliche Beitrag dieser Studie nicht nur für Entwickler neuronaler Massenmodelle relevant, sondern auch für ein breites Feld von Neurowissenschaftlern.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000150
Klemm, Matthias; Blum, Johannes; Link, Dietmar; Hammer, Martin; Haueisen, Jens; Schweitzer, Dietrich;
Combination of confocal principle and aperture stop separation improves suppression of crystalline lens fluorescence in an eye model. - In: Biomedical optics express. - Washington, DC : OSA, ISSN 2156-7085, Bd. 7 (2016), 9, S. 3198-3210

http://dx.doi.org/10.1364/BOE.7.003198
Schade, Fred;
Entwicklung einer Evaluierungsumgebung für 3D-Eyetracker-Systeme. - 52 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Eyetracker findet man heute in unterschiedlichsten Anwendungen. In der Spieleindustrie, für die Marktforschung, in der Fahrzeugindustrie oder für medizinische Zwecke, überall findet die Blickrichtungsbestimmung begeisterte Anhänger. Im Allgemeinen beschränkt sich die Blickrichtungsbestimmung auf den zweidimensionalen Raum. Das Fraunhofer IDMT hat sich zum Ziel gesetzt ein System zur Blickrichtungsbestimmung im dreidimensionalen Raum zu entwickeln. Diesbezüglich wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Evaluierungsumgebung für ein 3D-Eyetracking-System entworfen. Diese Umgebung umfasst einen Messaufbau zur Positionierung eines Punktes im Raum und eine Auswertesoftware auf Basis von Matlab. Mit dem Aufbau kann ein Messpunkt mit einer Winkelgenauigkeit von unter 0,5&ring; positioniert werden. In einen Arbeitsraum von 2000 mm x 800 mm x 1000 mm können 2.460 verschiedene Positionen realisiert werden. Durch ein graphische Benutzeroberfläche können später die Messdaten einfach ausgewertet werden.



Hunold, Alexander; Funke, Michael; Eichardt, Roland; Stenroos, Matti; Haueisen, Jens;
EEG and MEG: sensitivity to epileptic spike activity as function of source orientation and depth. - In: Physiological measurement : an official journal of the Institute of Physics and Engineering in Medicine, representing also the Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik, the European Federation of Organisations for Medical Physics and the International Organization for Medical Physics.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6579, Bd. 37 (2016), 7, S. 1146-1162

http://dx.doi.org/10.1088/0967-3334/37/7/1146
Schramm, Stefan; Schikowski, Patrick; Lerm, Elena; Kaeding, André; Haueisen, Jens; Baumgarten, Daniel;
Shack-Hartmann-based objective straylight assessment of the human eye in an increased scattering angle range. - In: Journal of biomedical optics. - Bellingham, Wash. : SPIE, ISSN 1560-2281, Bd. 21 (2016), 7, S. 076003, insges. 10 S.

http://dx.doi.org/10.1117/1.JBO.21.7.076003
Lau, Stephan; Petkovi´c, Bojana; Haueisen, Jens;
Optimal magnetic sensor vests for cardiac source imaging. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Bd. 16 (2016), 6, 754, insges. 17 S.

http://dx.doi.org/10.3390/s16060754
Kummer, Michael; Kirmse, Knut; Zhang, Chuanqiang; Haueisen, Jens; Witte, Otto W.; Holthoff, Knut;
Column-like Ca2 + clusters in the mouse neonatal neocortex revealed by three-dimensional two-photon Ca2 + imaging in vivo. - In: NeuroImage : a journal of brain function.. - Orlando, Fla. : Academic Press, ISSN 1095-9572, Bd. 138 (2016), S. 64-75
- Im Titel ist "2 +" hochgestellt

http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.05.050
Fiser, Ondrej; Helbig, Marko; Ley, Sebastian; Sachs, Jürgen; Vrba, Jan;
Feasibility study of temperature change detection in phantom using M-sequence radar. - In: 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) : the 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2016) took place 10-15 April 2016 in Davos, Switzerland.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-88-907018-6-3, (2016), insges. 4 S.

http://dx.doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481310
Bellizzi, Gennaro Giovanni; Bellizzi, Gennaro; Bucci, Ovidio M.; Crocco, Lorenzo; Helbig, Marko; Ley, Sebastian; Sachs, Jürgen;
Optimization of working conditions for magnetic nanoparticle enhanced ultra-wide band breast cancer detection. - In: 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) : the 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2016) took place 10-15 April 2016 in Davos, Switzerland.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-88-907018-6-3, (2016), insges. 3 S.

http://dx.doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481920
Kraft, Margarita;
Patientenindividuelle Dosisabschätzung für Aufnahmen im Rahmen der Bildgeführten Strahlentherapie (IGRT) mit kV-Cone-Beam-CT (kV-CBCT). - 161 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In der bildgesteuerten Strahlentherapie (IGRT) werden Cone-Beam Computertomographie-Aufnahmen (CBCT) zur Lagekontrolle des Patienten vor einer strahlentherapeutischen Behandlungsfraktion eingesetzt. Hierbei wird eine Teil- bis Vollrotation der Röntgenquelle um den Patienten ausgeführt. Die daraus gewonnenen dreidimensionalen Aufnahmen liefern ein genaues Wissen über die Anatomie des Patienten und sind für adaptive Korrekturen von interfraktionellen Unsicherheiten des Behandlungsprozesses geeignet. Für die Bildgebung wird niederenergetische kV-Röntgenstrahlung verwendet. Der verstärkte Einsatz dieses Verfahrens führt bei täglicher Lagekontrolle zu einer wesentlichen Erhöhung der Strahlenbelastung des Patienten. Der zusätzliche Dosiseintrag in Folge einer CBCT-Aufnahme findet in aktuellen modellbasierten Bestrahlungsplanungssystemen jedoch keine Berücksichtigung, weshalb die zusätzliche Bildgebungsdosis nicht in die Betrachtung der gesamten Strahlenbelastung des Patienten einbezogen wird. Ein standardisiertes Verfahren zur Abschätzung der applizierten Dosis durch eine CBCT-Aufnahme ist noch nicht vorhanden. Zurzeit wird das für die konventionelle Computertomographie verwendete Dosimetriekonzept des CT-Dosisindex (CTDI) auf die Dosisabschätzung des CBCT übertragen. Das Konzept hinter dem CTDI liegt darin, anhand einer einzigen axialen Abtastung das gesamte Dosisprofil zu erfassen und zu charakterisieren. Ansätze zur Abschätzung der zusätzlichen Strahlenexposition über den CTDI können jedoch nicht ohne weiteres auf CBCT-Aufnahmen übertragen werden, da die stark veränderte Strahlgeometrie in Form eines Kegels und die Unterschiede hinsichtlich der Strahlenqualität nicht berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann der CTDI nicht für Dosisabschätzung von Patienten genutzt werden, da seine Erfassung auf Phantommessungen beruht und keine anatomischen Unterschiede berücksichtigt werden. In der vorliegenden Arbeit wird u.a. die Fragestellung bearbeitet, inwiefern der CTDI dennoch für die Abschätzung der Patientenexposition geeignet ist. Zur Beantwortung der Fragestellung, wie sich die Dosisverteilung der besonderen Strahlgeometrie des CBCT an realen Patientenanatomien verhält und zur Abschätzung der zusätzlichen Strahlenexposition wird in der vorliegenden Arbeit der Lösungsansatz über Monte-Carlo-Verfahren (MC) gewählt. MC-Simulationen gelten für die Lösung komplexer Fragestellungen des Strahlungstransports als die genauesten Lösungsverfahren und ermöglichen einen detaillierten Informationsgewinn über die gesamte Dosisverteilung in einer realen Patientenanatomie. Dabei wird das stochastische Auftreten natürlicher Prozesse, wie sie bei der Exposition von Materie mit ionisierender Strahlung vorliegen, über Zufallszahlen simuliert. Explizit wird in der vorliegenden Arbeit über MC-Simulationen ein virtuelles geometrisches Modell des Cone-Beam Computertomographen von Varian erstellt. Die simulierten Röntgenspektren werden über reale Messanordnungen hinsichtlich ihrer Strahlenqualität verifiziert und anschließend zur Dosisberechnung in realen Patientenanatomien genutzt. Als Ergebnis wird abhängig vom verwendeten Untersuchungsprotokoll des CBCT die Strahlenbelastung relevanter Risikoorgane sowie die zusätzliche Expositionsdosis des Zielvolumens bestimmter Tumorentitäten quantifiziert. Die Einordnung der Expositionsdosen strahlensensibler Organstrukturen bei täglichen Lagekontrollaufnahmen hilft dem Strahlentherapeuten, fundierte Entscheidungen über die Auswahl der Patienten und die Häufigkeit der Lagekontrollaufnahmen zu treffen.



Franke, Adrian;
Entwicklung und Evaluation eines 3D-thermographischen Modellierungssystems. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Zielstellung dieser Masterarbeit ist die Entwicklung und Evaluation eines Systems für die intraoperative Messung und Darstellung von thermographischen Aufnahmen im 3-dimensionalen Raum. Es werden die Grundlagen der Thermographie, thermographischer Aufnahmesysteme und deren Anwendung im medizinischen Umfeld, anhand existierender Systeme und Projekte vorgestellt. Im Entwurf werden die Anforderungen und Herausforderungen, sowie die Grundkonzeption des Systems dargelegt. Insbesondere wird auf die für die Problemstellung relevanten Überlagerungsmodi und die Kalibration der unterschiedlichen Modalitäten eingegangen. Auf Basis des Entwurfs wurde ein technisches Setup und eine Applikation zur Überlagerung von thermographischen Aufnahmen entwickelt. In einer abschließenden Evaluation wird das 3D-thermographische Modellierungssystem auf Funktionalität und Darstellungsgenauigkeit überprüft. Abschließend werden in einer Zusammenfassung die Ergebnisse diskutiert und weiterführende Ansätze erläutert.



Wunder, Sophia;
Entwicklung und Validierung einer bifunktionalen Haube zur simultanen VEP-Messung und transkranialen Stromstimulation des visuellen Kortex. - 146 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die transkraniale elektrische Stromstimulation (TES) ist ein nicht-invasives Verfahren zur Neuromodulation des Gehirns, welches in den letzten Jahren aufgrund vielversprechender Forschungsergebnisse hinsichtlich zahlreicher therapeutischer Ansätze Aufmerksamkeit erlangte. Mit Hilfe simultan aufgezeichneter Elektronenzephalogramme (EEG) können neue Erkenntnisse hinsichtlich der Wirkmechanismen der TES gewonnen werden, deren Verständnis bisher noch limitiert ist. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Realisierung und Validierung einer bifunktionalen Haube zur Stromstimulation und Ableitung der elektrischen Potentiale des Gehirns. Für die Umsetzung wurden innovative Elektrodenmaterialien verwendet und in die Haube integriert. Nach der Konzeption der Haube und ersten Pilotversuchen mit einem Prototyp wurde ein Studienparadigma zur Validierung der Haube erarbeitet. Dabei wurde der visuelle Kortex mit Hilfe textiler Elektroden für zehn Minuten kathodal mit Gleichstrom einer Intensität von 1 mA stimuliert. Vor, während und nach der TES wurden visuell evozierte Potentiale (VEP) mit Hilfe trockener EEG-Elektroden abgeleitet. Die VEP-Amplituden wurden zwischen den einzelnen Messzeitpunkten verglichen. Mit Hilfe dieser Probandenstudie wurde die Haubenfunktionalität validiert. Es wurde ein bekannter Stimulationseffekt reproduziert und mit konventionellen TES Verfahren verglichen. Ergebnis dieser Arbeit ist die realisierte Haube, welche die Stromapplikation und simultane EEG-Aufzeichnung ermöglicht. Die Messergebnisse der VEP zeigen keine signifikanten Unterschiede zu konventionellen Verfahren. Jedoch bietet die Haube Vorteile gegenüber diesen, u.a. hinsichtlich der Handhabung, Reproduzierbarkeit, Arbeitsaufwands- und Zeitaufwandsersparnis.



Wojahn, Stephanie;
Einfluss verschiedener Sterilisationsprozeduren auf die Struktur von proteinumhüllten Magnetnanopartikeln. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Magnetische Nanopartikel werden in vielen verschiedenen Einsatzgebieten verwendet, unter anderem auch in der Medizin. Relativ neu sind Versuche mit magnetischen Nanopartikeln und einer Proteinkorona für medizinische Anwendungen. Dafür ist es notwendig, dass die Partikel steril sind, bevor sie in den menschlichen Organismus eingebracht werden. Außerdem müssen sie Lagerungsfähig sein, ohne ihre Struktur zu verändern. Deswegen wird das Sterilisieren und Konservieren anhand mehrerer Methoden in der vorliegenden Arbeit behandelt. Als Sterilisationsverfahren werden die UV-Sterilisation, das Autoklavieren und das Filtern behandelt. Das Gefrieren bei -15&ring;C und -80&ring;C und das Gefriertrocknen mit verschiedenen Zusätzen wird als Konservierungsverfahren getestet. Dabei ist es notwendig, dass sich die Partikel mit ihrer Korona nicht verändern. Die einzelnen Verfahren werden anschließend hinsichtlich der Partikelgröße und der Proteinzusammensetzung untersucht und charakterisiert. Dies passiert durch die Photonenkorrelationsspektroskopie, der Zetapotentialmessung und der Gelelektrophorese. Nach Durchführung aller Experimente hat sich gezeigt, dass das Sterilisieren mittels UV-Licht und beim Konservieren die Gefriertrocknung mit dem Zusatzstoff PEG die am besten geeigneten Methoden sind.



Damme, Marie-Christin;
Entwicklung eines nicht filmbasierten Winston-Lutz-Tests für die robotergestützte Radiochirurgie. - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Bei der am CyberKnife (Accuray, USA) angewendeten robotergestützten Radiochirurgie erfolgt eine einmalige hohe ablative Strahlendosis zur Behandlung von Tumoren. Schon bei geringen Abweichungen können irreversible Schäden am umliegenden gesunden Gewebe die Folge sein. Aus diesem Grund wird ein sehr hoher Anspruch an die Genauigkeit (<1 mm) der Dosisapplikation verlangt. Zur Überprüfung der Genauigkeit stehen verschieden filmbasierte Qualitätssicherungstests zur Verfügung. Einer dieses filmbasierten Tests ist der tägliche Automatische Qualitätssicherungstest (AQA-Test), ein modifizierter Winston-Lutz-Test. Die Filmdosimetrie bringt jedoch einige Probleme wie anwenderabhängige, aufwendige und zeitintensive Auswertung mit sich, welche die Reproduzierbarkeit und die Konstanz in den Auswertungsergebnissen beeinflussen. Deshalb wird nach filmlosen Alternativen zur Durchführung des AQA-Test gesucht. In dieser Arbeit standen drei Flächendetektoren, das Octavius 1000 SRS (PTW, DE), das Nonius (QUART, DE) und der SRS Profiler (Sun Nuclear, USA) zur Verfügung, um eine filmlose Methode des AQA-Tests zu entwickeln und anschießend in der klinischen Routine zu testen. Dafür wurde zunächst theoretisch betrachtet welche Anforderungen das Messgerät erfüllen muss, um den AQA-Test mit äquivalenten Testergebnissen vergleichend zum Film am CyberKnife durchzuführen. Danach wurde experimentell überprüft, ob die Flächendetektoren diesen Anforderungen entsprechen. Abschließend wurden die neu entwickelten AQA-Test mit dem jeweiligen Messgerät am CyberKnife in der klinischen Routine parallel zum Film getestet. Durch die Tests konnte gezeigt werden, dass sowohl das Octavius 1000 SRS als auch das Nonius hinsichtlich Auflösungsvermögen und Empfindlichkeit zur Anwendung des AQA-Tests genügen. Vergleichend zum filmbasierten AQA-Test zeigten beide Messgeräte äquivalente AQA-Testergebnisse mit einfacherer und weniger zeitaufwendiger Auswertung.



Diedrich, Lukas;
Validierung der raumzeitlichen Genauigkeit von Verfahren der Echtzeit-MRT. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) ist ein nichtinvasives bildgebendes Verfahren, das klinisch weit verbreitet ist und zur Diagnose zahlreicher Krankheitsbilder genutzt wird. Seit kurzem ermöglicht die Echtzeit-MRT die Aufnahme von MRT-Filmen mit hoher zeitlicher Auflösung. Das Verfahren kombiniert schnelle Gradientenechosequenzen mit stark unterabgetasteter radialer Ortskodierung und Bildrekonstruktion durch regularisierte nichtlineare Inversion (NLINV). Die Echtzeit-MRT kann erstmalig beliebige bewegte Vorgänge im menschlichen Körper abbilden. Die vorliegende Arbeit verfolgte das Ziel, mithilfe eines experimentellen Aufbaus, der im MRT-System schnelle Rotationsbewegungen kleiner Objekte realisiert, die raumzeitliche Genauigkeit der Echtzeit-MRT zu untersuchen und die Grenzen einer verlässlichen Abbildung festzulegen. Dazu wurden zahlreiche Messreihen durchgeführt, bei denen systematisch verschiedene Parameter der Datenaufnahme und Bildrekonstruktion variiert wurden, um ein weites Spektrum verschiedener Anwendungsbereiche der Echtzeit-MRT abzudecken. Ein zu diesem Zweck implementiertes MATLAB-Programm ermöglichte eine weitgehend automatisierte Auswertung der Messergebnisse. Insgesamt konnte mit Hilfe des Bewegungsphantoms eine hohe raumzeitliche Genauigkeit der durch NLINV rekonstruierten Bilder nachgewiesen werden. In besonderen Fällen wurden die Ergebnisse mit Hilfe einer Computer-Simulation bestätigt, mit der die Bildfehler der Echtzeit-MRT dem Einfluss ausgewählter Sequenzparameter zugewiesen werden konnten. Im Einzelnen wurde gezeigt, dass eine hohe raumzeitliche Genauigkeit gegeben ist, sofern die Objektverschiebung von Bild zu Bild höchstens 1/3 dessen Größe beträgt (bei kleinen Objekten relativ zum Messfeld). Diese Genauigkeit wird weder durch eine Variation der zeitlichen oder räumlichen Auflösung der Einzelbilder, noch durch verschieden starke Unterabtastungen beeinflusst. Bei der Untersuchung unterschiedlicher Bildkontraste stellte sich für die balanced SSFP-Variante eine besonders hohe Empfindlichkeit gegenüber Störungen des Gleichgewichtszustandes durch Bewegung heraus. Eine Bewegungskompensation durch Magnetfeldgradienten zeigte sich nur sinnvoll bei Aufnahmen, die längere Echozeiten verlangen. Bessere Ergebnisse konnten grundsätzlich mit sehr kurzen Echozeiten unter Verzicht auf die Bewegungskompensation erreicht werden. Eine erhöhte Anzahl der für die iterative NLINV-Berechnung verwendeten Newton-Schritte führte zu geringfügig besseren Ergebnissen. Darüber hinaus war es aufgrund der speziellen Konfiguration des Phantoms möglich, die für die in vivo-Anwendungen der Echtzeit-MRT unverzichtbare zeitliche Regularisierung der NLINV-Berechnung abzuschalten, und zwar in Abhängigkeit von Größe und Bewegungsart des zu untersuchenden Objektes sowie vom Verhältnis von statischem zu bewegtem Gewebe. Die parallele Bearbeitung von Ausführungssträngen innerhalb des Rekonstruktionsprozesses (multithreading) zeigte dagegen keinen Einfluss. Die Verwendung eines nachgeschalteten zeitlichen Median-Filters für die Bildserien erwies sich in der Regel als schädlich. Für kleine Objekte mit hoher Geschwindigkeit konnte der Median-Filter nur bei einer hohen zeitlichen Auflösung von mindestens 18 ms pro Bild und einer Objektverschiebung von höchstens 1/5 des Durchmessers akzeptable Ergebnisse erzielen.



Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen;
Contrast enhanced UWB microwave breast cancer detection by magnetic nanoparticles. - In: 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) : the 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2016) took place 10-15 April 2016 in Davos, Switzerland.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-88-907018-6-3, (2016), insges. 4 S.

http://dx.doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481767
Helbig, Marko; Zender, Johannes; Ley, Sebastian; Sachs, Jürgen;
Simultaneous electrical and mechanical heart activity registration by means of synchronized ECG and M-sequence UWB sensor. - In: 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) : the 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2016) took place 10-15 April 2016 in Davos, Switzerland.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-88-907018-6-3, (2016), insges. 3 S.

http://dx.doi.org/10.1109/EuCAP.2016.7481311
Weise, Sarah;
Bestimmung und Evaluation von neuen nichtinvasiven Parametern zur Diagnose von Orthostatischer Hypotonie anhand des VasoScreen3000. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, alternative nichtinvasive Parameter zur Diagnose von Orthostatischer Hypotonie zu finden. Von Orthostatischer Hypotonie wird im Allgemeinen gesprochen, wenn der Blutdruck beim Wechsel von einer liegenden in eine stehende Position um mindestens 20 mmHg in der Systole und/oder mindestens 10 mmHg in der Diastole absinkt. Da dieses Phänomen vor allem bei älteren Menschen auftritt, sind 60 Probanden im Alter von 64 bis 102 Jahren getestet worden. Als Messgerät diente der VasoScreen3000 von dem Ilmenauer Unternehmen medis, welcher Blutdruckmessungen durchführen und Parameter aus dem Impedanz- und Elektrokardiogramm erfassen kann. In dieser Arbeit wird neben medizinischen Grundlagen zunächst auf den Begriff der Orthostatischen Hypotonie näher eingegangen. Danach erfolgt eine kurze Beschreibung der vom aufgenommenen VasoScreen3000 Parameter. Die Auswertung der Messwerte wurde statistisch mithilfe von nichtparametrischen Tests durchgeführt. Sie ergab, dass insbesondere die Pre-Ejectionperiod als alternativer Parameter zur Diagnose von Orthostatischer Hypotonie angesehen werden kann.



Hänsel, Michael;
FPGA-basierte Feature-Extraktion aus Grauwertbildern zur Merkmalsdetektion. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Local Binary Pattern Histograms (LBPHs) sind ein wichtiger Vorverarbeitungsschritt für eine Vielzahl aktueller Problemstellungen in der Bildverarbeitung. In dieser Arbeit ist die Implementierung der Berechnung von LBPHs in der programmierbaren Logik eines Xilinx Zynq SoC durchgeführt und beschrieben worden. Für einen eingehenden Video-Stream werden zunächst die rotationsinvarianten Local Binary Patterns für 3 unterschiedliche Radien berechnet. Die Video-Timing-Signale werden um die Dauer der Berechnung verzögert, damit der Video-Stream nicht angehalten werden muss. Für die berechneten LBPs werden für ausgewählte Bildausschnitte (sogenannte Patches) Histogramme erzeugt. Die Histogramme unterscheiden zwischen den 9 uniformen und den nicht-uniformen LBPs. Die Patches sind unabhängig voneinander konfigurierbar und dürfen sich auch überlappen. Mit der Implementierung im Rahmen dieser Arbeit können für 50 Patches je Bild Histogramme berechnet und ausgegeben werden. Der Zugriff auf die Ergebnisse der Berechnung sowohl der LBPs als auch der Histogramme von Seiten des Prozessorsystems des Zynq wurde ermöglicht. Zur Validierung der Ergebnisse sind diverse Zusatzimplementierungen erforderlich, welche ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit umgesetzt wurden. Der Ressourcenverbrauch wurde kritisch diskutiert und Möglichkeiten zur Optimierung vorgestellt. Außerdem erfolgte ein Ausblick auf mögliche zukünftige Anwendungen der Implementierungen.



Feldevert, Thomas;
Microcontroller-based ECG signal generator for a dynamic heart phantom for ultrasound-computed tomography fusion. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Image Fusion für Systeme wie Computertomography (CT) und Ultraschall (US) spielen eine wichtige Rolle in der kardiovaskulären Bildgebung. Die Entwicklung von Systemen zur Image Fusion benötigen Überprüfung und Verifizierung, wozu auch Phantome verwendet werden können. Allerdings gibt es derzeit kein Herzphantom welches sowohl von US als auch mittels CT untersucht werden kann und gleichzeitig ein EKG Signal ausgibt. Als eine Folge hieraus können die bestehenden Phantome nicht verwendet werden um EKG Gating Techniken zu testen. Diese werden häufig verwendet um Bewegungsartefakte, zum Beispiel bei CT, zu minimieren. In dieser Arbeit wurde daher ein EKG Signal Generator entwickelt welcher geeignet ist, mit einem existierenden Herzphantom zusammen verwendet zu werden. Dieses Phantom kann mit US und CT untersucht werden und ist in der Lage, an eine Pumpe angeschlossen, rhythmisch zu schlagen. Das EKG Signal wurde mittels Matlab generiert und anschließend auf einem Mikrokontroller gespeichert. Dieser Mikrokontroller wurde zusammen mit zusätzliche Hardware dazu genutzt, das digitale Signal in ein analoges Signal umzuwandeln welches einem menschlichen EKG ähnelt. Um das schlagende Herzphantom und den EKG Generator zu synchronisieren, wurde ein Feedback-system von der Pumpe zum Mikrokontroller implementiert. Es wurde ein Ultraschallgerät verwendet um das schlagende Herzphantom zu untersuchen und gleichzeitig das EKG Signal aufzuzeichnen. Die Aufnahmen (n = 46) zeigen, dass der Beginn des Schlagens beständig bei 20,13 ± 0,47 % des RR-Intervalls liegt. Die Aufnahmen zeigen weiterhin, dass das Phantom in der Zeit zwischen 66 - 85 % des RR-Intervalls, während der üblicherweise Aufnahmen mittels EKG Gating aufgenommen werden, bewegungslos war.



Friedrich, Coleen;
Einfluss einer räumlich-zeitlich modulierten Lichtquelle auf die Prozesskette der dynamischen retinalen Gefäßanalyse. - 99 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ziel dieser Arbeit war die Überprüfung des Einflusses einer räumlich-zeitlich modulierbaren Lichtquelle auf die dynamische retinale Gefäßanalyse. Diese Lichtquelle in Form von SMD-LEDs wurde in der Pupil Universal Retina Camera Version 2 (PURC-2) verbaut. Zur Evaluierung wurde eine Studie mit 17 gesunden Probanden durchgeführt. Es erfolgte die dynamische Gefäßanalyse mit Flickerlichtstimulation und die Aufnahme von 30 Einzelbildern pro Proband sowohl an der PURC-2 und am Dynamic Vessel Analyzerr. Dieser dient als Goldstandard im Gebiet der retinalen Gefäßanalyse und somit als Vergleichsmedium zur Überprüfung der veränderten Beleuchtung. Anhand der 30 Einzelbilder wurden die Gefäßdurchmesser ermittelt und die Bildqualität mittels objektiver Bildgüteparameter überprüft. Die statistische Auswertung erfolgte visuell mittels Bland-Altman-Methode. Zur Überprüfung der visuellen Ergebnisse kamen der t-Test für zwei verbundene Stichproben und der Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test zum Einsatz.



Mengelkamp, Judith; Lattner, Daniela; Haueisen, Jens; Carlstedt, Matthias; Weise, Konstantin; Brauer, Hartmut; Ziolkowski, Marek; Eichardt, Roland;
Lorentz force evaluation with differential evolution. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 52 (2016), 5, S. 6201310, insges. 10 S.

http://dx.doi.org/10.1109/TMAG.2015.2509909
Pohl, Sabrina;
Wach-Erkennung mittels Elektrookolugrafie in Versuchen zu Abfrage-Sicherheitsfahrschaltungen mit unterschiedlichen Abfrageintervallen bei hochautomatisierten Fahrten. - 53 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ein Versuch zur Fahrerbeobachtung bei hochautomatisierten Fahrten (HAF) wurde bei der Daimler AG durchgeführt. Eine Sicherheitsfahrschaltung wurde realisiert, deren zwei unterschiedlichen Abfrageintervalle auf ihren Einfluss auf die Reaktionsfähigkeit der Probanden untersucht wurde. Die Versuchsfahrten fanden in einem Fahrsimulator statt und begannen am späten Nachmittag bzw. Abend. Die Simulation bestand aus einer Autobahnfahrt mit einem vorausfahrenden Fahrzeug und monotoner Umgebung sowie Szenarien, welche manuell von den Probanden zu durchfahren waren. Analysen von Verkehrsunfällen und zahlreiche Studien weisen darauf hin, dass die Müdigkeit von Fahrzeugführern wesentlich zur Gefährdung der Sicherheit im Straßenverkehr beiträgt und das Entstehen von Unfällen begünstigt. Professionelle Fahrer rücken bei Untersuchungen meist in den Vordergrund, da sie aufgrund der monotonen Rahmenbedingungen (permanentes Sitzen mit eingeschränkter Bewegungsfreiheit, lang andauernde Fahrten auf der Autobahn in einem begrenzten Geschwindigkeitsbereich) und langen Fahrtzeiten besonders gefährdet für einen müdigkeitsbedingten Verkehrsunfall sind. Aus Studien ist bekannt, dass mit zunehmender Fahrtdauer steigende Müdigkeit resultiert. Die zunehmende Automatisierung verstärkt diesen Effekt. Dies ist besonders problematisch, wenn der Fahrer beim Erreichen einer Systemgrenze die Fahraufgabe unerwarted übernehmen muss. Die Voraussetzung hierfür besteht in einem wachen Fahrer. Die Analyse des Lidschlussverhaltens stellt sich als geeignete Methode dar, so dass das Elektrookulogramm während der Versuchsfahrt abgeleitet wurde. Die Klassifikation des Fahrerzustandes in wach / schläfrig wird mittels Künstlicher Neuronaler Netze durchgeführt. Die Ziele der vorliegenden Arbeit sind die Untersuchung des Einflusses der Abfrageintervalle der Sicherheitsfahrschaltung und die Überprüfung der bisherigen Schlüsselparameter zur Beschreibung des Lidschlussverhaltens. Die Auswertung des Versuches zeigte einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Müdigkeit und der Fahrtdauer und keine Korellation mit dem Abfrageintervall der Sifa. Das Lidschlussverhalten von Fahrern mit HAF ist im Vergleich zu den manuellen Versuchsfahrten durch eine starke Zunahme von Zeiträumen, in denen die Augen geschlossen sind, bestimmt. Da dies unabhängig von dem Müdigkeitslevel bei hochautomatisierten Fahrten legitim ist, ist die Begrifflichkeit Sekundenschlaf aufgrund der negativen Behaftung durch vorangegangene Unfälle nicht auf diese Fahrart anwendbar. Trotz dessen waren die Probanden in der Lage die Fahraufgabe nach Aufforderung zu übernehmen und das Fahrzeug sicher zu führen.



Liebert, Luisa;
Machbarkeitsanalyse bezüglich des Betriebes von GLOBAFFIN®/ Immunosorba® ohne das ADAsorb® auf der multiPheresis. - 97 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die beiden Immunadsorptionsverfahren GLOBAFFIN und Immunosorba werden derzeit mit einer Zweigerätekombination aus multiPheresis als Primär- und dem ADAsorb als Sekundärgerät betrieben. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, für beide Verfahren ein Funktionsmuster sowie ein Verlaufsschema für die multiPheresis zu konzipieren. Dazu werden die Funktionen des ADAsorb mithilfe einer abstrakten Funktionsanalyse ermittelt und über eine Rückwärtsinduktion durch Neukombination vorhandener Module sowie der Neuentwicklung eines Schlauchsystems auf die multiPheresis konvertiert. Im Anschluss daran wird das neu entwickelte Schlauchsystem hinsichtlich der Eignung praktisch an der multiPheresis getestet, um auftretende Probleme für die weitere Entwicklung zu erkennen. Durch Neukonstellation und den Betrieb der Rückwärtsdrehung dreier Pumpen sowie ins Schlauchsystem eingebauter Rückschlagventile konnten fehlende Klemmen ersetzt und die Funktionen zumeist zufriedenstellend übertragen werden. Mithilfe exemplarischer Versuche am Schlauchsystem konnte eine Abweichung der Förderung von Flüssigkeiten in der Rückwärtsdrehung der Pumpe identifiziert und eine Tendenz des notwendigen Öffnungsdrucks der zu verwendenden Rückschlagventile gegeben werden. Zusammenfassend konnte in den exemplarischen Tests gezeigt werden, dass es denkbar ist, die Verfahren mit der multiPheresis in Kombination mit einem speziellen Schlauchsystem durchzuführen.



Mohd Yusof, Nurul Shafiqa Binti;
Investigation of electrochemical characterization of agarose gel for model of the human head : measurement of electrical properties correlated to lightning currents. - 40 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Probleme, die im biomedizinischen Feld enstanden sind haben die Entwicklung technischer Geräte, welche spezielle Probleme lösen können, beeinflusst. Die Blitzverletzung ist einer dieser Sonderfälle in welchem noch nicht alle Gründe für dessen Vorkommen geklärt sind. Insbesondere gewebediagnostische Verfahren sind bei der Behandlung von Krankheiten sehr vorteilhaft. Daher beschäftigen sich weitere Studien bezüglich dieser Prozedur auf die elektrochemische Messtechnik. Der Fokus dieser Studie liegt auf den elektrischen Eigenschaften von Gewebe, welche im menschlichen Körper unter der Bedingung eine Blitzstromes herrschen. Basierend auf vorangegangenen Studien ist der menschliche Kopf die übliche Kontaktstelle für die Blitzverletzung. Dies führt zu Untersuchungen der spezifischen Blitzverletzung des menschlichen Körpers. Diese Thesis konzentriert sich auf die Herstellung eines menschlichen Kopfphantommodells, welches sich aus den Komponenten des Gehirns, des Schädels und der Kopfhaut zusammensetzt. Die Fabrikation ist gekennzeichnet durch die elektrochemische Impedanzspektroskopie in einem Frequenzbereich von 100 Hz bis 1 MHz. Um die Stabilität zu gewährleisten, sollen damit sowohl die elektrischen Eigenschaften erkannt als auch die Ladungsverteilung der Ionen durch die Diffusionrate in den Gewebephantomen analysiert werden. Die Messungen werden durchgeführt, um die elektrische Leitfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit, die Dielektrizitätskonstante und die Verlustleistung, welche die Konzentration des Elektrolyten beeinflussen, zu bestimmen. Diese Arbeit soll überprüfen, ob vergleichbare Resultate wie in bereits durchgeführten Studien erreicht werden können. Ebenso soll geprüft werden, ob die Diffusionsrate mit steigender Konzentration des Lösungsmittels beschleunigt wird, wobei alle Kompartimente des Kopfphantommodells stabil in ihren Eigenschaften sind.



Md Jusob, Syafiqah binti;
Development and validation of polyurethane-based textile-integrated dry electrode for ECG measurement. - 40 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind eine der häufigsten Todesursachen weltweit. Eine der Möglichkeiten, das Risiko von fatality aufgrund kardiovaskulärer Erkrankung zu verringern, ist durch die Früherkennung der Symptome. Elektrokardiographie (EKG) ist eine übliche Technik zur Aufzeichnung und die bioelektrische Aktivität des menschlichen Herzens zu analysieren. Die Entwicklung von Polyurethan-Basis trockenen Elektroden für tragbare EKG-Geräte können auf langfristige kontinuierliche Überwachung beitragen, bei der Erkennung von frühen Symptome dieser Krankheit zur Folge hat. Kontinuierliche EKG-Überwachung ist nicht auf die Diagnose beschränkt, sondern kann auch für eine verbesserte Rehabilitation und Therapietechniken verschiedener Herzkrankheiten angewendet werden. Es ist auch immer mehr und häufiger bei professionellen und semi-professionellen Sport-Überwachung. Während des Entwicklungsprozesses der Trockenelektrode Prototyping sind drei Entwürfe entwickelt Solidworks-Modellierungs-Software verwenden. Der untere Teil der Prototypen, die die Kontaktfläche der Trockenelektrode ist entworfen, um eine wellige Oberfläche haben, so dass die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und der Haut optimal ist, auch in einem Bereich mit dem Haar. Die oberen Teile der Prototypen sind entworfen, um die männliche Hälfte eines Schnappverschlusses, und die Formen des oberen Teils zu halten, unterscheiden sich in jedem der Prototyp-Designs. Die Entwürfe werden gedruckt, um eine 3D-Prototyping-Technik. Aufgrund Steifigkeit und Flexibilität Probleme in den Prototyp A und B. Die männlichen Druckknopf nicht in dieser Weise geeignet sein könnte, aus allen drei Konstruktionen wird Prototyp C gewählt als die endgültige Elektrodenkonstruktion verwendet zu werden. Design C wird dann in einem auf Polyurethan-Basis Prototyp umgesetzt und wird anschließend mit Ag / AgCl-Film beschichtet werden, um die gewünschte Biopotential Überwachung zu ermöglichen.



Nazirun, Nor Nisha Nadhira;
Development of a feature fusion context for cardiovascular vulnerable plaque detection. - 55 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Kombination von verschiedenen medizinischen Modalitäten von einzelnen oder mehreren Sensoren erzeugt eine höhere Zuverlässigkeit in der Diagnose, der präoperativen Planung und bei chirurgischen Eingriffen. Bei der Detektion von koronaren Plaque kann die multimodale Feature Fusion genutzt werden. In der Medizin spielt die Detektion von Plaque eine wichtige Rolle, da die damit verbundenen Erkrankungen eine führende Todesursache sind. Fusion auf Merkmalsebene nutzt eine Gruppe von Bildpunkten, um korrespondierende Bereiche zu bestimmen und erfordert die Extraktion relevanter Merkmale aus den medizinischen Bildern. In dieser Arbeit wurden CT- und Angiographie-Daten verwendet, da beide Modalitäten das Blutgefäß anatomisch visualisieren und zur Untersuchung mittels Feature Fusion geeignet sind. Der Querschnittsdurchmesser des Blutgefäßes wird in einer ICA gemessen und evaluiert. Somit werden Gefäßverengungen, eine sogenannte Stenose detektiert. Im Unterschied dazu hat Plaque im CT eine hohe Intensität, was als Merkmal in den CT-Daten verwendet werden kann. Die betreffenden Regionen werden mittels Schwellwert detektiert. Diese Merkmale, also die Verengung des Gefäßes und der hohe Intensitätswert werden zur Feature Fusion verwendet. Dies führt zu einer detaillierteren Beschreibung des Plaques mit einer höheren Genauigkeit. Im Vergleich zur Diagnose mit nur einer Modalität verfügen liefert die Feature Korrelation mehr Informationen und verbraucht weniger Zeit. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden Kardiologen bei der Diagnose von Plaque und somit bei der Untersuchung des Herz-Kreislauf-Systems unterstützen.



Mohammad, Norhasmira binti;
Microaneurysms detection using wavelet method for fundus images. - 56 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Erkrankung Diabetes wird durch Störungen in der Insulinproduktion, der Insulinresistenz oder beidem verursacht. Weiterführende Komplikationen wie die Chronische Hyperglykämie führen zum Versagen verschiedener Organe, wie der Blutgefäße im Blutkreislauf, Augen, Nieren, Nerven und Herz. In dieser Arbeit liegt der Fokus auf den im menschlichen Auge, der Retina, sichtbaren Auswirkungen von Diabetes. Der Verlauf der Erkrankung führt zu einer Einschränkung des Gesichtsfeldes. Dabei wird der Verlauf in drei Stufen eingeteilt, die nicht-proliferative diabetische Retinopathie (NPDR), die proliferative diabetische Retinopathie (PDR) und die schwere diabetische Retinopathie (SDR). NPDR ist die erste Phase, in der die arteriellen Gefäßwände der Netzhaut schwach werden und Leckagen entstehen. Dabei bilden sich kleine, punktförmige Blutungen heraus die als Hämorrhagien bezeichnet werden. Die Ziele dieser Arbeit umfassen die Entwickelung eines automatisierten Algorithmus zur Früherkennung von Mikroaneurysmen (MA) in Funduskameraaufnahmen und eine Genauigkeitsanalyse des implementierten Algorithmus. Schritte der Vorverarbeitung umfassen die Extraktion der grünen Bildkomponente, eine Bottom-Hat Filterung und die Gamma-Korrektur. Zur Verbesserung der Segmentierungsrate der MA werden Strukturen mit ähnlichen Farbeigenschaften, primär die Blutgefäße, vorab segmentiert. Dafür kommt ein Template-Learning Ansatz in Verbindung mit dem Gaussian Mixture Model (GMM) zum Einsatz. Mittels GMM werden die Wavelet-Koeffizienten derart modelliert, das zwischen MA und Hintergrund der Fundusaufnahme differenziert werden kann. Für die Abgrenzung von MA zu anderen Strukturen wird die Texturenergie potenzieller Kandidaten mittels Law of convolution analysiert. Zur abschließenden Segmentierung finden die höchstgewichteten Eigenschaften Verwendung. Die Ergebnisse zeigten, dass der durchschnittliche Anteil der richtig positiven Segmentierung 84,15 % entspricht, während der durchschnittliche Prozentsatz der falsch negativen Segmentierung 15,85 % beträgt.



Samson Soh, Sarah;
Brain MRI segmentation for white matter hyperintensities detections. - 26 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Weiß Matter Hyperintensitäten (WMHS) stehen im Verdacht, eine direkte Manifestation der mikrovaskulären ischämische Verletzung zu sein bei der Verteilung der eindringenden arteriolar Gefäße auf der Magnetresonanztomographie (MRT) und die in der Regel bei älteren Menschen gesehen. Weitere Studien zu diesem Thema ist wichtig, da es auf andere Krankheiten beziehen könnten. Früherkennung könnte in der Lage sein, die Gesundheit des Gehirns bei Menschen zu verlängern und die schnelle Progression auf Neurologie Krankheit zu verhindern. LST und W2MHS: Zwei Beispieldatensätze werden für WMHS Segmentierung mit integrierten MATLAB-Toolboxen verwendet. Drei Eingangsparameter werden in W2MHS beteiligt, während es nur eine Eingangsgröße für LST. Die segmentierte WMHS Ausgang für beide W2MHS und LST verglichen. Ein Programmcode wird scripted zu erzeugt das Overlay-Bild von WMHS Ausgabe von W2MHS. Die segmentierte WMHS Volumen beider LST und W2MHS werden verglichen und bewertet werden. Die Priorität wird auf W2MHS Ausgabe fokussiert werden und das beste Ergebnis verwendet wird, mit LST zu vergleichen. Das WMHS Volumen für W2MHS ist 90.61.30ml und LST ist 78.43ml. Segmentation Fehler wurden in beiden Werkzeugkästen gesehen, vor allem vermissen und über Segmentierung aufgrund der Vorverarbeitung Ergebnis und der Mangel an Trainingsdaten. Für W2MHS, Manipulation verschiedener Parameter erzeugen unterschiedliche Ergebnis, beide Bias korrigiert und Wahrscheinlichkeitskarte Schnittwert zeigen große Veränderungen in den segmentierten Flächen und Volumen. Es gibt keine große verschiedenen in segmentierten Bereichen für saubere Thresholding Parameter. Während in LST ändert sich das Ergebnis nach und nach, wo Wertsteigerungen Schwelleneingang wird in segmentierten Flächen und Volumen zu versterben führen. Segmentierung W2MHS und LST Toolbox zeigten gute Ergebnisse und fast alle WMHS Bereiche segmentiert wird. Daneben sind beide Werkzeugkästen können die WMHS Volumen zu berechnen. Kleinere Fehler wurden bei der Segmentierung zu sehen ist, müssen mehr Wissen über WMHS Kriterien, um aufgenommen zu werden genauere Segmentierung durchzuführen.



Lau, Stephan; Güllmar, Daniel; Flemming, Lars; Grayden, David B.; Cook, Mark J.; Wolters, Carsten H.; Haueisen, Jens;
Skull defects in finite element head models for source reconstruction from magnetoencephalography signals. - In: Frontiers in neuroscience. - Lausanne : Frontiers Research Foundation, ISSN 1662-453X, Bd. 10 (2016), 141, S. 1-15

https://doi.org/10.3389/fnins.2016.00141
Minx, Matthias;
GPU basierter Algorithmus zur Simulation der Lichtausbreitung für die nicht-invasive fetale Pulsoximetrie. - 82 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die nicht-invasive Messung der Sauerstoffsättigung eines Fetus stellt hohe Anforderungen an die Messtechnik und Signalverarbeitung. Da man durch den mütterlichen Abdomen nur schlecht hindurchstrahlen kann, wird hierfür die Reflexions-Pulsoximetrie in betracht gezogen. Um in Erfahrung zu bringen, wie ein derartiges System von seiner Hardware her designt sein muss also wie empfindlich ein Detektor und welche Sender-Detektor-Anordnung optimal ist, wird auf Simulationen zurückgegriffen. Als Grundlage dient hier eine Monte-Carlo-Simulation, welche befähigt werden soll auch komplexere Gewebemodelle zu benutzen sowie die Berechnungen auf der GPU auszuführen. Die Modelle werden daher als Mesh abgebildet und für die Auslagerung auf die GPU wird der Kernalgorithmus in OpenCL implementiert. Die Valierungen mit einfacheren Modellen, lässt die Schlussfolgerung zu, dass man mit dieser Implementierung zu ähnlichen Ergbnissen kommt. Weiterhin lässt sich mitloggen, welches Photonenpaket durch fetales Gewebe geflogen ist und daher im Nachhinein dessen Anteil am Gesamtausgangssignal bestimmen. Auch ist es möglich ein bestimmtes Abstrahlverhalten der Lichtqulle anzugeben und somit auch nicht-ideale Lichtquellen zu simulieren.



Krauß, Benedikt;
Aufbau und Untersuchung eines Verfahrens zur experimentellen Stimulation des Intraokulardrucks. - 131 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ziel der hier vorgelegten Abschlussarbeit sind die Entwicklung, der Aufbau sowie die Erprobung einer neuen Methode zur Stimulation des Augeninnendrucks. Mithilfe der erarbeiteten Apparatur soll sowohl eine Messung der retinalen Blutdrücke als auch eine Untersuchung der metabolischen Autoregulation der Netzhaut ermöglicht werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind in der Diagnose und Therapie einer Vielzahl retinaler Erkrankungen einsetzbar. Für die Umsetzung dieser Untersuchungen muss der Augeninnendruck auf verschiedene Weisen manipulierbar sein und die dadurch hervorgerufene Reaktion der Blutgefäße muss aufgezeichnet werden. Nach der Ausarbeitung des biologischen Hintergrundes erfolgt eine Auswertung des Stands der Technik. Hierbei werden die Vor- und Nachteile bereits bestehender Stimulationsmethoden analysiert, und es wird ein Vergleich mit den Anforderungen vorgenommen, die sich aus den dieser Arbeit zugrunde liegenden Zielstellungen ergeben. Anhand der gesammelten Informationen und begründet durch die Tatsache, dass sich keines der bisher eingesetzten Geräte für die vorgesehenen Untersuchungen eignet, werden Lösungsansätze für ein neues Stimulationsverfahren ausgearbeitet und diskutiert. Bei dem in der Folge ausgewählten und experimentell umgesetzten Konzept erfolgt die Provokation des Augeninnendrucks pneumatisch über einen "lidförmigen" Ballon. Dieser wird mithilfe einer Halterung an das untere Augenlid angelegt und dann aufgepumpt. Die damit ausgelöste Ausdehnung führt zu einem Druck des Ballons auf das Augenlid sowie das Auge und erhöht somit den Augeninnendruck. Ergänzend wird zu diesem Aufbau ein theoretisches Modell entwickelt, welches den Zusammenhang zwischen der Augeninnendruck-Erhöhung und dem Ballondruck-Anstieg beschreiben soll. Abschließend wird anhand von sechs Probanden ein erster experimenteller Funktionsnachweis des erarbeiteten Aufbaus vorgenommen. Im Rahmen dieser Testung wurden Anstiege des Augeninnendrucks von bis zu 20,7 mmHg erzeugt. Die Abweichungen vom theoretischen Modell betragen 25,28 ± 16,59 %. Ein Einfluss biologischer Regulierungsmechanismen auf das Messergebnis ist nicht feststellbar.



Gurk, Christoph;
Dynamische Gefäßanalyse bei zeitvariabler Stimulation. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die dynamische Gefäßanalyse stellt ein ophthalmologisches Untersuchungsverfahren dar, welches die Mikrozirkulation des Augenhintergrundes erfasst. Gegenstand dessen ist die kontinuierliche, automatische und objektive Messung der Arterien- und Venendurchmesser der Netzhaut (Retina) durch den Retinal Vessel Analyzer (RVA; Imedos, Weimar, Deutschland). Es besteht dabei die Möglichkeit die Gefäße im Ruhezustand oder unter einem Provokationseinfluss zu untersuchen. In dieser Studie wurde dazu mit einer periodisch unterbrochenen Lichtstimulation, dem Flickerlicht, gearbeitet. Ein standardisiertes Paradigma bezüglich des Zeitregimes wird heutzutage in Klinik und Forschung verwendet. Zunächst wird dabei eine gewisse Zeit, in der Regel 50 Sekunden, der Ausgangsgefäßdurchmesser (Baseline) der Arterien und Venen gemessen, bevor abwechselnd in 3 Zyklen ein Flickerlicht induziert (20 Sekunden) und die Reaktion der Gefäße darauf nachbeobachtet wird (80 Sekunden). Durch Anwendung der Methode des Averaging wird eine Mittelung der Flickerreaktion der untersuchten Gefäße berechnet. Das Ziel der Studie ist, auf Grundlage der standardisierten Basisuntersuchung, das Zeitparadigma zu variieren, um zu ergründen, ob vergleichbare Messergebnisse bei reduzierter Untersuchungsdauer möglich sind. Dazu wurde bei 15 gesunden Probanden ein ausgewähltes Auge in mehreren Tests unterschiedlich langen Flickerlichtperioden ausgesetzt, die im Gegensatz zur Basisuntersuchung nur einmal durchgeführt wurden, ohne dass eine Mittelung fällig war. Insgesamt wurden bei jedem Probanden fünf Tests durchgeführt: Basisuntersuchung (Average), Test mit 20, 40, 60 bzw. 80 Sekunden Flickerprovokation. Als Folge der Messungen kam es zu einem typischen Dilatationsverhalten der Arterien- und Venendurchmesser. Der Sachverhalt beschäftigte sich folglich mit der Frage, ob die Länge der unterschiedlichen Stimulationen die Dilatationswerte der untersuchten Gefäßabschnitte beeinflusst. Die statistischen Ergebnisse zu den Arterien zeigen keine signifikanten Unterschiede zwischen der klassischen Basisuntersuchung des Averageverfahrens und den einzyklischen Flickeruntersuchungen und lassen somit für die Erfassung der Arterienantworten eine Änderung des Zeitparadigmas möglich erscheinen. Weitere Kriterien, wie die Durchmesserzunahme mit längerer Flickerstimulationszeit sowie auftretende Artefakte in allen einzyklischen Flickeruntersuchungen spielen jedoch eine gewichtige Rolle, welche ihre Anwendung als kritisch offenbart. Die statistischen Ergebnisse zu den Venen ergeben eindeutige Verschiedenheiten zwischen Averageverfahren und einzyklischen Flickeruntersuchungen. Vor allem zeichnen sich diese in Bezug der Venen bei den verlängerten einzyklischen Flickerverfahren (40s-, 60s-, 80s- Verfahren) ab. In Anbetracht des Studienziels sollte aufgrund der diversen ausführlich analysierten Faktoren die standardisierte Basisuntersuchung des Averageverfahrens nicht in ihrem zeitlichen Ablauf geändert werden, indem es stattdessen zur Realisierung einer einzyklischen Flickerstimulation kommt.



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Kart, Sarah;
Berechnung und Vergleich von Dosisverteilungen einer Ir-192-Quelle mittels unterschiedlicher Bestrahlungsplanungsalgorithmen in der HDR-Brachytherapie. - 130 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Für die Durchführung der konformalen 192Ir-HDR-Brachytherapie ist eine genaue Dosisbestimmung im Patientenkörper unvermeidlich. Die gegenwärtig verwendeten Dosisberechnungsalgorithmen in den kommerziell verfügbaren Bestrahlungsplanungssystemen der Brachytherapie berücksichtigen weder die von Wasser abweichende Gewebekomposition und Massendichte noch die endlichen Dimensionen des Patienten. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse des Einflusses der inhomogenen Körperanatomie und der endlichen Abmessungen des Patientenkörpers auf die Dosisverteilungen in der Umgebung einer 192Ir-Quelle. Ausgangspunkt der Arbeit bildet die Dosisberechnung mittels Monte-Carlo- (MC-) Programmpaket Geant4 an einer Auswahl physikalisch heterogener, größenabhängiger Phantommodelle. Die eigenen Simulationen werden mit der im Universitätsklinikum Magdeburg vorhandenen Planungssoftware Oncentra Masterplan OTP und Oncentra Masterplan ACE überprüft. Während die Dosisberechnung im klinisch etablierten OTP (TG 43-Algorithmus) in einem homogenen Wassermedium (Standardwasserphantom) stattfindet, erlaubt das sich bislang noch in der klinischen Erprobung befindende ACE (TG 186 Algorithmus) die Einbeziehung von Gewebeinhomogenitäten und Größenausdehnungen. In dieser Arbeit werden der Gültigkeitsbereich und die medizinische Eignung des neuen TG-186 bezüglich des derzeit gültigen TG-43 anhand von Testphantomen und klinischen Fallbeispielen verifiziert. Die Ergebnisse belegen, dass das bislang übliche Rechenmodell bis zu 21 % überhöhte Dosiswerte ermittelt. Dies gilt im Speziellen bei der Bestrahlung von Lungentumoren oder Lungenmetastasen aufgrund der Einwirkung von Dichteinhomogenitäten auf die Dosisverteilung. Die Abweichungen werden durch die Monte-Carlo-Simulation und die Dosisberechnung mit dem neuen Formalismus gleichermaßen bestätigt. Im Falle geringer Dichteunterschiede wie bei der Behandlung von Brust- oder Lebertumoren ist der Effekt klinisch weniger bedeutend. Die Dosisüberschätzung nimmt im Bereich von Inhomogenitäten mit Dichtewerten kleiner als Wasser zu und fällt bei kleinvolumigen, allseitig von Luft umschlossenen Tumoren überproportional hoch aus. Mit dem in dieser Arbeit vorgestellten TG-186-Algorithmus kann die Dosisverteilung in der Bestrahlungsplanung der Brachytherapie auch an Orten, die an Lufträume im Körper angrenzen, präzise berechnet werden. Dies ist z. B. angemessen bei der Bestrahlung der Lunge oder bei der Spickung oberflächennaher Regionen wie Haut- oder HNO-Tumoren. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den TG-186 eine verbesserte Planqualität sowohl bei den künstlich erzeugten Phantomgeometrien als auch bei den konkreten Patientenfällen erzielt wird. Infolge der verhältnismäßig kurzen Rechenzeit des neuen modellbasierten Planungssystems gegenüber der MC-Simulationszeit ist die korrekte Dosisbestimmung eines individuellen Bestrahlungsplanes im Routinebetrieb einsetzbar.



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Vogt, Franziska;
Dynamische Gefäßanalyse bei ortsaufgelöster Stimulation. - 130 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ziel: Diese Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener ortsveränderlicher Stimulationen auf die Dynamik der Gefäßantwort. Damit sollen neue Impulse zur Erforschung der lokalen Mechanismen der Blutflussregulation gegeben werden. Methode: Eine Probandenstudie wird mit der neuartigen Universal Retina Camera (URC) durchgeführt. Die URC erzeugt räumlich veränderliche Stimulationen und damit werden verschiedene retinale Zielgebiete stimuliert. Der Gefäßdurchmesser der temporalen Arterien und Venen wird gemessen. Gleichzeitig wird mit dem Elektroretinogramm (ERG) die Aktivität der Retina ermittelt. Zusammenhänge zwischen Vasodilatation und Leistung des ERGs zu den ortsveränderlichen Stimulationen werden erforscht. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Vasodilatation der Zielgefäße, sobald der Stimulus auf dem Gefäß liegt. Befindet sich das Gefäß nicht in der Stimulation kommt es zu keiner Gefäßantwort. Weiterhin führt die Stimulation der Makula beziehungsweise Papille zu keiner sichtbaren Dilatation. Die zusätzliche Leistungsanalyse mit dem ERG resultiert in keinem fundierten Ergebnis. Verbindungen zwischen Dilatation und Leistung können nicht erhoben werden. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse bestätigen eine lokale funktionelle Hyperämie, die in den Blutgefäßen begründet liegt. Das Vorhandensein von Melanopsin als Photorezeptor könnte Auslöser der Gefäßreaktion sein.



Heun, Michael;
Stabilitäts- und Genauigkeitsuntersuchungen bei IMRT- und dynamischen Bestrahlungstechniken in der Radiotherapie. - 98 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

In der Strahlentherapie werden die zellzerstörenden Eigenschaften ionisierender Strahlung zur Behandlung von Tumorerkrankungen genutzt. Sowohl bei der Planung als auch bei der Applikation der Strahlung ist zur Sicherheit der Patienten höchste Präzision gefordert. Fehlerhaft applizierte Bestrahlungspläne können zu einer Unterdosierung im Zielvolumen führen, welche die Heilungschance des Patienten verringert. Weiterhin können höhere Dosen in Risikoorganen zu starken Nebenwirkungen führen. Die vorliegende Masterarbeit untersucht die Genauigkeit und Stabilität von IMRT- und dynamischen Bestrahlungstechniken bei Änderung der Eigenschaften eines Feldes. Mit der Bestrahlungsplanungssoftware Eclipse der Firma VARIAN medical systems wird der Einfluss von Veränderungen des Gantry- und Kollimatorwinkels sowie der Dosisrate auf die Dosisabweichungen innerhalb der Risikoorgane und dem Zielvolumen untersucht. Dazu wurden die Bestrahlungspläne für drei Patienten mit einem Prostatakarzinom und zwei Patientinnen mit einem Mammakarzinom erstellt und für jedes Feld Fehleinstellungen simuliert. Es zeigte sich eine Abhängigkeit der Dosisabweichung vom veränderten Stehfeld. Die Untersuchung der Dosis-Volumen-Histogramme ergab in der Worst-Case-Betrachtung bei der Mammabestrahlung maximale Dosisabweichungen von 17,94 mGy im Herzen. Dies entspricht einem Fehler von 0,99 % bei einer Fraktionsdosis von 1,8 Gy, bzw. 0,036 % bei einer Gesamtdosis von 50,4 Gy. Ein exemplarisch simulierter systematischer Fehler ergab maximale Abweichungen von 410,8 mGy im Herzen, was bei einer Gesamtdosis von 50,4 Gy einem Fehler von 1,23 % entspricht. Um die Erkennbarkeit und Messbarkeit signifikanter Parameteränderungen zu überprüfen, wurde die Planverifikation für eine Prostata und eine Mammabestrahlung mit veränderten Parametern mit dem Messphantom OCTAVIUS 4D der Firma PTW am Linearbeschleuniger Varian iX der Firma VARIAN medical systems durchgeführt. Mit Hilfe der Software VeriSoft der Firma PTW wurde die Planverifikation verglichen und ausgewertet. Im Worst-Case wurde ein maximaler Verifikationsfehler von 5,3 % nachgewiesen. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit kann eine hohe Genauigkeit und Stabilität der intensitätsmodulierten Radiotherapie nachgewiesen werden.



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Dietzel, Alexander; Baumgarten, Daniel;
Die Segmentierungsgüte von Strukturinformationen in Abhängigkeit der Datenqualität. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 131-133

Schneider, Michael; Linzen, Sven; Stolz, Ronny; Dunkel, Stefan; Mayer, Matthias; Baumgarten, Daniel;
SQUID-basierte Geoprospektion - Basistechnologie multimodaler Ansätze: Theorie und Praxis modellgestützter Entwicklungen zur Prozessoptimierung und Unsicherheitsminimierung. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 127-130

Schramm, Stefan; Schikowski, Patrick; Kaeding, André; Baumgarten, Daniel; Haueisen, Jens;
Simulation zur objektiven Streulichtmessung am menschlichen Auge. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 124-126

Heinemann, David; Knabner, S.; Baumgarten, Daniel;
Kamerakalibrierung zur photogrammetrischen Leiterplattenanalyse beim PCB-Jet-Printing. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 120-123

Rieger, Steffen; Lüken, Lisanne; Vilser, Walthard; Baumgarten, Daniel;
Reduzierung von Messunsicherheiten in der statischen retinalen Gefäßanalyse. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 117-119

Freitag, Stefanie; Hunold, Alexander; Klemm, Matthias; Haueisen, Jens;
Variation der retinalen Gefäßreaktion während elektrischer Stimulation am Auge. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 114-116

Hunold, Alexander; Schellhorn, Klaus; Haueisen, Jens;
Transcranial electric stimulation of the hand knob area guided by a dipole forward simulation. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 108-111

Fiedler, Patrique; Strohmeier, Daniel; Hunold, Alexander; Griebel, Stefan; Mühle, Richard; Schreiber, M.; Fonseca, Carlos; Vaz, Filipe; Haueisen, Jens;
Novel electrode technologies for neurosciences. - In: Innovationen bei der Erfassung und Analyse bioelektrischer und biomagnetischer Signale. - Berlin, (2016), S. 104-107

Bouchagiar, Juljan;
Bedarfsanalyse und nutzerzentrierte Entwicklung eines Konzeptes für ein Tragesystem eines außerklinischen Transportbeatmungsgerätes. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In dieser Arbeit geht es um ein Transportkonzept für eine zukünftige Generation von mobilen Beatmungsgeräten. Disziplinübergreifend wurde in mehreren Iterationsschritten zwei, sich in den Eigenschaften unterscheidende, Prototypen entwickelt, die mit Probanden getestet wurden. Die Tests waren dem Klinikalltag nachempfunden, in welchen die Eigenschaften der Prototypen auf Alltagstauglichkeit hin überprüft wurden. Dabei kam heraus, dass eine zukünftige Tragelösung möglichst wenig Gewicht haben und flexibel auf Bettformen anpassbar sein sollte. Eine Taschenlösung war aus gewichtstechnischen Gründen praktikabel aber Hygienisch sehr bedenklich. Eine Rucksacklösung war nicht so hilfreich wie ein einfacher Gurt zum Umhängen, dieser sollte aber gut gepolstert sein. Es wurde ein Überblick über mögliche Lösungen gewonnen, die in der weiteren Entwicklung verfolgt werden können.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857198548bouch.txt
Krüger, Luise;
Entwicklung eines robusten Algorithmus zur Segmentierung der Choroidea in Daten des optischen Kohärenztomographen. - 108 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Mit dem Auftreten des Enhanced Depth Imaging eröffnete sich in der optischen Kohärenztomographie (OCT) eine neue Qualität der Darstellung der Choroidea in vivo. Die Erfassung der Schichtdicke der Choroidea führte zu neuen Fragestellungen im Verständnis von Erkrankungen wie altersbedingter Makuladegeneration und Glaukom. Aufgrund des enormen Zeitaufwandes einer manuellen Segmentierung in OCT-Daten ist ein automatisierter Algorithmus unerlässlich für die weitere Forschung. Hinzu kommt die möglicherweise steigende Relevanz der Choroidea im diagnostischen Bereich zur Früherkennung von Erkrankungen. In dieser Arbeit wird ein graphentheoretischer Ansatz zur Segmentierung der Choroidea in 3D OCT-Daten gewählt. Aus den Bilddaten wird für Teilvolumen jeweils ein 3D Graph konstruiert, in dem der günstigste Pfad mittels Dijkstra-Algorithmus berechnet wird. Der Algorithmus ist vollautomatisch, lediglich eine manuelle Eingabe der Startposition bei der unteren Grenze der Choroidea ist notwendig. Die zwei Grenzen der Choroidea sind die Bruchsche Membran (BM) retinaseitig und das choroideale-sclerale Interface (CSI) scleraseitig. Die BM bildet in der OCT-Aufnahme die Unterkante des retinalen Pigmentepithels. Das CSI wird zum einen durch einen Hell-Dunkel-Übergang unter der Gefäßstruktur beschrieben und zum anderen durch die von Chen et al. (2015) vorgestellte Gradual Intensity Distance. Schätzpositionen beider Merkmale werden überlagert und fließen mit den Grauwerten der Voxel in die Kostenfunktion ein. Zur Bewertung des Algorithmus werden 10 Datensätze á 60 OCT-Aufnahmen (Enhanced Depth Imaging Modus) von zwei unabhängigen Personen (LK und ET) manuell segmentiert. Im Vergleich mit der automatischen Segmentierung werden jeweils der mittlere Fehler der Position der zwei Segmentierungslinien, der mittlere Fehler der Choroideadicke und der Dice-Koeffizient ausgewertet. Die Interobserver-Variabilität bei der Bestimmung der Positionen für die Grenzen der Choroidea ist 0 ± 4,29 [my]m für die BM und 13,65 ± 28,08 [my]m für das CSI. Der mittlere Fehler der Positionen von BM ist -4,29 ± 8,58 [my]m (LK) und -4,29 ± 8,97 [my]m (ET). Für das CSI sind die Werte -30,81 ± 70,98 [my]m (LK) und -17,16 ± 71,37 [my]m (ET). Die Dice-Koeffizienten sind 0,89 ± 0,088 (LK) und 0,89 ± 0,081 (ET). Der hier vorgestellte Algorithmus kann zur automatischen Segmentierung der Choroidea in OCT-Aufnahmen verwendet werden. Dadurch kann eine enorme Zeitersparnis im Vergleich zur manuellen Segmentierung erreicht werden, welche für weitere Forschung unerlässlich ist.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856960233krueg.txt
Nguyen Thi, Quynh Trang;
Die Nutzung von Social Media zur Patientenakquise - aktueller Stand. - 54 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Niedergelassene Ärzte, Rehakliniken und vor allem Krankenhäuser sehen sich immer mehr dem zunehmenden Wettbewerb ausgesetzt. Um weiterhin wirtschaftlich erfolgreich zu sein, müssen sie vermehrt unternehmerisch denken und handeln. Patienten werden dabei zu Kunden, die es auch durch neue Marketingstrategien zu gewinnen und bestenfalls zu binden gilt. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll daher der aktuelle Stand der Patientenakquise durch Nutzung von Social Media dargelegt und diskutiert werden. Es wird untersucht, wie Ärzte und Krankenhäuser das Internet derzeit als Informations- und Kontaktplattform für Patienten und zur Gewinnung dieser nutzen, welche rechtlichen Bedingungen und Grenzen vorliegen und wie Gesundheitseinrichtungen auf die Bedürfnisse des modernen Patienten eingehen können, um die Akquise zu verbessern. Durch die Einbindung von Beispielen deutscher Krankenhäuser und der Verdeutlichung der Theorie anhand dieser, soll eine anschauliche Übersicht der aktuellen Gegebenheiten - sowohl aus Sicht der Ärzte, als auch der Patienten - gegeben werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/85687793Xnguye.txt
Düsedau, Christian;
Entwicklung und Test von Abtastparadigmen zur präziseren Vermessung von retinalen Blutgefäßen. - 115 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Ein Wert zur Untersuchung der Eigenschaften der retinalen Gefäße ist der Gefäßdurchmesser. Dieser ist jedoch durch Koppelungsprozesser mit der Retina und Blutflusseigenschaften zeitlich veränderlich. Zur Bestimmung des Gefäßdurchmessers am Augenhintergrund werden daher dynamische Verfahren der Fundus-Untersuchung verwendet. Diese verwenden eine Flickerstimulation und bilden einen Zeitraum von zirka sechs Minuten ab. Eine weitere Untersuchungsmethode bietet die statische Gefäßanalyse, welche jedoch nicht in der Lage ist dynamische Prozesse zu erfassen. Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe einer Abtastungsvorschrift für statische Messungen die Grundlage zu schaffen, um einen möglichst genauen Gefäßdurchmesser zu bestimmen. Mittels spektraler Analyse wurde dafür das Signal nach seinen Eigenschaften in der Frequenz und Amplitude untersucht. Dafür musste das Zeitsignal in eine von Fehlstellen freie Form gebracht werden. Dies geschah mit Hilfe von Interpolationsmethoden, welche in der vorliegenden Arbeit nach ihrem Nutzen untersucht wurden. Zur Überprüfung des Amplitudenverhaltens wurden spektrale Schätzmethoden ausgesucht und getestet. Mit der Wahl der Welch'en spektralen Leistungsdichteschätzung wurde dann das Signal nach seinen Hauptanteilen untersucht und die Ergebnisse mit denen aus der Literatur verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die stärksten Anteile, neben dem Gleichanteil, der den mittleren Durchmesser repräsentiert, Schwingungen im sehr tiefen Frequenzbereich, zwischen 0,01Hz und 0,05Hz, sind. Diese besitzen eine Ursachen in den myogene Einkopplungen und/oder Autoregulationsmechanismen zwischen den Gefäßen und den Fotorezeptoren in der Retina [1]. Daneben ist auch das Signal der Mayer-Wellen [2], beim Menschen bei etwa 0,1Hz, stark vertreten. Als letztes wichtiges Signal ist noch die Herzfrequenz, bei zirka 1Hz, mit in das System eingekoppelt. Für diese Bereiche wurden dann Analysen zur genauen Lage der Frequenzen II durchgeführt, indem über Gewichtung der Frequenzen mit den Amplituden die Flächenschwergewichte für die gesuchten Bereiche bestimmt wurden. Danach wurde ihre Varianz zwischen den verschiedenen Messungen und unterschiedlichen Probanden untersucht. Mit den bekannten Frequenzen können wieder Rückschlüsse auf die Periode des Signals gezogen werden. An Hand dieser ist es mögliche Abtastparadigmen für den zeitlichen Bereich zu formulieren, die gute Messpunkte für die statische Untersuchung liefern. Des Weiteren wurden auch Überlegungen angestellt, wie aus dem unterabgetasteten Signal mit Hilfe von Rekonstruktionsverfahren (compressed sensing oder parametrische Schätzung) wieder das möglichst ursprüngliche Signal hergestellt werden kann. In der Arbeit konnten erste Schritte für die Aufnahme und Rekonstruktion statischer Fundusuntersuchungen zur Bestimmung des Durchmessers der Gefäße aufgezeigt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856679410duese.txt
Seliger, Gregor; Stenzel, Ariane; Kowalski, Eva-Maria; Hoyer, Dirk; Nowack, Samuel; Seeger, Sven; Schneider, Uwe;
Evaluation of standardized, computerized Dawes/Redman heart-rate analysis based on different recording methods and in relation to fetal beat-to-beat heart rate variability. - In: Journal of perinatal medicine : official journal of the World Association of Perinatal Medicine.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1619-3997, Bd. 44 (2016), 7, S. 785-792

Antenatal monitoring; cardiotocography; fetal electrocardiography; fetal heart rate variability; magnetocardiography; short-term variation



https://doi.org/10.1515/jpm-2015-0169
Pedrosa, Paulo; Machado, Diogo; Fiedler, Patrique; Vasconcelos, Beatriz; Alves, Eduardo; Barradas, Nuno P.; Martin, Nicolas; Haueisen, Jens; Vaz, Filipe; Fonseca, Carlos;
Electrochemical characterization of nanostructured Ag:TiN thin films produced by glancing angle deposition on polyurethane substrates for bio-electrode applications. - In: Journal of electroanalytical chemistry : an international journal devoted to all aspects of electrode kinetics, interfacial structure, properties of electrolytes, colloid and biological electrochemistry.. - New York, NY [u.a.] : Elsevier, ISSN 1873-2569, Bd. 768 (2016), S. 110-120

http://dx.doi.org/10.1016/j.jelechem.2016.03.005
Codecasa, Lorenzo; Di Rienzo, Luca; Weise, Konstantin; Groß, Stefanie; Haueisen, Jens;
Fast MOR-based approach to uncertainty quantification in transcranial magnetic stimulation. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 52 (2016), 3, S. 7200904, insges. 4 S.

http://dx.doi.org/10.1109/TMAG.2015.2475120
Friedmann, Dominik;
Segmentierung und Analyse fetaler Herzfrequenzmuster in der pränatalen Diagnostik. - 117 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Zur Überwachung der fetalen Entwicklung, insbesondere des Gehirns und der Regulationsmechanismen des autonomen Nervensystems (ANS), ist die Herzfrequenzvariabilität (englisch: heart rate variability, HRV) ein starker Indikator. Neben Standard-HRV-Parametern wurden in vorherigen Arbeiten auf die fetale Herzfrequenz-Aufnahme als Ganzes bezogene Parameter zur Untersuchung von Herzfrequenz-Verläufen berechnet. Dabei stellte sich heraus, dass sowohl eine getrennte Betrachtung der - möglichst automatisch klassifizierten - fetalen Verhaltenszustände ('ruhiger Schlaf' (1F), 'aktiver Schlaf' (2F) und 'aktives Wachsein' (4F)) sinnvoll ist als auch eine gesonderte Analyse einzelner zeitlicher Muster (zum Beispiel Akzelerationen und Dezelerationen) in den Herzfrequenz-Verläufen eventuell weitere Information liefern kann. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, 30-minütige Aufnahmen der fetalen Herzfrequenz in einzelne Muster zu segmentieren, für diese Einzelmuster Parameter zu berechnen und basierend auf diesen statistische Modelle zur Klassifikation der fetalen Verhaltenszustände sowie zur Schätzung des Reifungsalters von Feten zu bilden. Auch eine automatische Segmentierung der Gesamt-Aufnahmen in Zustandsabschnitte sollte realisiert werden. Mittels logistischer Regression basierend auf fünf Parametern konnten 91,8 % der untersuchten Abschnitte korrekt - das heißt in Übereinstimmung mit der Klassifikation dreier unabhängiger Gynäkologen - den 'ruhigen' (1F) und 'aktiven' (2F und 4F) Zuständen zugewiesen werden; die Unterscheidung letzterer gelang in 90,0 % der Fälle. Im Median 76,7 % jedes Herzfrequenz-Verlaufs wurden durch den geschaffenen Segmentierungs- und Klassifikationsalgorithmus korrekt einem Abschnitt des entsprechenden Zustands zugeordnet. Ein multivariates lineares Regressionsmodell mit ebenfalls fünf Parametern konnte 63,9 % (korrigierter Determinationskoeffizient R 2 -adj) der Varianz bezüglich des Alters ohne Beachtung der Zustände erklären. Für die besten Modelle zur Altersschätzung im Zustand 1F und 2F wurden Werte von 60,8 % respektive 63,5 % erzielt. Alles in allem konnte gezeigt werden, dass die Analyse der einzelnen Muster in fetalen Herzfrequenz-Verläufen wichtige Informationen bezüglich der fetalen Verhaltenszustände und Reifung liefert. Das entwickelte Analysesystem stellt eine physiologisch begründete neue Untersuchungsmethode zur automatischen Risikoeinschätzung der fetalen Reifung in der pränatalen Diagnostik zur Verfügung.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/852474830fried.txt
Preißner, Annabelle;
Untersuchungen zur Wirkung von Gestern in Röntgenröhren. - 101 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Im Rahmen dieser Arbeit konnte die grundsätzliche Wirkungsweise der in Röntgenröhren eingesetzten passiven Getter nachgewiesen werden. Anhand einer Restgasanalyse während des Evakuierungsprozesses der Röntgenröhren, konnte eine Druckerniedrigung der durch das Getter sorbierbaren Gase gezeigt werden. Zudem wurde ein Messaufbau konzipiert und konstruiert um Messungen am Getter vornehmen zu können. Dieser wurde zudem auf seine Nutzbarkeit im Einsatz zum Thema Getterparameter getestet. Im nächsten Schritt wurde die Messmethode der Druckanstiegsmessung durchgeführt und evaluiert. Anhand der Messergebnisse dieser Messmethode konnten einige Verbesserungsvorschläge zur genaueren Untersuchung des Getters gemacht werden. Zudem wurde für Messungen der Temperatur am Getter eine berührungslose Messtechnik herangezogen. Hierfür wurde der einzustellende Parameter, um genau messen zu können, messtechnisch ermittelt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/84851436Xpreis.txt
Schlender, Tina;
Praktikabilität einer interventionellen Spule in der simultanen PET-MRT. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Zur Bildgebung in der Medizin werden immer mehr die kombinierten Hybridgeräte Positronen-Emissions-Tomographen (PET) und Magnetresonanztomographen (MRT) eingesetzt. Diese finden zunehmend ihre Anwendung in der Onkologie sowie Neurologie. Für eine sichere Bildgebung sind geeignete Spulen erforderlich, die ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) sowie ein gutes Sensitivitätsprofil aufweisen. Weiterhin sind hinsichtlich des PET auch die Schwächungseigenschaften einer solchen Spule interessant. Die DuoFLEX Spule wird an einem kombinierten Gerät, bestehend aus einem Vollring-PET und einem 3T-MRT-System, in Betrieb genommen. Da die Spule keine herstellereigene ist, muss diese auf ihre spezifischen MR- sowie PET-Eigenschaften geprüft und anschließend mit den herstellereigenen Spulen hinsichtlich dieser Eigenschaften verglichen werden. Die MR-spezifischen Eigenschaften der DuoFLEX Spule werden in einem PET-MRT-Gerät ermittelt, wobei nur die MRT-Komponente des Gerätes während der Untersuchung aktiv ist. Für die Akquisition der PET-Eigenschaften wird die Spule zum einen im PET (Siemens ECAT-EXACT-HR+) und zum anderen mit Hilfe einer radioaktiven Quelle und einem Dosisleistungsmessgerät, analog zum PET, untersucht. Bei diesen Untersuchungsmethoden werden die Schwächungseigenschaften der Spule näher betrachtet. Im Ergebnis ist bei der MRT-Messung festzustellen, dass das SNR der DuoFLEX Spule gegenüber den anderen getesteten Spulen (4-Channel-FLEX coil (large), 4-Channel-FLEX coil (small) und mMR Spule) sehr gut ist. Im Resultat der Schwächungsmessung ist zu erkennen, dass die Schwächungseigenschaften sowohl im PET als auch bei der Messung mit einer radioaktiven Quelle und dem Dosisleistungsmessgerät nahezu übereinstimmen. Abweichungen sind auf Messungenauigkeiten der manuellen Messung zurückzuführen. Auffällig ist der Aufsatz der Spule, welcher die meiste Schwächung hervorruft. Eine Möglichkeit diese Schwächung zu reduzieren wäre, diesen Aufsatz auszulagern. Es ist aber dabei zu beachten, dass durch die Auslagerung das SNR der Spule verschlechtert wird.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/848116798schle.txt
Simmen, Katharina;
Super-Resolution-Algorithmen zur Verbesserung der Auflösung in der medizinischen UWB-Bildgebung. - 116 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Effizienz eines Super Resolution-Algorithmus zur Erhöhung der Auflösung in der Bildgebung der weiblichen Brust mittels Mikrowellen untersucht. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf die Diagnostik von Brustkrebs gelegt. Zur Generierung eines hoch aufgelösten Bildes wird der Ansatz des CLEAN-Algorithmus verfolgt. Die verwendete Technologie arbeitet mit Mikrowellen in einem sehr breiten Frequenzbereich (Ultrabreitband, UWB). Zur Bestimmung der Impulsantworten wird ein Messsystem benutzt, welches auf Grundlage des M-Sequenz Verfahrens arbeitet. Für die Untersuchungen werden Imitate eingesetzt, welche die dielektrischen Eigenschaften der Brust simulieren. Diese Phantome setzen sich aus einer Hautschicht, einem flüssigen homogenen Brustgewebe und Tumorimitaten zusammen. Ziel der Arbeit ist es, die Reflexionssignale komplex geformter Körper durch einfache Objekte zu modellieren. Dazu werden Voruntersuchungen an Kugeln durchgeführt, woraus die Streueigenschaften eines komplex geformten Körpers zusammengesetzt werden können. Dabei wird der Einfluss der Dispersion im umgebenden Material berücksichtigt. Diese Resultate werden als Referenzfunktionen für den CLEAN-Algorithmus eingesetzt. Zur Beurteilung der Detektionsgenauigkeit erfolgen Untersuchungen an definierten Streukörpern. Die Ergebnisse zeigen, dass mit Hilfe der auf Kugeln basierenden Referenzfunktionen die Konturen komplex geformter Körper abgebildet werden können. Mittels der zusätzlichen Super Resolution-Verarbeitung wird eine deutliche Verbesserung der Auflösung sowie der Detailgenauigkeit der Images erreicht.



Groß, Johannes;
Entwicklung und Untersuchung eines Systems zur lasergestützten Lotpunktdetektion auf Leiterplatten. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Bei einem Lotpunktdruckverfahren besteht die Gefahr, dass durch Lufteinschlüsse Lotpunkte nicht gedruckt werden und kalte Lötstellen entstehen. Daher war es Ziel der Arbeit ein laserbasiertes Messverfahren zu konzipieren und einen funktionsfähigen Prototypen aufzubauen, welches die Oberfläche einer Leiterplatte erfasst. Dieses System wurde mit einem Triangulationsverfahren realisiert bei dem Einzel- und Multilinienprojektionen verglichen wurden. Des Weiteren wurde eine inkohärente Linienprojektion entwickelt, um den Streulichteinfluss von Speckle zu verringern. Als Bildaufnahmegerät wurde eine Kamera gewählt, die im Rahmen einer multimodalen Datenaufnahme genutzt wird. Des Weiteren wurde der Einsatz von Scheimpflugobjektiven, zur Überprüfung von geneigten Bildebenen, untersucht. Das Messsystem erreichte eine Höhenauflösung von 20 [my]m unter Einsatz der Einzellinienprojektion. Die Multilinienprojektion konnte durch Nutzung des Scheimpflugobjektives eine axiale Auflösung von 0,1 mm erreichen. Das geringere Auflösungsvermögen konnte auf eine geringere Vergrößerung des genutzten Objektivs zurückgeführt werden. Durch den Einsatz der Multilinienprojektion konnte jedoch die Datenrate, durch einen größeren Messbereich, im Vergleich zur Einzellinienprojektion erhöht werden. Dadurch konnte eine Verringerung der Messzeit auf ein Fünftel erreicht werden.



Wegerich, Philipp;
Optimierung eines Harwarefrontends für die fetale Pulsoximetrie. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Obwohl sich die Pulsoximetrie als Standard zur Bestimmung der Vitalparameter in der Medizin etabliert hat, konnte sich noch kein System zur Untersuchung von Föten durchsetzen. Die transabdominale fetale Puloximetrie besitzt das Potential diese Lücke zu schließen. In der vorliegenden Arbeit soll ein bestehender Prototyp der fetalen Pulsoximetrie optimiert werden. Drei Teilaufgaben stehen dabei im Mittelpunkt. Im Gegensatz zum vorangegangenen System soll der Programmcode künftig direkt von einem systeminternen Speicher geladen werden können, was die Verbindung zum Computer erlässlich macht und die Anwenderfreundlichkeit erhöht. Des Weiteren sollen die Hardwarekomponenten zur Erzeugung und Messung des Lichtes neu entwickelt werden. Dabei soll speziell die Empfindlichkeit der Messeinheit verbessert werden. Der dritte Aufgabenbereich ist die Untersuchung zweier WLAN-Systeme auf die Tauglichkeit als Ersatz der zuvor kabelgebundenen Kommunikationseinheit. Im Rahmen der Optimierungsprozesse konnte der Systemcode dermaßen auf einen EEPROM gespeichert werden, dass das System zum Start keine Verbindung zum Computer mehr benötigt. Ebenso wurden die Hardwarekomponenten realisiert. Dabei konnte eine empfindlichere Messeinheit entwickelt, sowie die Rauscheigenschaften des Gesamtsystems durch eine galvanische Trennung zwischen dem DSP und der Leuchteinheit verbessert werden. Die untersuchten kabellosen Kommunikationseinheiten erwiesen sich als nicht tauglich und mussten verworfen werden.



Schwarz, Markus;
Personalised medical laboratory service done online in Germany? : a comparative feasibility study with Estonia using minu.synlab.ee private patient portal as an example. - 245 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Privat finanzierte medizinische Dienstleistungen existieren seit langer Zeit. Meistens handelt es sich dabei um Schönheitsoperationen oder kosmetische Dienstleistungen, die papierbasiert und manuell verarbeitet werden. Kürzlich erschienene Tweets des amerikanischen Geschäftsmannes Mark Cuban haben dabei den Fokus auf professionelle medizinische Labordienstleistungen gelegt. Cuban entfachte eine Debatte unter Angehörigen medizinischer Berufe und auch nicht-medizinischer Berufe durch seine Aussage, dass man sich "für alles Mögliche testen lassen solle". Es wurde bisher kaum Forschung in dem Bereich von professionellen medizinischen Labordienstleisten betrieben, die als eHealth Dienstleistungen online angeboten werden. Trotz des wachsenden Marktes von elektronischen Gesundheitsanwendung, die eine personalisierte und auf den Patienten zugeschnittene Medizin ermöglichen, existiert in Deutschland so ein eService bisher noch nicht. Diese Masterarbeit versucht die Lücke zu schließen, indem fundierte Einblicke in die Machbarkeit einer eHealth Labordienstleistung, die in Deutschland angeboten werden soll, gegeben werden. Die Arbeit ist als eine vergleichende Machbarkeitsstudie mit dem baltischen Estland ausgelegt. In Estland bietet ein Labor bereits eine solche Labordienstleistung für Privatpatienten online an. Es wurden zwei Fallstudien gebildet, bei denen der Autor selbst Daten in Form einer quantitativen Umfrage und semistrukturierten qualitativen Interviews erhoben hat. Diese Daten werden später zusammen mit Erkenntnissen von Literatur verwendet, um die positivistische Frage zu beantworten, ob eine online angebotene Labordienstleistung in Deutschland machbar wäre. Die Diskussion des Autors zeigt, nachdem alle Argumente gegeneinander aufgewogen wurden, dass es grundsätzlich in Deutschland machbar ist, eine professionelle medizinische Labordienstleistung online anzubieten. Wichtige Erkenntnisse sind dabei, dass potentielle Kunden neuartige Methoden mit Neugier begegnen um Einblicke in ihren Gesundheitsstatus zu bekommen. Das in Deutschland kommende E-Health Gesetz, das dieses Jahr verabschiedet werden soll, wird wahrscheinlich die Deutsche Telematikinfrastruktur und Elektronische Gesundheitskarte positiv beeinflussen. Das Konzept der beiden Werkzeuge, wenn es für Akteure außerhalb des gesetzlichen Gesundheitssystems geöffnet wird, könnte die Authentifizierung von Kunden und Anbietern von Labor-eServices ermöglichen. Eine vorsichtige Abschätzung mithilfe eines örtlichen Labors in München zeigt, dass Labore generell keine Probleme mit der technischen Umsetzung haben sollten, wenn der angesprochene Rahmen der Verbindung von Anbieter und Kunden vorhanden ist. Die Erkenntnisse legen dabei den Grundstein für weitere Untersuchungen, die beispielsweise normative Fragen adressieren könnten oder einzelne Aspekte dieser Masterarbeit stärker fokussiert betrachten.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/847285480schwa.txt
Schlummer, Teresa;
Berechnung und Analyse der Spezifischen Absorptionsrate und Temperaturänderung im Kopfgewebe bei transkranieller Gleichstromstimulation. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) ist ein nicht invasives Verfahren zur Hirnstimulation, bei dem ein schwacher Gleichstrom über die Kopfhaut appliziert wird. Dadurch wird die Erregbarkeit von Neuronen erhöht bzw. verringert, so dass die Aktivität in verschiedenen Hirnregionen moduliert werden kann. Daraus ergeben sich Therapieoptionen für verschiedene neurologische sowie neuropsychologische Erkrankungen. In verschiedenen Studien werden positive Effekte durch die tDCS beschrieben. In dieser Arbeit wird die Spezifische Absorptionsrate (SAR) und die Temperaturänderung, die durch die tDCS hervor gerufen wird, für die verschiedenen Gewebetypen eines dreidimensionalen Kopfmodell berechnet. Die Ermittlung der Temperatur erfolgt mit der Bioheat-Gleichung, die mit der Finite Differenzen Methode gelöst wird. In dieser Arbeit werden vier Modelle mit unterschiedlichen Stromstärken an den Elektroden behandelt. Die Visualisierung der Ergebnisse zeigt, dass die Verteilung der SAR und der Temperaturanstieg von der Elektrodenposition, der Elektrodengröße, und der Stimulationshöhe abhängig ist. Des Weiteren zeigen die Berechnungen, dass die Grenzwerte für die SAR nicht überschritten werden und dass der Temperaturanstiegen geringer als 1&ring;C ist. Folglich können keine signifikanten Gesundheitsrisiken im Bezug auf die SAR und den Temperaturanstieg durch die hier behandelten tDCS Modelle nachgewiesen werden.



Horn, Corinna;
Comparison of dipole localization to interictal spikes in individual and standardized BEM upon three different age groups. - 104 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Um das Vorwärtsproblem bei der Quellenlokalisation von epileptischen Herden im Gehirn zu lösen, benötigt man ein Volumenleitermodel des Kopfes. Das Erstellen von boundary element method (BEM) Kopfmodellen ist zeitaufwändig und erfordert hochaufgelöste Magnetresonanztomograpfiebilder (MRT). Falls diese MRT Bilder nicht zur Verfügung stehen, könnte man anstelle der individuellen BEM Modelle ein standardisiertes Modell verwenden, welches von gemittelten und im Internet frei verfügbaren MRT Datensätzen hergestellt wird. Einige Studien haben bereits untersucht, wie sich das Verwenden von standardisierten BEM Modellen anstelle der individuellen auf die Lokalisierung von Dipolen auswirkt. Allerdings wurde bisher noch nicht untersucht, ob altersgerechte, standardisierte Kopfmodelle für pädiatrische Patienten angewandt werden können. Besonders während des Reifeprozesses finden die größten Veränderungen bezüglich der Kopfentwicklung statt. Ziel dieser Studie ist die Untersuchung von Quellenlokalisationsunterschieden bezüglich der Positionen und Richtungen der gefundenen Dipole bei 30 pädiatrischen Probanden, wobei zum Einen ein altersgerechtes, standardisiertes BEM Kopfmodell und zum Anderen das individuelle BEM Kopfmodell verwendet wird. Die gemittelten Quellenlokalisationsunterschiede, die aus dieser Masterarbeit hervorgehen, liegen bei 4,7 ± 4,2 mm für Altersgruppe I (4-6 Jahre), 6,3 ± 4,1 mm für Altersgruppe II (10-12 Jahre) und 4,0 ± 2,3 mm für Altersgruppe III (17,5-19,5 Jahre). Die berechneten Unterschiede in der Dipolorientierung waren im Mittel 23,9 ± 15 &ring; für Altersgruppe I, 17,2 ± 23 &ring; für Altersgruppe II, und 29 ± 42,7 &ring; für Altersgruppe III. In einer weiteren Untersuchung wurde der Einfluss von Schädel- und Kopfhautdicke sowie von Geometrie des inneren Schädelkompartiments auf die Abweichungen in den Lokalisationsergebnissen analysiert. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde gezeigt, dass der mittlere Quellenlokalisationsunterschied bei Anwendung eines altersgerechten, standardisierten BEM Kopfmodells, für alle Altersgruppen unter 10 mm liegt. Eine Abhängigkeit zwischen den Lokalisationsunterschieden und den Faktoren Alter, Schädel- und Kopfhautdicke sowie Geometrie des inneren Schädelkompartiments konnte nicht festgestellt werden. BEM Kopfmodelle, die auf Basis altersgerechter MRT-Templates hergestellt werden, sollten nur mit Vorsicht verwendet werden. Vor allem bei Kindern mit pathologischem Erscheinungsbild des Kopfes kann die Verwendung von altersgerechten, standardisierten BEM Kopfmodellen zu nicht zuverlässigen Ergebnissen führen.



Bokharaei, Mehrdad; Schneider, Thomas; Dutz, Silvio; Stone, Roland C.; Mefford, O. Thompson; Häfeli, Urs O.;
Production of monodispersed magnetic polymeric microspheres in a microfluidic chip and 3D simulation. - In: Microfluidics and nanofluidics. - Heidelberg : Springer, ISSN 1613-4990, Volume 20 (2016), issue 1, article 6, Seite 1-14

https://doi.org/10.1007/s10404-015-1693-
Rahn, Helene; Woodward, Robert; House, Michael; Engineer, Diana; Feindel, Kirk; Dutz, Silvio; Odenbach, Stefan; StPierre, Tim
Calibration standard of body tissue with magnetic nanocomposites for MRI and X-ray imaging. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 405 (2016), S. 78-87

http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.12.030
Pedrosa, Paulo; Fiedler, Patrique; Lopes, Cláudia; Alves, Eduardo; Barradas, Nuno P.; Haueisen, Jens; Machado, Ana V.; Fonseca, Carlos; Vaz, Filipe;
Ag:TiN-coated polyurethane for dry biopotential electrodes: from polymer plasma interface activation to the first EEG measurements. - In: Plasma processes and polymers. - Hoboken, NJ : Wiley Interscience, ISSN 1612-8869, Bd. 13 (2016), 3, S. 341-354

http://dx.doi.org/10.1002/ppap.201500063
Gräfe, Christine; Weidner, Andreas; Lühe, Moritz; Bergemann, Christian Alexander; Schacher, Felix H.; Clement, Joachim H.; Dutz, Silvio;
Intentional formation of a protein corona on nanoparticles: serum concentration affects protein corona mass, surface charge, and nanoparticle-cell interaction. - In: International journal of biochemistry & cell biology. - Amsterdam : Elsevier, ISSN 1878-5875, Bd. 75 (2016), S. 196-202

http://dx.doi.org/10.1016/j.biocel.2015.11.005
Zimmermann, Marleen;
Dielektrische Eigenschaften von menschlichem Gewebe und Gewebeersatzmaterialien im Frequenzbereich direkter Blitzentladungen. - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Einwirkung von Blitzentladungen auf Menschen ist eher selten, jedoch für Betroffene sehr oft mit schwerwiegenden körperlichen Folgen verbunden. Die Mechanismen im lebenden Organismus durch Blitzeinwirkung, die zu Störungen und gesundheitlichen Schädigungen führen können, sind bisher weitgehend ungeklärt. Ziele dieser Arbeit sind die Untersuchung und Nachbildung von dielektrischen Eigenschaften menschlichen Gewebes im blitzrelevanten Frequenzbereich (20 Hz - 1MHz). Es sollen Erkenntnisse zu Schädigungsmechanismen bei direkter Einwirkung einer Blitzentladung auf den Menschen, ins besondere am Kopf gewonnen werden. Die Arbeit stellt eine Basis für die Untersuchung der Schädigungsmechanismen bei Blitzunfällen dar und bietet eine Grundlage zur Nachbildung ausgewählter, relevanter menschlicher Gewebe. Es wird ein Überblick über die dielektrischen Eigenschaften von menschlichem Gewebe sowie ausgewählte Referenzdaten zur Gewebenachbildung gegeben. Die Nachbildung von ausgewählten Geweben im Kopfbereich erfolgte durch Agarose-Phantome mit verschiedenen Zusätzen. Die messtechnische Untersuchung wurde sowohl quasistationär im definierten Frequenzbereich als auch mit Impulsen im Zeitbereich durchgeführt. Außerdem wurde der Einfluss einzelner Zusätze wie z.B. Natriumchlorid genauer untersucht. Durch dielektrische Messungen konnten Gewebeimitationen gefunden werden, die annähernd identische dielektrische Eigenschaften wie menschliches Gewebe aufweisen. Mit Hilfe der elektrischen Impulsmessung konnten die Strom- und Spannungseinflüsse auf die Proben untersucht werden. Die gewonnen Erkenntnis ist, dass bei Spannungsbeanspruchung im kV-Bereich stets Gleitentladungen und Überschläge über der Probe auftreten. Die Ergebnisse und die Probengewinnung bilden eine Basis für die weitere Forschungsarbeit an einem Kopfphantom zur künftigen Forschung über Blitzeinwirkungen auf den Menschen.



Rösner, Alexander;
Geeignete neuronale Quellen und Stimulationssequenzen für den direkten Nachweis mittels Kernmagnetresonanz im Niedrigfeld unter Verwendung des DC-Mechanismus. - 133 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Diese Masterarbeit befasst sich mit der Suche nach geeigneten neuronalen Quellen und Stimulationssequenzen für die Neuentwicklung einer Messmethode, welche den direkten Nachweis langlebiger neuronaler Quellen mittels Kernmagnetresonanz im Niedrigfeld ermöglichen soll. Das Nachweisprinzip dieser Technik beruht auf dem linearen Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte in der Umgebung der Kernspins und deren Präzessionsfrequenz. Somit ist bei dieser neuen direkten Messmethode kein inverses Problem mehr vorhanden und die Lösung ist eindeutig. Diese Arbeit soll untersuchen, ob durch eine Variation des vorhandenen Stimulationsablaufes, die während einer Ultra-Low-Field Nuclear-Magnetic-Resonance-Messung (ULF NMR) wirkende neuronale Aktivität, besser genutzt werden kann. Weiterhin wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, um mögliche alternative langlebige Aktivitäten zu ermitteln.



Günther, Florian;
Entwicklung eines Befüllsystems für das Desinfektionssystem "Keredusy". - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese Bachelor-Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines automatischen Nachfüllsystems als Systemerweiterung und Zubehör für das Desinfektionssystem "KR 2000". Das, auf der synergistischen Wirkung von Ozon und Wasser bzw. Wasserstoffperoxid basierende, Desinfektionssystem für Beatmungstechnik war bisher auf eine manuelle Befüllung der prozessnotwendigen Flüssigkeit angewiesen. Für die Entwicklung des automatischen Nachfüllsystems wurden eingangs der Stand der Technik und die Funktionsanforderungen ermittelt sowie die Einsatzbedingungen experimentell untersucht. In einem Konstruktionsvarianten-Katalog erfolgte anschließend eine Illustration und Analyse diverser Lösungsprinzipien mit einer zusammenfassenden Gegenüberstellung und Bewertung der unterschiedlichen Ansätze. Das am besten geeignete System wurde abschließend in einem Prototyp umgesetzt.



Höfflin, Vera;
Modelling and simulation of blood circulation towards mitral valve replacement risk classification. - 84 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die operative Mortalität von Mitralklappen-Ersatz-Operationen beträgt bei Patienten mit rheumatischer Herzerkrankung und gleichzeitiger pulmonalarterieller Hypertonie 15 % bis 31 %. In diesen Fällen ist der Zustand des Patienten, nachdem die erkrankte Mitralklappe mit einer künstlichen Herzlklappe ersetzt wurde, nicht stabil. Das bedeutet, dass die Ärzte den Patienten nicht vom Beatmungsgerät entfernen können oder dass er innerhalb von wenigen Stunden oder Tagen stirbt. Hämodynamische Bedingungen des Blutkreislaufs haben einen Einfluss auf die Folgen von Herzklappen Interventionen. Als eine erste Annäherung an das beschriebene Problem wurden deshalb die hämodynamischen Aspekte des menschlichen Blutkreislaufs modelliert und simuliert. Seine Komponenten wurden mit der Lumped Parameter Methode modelliert. Diese betrachtet nur einen Raumpunkt für eine funktionelle Komponente des Systems. Außerdem werden die hämodynamischen Parameter der Blutzirkulation in äquivalenter Weise zu elektrischen Parametern betrachtet. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass er schnell, rechnerisch wirtschaftlich und nicht ortsabhängig ist. Eine SPICE-basierte Simulation wurde mit Hilfe von der Multisim Software von National Instruments durchgeführt. Das Ergebnis ist mit einem elektrischen Ersatzmodells des menschlichen Blutkreislaufs gegeben. Es umfasst den systemischen und den Lungenkreislauf mit den typischen Gefäßtypen. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Spannungswerte der elektrischen Schaltung im Modell in guter Übereinstimmung mit den physiologischen Druckwerten im systemischen und im pulmonalen Kreislauf befinden. Darüber hinaus ermöglicht das Modell die Simulation des allgemeinen Verhaltens erkrankter Mitralklappen. Die Modelle berücksichtigen die Kontraktion der Vorhöfe, die nicht in gleicher Art und Weise in vielen der bisher entwickelten Modelle des kardiovaskulären Systems berücksichtigt worden sind. Diese wurde hier hinzugefügt, da die Aktivität des linken sowie des rechten Vorhofs, Informationen über den hämodynamischen Zustand der Mitral- bzw. Trikuspidalklappe erhöhen können. Das Modell kann als Werkzeug für weitere Untersuchungen des Blutkreislaufs in Bezug zur Risikoklassifizierung von Mitralklappen-Ersatz-Operationen betrachtet werden.



Patsula, Vitalii; Moskvin, Maksym; Dutz, Silvio; Horák, Daniel
Size-dependent magnetic properties of iron oxide nanoparticles. - In: Journal of physics and chemistry of solids : an international journal.. - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 88 (2016), S. 24-30

http://dx.doi.org/10.1016/j.jpcs.2015.09.008
Jannek, Dunja; Heinemann, David; Herzog, Sylvi; Keller, Andreas;
Experimenteller Computertomograph - Technik, Methodik und Einsatzerfolge. - In: DGMP 2015 : 46. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik, Marburg, 9.-12. September 2015 : Abstractband., (2015), S. 237-241

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:101:1-201708011512
Schiffler, Markus; Queitsch, Matthias; Schneider, Michael; Göpel, Andreas; Stolz, Ronny; Krech, Wolfram; Meyer, Hans-Georg; Kukowski, Nina;
Calculation and analysis of magnetic gradient tensor components of global magnetic models. - In: Deutsche Geophysikalische Gesellschaft, 75. Jahrestagung. - Hannover : Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik, (2015), MA-1.01, Seite 248-249

Husar, Peter; Laqua, Daniel; Blau, Kurt; Wolf, Mike; Haardt, Martin;
Entwicklung eines Funküberwachungssystems zur störungsfreien, sicheren und manipulationsresistenten HF-Identifikation von Personen, Geräten und Material (FUWASY) : Schlussbericht zum Verbundprojekt FUWASY : Berichtszeitraum: 01.06.2013-31.10.2015. - Ilmenau : Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Biosignalverarbeitung (BSV). - 1 Online-Ressource (26 Seiten, 7,36 MB). - Förderkennzeichen BMBF 16KIS0035 [richtig] - 16KIS0031K [falsch]. - Verbund-Nummer 01143665

https://edocs.tib.eu/files/e01fb16/870501410.pdf
Becker, Janine;
Beschreibung von Organgrenzen als Äquipotentialverlauf finiter Quellpunkte mit Q/r-Potentialen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2015. - 1 Online-Ressource (145 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015

In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur komprimierten Beschreibung bereits bekannter Konturlinien kompakter menschlicher Organe und zu deren verbesserter Anpassung an die in individuellen medizinischen Bild-Datensätzen erkennbaren Kantenlinien entwickelt. Dazu wurden physikalisch motivierte mathematische Beschreibungen, hier die durch Äquipotentiallinien und -flächen elektrischer Felder, mit der Bildverarbeitung verknüpft. Die Potentialtheorie liefert die flexible Basis, um kompakte, geschlossene Organe zu modellieren. Zu diesem Zweck wird eine Verteilung von virtuellen Quellpunkten generiert, die über ein Q r -Potential verfügen. Die betrachtete Organschicht schneidet die gemeinsame Äquipotentialfläche und liefert eine Äquipotentiallinie, die den Organrand nachbildet. Die Überführung in eine Äquipotentialdarstellung geschieht mit bereits manuell segmentierten Organen. Die segmentierten Daten stammen von dem Voxelmodell "Laura", das als Grundlage für das ICRP-Referenzphantom RCP-AF verwendet wurde, und hat eine Auflösung von 1,875 x 1,875 x 5 mm. Alle Programmierarbeiten wurden in der Interactive Data Language (IDL) 8.2 durchgeführt. Es werden Schichten von Herz, Magen, Blase und Niere mittels Quellenverteilungen modelliert. Eine Darstellung der Organe mittels dieser Methode liefert folgende Vorteile. Die Konstellation an virtuellen Quellpunkten ist intuitiv erfassbar. Die Modellierung mit virtuellen Quellpunkten stellt eine sehr komprimierte Art der Datenspeicherung dar und ist auflösungsunabhängig. Im Bereich hochaufgelöster Datensätze ist dies ein wesentlicher Vorteil. Es genügen die Koordinaten der Quellpunkte, ihre Stärken und eine Potentialangabe. Die Form lässt sich über die Lage und Anzahl der Quellpunkte verändern. Eine Ähnlichkeitstransformation und eine Innerhalb/Außerhalb-Entscheidung sind möglich. Der Einsatz von Standard-Computersystemen sowie die Übertragbarkeit der Daten über gängige Systeme, z.B. derzeitige Internetprotokolle, wäre damit gegeben. Eine Überführung in ein Voxelmodell ist problemlos möglich. Die Potentialflächen sind kontinuierlich und müssen mit Voxeln gefüllt werden. Eine Generierung verschiedener Modelle mit unterschiedlicher Auflösung ist möglich. Gegenüber der Voxeldarstellung von Organgrenzen verspricht das Konzept der Äquipotentialdarstellung eine Zeitersparnis a) bei der interaktiven Anpassung, b) beim Datentransfer und c) bei der Innerhalb/Außerhalb-Entscheidung für Interaktionspunkte im Laufe von Monte-Carlo-Simulationen der Berechnung von Organdosen. Die ermittelten Quellenverteilungen der modellierten Organe werden anschließend in den individuellen CT-Datensatz eingebracht, um die bereits vorhanden Segmentierung der Organgrenzen ausgewählter Schichten nochmals zu verbessern. Dazu werden die Quellpunkte anhand der vorhandenen, detektierten Kanten neu justiert, um eine optimale Platzierung zu generieren. Wo es keine erkennbaren Kanten im Schichtbild gibt, verbleiben die Quellen an ihrem Platz. Das Modell wird nicht verzerrt und kann bei Bedarf manuell ausgerichtet werden. Die gemeinsame Äquipotentiallinie bildet den segmentierten Rand und überbrückt die Gebiete, in denen keine Kanten im medizinischen Bild zu sehen sind, aber ein Organ an ein anderes grenzt. Die Güte der Anpassung der so ermittelten Äquipotentiallinien an die wirklichen Organgrenzen übertrifft nicht selten diejenige, die man durch die Anpassung der Äquipotentiallinien an die bereits voxelierte Organgrenzlinien erhält. Die Anpassung der durch das Potentialmodell bereits beschriebenen Organkonturlinien an die in individuellen medizinischen Bildaten erkennbaren Kanten kann man als zweite Näherung im Rahmen der Segmentierung bezeichnen; ihr Anwendungsgebiet ist die Individualisierung der Darstellung von Organkonturen. Obwohl dieser Algorithmus ein komplexes Wissen in die Bearbeitung einbringt, besteht weiterhin die Möglichkeit, manuell zu interagieren. Ein direktes Zugreifen auf die Quellpunkte ist möglich und sinnvoll, da es auch bei trainierten Algorithmen zu Fehlerkennungen in der Analyse der Organe kommt. Da nur der Quellpunkt selber verschoben werden muss, nicht z.B. die Interpolationspunkte von Splines auf dem Organrand, stellt dies einen akzeptablen manuellen Aufwand dar, der geringer ist als die Kombination von grauwertbasierten Techniken mit Splines. Es ist auch möglich, die Quellstärke anzupassen und auf diese Weise die Äquipotentiallinie zu verschieben. Dafür muss keine Umwandlung in eine andere Modellform vorgenommen werden oder die Organabgrenzung neu approximiert werden. Für die Strahlentherapie, in der die persönliche Verantwortung über die Segmentierungsarbeit bei den Ärzten liegt, ist eine manuelle Überprüfung und Bearbeitungsmöglichkeit unabdingbar. Die vorgestellte Methode liefert somit gute Resultate für die automatische Modellierung und die verbesserte Segmentierung kompakter konvexer Organe. Damit ist eine flexible Basis für weitere Anpassungen an verschiedene Aufgabenstellungen geschaffen. Die Möglichkeit zu einer einfachen Ähnlichkeitstransformation der im Äquipotentialmodell dargestellten Organkonturen lässt sich auch bei der Anpassung von Organkonturen, z.B. an unterschiedliche Lebensalter oder an Unterschiede im Körpergewicht, als Mittel zur Zeitersparnis verwenden. Somit dient die in dieser Arbeit vorgestellte Äquipotentialdarstellung der Organkonturen gleichermaßen dem herkömmlichen Zweck der Organdosisberechnungen im Strahlenschutz als auch der immer aktueller werdenden Aufgabe der komprimierten digitalen Übermittlung von Organkonturen zu medizinischen Zwecken. Die vorliegende Betrachtung beschränkt sich auf die zweidimensionale Beschreibung der Organgrenzen und schlägt die dreidimensionale Darstellung mittels einer Normierungsmatrix für die Potentiale auf dem Organrand vor. Der Algorithmus beinhaltet ein komplexes Modellwissen und kann als "High Level"-Algorithmus angesehen werden.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000684
Sehirli, Eftal; Kamil, Turan Muhammed; Dietzel, Alexander;
Automatic detection of microaneurysms in RGB retinal fundus images. - In: International journal of scientific and technological research. - [Erscheinungsort nicht ermittelbar] : IISTE, ISSN 2422-8702, Bd. 1 (2015), 8, S. 1-7

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00029577
Höfflin, Vera; Soesanto, Amiliana M.; Andriantoro, Hananto; Supriyanto, Eko; Haueisen, Jens;
Modelling and simulation of blood circulation towards mitral valve replacement risk calculation. - In: 2015 4th International Conference on Instrumentation, Communications, Information Technology, and Biomedical Engineering (ICICI-BME) : November 2-3, 2015 Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia : proceedings.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4673-7800-0, (2015), S. 36-41

http://dx.doi.org/10.1109/ICICI-BME.2015.7401311
Chebotarev, Sergei N.; Pashchenko, A. S.; Williamson, Adam; Lunin, L. S.; Irkha, Vladimir A.; Gamidov, Vadim A.; Bondareva, E.;
Ion beam crystallization of InAs/GaAs(001) nanostructures. - In: Technical physics letters : an English translation of the journal, Pis'ma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki.. - Berlin : Springer Science + Business Media, ISSN 1090-6533, Bd. 41 (2015), 7, S. 661-664

http://dx.doi.org/10.1134/S1063785015070056
Laqua, Daniel; Fritzsche, Paul; Niemöller, Sven; Husar, Peter; Busch, Vincenz; Naß, Michael; Pospiech, Jörg; Saleh, Kutaiba; Jäger, Rudi; Specht, Martin;
Wireless equipment localization for medical environments. - In: . - Cham : Springer, ISBN 978-3-319-19386-1, (2015), S. 1453-1456

Ammon, Danny; Specht, Martin J.; Schulze, Diana; Saleh, Kutaiba; Leichenberg, Katja; Henkel, Andreas;
Klinisches Medikationsmanagement im IHE-Umfeld. - In: e-Health. - Solingen : Medical-Future-Verl., Bd. 2016 (2015), S. 145-151

Müller, Robert; Zhou, Mengbo; Liebert, Tim; Dellith, Andrea; Dutz, Silvio; Borin, Dmitry; Heinze, Thomas;
Bio-nano composite for remote melting. - In: IEEE NANO 2015 : 15th International Conference on Nanotechnology : July 27-30, 2015, Rome.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-4673-8156-7, (2015), insges. 4 S.

http://dx.doi.org/10.1109/NANO.2015.7388731
Dölker, Eva-Maria;
Charakterisierung der autonomen und zentralnervösen Rhythmen bei 1-jährigen Kindern im Schlaf und deren Abhängigkeit von pränataler Glukokortikoidtherapie. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2015

Etwa 10 % aller schwangeren Frauen erhalten aufgrund einer drohenden Frühgeburt synthetische Glukokortikoide (GC) zur Förderung der fetalen Lungenreifung. Neben dieser positiven Auswirkung ist unklar, ob die GC-Therapie langfristige Effekte auf andere Organsysteme ausübt. Zu diesem Zweck sollen mittels der Analyse der Herzratenvariabilität (HRV) und der Spektralanalyse des Elektroenzephalogramms (EEG) autonome und zentralnervöse Rhythmen während des Schlafes bei 32 reifgeborenen 1-jährigen Kindern analysiert und hinsichtlich möglicher Einflüsse einer pränatalen GC-Therapie (11 von 32) untersucht werden. Dafür werden die folgenden Hypothesen, basierend auf Ergebnissen aus Tierexperimenten, geprüft: 1) Eine pränatale GC-Therapie hat andauernde Effekte auf die Aktivität des autonomen Nervensystems (ANS) in Form einer Verschiebung der sympatho-vagalen Balance zur sympathischen Seite. 2) Eine pränatale GC-Therapie hat andauernde Effekte auf die Schlafentwicklung. Es zeigt sich eine beschleunigte Reifung des Rapid-Eye-Movement (REM)-Schlafes in Form von einem höheren Anteil an Alpha- und Beta-Aktivität im EEG. Zudem wird die Aktivität thalamo-kortikaler Netzwerke modifiziert, welche sich in einer vermehrten Schlafspindelaktivät im Nicht-REM-Schlaf (NREM)-Schlaf widerspiegelt. Eine vermehrte Fragmentierung des Schlafes zeigt sich durch erhöhte Arousibilität und vermehrte Schlafstadienwechsel. Die Datenbasis liefern 32 First-Night-Polysomnogramme (PSG). Aus den enthaltenen Elektrokardiogrammen (EKG) werden die R-Zacken detektiert und aus diesen pro Kind und für jeden Schlafzustand 3-min-Herzschlagintervall(RR)-Zeitreihen extrahiert. Enthaltene Arrhythmien und Artefakte werden interpoliert. Es werden HRV-Parameter des Zeit-, Frequenz- und Komplexitätsbereichs bestimmt. Für die 6-kanaligen EEG-Aufnahmen erfolgt der Umgang mit Artefakten mittels einer multifaktoriellen Artefaktmarkierung (MFA). Diese Methode wird mit der visuellen Auswahl von artefaktfreien 5-10 minütigen EEG-Abschnitten (AAF) mittels Bland-Altman-Plots verglichen. Die Spektralanalyse des EEG erfolgt für beide Vorverarbeitungsmethoden in konsekutiven 4 s-Fenstern. Für die HRV-Parameter und die EEG-Spektralanalyseparameter wird für jedes Kind der Median des jeweiligen Parameters der gesamten Messung bestimmt. Die Parameter werden in Form von Box-Whiskers-Plots in Abhängigkeit der Schlafstadien dargestellt. In der Beschreibung der gesamten Studiengruppe zeigt sich für die Aktivierung des ANS im Schlaf anhand der HRV-Parameter eine erhöhte sympatho-vagale Balance im wachen Zustand und eine vagale Dominanz in den NREM-Schlafstadien N2 und N3. Die Aktivierung des Zent-ralnervensystems (ZNS) zeigt die für den Tiefschlaf charakteristische EEG-Aktivität im Deltabereich (1-4 Hz). Ein hoher Leistungsanteil in diesem Bereich zeigt sich auch für den REM-Schlaf. Die Schlafspindelaktivität ist gekennzeichnet durch die Lokalisation im frontalen und zentralen Bereich mit frontaler Dominanz. Für beide Lokalisationen sind Asymmetrieeffekte bezüglich der beiden Hemisphären nachweisbar. Die Leistungsanteile von Alpha und Beta zeigen sich im REM-Schlaf größer als im N3. Die Analyse des Einflusses einer pränatalen GC-Gabe auf die Schlaffragmentierung sowie die autonomen und zentralnervösen Rhythmen bei 1-jährigen Kindern im Schlaf konnte die Untersuchungshypothesen nicht bestätigen. Die Untersuchungsmethodik wurde positiv validiert.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846888742doelk.txt
Martins, Ana; Mota, Armando; Moreira, A.; Nóbrega, J. Miguel; Fiedler, Patrique; Haueisen, Jens; Vaz, Filipe; Fonseca, Carlos;
On the quest for innovative electrode solutions for EEG signal acquisition : from the gel paste to dry electrodes. - In: Scientific & social program. - Enschede : ANT Neuro, (2015), S. 31-32

Titova, Olga; Hunold, Alexander; Freitag, Stefanie; Klemm, Matthias; Haueisen, Jens;
Effects of anodal transcranial direct current stimulation at the eye on the electroretinogram. - In: 2nd International Scientific Symposium "Sense. Enable. SPITSE." 2015, 22 June - 03 July 2015. - St. Petersburg : ETU "LETI", ISBN 978-5-7629-1647-9, (2015), S. 111-114
- Richtiger Name: Stefanie Freitag

Baumgarten, Daniel; Dietzel, Alexander; Rieger, Steffen; Lerm, Elena; Schramm, Stefan; Vilser, Walthard; Schikowski, Patrick; Kaeding, André; Kunert, Kathleen;
Multimodal imaging under uncertainties in ophthalmic engineering. - In: 2nd International Scientific Symposium "Sense. Enable. SPITSE." 2015, 22 June - 03 July 2015. - St. Petersburg : ETU "LETI", ISBN 978-5-7629-1647-9, (2015), S. 109-110

Baumgarten, Daniel; Eichardt, Roland; Liebl, Maik; Steinhoff, Uwe;
Advancement in magnetorelaxometry tomography of magnetic nanoparticles by optimized activation sequences and excitation setups. - In: 2nd International Scientific Symposium "Sense. Enable. SPITSE." 2015, 22 June - 03 July 2015. - St. Petersburg : ETU "LETI", ISBN 978-5-7629-1647-9, (2015), S. 107-108

Künzel, Johannes Wolf;
Modellbasierte Detektion von Landmarks im Gesicht. - 68 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erweiterung des Constrained Local Models (CLM) auf nicht frontale Ansichten von Gesichtern. Hierzu erfolgt eine eingehende Analyse der ursprünglichen Implementierung von Cootes et al. Im Zuge der Arbeit wurde das Appearance-Modell durch lineare Support Vector Machines ersetzt. Durch den Einsatz von Local Binary Patterns, konnten die Ergebnisse deutlich verbessert werden. Das Verfahren nutzt jeweils ein Modell für Frontal-, Halbprofil- und Profilansichten. Die Auswahl erfolgt anhand eines Gesichtsdetektor, welcher bis zu fünf ungefähre Landmark-Positionen liefert. Zur Nutzung dieser wurde eine erweiterte Möglichkeit zur Initialisierung entwickelt, welche die Landmarks zur Bestimmung der initialen Shape-Parameter nutzt. Für Frontal- und Halbprofilansichten konnte gezeigt werden, dass das Verfahren akkurater als das Vergleichsbeispiel aus dem Stand der Technik arbeitet. Auch für Profilansichten wurden vielversprechende Ergebnisse erzielt. Dabei wurde auf Bildern in natürlicher, unkontrollierter Umgebung aus der AFLW-Datenbank trainiert und getestet.



Kunze, Tim; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens; Jirsa, Viktor K.; Spiegler, Andreas
Investigating the effect of electrical brain stimulation using a connectome-based brain network model. - In: BMC neuroscience. - London : BioMed Central, ISSN 1471-2202, Bd. 16.2015, Suppl. 1, O13, insges. 2 S.

https://doi.org/10.1186/1471-2202-16-S1-O13
Salomon, Christoph;
CUDA-Implementierung von UWB-Beamforming Algorithmen zur medizinischen Bildgebung. - 84 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Untersuchungen im Bereich der Tumordetektion mittels UWB-Mikrowellensensorik haben gezeigt, dass diese Technologie eine vielversprechende Alternative zur konventionellen Mammographie darstellt. Eine Herausforderung bei der Entwicklung neuer Methoden in der Signalverarbeitung stellt die Reduzierung der Rechenzeit der zugrundeliegenden Beamforming-Algorithmen dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Möglichkeit einer effektiven Implementierung dieser Algorithmen auf einer Graphics Processing Unit (GPU) untersucht um die Berechnung zu beschleunigen. Die Compute Unified Device Architecture (CUDA) des Grafikkartenherstellers NVIDIA bietet zu diesem Zweck eine geeignete Programmierschnittstelle. Es erfolgt die Implementierung von zwei Varianten, dem Delay-and-Sum Beamformer und dem Delay-Multiply-and-Sum Beamformer. Eine Bewertung der verschiedenen Implementierung geschieht auf Grundlage der erreichten Prozessorauslastung und der gemessenen Rechenzeit. Um Aussagen über die Prozessorauslastung zu treffen, wird diese mithilfe eines Tools berechnet, das NVIDIA zur Verfügung stellt. Die Messung der Programmlaufzeit erfolgt anhand zwei verschiedener Methoden, welche die Laufzeitmessung sowohl auf der CPU als auch auf der GPU implementieren. Die Auswertung der Implementierungen zeigt, dass die parallele Ausführung für beide Beamformer-Varianten in einer Reduzierung der Laufzeit von bis zu 97% im Vergleich zu serieller Ausführung resultiert, bei einer durchschnittlichen Prozessorauslastung von 56,5%. Jeder Bildpunkt wird dabei von jeweils einem Prozessorkern berechnet. Die Verwendung von mehr als einem Prozessorkern zur Berechnung eines Bildpunktes hat zu keinem weiteren Performancegewinn geführt. Alle erzeugten Anwendungen sind auf verschiedenen CUDA-fähigen Grafikkarten ausführbar, ohne den zugrundeliegenden Quellcode modifizieren zu müssen. Mithilfe der erstellten Applikation ist es möglich, die implementierten Verfahren der Signalverarbeitung wesentlich schneller zu testen und zu bewerten. Zusätzlich können über den erzeugten Quellcode neue Methoden schnell auf der Grafikkarte implementiert werden, um die Vorteile der parallelen Verarbeitung möglichst früh im Entwicklungsprozess zu nutzen.



Zuidema, Jonathan M.; Provenza, Christina; Caliendo, Tyler; Dutz, Silvio; Gilbert, Ryan J.
Magnetic NGF-releasing PLLA/iron oxide nanoparticles direct extending neurites and preferentially guide neurites along aligned electrospun microfibers. - In: ACS chemical neuroscience. - Washington, DC : ACS Publ., ISSN 1948-7193, Bd. 6 (2015), 11, S. 1781-1788

http://dx.doi.org/10.1021/acschemneuro.5b00189
Jung, Christian;
Unabhängige Dosisberechnung mit dem DIAMOND® System : Implementierung individueller Modellparameter, Kommissionierung und klinischer Test unter besonderer Berücksichtigung der mARC -Technologie. - 140 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Verifizierung von Bestrahlungsplänen in der Strahlentherapie anhand der Berechnung von Punktdosiswerten. In den Richtlinien der StrlSchV im § 83 wird die Qualitätssicherung u.a. für die Strahlentherapie explizit gefordert. Die DIN 6875-3 empfiehlt eine unabhängige Überprüfung von Dosismonitorwerten bei Bestrahlungsplänen. Die Grundidee ist die dosimetrische Überprüfung mittels eines unabhängigen Zweitsystems. Die Verifizierungssoftware DIAMOND® der Firma PTW-Freiburg ist solch ein System und soll in der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie des Universitätsklinikums Leipzig eingeführt werden. Das wesentliche Ziel ist die vollständige und optimale Einstellung von DIAMOND®, um eine adäquate Verifizierung von klinischen Bestrahlungsplänen zu ermöglichen. Hierfür wurden Basisdaten, wie Tiefendosiskuren, Dosisquerprofile, Streufaktoren, Keilfilterfaktoren etc. gesammelt, gemessen und in DIAMOND® importiert. Diese Daten bilden die Grundlage für die Dosisberechnung. Im Weiteren wurden Optimierungen für eine genauere Dosisberechnung durch den Clarkson Algorithmus durchgeführt. Hierzu zählte die Optimierung des Halbschattenprofiles am Feldrand des Bestrahlungsfeldes durch diverse Halbschattenmodelle. Um die Funktionsfähigkeit von DIAMOND® nachzuweisen, wurde die Software intern validiert. Dafür wurden Testpläne mit verschiedenen Feldgeometrien für alle vorhandenen Energien der medizinischen Linearbeschleuniger konzipiert und anhand dessen wurden die berechneten Werte mit den importierten Messdaten verglichen. Anschließend wurde DIAMOND® zunächst anhand von Testfeldern und im Folgenden mit Patientenplänen verifiziert. Die Ergebnisse wurden diskutiert und die Einsetzbarkeit und die Grenzen der Software wurden erörtert. DIAMOND® ist sowohl für Bestrahlungspläne der dreidimensionalen konformalen Strahlentherapie (3D CRT), der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) und der volumen-intenitätsmodulieten Arc-Therapie (VMAT) geeignet. Die Grenzen des Systems liegen in der Berechnung von Bestrahlungsplänen mit ausgleichsfilterlosen Energien. Hier sollten Dosisberechnungspunkte möglichst in die Nähe der Zentralstrahlachse gelegt und berechnet werden.



Hunold, Alexander; Haueisen, Jens; Siniatchkin, Mikhail; Moliadze, Vera
Cortical current density magnitudes during transcranial direct current stimulation correlate with skull thickness in children and adults. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 190

Esch, Lorenz; Dinh, Christoph; Sun, Limin; Hämäläinen, Matti S.; Baumgarten, Daniel; Haueisen, Jens
MNE-CPP: real-time MEG/EEG data acquisition, processing, and analysis tools. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 181

Dinh, Christoph; Esch, Lorenz; Hämäläinen, Matti; Baumgarten, Daniel; Haueisen, Jens
Evaluation of MEG source localization precision of real-time clustered multiple signal classification (RTC-MUSIC). - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 177

Graichen, Uwe; Fiedler, Patrique; Strohmeier, Daniel; Eichardt, Roland; Haueisen, Jens
Compensating channel dropouts and drifts in EEG data using the SPHARA approach. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 160

Strohmeier, Daniel; Gramfort, Alexandre; Haueisen, Jens
Improving sparse MEG/EEG source imaging based on mixed-norm penalties using iterative reweighting schemes. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 120

Gramfort, Alexandre; Strohmeier, Daniel; Haueisen, Jens; Hämäläinen, Matti; Kowalski, Matthieu
Functional brain imaging with MEG and EEG with non-stationary and sparsity contraints. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 117

Fiedler, Patrique; Pedrosa, Pedro; Griebel, Stefan; Fonseca, Carlos; Vaz, Felipe; Zanow, Frank; Haueisen, Jens
Application parameters of dry electrodes for multichannel EEG. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 114

Haueisen, Jens;
Verification and validation of EEG/MEG forward and inverse computation. - In: International Conference on Basic and Clinical Multimodal Imaging. - [Utrecht], (2015), S. 91

Machts, René;
Analyse von Blitzwirkungen mittels Messungen und Simulationen von Stromverteilungen in einem Kopfphantom. - 142 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Während eines Blitzschlages auf Objekte treten Stromamplituden von bis zu 200 000 A auf. Durchschnittlich werden in Deutschland 130 Personen pro Jahr durch die Blitzeinwirkung verletzt. Bei einem direkten Einschlag des Blitzes in den Kopf des Menschen ist dieser vollständig der Stromwirkung ausgesetzt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es die Wirkung eines Blitzschlages und die Stromverteilung im Kopf zu untersuchen. Dazu wurde ein Kopfphantom aufgebaut, in dem die dielektrischen Eigenschaften von den Gewebeschichten Hirn, Knochen und Haut nachbildet wurden. Mit Hilfe eines Marx-Generators, eines Hybridgenerators und einer Konstantstromquelle wurden Spannungs- und Stromimpulse in das Phantom eingeprägt. Mittels Simulationen und Aufbau des Phantomes als Finites-Element-Modell wurden unterschiedliche Blitzstromkomponenten analysiert, die auf das Kopfphantom einwirkten. Für jede Gewebeschicht wurden die wirksamen Stromanteile ermittelt. Im Ergebnis der Versuche wurde festgestellt, dass der einwirkende Strom sich antiproportional zu dem im Kopfphantom wirkenden Strom verhielt. In den Versuchen an den Spannungs- bzw. Stromgeneratoren war die Gewebeschicht Hirn am stärksten der Stromeinwirkung ausgesetzt. Der Stromanteil in dieser Schicht betrug bis zu 72 % des gesamten Stromes. In der Gewebeschicht Knochen wurde ein Stromanteil von ca. 23 % registriert. Die Haut war einem Anteil von etwa 6 % ausgesetzt. Mit der Erhöhung des einwirkenden Stromes und der daraus folgenden Ausbildung eines Überschlagskanals reduzierte sich der Stromanteil in dem Kopfphantom auf unter 2 %. Im Ergebnis der Simulationen betrug der Stromanteil im Hirn zwischen 74 % und 81,5 %. Der Knochen wurde einem durchschnittlichen Anteil von ca. 3 % ausgesetzt und die Haut mit einem Stromanteil von 6 % bis 23 % exponiert. Durch einen in der Simulation modellierten Überschlagskanal reduzierte sich Anteil des Stromes in den Gewebeschichten auf unter 0,5 %. Über den Kanal flossen 99,5 % ab. Die durchgeführten Versuche und Simulationen bildeten die prinzipielle Blitzstromwirkung am menschlichen Kopf nach. Dabei war entgegen der Erwartung der wirksame Stromanteil in der Gewebeschicht Hirn am größten. Einschränkungen im Aufbau des Phantomes und der verwendeten Messprinzipien ließen keine weiteren Aussagen zu dem elektrischen Verhalten des Kopfphantomes zu. Die durchgeführten Simulationen bestätigten die gewonnenen Ergebnisse der Messungen an den Spannungs- und Stromgeneratoren. Die Methoden und Ergebnisse dieser Arbeit können dazu beitragen die Stromwirkung am menschlichen Kopf zu beschreiben und zu verstehen.



Voigt, Jens;
Entwicklung eines Messsystems zur Charakterisierung magnetisch geschirmter Umgebungen, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 190 S. , 16,53 MB). : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
- Parallel als Druckausg. erschienen

Die Nachweisgrenze einiger Experimente, wie beispielsweise bei physikalischen Grundlagenexperimenten zur Suche nach einem elektrischen Dipolmoment in Atomen und Partikeln, ist durch das Messunsicherheitsbudegt limitiert. Ein Beriech in einem solchen Messunsicherheitsbudegt ergibt sich aus den magnetischen Eigenschaften der Umgebung des jeweiligen Experimentes. Daher müssen diese Eigenschaften mit der nötigen Unsicherheit bestimmt werden. Derzeit sind solche Messungen durch die eingesetzten magnetischen Sensoren limitiert. Diese Limitierung bezieht sich auf das magnetische Eigenrauschen, die Bandbreite, die Größe des jeweiligen Sensors oder die Unsicherheit, mit der die absolute magnetische Flussdichte unterhalb von 1 nT bestimmt werden kann. Innerhalb dieser Dissertation wurde ein neues kompaktes und mobiles magnetisches Messsystem entwickelt. Weiterhin wurde das als Cube-II bezeichnete Messsystem auf dessen mechanische und magnetische Eigenschaften hin charakterisiert. Das Messsystem basiert auf 16 individuelle niedrigtemperatur supraleitende Quanteninterferometer (SQUIDs) innerhalb eines unmagnetischen zylindrischen Dewar mit einem Durchmesser von 30 cm und einer Höhe von 31 cm. Mit diesem Dewar konnte eine Messzeit von bis zu 20 Stunden erreicht werden. Während dieser Zeit weisen alle 16 SQUIDs ein weißes magnetisches Flussdichterauschen von kleiner gleich 6 fT/sqrt(Hz) in einem Frequenzbereich von 1 Hz bis größer gleich 15 kHz auf. Unterhalb von 1 Hz steigt das magnetische Flussdichterauschen auf bis zu 5 pT/sqrt(Hz) bei 1 mHz an. Im Gegensatz zu vergleichbaren Multikanal-SQUID-Systemen ist es mit dem Cube-II-System möglich, innerhalb magnetisch geschirmten Umgebungen die drei Vektor- und neun Gradientenkomponenten der absoluten magnetischen Flussdichte simultan zu bestimmen. Durch die hohe Präzision der mechanischen Komponenten des Cube-II-Systems, konnten die drei Vektorkomponenten des statischen Restfeldes innerhalb des magnetisch geschirmten Raumes BMSR-2 mit einer erweiterten Messunsicherheit von plus minus 8 pT für Bx und By, sowie plus minus 23 pT für Bz bestimmt werden. Durch eine neue Anordnung der SQUID-Sensoren auf den sechs Flächen eines Würfels konnten zwei unterschiedliche Methoden zur Bestimmung der neun Gradientenkomponenten der magnetischen Flussdichte genutzt werden. Bei der ersten Methode (Verschiebung) wird das Cube-II-System sukzessive entlang der X-, Y- und Z-Achse des magnetisch geschirmten Raumes verschoben und die Änderung der magnetischen Flussdichte auf die verschobene Strecke normiert. Innerhalb des BMSR-2 konnten mit dieser Methode die Gradientenkomponenten mit einer erweiterten Messunsicherheit von kleiner gleich plus minus 2 pT/cm bestimmt werden. Bei der zweiten Methode (intrinsisch) wird die neue Verteilung der SQUID-Sensoren über die Würfelflächen genutzt um die neun Gradientenkomponenten zu bestimmen. Mit diese Methode konnten innerhalb des BMSR-2 die Komponenten mit einer erweiterten Messunsicherheit von kleiner gleich plus minus 11 pT/cm bestimmt werden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26983
Klemm, Matthias; Schweitzer, Dietrich; Haueisen, Jens
Limits and abilities of a fluorescence lifetime based approach to separate two fluorescent layers. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S337

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5013
Böttrich, Marcel; ; ; Husar, Peter;
Simulation based investigation of source-detector configurations for non-invasive fetal pulse oximetry. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S335

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5013
Laqua, Daniel; Brieskron, Carina; Koch, Jan Hannes; Rothmayer, Markus; Zeiske, Steve; Böttrich, Marcel; Ley, Sebastian; Husar, Peter
FPGA controlled artificial vascular system. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S334

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5013
Kunze, Tim; Hunold, Alexander; Haueisen, Jens; Jirsa, Viktor K.; Spiegler, Andreas
Transcranial direct current stimulation establishes additional functional links in a computational brain network model. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S321

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5013
Saleh, Kutaiba; Ammon, Danny; Lehnert, Steffen; Röhr, Sebastian; Detschew, Vesselin; Specht, Martin; Henkel, Andreas; Kaeding, André
An IHE-conform telecooperation platform supporting the treatment of dementia patients. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S255

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5011
Ley, Sebastian; Helbig, Marko; ; Sachs, Jürgen;
Preliminary investigations of magnetic modulated nanoparticles for microwave breast cancer detection. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S236

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5010
Höfner, Nora; Körber, Rainer; Haueisen, Jens; Burghoff, Martin
Direct neuronal current detection using ultra low field nuclear magnetic resonance (ULF NMR). - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S231

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5010
Hömmen, Peter; Liebl, Maik; Baumgarten, Daniel
The effects of measurement uncertainties on quantitative magnetorelaxometry imaging of magnetic nanoparticles. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S230

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5010
Heinemann, David; Keller, Andreas; ; Jannek, Dunja;
Experimental computer tomograph - investigation and implementation of iterative reconstruction techniques and modern computer technology. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S216

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5009
Saleh, Kutaiba; Jäger, Rudi; Ammon, Danny; Specht, Martin; Henkel, Andreas; Laqua, Daniel; Husar, Peter; Wolf, Mike; Blau, Kurt; Cheema, Sher Ali; Haardt, Martin; Busch, Vincenz; Linnert, Thorsten; Nass, Michael; Pospiech, Jörg
Prototypical implementation of a novel tagging system for safe localization of devices in medical environments. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S125

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5005
Graichen, Uwe; Fiedler, Patrique; Strohmeier, Daniel; Haueisen, Jens
Spatial filtering of EEG data using SPHARA. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S91

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5003
Freitag, Stefanie; Hunold, Alexander; Klemm, Matthias; Enders, Gernot; Nagel, Edgar; Haueisen, Jens
Effects of pulsed anodal transcranial electrical stimulation at the eye. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S90

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5003
Baumgarten, Daniel; Eichardt, Roland; Liebl, Maik; Steinhoff, Uwe
Advancement in magnetorelaxometry tomography of magnetic nanoparticles by optimized activation sequences and excitation setups. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S82

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5003
Schulz, Steffen; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas
Impaired cardiorespiratory coupling in patients with schizophrenia and their healthy first-degree relatives. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S81

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5003
Rybalko, Ruslan; Haueisen, Jens; Hofmann, Christian
New type of fluxgate magnetometer for the heart's magnetic fields detection. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S37

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5002
Schulz, Steffen; Haueisen, Jens; Bär, Karl-Jürgen; Voss, Andreas;
Induced schizophrenic like breathing pattern leads to impaired cardiorespiratory coupling in healthy subjects. - In: 2015 37th annual international conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) : 25 - 29 Aug. 2015, Milano / conference chairs Sergio Cerutti ... Jim Patton, ed. in chief for conference editorial board.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4244-9270-1, (2015), S. 2872-2875

http://dx.doi.org/10.1109/EMBC.2015.7318991
Böttrich, Marcel; Ley, Sebastian; Husar, Peter;
Simulation study on the effect of tissue geometries to fluence composition for non-invasive fetal pulse oximetry. - In: 2015 37th annual international conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) : 25 - 29 Aug. 2015, Milano / conference chairs Sergio Cerutti ... Jim Patton, ed. in chief for conference editorial board.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4244-9270-1, (2015), S. 5122-5125

http://dx.doi.org/10.1109/EMBC.2015.7319544
Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen; Frick, Sindy; Hilger, Ingrid
First trials towards contrast enhanced microwave breast cancer detection by magnetic modulated nanoparticles. - In: . - Piscataway, NJ : IEEE, (2015), S. 2572-2575

Tschirner, Lukas;
Verifikation einer Monte Carlo Simulation zur Strahlungsplanung. - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Das Unternehmen WOLF-Medizintechnik GmbH hat in Kooperation mit der Technischen Hochschule Mittelhessen Gießen eine Software, basierend auf der Monte Carlo Methode, zur Simulation des Strahlungstransportes durch Materie entwickelt. Ziel dieser Arbeit ist es mittels Vergleichsmessungen eine experimentelle Verifikation dieses Systems zu erhalten. Ziel dieser Verifikation ist es eine exakte Abschätzung der Strahlenexposition in entsprechenden Medien bzw. Phantomen zu erhalten. Dazu werden in dieser Arbeit Tiefendosiskurven, mit unterschiedlichen Parametern bezüglich der Photonenenergien, Filterungen sowie Applikatoren, für zwei in der Software implementierte Phantome aufgenommen. Die aus den Simulationen gewonnen Werte sollen somit einen Vergleich zwischen den real gemessenen Werten und eben diese Simulierten ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Vergleich von insgesamt 21 Messreihen durchgeführt, graphisch analysiert und diskutiert.



Wunschel, Andreas; Ettel, Peter; Hein, Michael; Linzen, Sven; Roettig, Christopher-Bastian; Schneider, Michael; Werther, Lukas;
Hafen oder Landeplatz? : Untersuchungen zu Einrichtungen der früh- und hochmittelalterlichen Binnenschifffahrt ausgehend von den Fallbeispielen Karlburg und Salz in Unterfranken. - In: Häfen im 1. Millennium AD. - Mainz : Verl. des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, (2015), S. 203-228
- Sprache der Zusammenfassung: Englisch

Werther, Lukas; Zielhofer, Christoph; Herzig, Franz; Leitholdt, Eva; Schneider, Michael; Linzen, Sven; Berg, Stefanie; Ettel, Peter; Kirchner, André; Dunkel, Stefan;
Häfen verbinden : neue Befunde zu Verlauf, wasserbaulichem Konzept und Verlandung des Karlsgrabens. - In: Häfen im 1. Millennium AD. - Mainz : Verl. des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, (2015), S. 151-185

Krause, Sebastian;
Design und Aufbau eines neuartigen Messinstruments zur Bestimmung von intraokularem Streulicht. - 68 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Mit der vorliegenden Arbeit wird der Aufbau eines Messgerätes zur Ermittlung des intraokulären Streulichts konzipiert und umgesetzt. Anhand einer Double-Pass-Methode wird rotes Licht ([lambda] = 660 nm) in das Auges eingekoppelt und reflektiert. Durch eine verstellbare Blende im Strahlengang wird der Anteil des aufgenommen Streulichts verändert. Mithilfe eines Hartmann-Shack-Wellenfrontsensors werden die gemittelten mittleren Intensitäten aller point spread functions (PSF) der Pupille über die aufgenommen Streuwinkel aufgetragen und zur Betrachtung der gesamtokulären PSF diskret abgeleitet. Die Umsetzung der Messmethode durch das entwickelte Gerät erfolgt anhand von Aufnahmeserien bis maximal 11,3&ring; Streuwinkel mit verschiedenen Streufiltern vor einem gesunden Probandenauge. Für die technische Umsetzung wurden die optischen Bauteile installiert und justiert. Eine grafische Oberfläche ermöglicht die Bedienung des Messplatzes und die Parametrierung der Datenerfassung.



Schmidl, Gabriele; Dutz, Silvio; Kielpinski, Mark; Mayer, Günter; Simonte, Francesca Maria; Gescher, Johannes; Henkel, Thomas
Modulare Mikrofluidik-Plattform im Laboratory Disc-Format für die biosensorische Bestimmung von Propionsäure-Konzentrationen. - In: MEMS, Mikroelemente, Systeme. - Berlin [u.a.] : VDE-Verl., (2015), S. 793-795

Blum, Johannes;
Tiefenaufgelöste Fluoreszenzmessung durch Kombination von Konfokaltechnik und Aperturblendenteilung. - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Autofluoreszenzmessung am Augenhintergrund ermöglicht es Aussagen über den zellulären Stoffwechsel und verschiedene Erkrankungen zu treffen. Jedoch wird das Fluoreszenzsignal der Netzhaut durch die fluoreszieren Eigenschaften der Augenlinse verfälscht. Das konfokale Prinzip alleine ist nicht in der Lage den Einfluss der Augenlinse genügend zu unterdrücken. Eine Lösung bietet die Kombination des konfokalen Prinzips mit der Methode der Aperturblendenteilung. Das Fluoreszenzlicht der Linse wird dabei durch den zentralen undurchlässigen Teil einer Ringblende abgeblockt. Die besten Ergebnisse liefert eine Blende, deren zentraler Teil einen Durchmesser von 2 mm besitzt (Außendurchmesser 7 mm). Der Signalanteil der Augenlinse wird auf unter 10 % reduziert, wohingegen der Signalanteil von der Netzhaut noch 60 bis 70 % beträgt. Der Anteil der Linsenfluoreszenz wird im Verhältnis zur Retinafluoreszenz gut unterdrückt. Eine Verbesserung der Tiefenauflösung im Netzhautbereich wird mit dieser Methode jedoch nicht erreicht.



Keller, Andreas;
Zum Übertragungsverhalten medizinischer Bilderzeugungssysteme : Teil 6 - örtliche Dynamik: Kennfunktionen. - In: Medizintechnik. - Köln : TÜV Media Gmbh, ISSN 0344-9416, Bd. 135 (2015), 2, S. 70-75

Keller, Andreas;
Richt- oder Schlängellinie?. - In: Medizintechnik. - Köln : TÜV Media Gmbh, ISSN 0344-9416, Bd. 135 (2015), 3, S. 104-108

Heinemann, David; Keller, Andreas;
Experimenteller Computertomograph für Lehre und Forschung : Teil 8: iterative Rekonstruktionsverfahren zur Dosisminimierung. - In: Medizintechnik. - Köln : TÜV Media Gmbh, ISSN 0344-9416, Bd. 135 (2015), 5, S. 182-189

Keller, Andreas;
Zum Übertragungsverhalten medizinischer Bilderzeugungssysteme : Teil 7: Rauschen. - In: Medizintechnik. - Köln : TÜV Media Gmbh, ISSN 0344-9416, Bd. 135 (2015), 4, S. 153-156

Dinh, Christoph; Strohmeier, Daniel; Luessi, Martin; Güllmar, Daniel; Baumgarten, Daniel; Haueisen, Jens; Hämäläinen, Matti S.
Real-time MEG source localization using regional clustering. - In: Brain topography : a journal of cerebral function and dynamics.. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-6792, Bd. 28 (2015), 6, S. 771-784

http://dx.doi.org/10.1007/s10548-015-0431-9
Lau, Stephan;
Validating MEG and EEG finite element head models using a controlled rabbit experiment of skull defects, 2015. - XXX, 271 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Epilepsie betrifft mehr als 20 Millionen Menschen weltweit. Für die operative Behandlung von pharmako-resistenter fokaler Epilepsie ist es essentiell, den Ursprungsort eines epileptischen Anfalles im Gehirn genau zu bestimmen. Die Magnetoenzephalographie (MEG) und Elektroenzephalographie (EEG) erlauben uns, den Ort von neuronaler Aktivität im Gehirn mit Hilfe eines Volumenleitermodells des Kopfes zu rekonstruieren. Das Ziel dieser Arbeit ist die Validierung von detaillierten Finite-Elemente-Modellen des Kopfes anhand von Schädeldefekten in einem Kaninchen-Experiment. Ein experimenteller Aufbau wurde entwickelt, welcher räumlich hochaufgelöste 16-kanalige MEG simultan zu 64-kanaliger EEG über zwei leitfähigen Schädeldefekten in Kaninchen erlaubte. Eine miniaturisierte Dipolquelle wurde konstruiert und an einer Reihe von Positionen unterhalb der Schädeldefekte in der Grauen Substanz zur Simulation von Gehirnaktivität implantiert. Ein Agargel als Gewebeersatz in Schädeldefekten wurde entwickelt, dessen einstellbare Leitfähigkeit auch bei Kontakt mit Gewebe stabil über die Zeit war. Ein kubisches Finite-Elemente-Netz des Kopfes mit neun Gewebetypen wurde erzeugt. Zum ersten Mal konnte ein substanzieller Einfluss von Schädeldefekten auf MEG-Signale in einem Experiment nachgewiesen werden. Die MEG-Signalamplitude war bis zu 20% reduziert, während die EEG-Signalamplitude um das Zwei- bis Zehnfache verstärkt war. Die MEG-Signalamplitude wurde am stärksten beeinflusst für Quellen, die zentral unter einem Schädeldefekt lagen. Die Simulation der MEG- und EEG-Signale mit dem exakten Finite-Elemente-Kopfmodell konnte die charakteristischem Änderungen aufgrund von Schädeldefekten reproduzieren. Die genaue Darstellung der Schädeldefekte im Kopfmodell eliminierte die Positions- und Orientierungsfehler in der Rekonstruktion zum größten Teil. Die Leitfähigkeit des Schädeldefektes modulierte dessen Einfluss auf MEG- und EEG-Signale und Quellenrekonstruktion auf ungleichmäßige Weise. Die Übereinstimmung der experimentellen Messungen des Einflusses von Schädeldefekten auf MEG- und EEG-Signale mit der exakten Simulation des Experimentes validiert die Kopfmodellierung mit der Methode der Finiten Elemente. Detaillierte Finite-Elemente-Kopfmodellierung kann die nicht-invasive, diagnostische Lokalisation von Gehirnaktivität, zum Beispiel epileptischer Entladungen, verbessern.



Liebl, Maik; Wiekhorst, Frank; Eberbeck, Dietmar; Radon, Patricia; Gutkelch, Dirk; Baumgarten, Daniel; Steinhoff, Uwe; Trahms, Lutz
Magnetorelaxometry procedures for quantitative imaging and characterization of magnetic nanoparticles in biomedical applications. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60 (2015), 5, S. 427-443

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-0055
Dutz, Silvio; Müller, Robert; Eberbeck, Dietmar; Hilger, Ingrid; Zeisberger, Matthias
Magnetic nanoparticles adapted for specific biomedical applications. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60 (2015), 5, S. 405-416

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-0044
Kummer, Michael; Kirmse, Knut; Witte, Otto W.; Haueisen, Jens; Holthoff, Knut
Method to quantify accuracy of position feedback signals of a three-dimensional two-photon laser-scanning microscope. - In: Biomedical optics express. - Washington, DC : OSA, ISSN 2156-7085, Bd. 6 (2015), 10, S. 3678-3693

https://doi.org/10.1364/BOE.6.003678
Engemann, Denis; Strohmeier, Daniel; Larson, Eric; Gramfort, Alexandre;
Mind the noise covariance when localizing brain sources with M/EEG. - In: 2015 International Workshop on Pattern Recognition in NeuroImaging (PRNI) : 10 - 12 June 2015, Stanford, CA, USA.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4673-7145-2, (2015), S. 9-12

http://dx.doi.org/10.1109/PRNI.2015.25
Strohmeier, Daniel; Gramfort, Alexandre; Haueisen, Jens;
MEG/EEG source imaging with a non-convex penalty in the time-frequency domain. - In: 2015 International Workshop on Pattern Recognition in NeuroImaging (PRNI) : 10 - 12 June 2015, Stanford, CA, USA.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4673-7145-2, (2015), S. 21-24

http://dx.doi.org/10.1109/PRNI.2015.14
Kitzing, Ralf;
Dosimetrische Untersuchungen zur Bestrahlung von statischen und bewegten Zielvolumina mit ausgleichsfilterlosen Photonenfeldern unter Einsatz verschiedener Bestrahlungstechniken. - 136 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Arbeit wird der Einfluss ausgleichsfilterloser 7 MV-Photonenfelder auf die stereotaktische Bestrahlung von statischen und bewegten Zielvolumina im Bereich der Lunge untersucht. Um die atmungsbedingte Bewegung von Lungentumoren zu simulieren, wurde ein Respirations- mit einem Thoraxphantom gekoppelt. Unter Verwendung von Thermolumineszenzdosimetern "TLD-100" konnten Aussagen zur Dosisverteilung im Inneren eigens entwickelter Tumorphantome getroffen werden. Dafür wurden die TLD zunächst auf ihre Eignung als Messmittel überprüft und im Zuge dessen ihr Linearitätsverhalten, ihre Energieabhängigkeit und die Abhängigkeit von ihrer Ausrichtung zum Strahlenfeld untersucht. Im Zentrum der Betrachtungen stehen die am Universitätsklinikum Leipzig angewandten Methoden für die extrakranielle stereotaktische Bestrahlung von Lungentumoren, weshalb sich Diagnostik, Zielvolumendefinition und Bestrahlungsplanung daran orientieren und in der Arbeit erläutert werden. Der Einfluss der Zielvolumenbewegung auf die Dosisverteilung innerhalb kleiner und großer Tumorphantome wurde für die Anwendung verschiedener Bestrahlungstechniken quantifiziert. Am Linearbeschleuniger Siemens "Artiste" kamen die 3D-konventionelle Radiotherapie, die intensitätsmodulierte Radiotherapie und die modulated Arc-Therapy zum Einsatz. Es konnte nachgewiesen werden, dass die verwendeten inhomogenen Strahlenfelder nicht, wie befürchtet, zu Unterdosierungen in den Randbereichen bewegter Zielvolumina führen.



Rybalko, Ruslan; Haueisen, Jens; Hofmann, Christian;
New type of fluxgate magnetometer for the heart's magnetic fields detection. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 1 (2015), 1, S. 22-25

https://doi.org/10.1515/cdbme-2015-0006
Saleh, Kutaiba; Ammon, Danny; Lehnert, Steffen; Röhr, Sebastian; Detschew, Vesselin; Specht, Martin; Henkel, Andreas; Kaeding, André;
An IHE-conform telecooperation platform supporting the treatment of dementia patients. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 1 (2015), 1, S. 310-313

https://doi.org/10.1515/cdbme-2015-0077
Heinemann, David; Keller, Andreas; Jannek, Dunja;
Experimental computer tomograph : investigation and implementation of iterative reconstruction techniques and modern computer technology. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 1 (2015), 1, S. 290-293

https://doi.org/10.1515/cdbme-2015-0072
Ley, Sebastian; Helbig, Marko; Sachs, Jürgen;
Preliminary investigations of magnetic modulated nanoparticles for microwave breast cancer detection. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 1 (2015), 1, S. 302-305

https://doi.org/10.1515/cdbme-2015-0075
Laqua, Daniel; Brieskorn, Carina; Koch, Jan Hannes; Rothmayer, Markus; Zeiske, Steve; Böttrich, Marcel; Ley, Sebastian; Husar, Peter;
FPGA controlled artificial vascular system. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 1 (2015), 1, S. 446-449

https://doi.org/10.1515/cdbme-2015-0107
Böttrich, Marcel; Ley, Sebastian; Husar, Peter;
Simulation based investigation of source-detector configurations for non-invasive fetal pulse oximetry. - In: Current directions in biomedical engineering. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2364-5504, Bd. 1 (2015), 1, S. 450-453

https://doi.org/10.1515/cdbme-2015-0108
Waclawska, Katarzyna;
Untersuchung der flickerinduzierten Gefäßantwort bei variabler Stimulusgröße. - 65 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die dynamische Analyse mittels Flickerlichtprovokation diente der Untersuchung der Endothelfunktion. Ziel dieser Arbeit ist, mit der dynamischen Gefäßanalyse (DVA) des Einflusses unterschiedlichen Stimulusgröße auf die Gefäßantwort bei Flickerlichtstimulation klären und die Suche nach Verbindungen mit registrierten ERG-Signal. Die dynamische Gefäßanalyse, welche in dieser Studie mit der Forschungs-URC durchgeführt wird, bietet die Möglichkeit einer nichtinvasiven Untersuchung funktioneller Eigenschaften retinaler Gefäße. In der vorgestellten Studie wurden bei 10 gesunde Personen das zeitliche arterielle und venöse Gefäßverhalten untersucht. Das Durchschnittsalter der Studiengruppe hat 25,6 Jahre ± 4,22 betragen. Bei allen Probanden wurde während 380s mittels Dynamic Vessel Analyser (DVA, IMEDOS GmbH, Jena) arterielle und venöse Netzhautgefäßabschnitts mit Flickerlicht-Stimulation die Gefäßdilatation bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass retinale Gefäßdurchmesseränderungen von Größe der Stimulus abhängig sind. Zusammen mit der Größe des Stimulus erhöht sich auch spürbar aber nicht signifikant die Antwort der registierte ERG-Signal. Flickerinduzierte Reaktion der retinalen Gefäßdurchmesser kann kontinuierlich mit einem modifizierten System, bzw. URC trennt spektral das Flicken-Stimulation vom Fundus Beleuchtungslicht gemessen werden. Vaso-dilatation von retinalen Arterien als Reaktion auf kurzwellige Flimmern mit Frequenzen 12.5 Hz beobachtet, was anzeigt, dass die parvozelle und magnozelle Nervenbahnen mit dieser Stimulation aktiviert sind.



Rönsch, Konstantin;
Konzeption der Lehrveranstaltung "Technisches Seminar Strahlentherapie". - 201 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Arbeit wird das Konzept für ein neues und fakultatives Lehrangebot in der Vertiefungsrichtung der Radiologischen Technik und Strahlenschutz der Technischen Universität Ilmenau beschrieben. Die Lehrveranstaltung behandelt den Themenkomplex einer Strahlentherapie aus Sicht eines Medizinphysik-Experten und wird unter dem Namen Technisches Seminar Strahlentherapie in das Lehrangebot aufgenommen. Das Hauptanliegen der Arbeit ist die Erstellung eines Lehrplans, eine Gliederung der Themenkomplexe sowie eine geordnete Struktur des zeitlichen Ablaufs des Technischen Seminars. Es wird auf die verwendete Methodik, sowie die unterschiedlichen Lehrformen eingegangen. Wesentlicher Aspekt ist bei allen Themen die Praxisorientierung. Zwei Praktika zur Bestrahlungsplanung sind im Lehrmodul enthalten. Während mit der Software Eclipse verschiedene Bestrahlungspläne erstellt werden, erfolgt im zweiten Praktikum mit der nichtkommerziellen Software FLUKA eine Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen ultraharter Bremsstrahlung und verschiedenen Medien mit Hilfe des Simulationsprogramms. Weiterhin wird der Anknüpfungspunkt für eine interne Planungsstudie in das Lehrkonzept eingearbeitet. Den Abschluss der Lehrveranstaltung bilden Exkursionen zu fachspezifischen Abteilungen der Strahlentherapie.



Dinh, Christoph;
Brain monitoring : real-time localization of neuronal activity. - Aachen : Shaker, 2015. - XVII, 141 S.. . - (Berichte aus der Medizintechnik) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
ISBN 978-3-8440-3837-8

Magnetoenzephalographie (MEG) eignet sich mit seiner hohen zeitlichen Auflösung als Messverfahren für neuronale Aktivität. Die Kombination eines MEG-Systems mit einer Software zur Echtzeit-Datenanalyse würde daher vielfältige neue Möglichkeiten eröffnen. Beispielsweise könnten Stimulationen bereits während des Experimentes hinsichtlich ihrer zeitlichen Abstimmung und anderer Parameter an die kontinuierlich analysierte Gehirnaktivität angepasst werden. Darüber hinaus könnte der Arbeitsablauf der Datenanalyse, insbesondere bei klinischen Studien, effektiver gestaltet werden. Zur Realisierung einer solchen Echtzeit-Datenanalyse stellen sich zwei Herausforderungen: der geringe Signal-Rausch-Abstand (SNR) und das für die notwendigen Berechnungen kurze Zeitfenster. Diese Arbeit präsentiert neue Lösungsansätze um diese Herausforderungen zu meistern. Ein geringer SNR reduziert die Zahl der Quellen, die zuverlässig unterschieden werden können. In dieser Arbeit wird ein Lösungsansatz präsentiert, welcher den Quellraum basierend auf einem kortikalen Gehirnatlas reduziert und es damit erlaubt Quellen auch unter höherem Rauschen zu unterscheiden. Jede kortikale Region wird durch einen kleinen Satz von Dipolen repräsentiert, welcher mit Hilfe eines Clusteralgorithmus bestimmt wurde. Die vorgestellte Technik führt verglichen mit Standardverfahren, welche in der Regel gleichverteilte Quellverteilungen zu Grunde legen, zu einer fokaleren Lokalisierung von Aktivierungen und verringerten Scheinaktivierungen. Basierend auf dem Clusteransatz wurden zwei inverse Verfahren, ein verteiltes und ein sparses, für die Echtzeitanwendung adaptiert. Dynamic Statistical Parametric Mapping (dSPM) wurde zum Zweck der verteilten Quellenschätzung angepasst. Die Verfahrensmethode der Real-Time Clustered Multiple Signal Classification (RTC-MUSIC) wurde entwickelt um zusätzlich zu sparsen Lokalisierungsergebnissen durch Korrelationsinformationen Rückschlüsse auf Konnektivitätsmetriken zwischen kortikalen Regionen zu erhalten. Bei den neuen Verfahren wurde bei der Entwicklung ein großer Schwerpunkt auf die Berechnungseffektivität gelegt, um die Echtzeit-Beschränkungen einzuhalten. Gemeinsam mit dem open-source Framework MNE-CPP, das ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit angelegt und entwickelt wurde, bereiten die in dieser Arbeit vorgestellten Algorithmen den Weg zum nicht-invasiven Gehirn-Monitoring.



Klemm, Matthias; Dietzel, Alexander; Nagel, Edgar; Schweitzer, Dietrich;
Repeatability of wide-field autofluorescence lifetime imaging at the human retina in healthy volunteers. - In: Acta ophthalmologica : the official journal of the Nordic Ophthalmological Societies.. - Oxford : Blackwell, ISSN 1755-3768, Bd. 93 (2015), Supplement S255, insges. 1 S.

http://dx.doi.org/10.1111/j.1755-3768.2015.0509
Glindemann, Christin;
Charakterisierung von Mantelwellensperren für die Magnetresonanztomographie. - 79 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Mantelwellensperren (MWS) und der Untersuchung der Verwendungsmöglichkeiten in der Magnetresonanztomographie. Es wird zuerst der Frage nachgegangen, was für eine Charakterisierung von MWS benötigt wird und unter welchen Bedingungen eine Charakterisierung möglich ist. Des Weiteren soll geklärt werden inwieweit eine Verwendung der betrachteten MWS, im Bereich der MRT, umsetzbar ist. - Zu Beginn wurde ein bereits erprobter Messaufbau untersucht. Dieser diente anschließend als Vorlage zur Untersuchung einer vorhandenen Montage- und Klebefassung für MWS und deren Optimierungspotential in Bezug auf die Verwendung als Messaufbau für MWS. Des Weiteren wurden die Eigenschaften verschiedener Bauarten von MWS analysiert. Dies geschah mittels zwei verschiedener Messmethoden (Messung mit Messaufbau; Direktmessung). Zudem fand ein Vergleich der verwendeten Messmethoden statt sowie eine Beurteilung welche der Methoden am besten zur Charakterisierung von MWS geeignet ist. Dabei wurde auch das Verhalten von MWS auf diversen Messunterlagen (Rohacell-Plätchen; GFK-Unterlage; Styropor-Kissen) bewertet. - Die Fragestellungen wurden auf der Grundlage der Auswertung aktueller Fachliteratur und anhand von experimentellen Messergebnissen diskutiert und ausgearbeitet. - Im Ergebnis zeigt sich, dass es deutliche Unterschiede zwischen den Messmethoden (Messaufbau; Direktmessung) gibt. Bei dem Messaufbau handelt es sich um eine stabile Konstruktion mit festem Massebezugspunkt. Dies ist bei der Direktmessung nicht der Fall. Bei der Direktmessung ist eine schnelle Anpassung an die verwendete MWS möglich, aber es treten zusätzliche Störfaktoren (z.B. Übersprechen der Messleitungen) bei den Messungen auf. Diese verfälschen, je nach Position (Lage) der Messleitungen zueinander, die Messergebnisse. Aufgrund dessen liefert die Direktmessung nur relativ auswertbare Messergebnisse und dient daher eher als Vergleich zu den absolut verwertbaren Messungen mit dem Messaufbau. Um die Genauigkeit der Messungen mit dem Messaufbau weiter zu erhöhen, sollte dieser weiter stabilisiert werden. Dies könnte bspw. durch eine verbesserte Kabelführung der Messleitungen oder durch vergoldete Messkontakte erreicht werden. Dadurch wäre ebenfalls eine bessere Kalibrierung (Normierung) des Messaufbaus durch das verwendete Messgerät (Network Analyzer) möglich. Ergebnis dieser Maßnahmen wären konstantere Messergebnisse sowie die Möglichkeit einer besseren Charakterisierung der untersuchten MWS.



Hartung, Markus;
Design eines Mehrkanal-EEG-Verstärkers mit Multireferenz. - 72 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Elektroenzephalografie ist ein üblicher Standard zur Untersuchung neuronaler Funktionen und in der medizinischen Diagnostik. Dabei werden kortikale Feldpotentiale bipolar abgeleitet. Der verwendete Referenzpunkt beeinflusst die Qualität der Messung entscheidend, daher soll dessen Einfluss in dieser Masterarbeit näher betrachtet werden. Zu diesem Zweck wurde ein Aufbau konzipiert, mit dem die gleichzeitige Ableitung gegen zwei beliebige Referenzen möglich ist. Als Beispielreferenzen wurden Cz und A1 gewählt, die in der Praxis üblicherweise genutzt werden. Anhand von drei verschiedenen Messszenarien soll der Aufbau validiert und der Einfluss der Referenz auf die Interpretierbarkeit der Ergebnisse betrachtet werden. Es zeigten sich teils erhebliche Unterschiede in den Referenzen, die hauptsächlich durch die verschieden starke Überlagerung mit 50 Hz Rauschen und kardiovaskulären Anteilen zustande kamen. Durch die zeitgleiche Doppelreferenzierung kann auch ein in der Praxis übliches Verfahren, die Rereferenzierung, untersucht werden. Bei dieser Betrachtung zeigte sich, dass die nachträgliche Referenzierung auf eine beliebige Elektrode ohne große Fehler möglich ist.



Mazzoli, Bastian;
Inbetriebnahme eines PDMS aus Sicht der Medizintechnik unter Berücksichtigung der IEC 80001. - 73 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Ein Patientendatenmanagementsystem (PDMS) stellt sich als innovatives, rechnergestütztes Dokumentationsprogramm der Intensivmedizin dar. Durch die Kopplung mit den Medizingeräten der Intensivstation oder dem Operationsbereich lässt sich eine vollautomatische Aufzeichnung der Vitaldaten realisieren. In der Folge entstehen enorme Datenmengen, die im Sinne des Patienten vertraulich zu behandeln sind. Wie durch diese Arbeit gezeigt wird, ist die IEC 80001 eine nützliche Voraussetzung zur Beurteilung der Risiken. Im Vorfeld des Risikomanagement-Prozesses der IEC 80001 wird ein grundlegendes Verständnis für das Patientendatenmanagementsystem erarbeitet. Durch die Betrachtung des Programms aus Sicht der Medizintechnik, kann ein Überblick der Kommunikation zwischen Medizingeräten und Patientendatenmanagementsystem entwickelt werden. Insbesondere die Verknüpfung von Medizin- und Informationstechnik lässt neue Risiken entstehen, die mit Hilfe der IEC 80001 bewertet werden können. Durch die Betrachtung der Risiken nach ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit und ihrem Schaden, ist es möglich Gefährdungen zu erkennen. Diese werden mit Hilfe von Risikokontrollmaßnahmen auf ein entsprechend geringes Risiko reduziert. Im Anschluss kann das Patientendatenmanagementsystem ohne Risiken in Betrieb genommen werden.



Balau, Valentin; Großjohann, Rico; Jürgens, Clemens; Schwarz, Philipp; Dietzel, Alexander; Unger, Volkmar; Saleh, Kutaiba; Haueisen, Jens; Tost, Frank H. W.
Modifizieren sich die Applanationsimpulse des Ocular Response Analyzers (ORA) bei höherer Gewebespannung im tierexperimentellen Augenmodell. - In: Der Ophthalmologe : Zeitschrift der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft.. - Berlin : Springer, ISSN 1433-0423, Bd. 112.2015, 1, Suppl., S. S158

http://dx.doi.org/10.1007/s00347-015-0116-5
Fetisova, Maria;
Auswirkungen einer HGÜ-DC-Spannungsregelung auf das Drehstromverbundnetz-PArametrierungsempfehlungen. - 47 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Grundgedanke bei der Errichtung eines HGÜ-Netzes ist die Entlastung des unterlagerten HDÜ-Netzes in der Übertragung großer Energiemengen über große Distanzen. Daraus ergibt sich, dass ein HGÜ-Netz in Verbindung mit einem HDÜ-Netz zu betrachten ist. Aus dieser Verknüpfung heraus ergeben sich Wechselwirkungen zwischen Übertragungsnetzen. Vermachte HGÜ-Netze existieren noch nicht, werden aber in mehreren Studien diskutiert. Auch für die Netzbetriebsführung für vermaschte HGÜ-Netze exisitieren schon einige Untersuchungen. Um aber die geforderten Lestungen von eingen GW an jedem Umrichter umzusetzen, wurde ein Mechanismus benötigt, der eine sichere Stromübertragung gewährleistet. Des Weiteren soll die Funktion möglich Schwingungen vermeiden, welche zu Fehlverhalten führen können. Ausgewählt wurde eine kontinuierliche Regelfunktion zur loklaen DC-SPannungsregelung. Diese Regelfunktion wird durch einen Steilheitsfaktor beinflusst. Das Ziel der Bachelorarbeit ist den Einfluss des Steilheitsfaktors auf das unterlagerte AC-Netz anhand der vorgegebenen Kurzschlussleistungen zu untersuchen.



Zender, Johannes;
Konzipierung und Aufbau eines Messsystems zur synchronen Biosignalerfassung mittels UWB-Sensorik und Elektrokardiogramm. - 83 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Erfassung und Auswertung des Elektrokardiogramms ist eine grundlegende und weit verbreitete Diagnosetechnik in der Medizin. Der untersuchende Arzt kann damit innerhalb kurzer Zeit und mit wenig Aufwand erste Aussagen über die elektrische Aktivität des menschlichen Herzens und zur Funktionalität der Reizweiterleitung treffen. Jedoch sind im Elektrokardiogramm keine Informationen über die tatsächliche Pumpleistung oder das mechanische Verhalten des Herzens vorhanden. Zur Detektion der Herzmechanik wird der Einsatz einer Ultrabreitband-Radarsensorik untersucht. Diese basiert in der vorliegenden Arbeit auf der M-Sequenz Technologie und zeichnet sich durch eine sehr geringe Strahlungsleistung und die Verwendung von nichtionisierender elektromagnetischer Strahlung aus. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Ultrabreitband-Technik gut für den Einsatz im medizinischen Bereich geeignet. Durch die Zusammenführung des Elektrokardiogramms und der Radarsensorik wird die diagnostische Aussagekraft zur Funktionalität des menschlichen Herzens gestärkt. Schwerpunkt dieser Arbeit ist der Aufbau einer Hardwareplattform zur gleichzeitigen Erfassung beider Sensoriken und deren zeitliche Synchronisation. Es wurde eine Schaltung zur Analog-Digital-Wandlung des analogen Elektrokardiogramms entwickelt und aufgebaut, welche an eine Synchronisationseinheit aufgesteckt wird. Die auf einem Kleinrechner basierende Synchronisationseinheit wurde für die Aufnahme, Synchronisation und Ausgabe der Rohdaten programmiert. Durch Testmessungen an Probanden können bereits erste Aussagen über physiologische Korrelationen zwischen UWB-Sensorik und Elektrokardiogramm und damit Prognosen zur praktischen Einsatzfähigkeit getroffen werden.



Nöldner, Pia;
Bestimmung der Tränenfilmaufrisszeit mit einem neuartigen Wellenfront/Streulicht-Analyse-Gerät. - 57 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Nach einer Einführung in Aufbau und Funktion der Tränenorgane und die Schichten des Tränenfilms kommen wir zum "trockenen Auge" und seiner Diagnostik. Anhand dessen motivieren wir die Benutzung eines neuen Hartmann-Shack-Sensors zur Bestimmung der Tränenfilmaufrisszeit (TFA), dessen besonders abweichender Wert Symptom für ein trockenes Aufgabe sein kann. Außerdem fragen wir, inwiefern sich die TFA bei längerem Tragen von Kontraktlinsen verkürzt. Im weiteren Verlauf widmen wir uns den Parametern, die aus den Daten des Hartmann-Shack-Sensors ermittelt werden können und Aufschluss über das Auftreten des Tränenfilmaufrisses geben könnten. Darunter sind die Zernike-Polynom, der High-Order-RMS und Größen, wie der "Michelson Contrast", das "Mean Tile Moment" oder die "Cross-Sectional Area At Half Height". Nach Überlegungen, warum diese Werte das Potential haben, Änderungen im Tränenfilm widerzugeben, entwickeln wir Methoden zu ihrer Analyse. Wir leiten zwei TFA-Erkennungs-Verfahren (TFAEV) unter der Annahme, dass zunächst keine signifikante Wertänderung, dann eine mit exponentieller Geschwindigkeit zu beobachten wäre, ab. Beide nähern den Werteverlauf durch eine Exponentialfunktion an und ziehen anhand ihres Verlaufes Rückschlüsse auf einen möglichen Tränenfilmaufriss. Es zeigt sich allerdings, dass das Modell der Exponentialfunktion nicht immer gut passt, was uns zur Analyse absoluter Messwerte führt. Um unabhängig vom Wertebereich zu sein, normieren wir die Messwerte auf den prozentualen Anteil am Wert zum Zeitpunkt Null. Gegen starke Ausreißer wird zusätzlich eine Medianfilterung bemüht. Es folgt die Präsentation von Experimentergebnissen mit zwei Probanden. Es wurde keine statistische Signifikanz angestrebt, diese Arbeit soll lediglich als Machbarkeitsstudie dienen. In der folgenden Diskussion zeigen wir auf, dass wir auch tatsächlich wichtige Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren herausstellen können und eine erste Bewertung hinsichtlich ihrer Benutzbarkeit für automatisierte Diagnostik geben können. Interessanterweise lassen unsere Ergebnisse nur eine negative Beantwortung der eingangs gestellten Fragen nach der Verkürzung der TFA zu: Wir konnten über einen Tag hinweg keine Verkürzung der TFA beobachten. Die Arbeit schließt mit der Ableitung offener Fragen und Aufgaben aus den noch bestehenden Unzulänglichkeiten der vorgestellten TFAEV.



Sandig, Romy;
Entwicklung, Aufbau und Bewertung von Messphantomen für die Magnetpartikelbildgebung (MPI) und Magnetresonanztomografie (MRT). - 81 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Verwendung von magnetischen Nanopartikeln in der Medizin für therapeutische und diagnostische Zwecke gewinnt zunehmend an Bedeutung. So auch zum Beispiel als Kontrastmittel für das neue und vielversprechende Bildgebungsverfahren namens Magnetic Particle Imaging (MPI). Das Prinzip des MPI wurde zuerst von Gleich 2005 (Gleich & Weizecker, 2005) vorgestellt und verwendet das nichtlineare Verhalten der magnetischen Nanopartikel in einem externen Feld für die Bilderzeugung. Die ersten kommerziellen Geräte, die vor kurzem in Betrieb genommen wurden, müssen für ihre Leistungsfähigkeit getestet werden. Für diese Tests müssen Messphantome aus magnetisch und mechanisch geeigneten Kombinationen magnetischer Nanopartikel und Phantommaterialien hergestellt werden. Um geeignete Kombinationen zu ermitteln, wurden vorbereitete Kombinationsproben mit einem Vibrationsmagnetometer und mit einem Mikroskop untersucht. Aus den geeigneten Kombinationen wurden dann Phantome hergestellt, welche im Anschluss in einem MRT und einem MPI vermessen wurden.



Habermann, Saskia;
Development of a measuring configuration to determine the force on retractors. - 57 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Bachelorarbeit geht es um das Erstellen eines Messaufbaus zur Bestimmung der Kraft an Wundhaken. In der Hals-Nasen-Ohren-Abteilung des Ninewells Hospital und Medical School in Dundee, Schottland, werden in den Operationen neben herkömmlichen Metallwundhaken auch flexible Wundhaken eingesetzt. Es ist nicht bekannt, welche Kräfte auf die Wunde einwirken und ob diese Kräfte vergleichbar mit den üblichen Metallhaken sind. Ziel der Bachelorarbeit ist es, einen Weg zu finden um diese Fragestellung beantworten zu können. Zunächst erfolgt ein Überblick über die Grundlagen. Hierbei geht es um verschiedene Möglichkeiten der Kraftmessung, insbesondere Dehnmessstreifen und die bei ihnen wirkenden physikalischen Effekte sowie die verschiedenen Arten von Brückenschaltungen. Daraufhin wird die Entwicklung der Messschaltung und die Implementierung des dazugehörigen Programms vorgestellt. Es folgt die Durchführung eines Experiments zur Kraftmessung sowohl am herkömmlichen Wundhaken als auch am elastischen. Die Ergebnisse werden verglichen und interpretiert und es wird ein Ausblick auf mögliche Veränderungsvorschläge für zukünftige Versuche gegeben.



Dettmann, Anika;
Abhängigkeit des Messstroms eines elektrochemischen O2-Sensors von der Elektrolytzusammensetzung. - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Bei der Sauerstoffmessung mit elektrochemischen Sensoren ist die Messgröße ein Strom, der durch eine Elektrodenrekation zustande kommt. Bei dem in dieser Arbeit untersuchten Sensor kann sich durch die Umgebungsfeuchte die Zusammensetzung des an der chemischen Reaktion beteiligten Elektrolyten im Inneren des Sensors ändern. Dadurch ändert sich der Messstrom und die daraus berechnete Sauerstoffkonzentration. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird die Abhängigkeit des Messstroms von der Elektrolytzusammensetzung untersucht. Hierfür werden 100 Sensoren trocken bzw. feucht gelagert und während ihrer Anpassung an die Umgebungsfeuchte merhfach vermessen. Dies geschieht bei der geregelten Dosierung unterschiedlicher Sauerstoffkonzentrationen. weiterhin wird der Einfluss der Elektrolytzusammensetzung auf die Gegenelektrodenspannung bei Raumluft untersucht.



Sprenger, Hanna;
Sauberkeitsanforderungen an flexible Endoskope. - 131 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Während des Fertigungsprozesses von flexiblen Endoskopen werden Verschmutzungen unterschiedlicher Art durch verschiedene Bearbeitungsschritte, Hilfsmaterialien und Betriebsstoffe auf die Produkte aufgebracht. Einen weiteren Einfluss auf die Sauberkeit haben die vorherrschenden Umgebungsbedingungen, sowie die Lagerung und der Transport der Geräte. Ziel der Arbeit ist es ein Konzept für die KARL STORZ GmbH & Co. KG zu entwickeln, welches die Auslieferung der flexiblen Endoskope in einem sauberen, definierten Zustand gewährleistet. Die Konzeptentwicklung basiert auf den Anforderungen aus nationalen und internationalen Normen, Gesetzen und Richtlinien sowie Anforderungen nichtnormativen Ursprungs aus einer Risikoanalyse. Diese Analyse identifiziert mögliche Risiken hinsichtlich der Produktverschmutzung anhand der standortspezifischen Gegebenheiten. Hintergrund dieser Arbeit ist es, die derzeitige Produktqualität in Bezug auf die Sauberkeit festzustellen, die be-stehenden Produktionsbedingungen zu überprüfen und zu kontrollieren. Eine Ist-Aufnahme an der Produktionsstätte in Garching spiegelt den aktuellen Zustand beispielhaft wider. An ausgewählten Worst-Case-Produkten werden Labortests durchgeführt, welche den aktuellen Stand der Sauberkeit der flexiblen Endoskope aufzeigen in dem sie zum jetzigen Zeitpunkt an den Kunden ausgeliefert werden. Unabhängig von den Testergebnissen werden verschiedene Lösungsansätze herausgearbeitet, welche abschließend auf Basis der Laborergebnisse bewertet werden. Diese Konzepte umfassen sowohl Maßnahmen zur Anpassung der Produktionsbedingungen als auch die Möglichkeit einer maschinellen Endreinigung, welche mit Hilfe unterschiedlicher Anlagen erfolgen kann.



Seeck, Andrea;
Erfassung und Auswertung nichtinvasiver kardiovaskulärer dynamischer und morphologischer Parameter, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: 166 Bl., 5,95 MB). : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
- Parallel als Druckausg. erschienen

Die Bedeutung der autonomen Regulation des Herz-Kreislauf-Systems wurde in verschiedenen klinischen Studien, die sich auf die erweiterte Diagnostik und prognostische Risikoerkennung von Patienten mit kardiovaskulären Krankheiten fokussiert haben, bereits vielfach nachgewiesen. Bisherige Analysen beschränkten sich meist auf die separate Betrachtung des Rhythmus oder der Morphologie verschiedener kardiovaskulärer Signale, ohne die Interaktionen dieser Komponenten miteinander zu betrachten. Im Rahmen dieses Promotionsvorhabens wurden umfangreiche Analysen zur zeitlichen Variabilität morphologischer Eigenschaften des EKG und der nichtinvasiven kontinuierlichen Blutdruckkurve sowie deren Interaktion mit rhythmischen Charakteristika dieser Signale durchgeführt. Des Weiteren wurden die Möglichkeiten der Laser-Doppler-Flowmetrie zur Erkennung von Veränderungen der Mikrozirkulation als periphere Zielgröße der Herz-Kreislauf-Regulation untersucht. Hierzu wurden zum einen etablierte Verfahren zur Bewertung der autonomen Herz-Kreislauf-Regulation angewandt und zum anderen neue Algorithmen besonders zur Interaktionsanalyse zwischen zwei Signalen entwickelt und in umfangreichen Untersuchungen an simulierten und realen Daten getestet und validiert. Mittels dieser Methoden konnten geeignete Parameter zur Erkennung von Veränderungen des Herz-Kreislauf-Systems von Patienten mit Schizophrenie sowie Patienten mit rezidivierendem Vorhofflimmern aufgezeigt werden. Hierauf aufbauend wurden Schlussfolgerungen gezogen, welche zum Verständnis für das erhöhte Risiko für das Auftreten bzw. die Progression einer kardiovaskulären Erkrankung bei diesen Patienten beitragen können.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26333
Potyka, Fabian;
Eruierung und mögliche Implementierung von UDI-Kennzeichnungen und gerätespezifischen Informationen auf Applikatoren des INTRABEAM-Systems mittels RFID-Technologie. - 112 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Ziel der vorliegenden Bachelorthesis ist es, umfassende Grundlagen im Rahmen einer ersten Machbarkeitsstudie zur Implementierung von Radio Frequency Identification (RFID)-Technologie auf bestimmten Komponenten des INTRABEAMSystems der Carl Zeiss Meditec AG darzustellen. Konkret sollen auf den Applikatoren (Anwendungsteilen) damit bestimmte Informationen, wie der Code der Unique Device Identification (UDI) und wichtige Kalibrationsdateien gespeichert und anschließend bei Bedarf automatisch und kontaktlos ausgelesen werden. Im Grundlagenteil findet zunächst, neben der Vorstellung des INTRABEAMSystems, eine ausführliche Erläuterung dieser zu speichernden Informationen statt. Im Anschluss wird detailliert auf die RFID-Technik eingegangen und die hier verwendete Hard- und Software präsentiert. Mit dieser werden dann in einer initialen Testphase erste, grundlegende Versuche durchgeführt, als deren Ergebnisse festgehalten werden können, dass Hochfrequenztechnik deutliche Vorteile gegenüber Ultrahochfrequenzsystemen hat, die Transponder optimal in kleinen Ausfräsungen an der jeweiligen Applikatoroberfläche angebracht sind und die externe Leseantenne in einem Winkel von α = 30&ring; - 40&ring; zum Applikator hin, knapp einen Zentimeter entfernt von diesem zu befestigen ist. Anschließend folgt mit dieser reduzierten Auswahl eine weitereTestreihe, in der die verklebtenTransponder den typischen Wiederaufbereitungszyklen und einer definierten Strahlenexposition unterzogen werden, ohne dass gravierende Schäden zu beobachten sind. Nach einer kurzen Softwareeinführung zur Programmierung und Auslesung der Datenträger wird das INTRABEAM-System auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse mit RFID-Technik ausgestattet und die eingangs formulierten Ziele erreicht. Verbleibende Herausforderungen, welche zur industriellen Implementierung bewältigt werden müssen, wie beispielsweise eine Anpassung der Software an die speziellen Anforderungen bei INTRABEAM, werden abschließend genannt.



Schliack, Max-Maximilian;
Entwicklung eines Ladereglers für Lithium-Ionen-Akkumulatoren für den Betrieb in hochwertigen Atemgeräten mit Vergleich zu bestehenden Ladereglern. - 152 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Ladereglers für Li-Ionen-Akkumulatoren zur Verwendung in hochwertigem Atemgeräten und dessen Vergleich mit bestehenden Systemen. Als bestehende Systeme werden ein aktuell in Atem- bzw. Beatmungsgeräten eingesetzter Laderegler, sowie ein Hardware-Regler auf Basis eines integrierten Schaltkreises für Li-Ionen-Akkumulatoren verwendet. In diesem Vergleich werden, ausgehend von den Grundlagen der elektrochemischen Energiespeicher, Li-Ionen-Akkumulatoren und existierende Ladeverfahren analysiert. Aus den so gewonnenen Erkenntnissen wird ein bestehendes Ladeverfahren mit dem Fokus auf eine besonders schonende und Lebensdauer erhaltende Akkuladung modifiziert und mittels eines Mikrocontroller-geregelten DC/DC-Wandlers umgesetzt. Für die Wahl eines dafür geeigneten DC/DC-Wandlers werden verschiedene Topologien ohne galvanische Trennung betrachtet und unter den gegebenen Anforderungen analysiert und ausgewählt. Als Besonderheit ist für den Wandler ein übergangsloser Aufwärts- als auch Abwärtsbetrieb erforderlich, um auch bei eventuellen Schwankungen der Versorgungsspannung die Akkuladung zuverlässig zu ermöglichen. Während der gesamten Arbeit steht die Sicherheit des Patienten und aller anderen Benutzer des Gerätes im Vordergrund. Die ausgewählten Topologien werden in Versuchsanordnungen aufgebaut und die durch Messungen ermittelten Werte verglichen und bewertet. Darüber hinaus werden für einen Vergleich zwischen Hardware- oder Mikrocontroller-basierter Regelung auch die Messgenauigkeiten und Toleranzen der verwendeten Reglerschaltungen berechnet, und die Resultate entsprechend beurteilt. Ziel dieser Arbeit ist die Evaluierung der für die gegebenen Anforderungen am besten geeigneten Laderegler.



Zimmermann, Markus;
Beurteilung der Performance von Hörgerätefunktionen mit Hilfe von Hörmodellbasierten Bewertungsverfahren. - 110 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit wurde angefertigt, um den Nutzen der hörmodellbasierten Bewertungsverfahren, PEMO-Q und PEMO-Q HI, für die Entwicklung von Hörgeräte-Features bei der audifon GmbH und Co.KG. zu beurteilen. Um die Fähigkeiten der Programme zu untersuchen, sollten mehrere Hörgerätefunktionen durch PEMO-Q bzw. durch PEMO-Q Hi bewertet werden. Die zu beurteilende Software wurde entwickelt, um objektive Vorhersagen über die Sprach- und Audioqualität von Audiosignalen treffen zu können. Insbesondere sollen diese Programme die Anzahl der notwendigen subjektiven Hörtest reduzieren. Das Programm PEMO-Q HI stellt ein Unterprogramm von PEMO-Q dar. Die Besonderheit dieser Software liegt in der Möglichkeit auf individuelle Hörschäden eingestellt werden zu können. Um die objektiv ermittelten Ergebnisse der Programme vergleichen zu können, wurden die Messergebnisse mit den Erkenntnissen aus einer früheren Studie zur Beurteilung des Feedback Managers und einem subjektiv durchgeführten Hörtest zur Bewertung der Rauschunterdrückung verglichen. Diese Untersuchung hat gezeigt, dass das Programm PEMO-Q grundsätzlich zur Bewertung von Hörgerätefunktionen geeignet ist. Bei zu großen Hörgeräte Offset und bei stark verrauschten Testsignalen zeigte das Programm allerdings Schwächen. Das Programm stellt eine sinnvolle Ergänzung zu subjektiven Hörtests dar, kann aber in seinem aktuellen Entwicklungsstadium diesen noch nicht ersetzen.



Görmei, Juliane;
Entwicklung und Aufbau geeigneter gewebeähnlicher Brustphantome für die UWB-Bildgebung. - 100 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Nach dem Robert-Koch-Institut erkranken 32 % aller Frauen im Laufe ihres Lebens an Brustkrebs. Zum derzeitigen Stand ist die Mammografie das sicherste Verfahren zur Brustkrebsfrüherkennung. Als vielversprechender Ansatz gilt die UWB-Bildgebung. Die UWB-Sensorik basierend auf die M-Sequenz-Technologie nutzt, statt die Röntgenstrahlung, den hohen dielektrischen Kontrast zwischen gesundem und bösartigem Gewebe, welche die Abgrenzung und Lokalisation von Tumoren ermöglicht. In der vorliegenden Arbeit werden geeignete gewebeähnliche homogene und heterogene Brustgewebsphantome für die UWB-Bildgebung hergestellt. Hierbei werden zwei unterschiedliche Ansätze für die Realisierung der Brustphantome untersucht. Im Vorfeld werden durch Spektroskopiemessungen an homogenen Proben die dielektrischen Eigenschaften untersucht, um für die Herstellung der Gewebeschichten die optimale Zusammensetzung zu bestimmen. Des Weiteren werden diese Phantomproben auf ihre Langzeitstabilität und chemische Beständigkeit geprüft. Die anatomischen Strukturen werden auf die vier Gewebetypen: Haut, Fett, Drüsen- und Tumorgewebe begrenzt. Die Gewebeimitate werden durch Glyzerin mit destilliertem Wasser oder durch Silikon mit Carbon Black und Grafit hergestellt. Für die Tumornachbildungen werden Edelstahlkugeln sowie kugelförmige Phantome aus Triton-X-151 eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Glyzerin- und Silikonphantomproben zur Nachbildung der Gewebeschichten in der Brust geeignet sind und eine gute Übereinstimmung mit den Gewebeeigenschaften besitzen. Ebenso sind Silikonproben mit Carbon Black und Grafit stabil in ihren dielektrischen Eigenschaften über einen Zeitraum von fünf Monaten und können somit als luftdichte Haut des Brustphantoms eingesetzt werden. Für hoch wasserhaltige Gewebearten eignen sich hingegen die Glyzerinproben. Insgesamt werden neun Brustgewebsphantome mit realitätsnahen dielektrischen Eigenschaften entwickelt.



Sachs, Jürgen; Helbig, Marko; Kmec, Martin; Herrmann, Ralf; Schilling, Kai; Plattes, Susanne; Fritsch, Hans-Christian
Remote heartbeat capturing of high yield cows by UWB radar. - In: 2015 16th International Radar Symposium (IRS) : 24 - 26 June 2015, Dresden, Germany.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4799-7841-0, (2015), S. 961-966

http://dx.doi.org/10.1109/IRS.2015.7226225
Dimmerling, Michaela;
Implementierung des Qualitätssicherungssystems Compass für intensitätsmodulierte Bestrahlungstechniken. - 71 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Zur Therapie von Krebspatienten gibt es verschiedene Behandlungsformen. Die Anzahl der Bestrahlungen mit ionisierenden Strahlen steigt zunehmend an. Durch Innovationen im Bereich der Hard- und Software entstehen auch neue Techniken und Modalitäten für die Bestrahlung. Durch diese Weiterentwicklungen wachsen zunehmend die Anforderungen an die Qualitätssicherung, um weiterhin eine korrekte und exakte Bestrahlung des Patienten sicherzustellen. Durch die neuen Bestrahlungstechniken wird die Dosis im Gewebe noch gezielter appliziert, als es mit den bisherigen Methoden möglich war. Um ein sicheres Ineinandergreifen aller beteiligten Komponenten zu gewährleisten, gibt es verschiedene Systeme zur Qualitätssicherung. Für die Qualitätssicherung der intensitätsmodulierten Bestrahlung muss jeder Bestrahlungsplan mit einer 2D Messmatrix gemessen werden. Durch die steigenden Patientenzahlen für diese Bestrahlungstechnik steigt der Messaufwand in gleichem Maße wie sich die Zeit für Messungen im Rahmen der Qualitätssicherung verringert. Auch ist die Auswertung dieser Messungen zunehmend komplexer. Eine andere Möglichkeit zur Qualitätssicherung ist eine 3D Rekonstruktion der Dosis auf Grundlage des Patientenplans in einem vom Bestrahlungsplanungssystem unabhängigen System. Das Compass System der Firma IBA Dosimetry kann zur 3D Dosisrekonsruktion angewandt werden. Es arbeitet als unabhängige Dosisberechnung neben dem Bestrahlungsplanungssystem. Zusätzlich bietet es die Möglichkeit, die Dosisverteilung zu messen, sodass die abgestrahlte mit der berechneten Dosisverteilung verglichen werden kann. Es handelt sich daher bei dem Compass System um eine Kompaktlösung, welche sowohl die Dosisverteilung messen als auch die berechnete Dosisverteilung mit der des Bestrahlungsplanungsprogrammes vergleichen kann. Im Zuge der Modernisierung der Strahlentherapie im Klinikum Fulda wurde das Compass System zur Qualitätssicherung angeschafft. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, dieses neue Qualitätssicherungssystem in den Klinikalltag einzuführen. Mit dem System soll zukünftig die Qualitätssicherung für alle intensitätsmodulierten Bestrahlungstechniken durchgeführt werden. Für die Einführung muss unter anderem die Software installiert, die korrekte Dosisberechnung des Systems verifiziert und das System in den Klinikalltag integriert werden.



Spickermann, Heidi;
Bewertung der Eignung eines Sensorsystems zur kombinierten Druck- und Temperaturmessung für eine Rezirkulationsmessung am Dialysegerät 5008S mit NBC. - 106 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Bei Hämodialysegeräten der Firma Fresenius Medical Care wird die Rezirkulation mit dem Bluttemperaturmonitor ermittelt. Dieser nutzt das Thermodilutionsverfahren. Beim Dialysegerät 5008S mit NBC (Blutschlauchkassette, engl. "New Bloodline Cartridge") besteht bei der arteriellen und venösen Druckmesseinheit eine gute thermische Kopplung zwischen Drucksensor und Blut. Ist dort die Rezirkulationsmessung mit einer kombinierten Druck- und Temperaturmessung möglich, kann das Dialysegerät 5008S mit NBC preisgünstig und schon in der Basisversion mit einer Rezirkulationsmesseinheit ausgestattet werden. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird experimentell untersucht, ob und in wie weit die Rezirkulationsmessung mit einem Sensorsystem aus kombinierten Druck- und Temperaturmesszellen möglich ist. Es wird ebenfalls das Thermodilutionsverfahren ge-nutzt. Als Referenzmessgerät dient ein Bluttemperaturmonitor. Die Temperaturmesseinheit der kombinierten Druck- und Temperaturmesszellen wird in einem Blockkalibrator kalibriert. Die Messzellen werden in das Dialysegerät 5008S mit NBC eingebaut. Es wird der Einfluss der Temperatur der Platte, in der die Sensoren verbaut sind, auf die Medientemperaturmessung am Drucksensor untersucht. Weiterhin wird geprüft, ob trotz Plattentemperatureinfluss die Rezirkulationsmessung möglich ist. Der Einfluss der Plattentemperatur wird quantitativ ermittelt. Aus einem thermischen Ersatzschaltbild wird eine Formel abgeleitet, mit der der Plattentemperatureinfluss bei Rezirkulationsmessungen kompensiert werden soll. Die von den kombinierten Druck- und Temperatursensoren gemessenen Medientemperaturen sind stark von der Temperatur der Aluminiumplatte abhängig. Steigt bei Rezirkulationsmessungen die Plattentemperatur stark an, kann dies dazu führen, dass die arterielle Amplitude invertiert wird. Somit ergibt sich rechnerisch eine negative Rezirkulation. Bei Kompensation des Plattentemperatureinflusses nähern sich die Rezirkulationsergebnisse den Referenzergebnissen. Für geringe Rezirkulationen (R< 10%) ergibt sich eine mittlere Abweichung (vom Referenzmessgerät; arithmetischer Mittelwert ± Standardabweichung) von (1,8 ± 1,9) %, für mittlere Rezirkulationen (10% ≤ R ≤ 20%) eine Abweichung von (2,4 ± 1,9) % und für hohe Rezirkulationen (R> 20%) (1,7 ± 1,5) %. Eine Rezirkulationsmessung ist ohne Kompensation des Plattentemperatureinflusses nicht möglich. Der thermische Widerstand zwischen Sensor und Medium auf venöser und arterieller Seite ist verschieden. Bei angewendeter Kompensation reicht die Genauigkeit nur zum Feststellen von hohen Rezirkulationen (R> 20%) aus, da die Messergebnisse bei geringen und mittleren Rezirkulationen häufig zu falschen Diagnosen führen können. Es muss weiterhin geprüft werden, ob der quantitative Einfluss der Plattentemperatur bei gleicher Einbaulage auch auf andere Messzellen übertragbar ist. Zudem muss untersucht werden, wie sich eine veränderte Einbaulage (Drehen der Messzellen) auf die Temperaturmessung auswirkt. Die absolute Genauigkeit des Rezirkulationsergebnisses vom kombinierten Druck- und Temperatur Sensorsystem muss mit einem deutlich genaueren Referenzmessgerät (invasive Messung) ermittelt werden.



Tilgner, Joachim;
Bildverarbeitungsmethoden zur Reflexionsdetektion und -reduktion. - 67 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Lichtreflexionen in Bildaufnahmen können Teile der im Bild vorhandenen Strukturen überdecken. Dies kann vor allem in Anwendungen der bildverarbeitungsgestützen Objekterkennung zu einer Minderung der Erkennungsleistung führen. Die am Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT entwickelten Technologien des kalibrationsfreien Eyetrackers und des Sekundeschlafwarners verwenden monochromatische Bildaufnahmen, um das menschliche Auge zu erkennen und daraus Informationen über den Zustand des Auges, wie die Blickrichtung bzw. den Lidschluss, abzuleiten. Diese Informationsextraktion kann durch Lichtreflexionen stark gestört werden. Obwohl Eyetracking ein aktuelles Forschungsfeld darstellt und die Problematiken der Reflexionen dabei ebenfalls beachtet werden, stellen die dort angewandten bzw. entwickelten Bildverarbeitungsalgorithmen zur Reflexionsdetektion und ihrer Reduktion keine zufriedenstellenden Lösungen für die Technologien des IDMT dar. Durch den modularen Aufbau und die damit einhergehende Anpassbarkeit dieser Technologien an verschiedenste Anwendungsszenarien, können nur sehr allgemeine Vorhersagen über die Erscheinungsformen der Reflexionen getroffen werden. Aktuelle Bildverarbeitungsalgorithmen zur Detektion bzw. Reduktion von Reflexionen sind allerdings an bestimmte Szenarien und damit bestimmte Erscheinungsformen von Reflexionen angepasst. Daher war es notwendig, einen neuen Bildverarbeitungsalgorithmus zur Reflexionsdetektion zu entwickeln. Dieser Algorithmus wurde sowohl in MATLAB als auch in C++ implementiert. Für die Reflexionsreduktion wurden mehrere Inpainting-Algorithmen auf ihre Leistungsfähigkeit hin untersucht. Auf Grund dieser Untersuchung wurde die Edge-Based Image Restoration nach Rares˜et˜al. in implementiert, da dieser eine gute Rekonstruktion von Kanten in Bildern ermöglicht. Die entwickelte Reflexionsdetektion zeichnet sich durch eine hohe Detektionsleistung auch bei verschiedenen Beleuchtungsbedingungen aus. Durch eine optimale Konfiguration der Eingangsparameter ist es möglich, eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit bei einer gleichzeitig hohen Detektionsleistung zu erzielen. Der Algorithmus zur Reflexionsreduktion zeigt überzeugende Ergebnisse auf realen Bildern bei der Rekonstruktion der durch die Reflexionen überdeckten Bildstrukturen. Auch bei größeren Reflexen, welche mehrere Strukturkanten überdecken werden gute Ergebnisse erzielt.



Röser, Isabel;
Entwicklung eines theoretischen Konzeptes für einen integrierten Atemluftbefeuchter. - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In dieser Bachelorarbeit wird ein theoretisches Konzept eines integrierten Atemluftbefeuchters für die neue Version des Beatmungsgerätes Stephanie entwickelt. Ein Atemluftbefeuchter stellt eine wesentliche Zubehör-Komponente eines Beatmungsgerätes zur Konditionierung der trockenen Atemgase dar. Eine fehlende Konditionierung des Atemgases während der maschinellen Beatmung führt langfristig zu gesundheitlichen Schäden. Für die Anfertigung des theoretischen Konzeptes wird zunächst eine umfassende Literaturrecherche bezüglich verschiedener Verfahren zur Atemgaskonditionierung durchgeführt, die nach dem aktuellen Forschungsstand eingesetzt werden. Anhand der Studien werden Bewertungskriterien herausgearbeitet, welche die Anforderungen sowie wichtigen Faktoren beinhalten, die an einen idealen Atemluftbefeuchter gestellt werden. Auf diese Weise sind die Vor- und Nachteile der verschiedenen Verfahren eines Atemluftbefeuchters ersichtlich und können durch eine Gegenüberstellung miteinander verglichen werden. Die Vor- und Nachteile basieren auf den Studienergebnissen der Messungen mit verschiedenen Atemluftbefeuchtern am Patienten oder an einer geeigneten Testlunge. Im nächsten Schritt wird das Prinzip ausgewählt, welches aufgrund des Ergebnisses der Gegenüberstellung, am geeignetsten für den neuen Atemluftbefeuchter angesehen wird. Auf der Grundlage dieses Prinzips werden die Komponenten ausgewählt, die bei der Entwicklung zu berücksichtigen sind. Zu diesem Zweck wird der Atemluftbefeuchter in die Befeuchterkammer und in das Grundgerät unterteilt. Als geeignetes Verfahren zur Atemgaskonditionierung wird der Oberflächenverdunster ausgewählt, angesichts des patentrechtlichen Schutzes für das Gegenstromverfahren. Der Atemluftbefeuchter besteht aus einer Befeuchterkammer, welche als Einmalartikel verwendet wird und einem Grundgerät, welches zur Mehrwegkomponente gehört. Die Befeuchterkammer besitzt die Aufgabe, das einströmende und trockene Gas zu erwärmen und zu befeuchten, sodass es weiter zum Patienten geführt werden kann. Eine Komponente, welche für die Entwicklung eine Rolle spielt, stellt die Werkstoffauswahl für die Befeuchterkammer dar, wobei die Bodenplatte gesondert betrachtet wird. Für die Gestaltung der Befeuchterkammer wird auf eine runde Form zurückgegriffen, bedingt durch die bessere Luftführung. Das Nachfüllen der Befeuchtungsflüssigkeit geschieht durch einen einfach zu realisierenden Schwimmer, welcher in die Befeuchterkammer integriert wird. Das Grundgerät beinhaltet die komplette Sensorik, die eine Regelung des Atemluftbefeuchters ermöglicht. Für die Beheizung der Bodenplatte und damit des Wasserbades wird eine Heizplatte benötigt. Zum Grundgerät gehört außerdem eine geeignete Bedienungsoberfläche und Displayanzeige für die Parametereinstellung und -darstellung, die aber angesichts der Integrierung des Atemluftbefeuchters durch die Bedienungsoberfläche beziehungsweise Displayanzeige des Beatmungsgerätes erfolgt. Abschließend kann festgestellt werden, dass nach dem heutigen Stand der Technik der Gegenstromverdunster als das optimalste Verfahren zur Atemgaskonditionierung angesehen wird. Jedoch kann durch die Beachtung der Komponenten ein Atemluftbefeuchter entwickelt werden, der ebenso eine adäquate Befeuchtungsleistung erbringt.



Maus, Patrick;
Umbau des FLIO Laborsystems für die Nahinfrarot-Autofluoreszenz. - 55 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der vorliegenden Arbeit wurde das bisherige Fluoreszenz Lifetime Imaging Ophthalmoskop (FLIO) Laborsystem, mit einer Anregungswellenlänge von 473 nm, für die Nahinfrarot-Autofluoreszenz (NIR-AF) umgebaut, optimiert und getestet. Das FLIO soll kleinste molekulare Veränderungen in der Netzhaut dokumentieren. Als Anregungsquelle wurde ein Femtosekundenlaser für den NIR-Bereich mit einer Wellenlänge von 780 nm verwendet. Die Laufzeit der emittierten Photonen wurde mittels der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung gemessen. Außerdem wurden Optiken im Strahlengang für den NIR-Bereich angepasst. Daraufhin wurde die Fluoreszenzlebensdauer mit Hilfe einer speziell dafür entwickelten Software dargestellt. Die daraus resultierenden Aufnahmen des Auges zeigten, dass der Bereich um die Makula mit hoher Autofluoreszenz sowohl bei den NIR-AF Aufnahmen als auch bei den NIR-FLIO Aufnahmen zu sehen war. Zusätzlich war eine Abklingzeit bei der Fluoreszenzlebensdauer zu erkennen.



Alimbekova, Zhamilia;
Räumliche Filterung von EEG-Daten mittels SPHARA-Ansatz zur Verminderung von Einzelkanalstörungen. - 114 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war die räumliche Filterung von EEG-Daten anhand vom Beispiel der VEP-Aufzeichnungen mittels SPHARA-Ansatz zur Verminderung der Einzelkanalstörungen, u. z. musste man die besten geeigneten Filter für die Entfernung der Kanaldriften in den Anwendungsfällen des konventionellen und trockenen Ableitsystemen herausfinden. Zu diesem Zweck wurde zunächst die Vorauswahl des Intervalls der möglichen Filterordnungen aufgrund der Elektrodenpositionen des SPHARA-Ansatzes getroffen. Es wurde bestimmt, dass die Filterordnungen 7 bis 12 für die konventionelle Elektrodenkappe mit 128 Elektroden und 6 bis 12 für das trockene Ableitsystem mit den 95 Kanälen gut geeignet sein können. Danach um die Filtereinwirkung zu prüfen, wurden die ausgerechneten Filter auf die Ersatzdaten, die einzelnen Kanalstörungen enthalten, angewendet. Anhand dieser Daten wurde der Grad der Rauschunterdrückung und das Ausmaß des Filtereinflusses auf die ungestörten Kanäle für die folgenden Fällen abgeschätzt: wenn ein einzelner gestörter Kanal, mehrere Kanäle, die benachbart oder nicht benachbart sind, vorhanden sind. Als die quantitativen Bewertungen wurden die mittleren quadratischen Fehler genommen, die die Differenz zwischen den ursprünglichen und gefilterten Daten bezeichnet. Diese Werte wurden für jede Situation, wenn irgendein Kanal oder Kombination der Kanäle gestört sind, errechnet, die als die Basis für die Erstellung der Box-Whisker-Plots gedient haben. Alle Untersuchungen haben eindeutig gezeigt, dass im ersten Schritt inmitten aller Werte der vorausgewählten Intervalle die besten Filterordnungen für die beiden Ableitsysteme die kleinsten von den möglichen sind. Diese Feststellung wurde anhand der nächsten Punkte angenommen: der maximale Grad der Störungsunterdrückung, minimale Differenz zwischen den ursprünglichen und den gefilterten Daten und die minimale Anzahl der Ausreißer. In der Dauer dieser Analyse wurde auch die folgenden Abhängigkeit erkannt: bei dem Anstieg der Anzahl der nicht benachbarten gestörten Kanäle unterdrückt man das Rauschen besser und beeinflusst die ungestörten Daten weniger als im Fall der Zunahme der benachbarten rauschbehafteten Kanäle. Was auch noch interessant geworden ist, ist dass sich die Störungen in den Kanälen am Haubenrand wegen des Mangels des Nachbarn weniger verringerten. In dem dritten Teil der Analyse wurden die Filter auf die in der Studie aufgenommenen und gemittelten VEP-Daten verwendet. Dafür wurde die künstliche Drift generiert und zu den Daten hinzugefügt. Danach wurde dieselbe Analyse wie für die Ersatzdaten durchgeführt, die alle Abhängigkeiten und Ergebnisse, dass die 7. Filterordnung für das konventionelle Ableitsystem und die 6. Filterordnung für die trockene Elektrodenkappe die für die Verminderung der Einzelkanalstörungen am besten geeigneten sind.



Sühn, Thomas;
Methodische und experimentelle Untersuchungen zum Potential polarimetrischer Messungen in der medizinischen UWB-Bildgebung. - 108 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Ultrabreitbandtechnik erlangt neben der Anwendung in der Kommunikationstechnik zunehmend Bedeutung im Einsatzfeld der medizinischen Sensorik. Auf diesem Gebiet soll UWB ergänzend zu anderen bildgebenden Verfahren zur Detektion und Lokalisierung von Brustkrebs eingesetzt werden. Der Einsatz der Polarisationseigenschaften elektromagnetischer Wellen für die Unterscheidung und Bildgebung von Streumechanismen ist ein verbreitetes Verfahren der Radarfernerkundung. Dieses Konzept auf die Bildgebung der Brust anzuwenden stellt eine Möglichkeit dar, die in polarimetrischen Messungen enthaltenen Informationen im medizinischen Kontext nutzbar zu machen. In der vorliegenden Masterarbeit wurde dieses Prinzip als möglicher Aspekt des Potentials polarimetrischer Messungen für die medizinische UWB-Bildgebung methodisch und experimentell untersucht. Das Ziel ist es auf diese Weise geometrische Strukturen bzw. Oberflächeneigenschaften von Streukörpern charakterisieren zu können. Die Pauli-Matrix-Dekomposition stellt ein Interpretationskonzept auf Basis der Zerlegung der Sinclair-Matrix in vier kanonische Streumechanismen dar. Aufgrund der theoretischen Grundlagen aus der schmalbandigen Radartechnik wurde die Gültigkeit dieser für breitbandige UWB-Signale mit Hilfe von Validierungsmessungen an geometrischen Streukörpern überprüft. Um Messungen entsprechend dem kontaktbasierten Messszenario zur Bildgebung der Brust durchführen zu können, wurden dual-orthogonale Bowtie-Antennen hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik spezifiziert und anhand der Ergebnisse eine Auswahl der Dipol-Größe getroffen. Mit Hilfe eines Arrays dieser Antennen konnten eigens hergestellte Brustphantome mit geometrischen Streukörpern polarimetrisch gemessen werden. Die Signale bzw. deren Pauli-Dekomposition wurden anschließend für die Bildgebung genutzt und in Hinblick auf ihren Informationsgehalt bewertet. Die Zerlegung der Sinclair-Matrix in elementare Streumechanismen konnte für breitbandige Radarsignale nachgewiesen werden. Die Anwendbarkeit auf Messungen zur Bildgebung der Brust konnte ebenfalls gezeigt werden, jedoch führt das kontaktbasierte Szenario aufgrund der Vielzahl an Einflussfaktoren (Dispersion, Antennenanordnung etc.) zu einer vergleichsweise schlechten Trennung der Streumechanismen. Das Potential polarimetrischer Messungen sowie die Pauli-Zerlegung als Basis weiterführender Interpretationsstrategien für die UWB-Bildgebung konnten aufgezeigt werden. Auf dem vorgestellten Dekompositions-Theorem basierende Konzepte auf Basis der Statistik zweiter Ordnung, wie z.B. die Berechnung und Zerlegung der Kohärenz-Matrix [T], bieten vielversprechende Ansätze für weiterführende Forschung auf diesem Gebiet.



Helfricht, Stefanie;
Untersuchung zur Eignung und zum praktischen Einsatz magnetischer Nanopartikel als Kontrastmittel bei der Brustkrebsdetektion mittels UWB-Sensorik. - 89 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird der Einsatz magnetischer Nanopartikel als Kontrastmittel für die Diagnostik von Mammakarzinomen mittels Ultrabreitband-Bildgebung untersucht. Die Ultrabreitbandtechnik (UWB) nutzt Mikrowellen in einem sehr breiten Frequenzbereich aus. Ziel ist es, den geringen dielektrischen Kontrast zwischen Tumorgewebe und dem Drüsen- und Bindegewebe der Brust in der UWB-Bildgebung zu verbessern. Dabei wurde der Ansatz verfolgt, mittels eines sinusmodulierten externen Magnetfeldes die Magnetisierung magnetischer Nanopartikel zu beeinflussen und durch Differenzbildung im UWB-Signal einen Kontrast zu erzeugen. Die UWB-Messungen werden auf Grundlage des M-Sequenzverfahrens mit dualpolarisierten Antennen durchgeführt. Die magnetischen Nanopartikel befinden sich in einem Öl-Gelatine-Messphantom, welches die dielektrischen Eigenschaften der Brust imitiert. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss der Polarisationsrichtung der Antennen, der Verwendung biokompatibler, gehüllter magnetischer Nanopartikel und des umgebenden Mediums der Nanopartikel auf die Kontrastmessungen zu ermitteln. Es werden Messungen mit Ferrofluidproben aus ungehüllten sowie mit Dextran und Carboxymethyldextran umhüllten magnetischen Eisenoxidpartikeln durchgeführt. Die ungehüllten und die mit Dextran umhüllten Partikel werden zudem in eine Öl-Gelatine-Masse eingebracht. In den Ergebnissen zeigt sich, dass nur fünf der acht möglichen Antennenkonfigurationen (Kanäle mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen) für die Kontrastmessungen verwendbar sind. Dabei eignen sich kopolarisierte besser als kreuzpolarisierte Kanäle. Weiterhin ist mit den dextranumhüllten magnetischen Nanopartikeln eine Kontrasterzeugung möglich. Sie bewirken allerdings sowohl im flüssigen als auch im festen Medium (Ferrofluid bzw. Öl-Gelatine) geringere Kontraste als die ungehüllten Nanopartikel. Im Vergleich zu den Ferrofluidproben ist in Öl-Gelatine der Kontrast mit ungehüllten Nanopartikeln höher, für die dextranumhüllten Nanopartikel ist keine deutliche Kontrastzunahme festzustellen.



Titova, Olga;
Auswirkungen der transkraniellen elektrischen Stimulation auf das Elektroretinogramm im menschlischen Auge. - 57 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

In dieser Arbeit wird der Effekt einer transkraniellen elektrischen Stimulation an die elektrische Aktivität im menschlichen Auge untersucht. Transkranielle elektrische Stimulation (tES) ist eine nicht-invasive Methode, um die neuronale Aktivität zu beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wird das ERG während der separaten flackernden Lichtstimulation und der anodalen Stromstimulation sowie während gleichzeitiger flimmernder Lichtstimulation und anodaler Stromstimulation analysiert werden. In der Untersuchung werden drei verschiedenen Typen der tES verwendet, sowie anodale tDCS, gtDCS und tACS. Um die Reaktion der Netzhaut aufzuzeichnen, wurde das Elektroretinogramm (ERG) gewählt. Um die Einwirkung einer transkraniellen elektrischen Stimulation auf die elektrische Aktivität in der Netzhaut zu detektieren, werden die folgende Arten von Datenanalyse verwendet: statistische Analyse; Spektralanalyse mittels schneller Fourier-Transformation; Unabhängigkeitsanalyse mit einem vorläufigen Vergleich der Qualität der fünf häufigsten Methoden; und Zeit-Frequenz Analyse mittels Kurzzeit-Fourier-Transformation. Die Studie ergab die Steigerung der Gesamtleistung in der ERG Antwort bei der Anwendung der anodalen tDCS. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass neuronale Erregbarkeit im menschlichen Auge durch anodale Gleichstromstimulation erhöht wird. Zusätzlich wurde der Versuch gemacht, die Einwirkung der gepulsten und sinusförmigen Stromstimulation auf ERG zu untersuchen.



Götz, Theresa; Milde, Thomas; Curio, Gabriel; Debener, Stefan; Lehmann, Thomas; Leistritz, Lutz; Witte, Otto W.; Witte, Herbert; Haueisen, Jens
Primary somatosensory contextual modulation is encoded by oscillation frequency change. - In: Clinical neurophysiology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1872-8952, Bd. 126 (2015), 9, S. 1769-1779

http://dx.doi.org/10.1016/j.clinph.2014.12.028
Pahl, Christina; Supriyanto, Eko; Detschew, Vesselin
Evaluation of UML modeling tools for clinical pathways used in health information systems. - In: 2015 10th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI) : 17 - 20 June 2015, Águeda, Aveiro, Portugal.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4799-8330-8, (2015), insges. 6 S.

http://dx.doi.org/10.1109/CISTI.2015.7170540
Fiedler, Patrique; Pedrosa, Paulo; Griebel, Stefan; Fonseca, Carlos; Vaz, Felipe; Supriyanto, Eko; Zanow, Frank; Haueisen, Jens
Novel multipin electrode cap system for dry electroencephalography. - In: Brain topography : a journal of cerebral function and dynamics.. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-6792, Bd. 28 (2015), 5, S. 647-656

http://dx.doi.org/10.1007/s10548-015-0435-5
Sauer, Tobias;
Berechnung der Organdosis von Patienten für unterschiedliche Quellenmodelle eines medizinischen Computertomographen. - 112 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Das derzeitige Dosimetrie-Konzept in der Computertomographie beinhaltet keine patientenspezifischen Informationen. Aus diesem Grund werden Alternativen gesucht, wie z. B. die Dosisberechnung mit Hilfe von Simulationsprogrammen. Eine wesentliche Voraussetzung zur Durchführung solcher Simulationen ist ein möglichst exaktes Modell der Strahlungsquelle. Das Aufstellen solcher Modelle erfordert das Wissen über die im Computertomograph (CT) verbauten Bauteile, die vom Hersteller geheim gehalten werden. Um dennoch ein Quellenmodell aufstellen zu können, hat die Arbeitsgruppe Dosimetrie für die Röntgendiagnostik der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) auf der Basis publizierter Arbeiten [1, 2, 3, 4] nichtinvasive Messmethoden entwickelt, die es erlauben, Photonenfluenzspektren und materialäquivalente Formfilter von medizinischen CTs zu charakterisieren. Die auf diese Weise ermittelten sogenannten "äquivalenten Quellenmodelle" eines CTs werden in dieser Arbeit als Eingaben für Simulationsrechnungen mit dem Programm "ImpactMC" [5] verwendet. Die äquivalenten Quellenmodelle sind nicht exakt identisch mit den tatsächlichen im CT vorhandenen Photonenquellen. Die Aufgabe dieser Masterarbeit bestand darin, zu untersuchen, inwiefern diese äquivalenten Quellenmodelle eine hinreichend gute Approximation für die Berechnung von Organdosen von Patienten darstellen. Die PTB besitzt einen medizinischen CT, dessen Komponenten zur Röntgenstrahlerzeugung (inklusive Filterung und Formfilter) genau bekannt sind. Somit konnten die Organdosen mit den verschiedenen äquivalenten Quellenmodellen und der realen Quelle berechnet und verglichen werden. Ein wichtiges Ergebnis dieser Arbeit ist, dass die äquivalenten Quellenmodelle in Bezug auf die Berechnung von Organdosen mit dem Programm ImpactMC als adäquater Ersatz für die realen Quellen angesehen werden können, sofern eine Abweichungen von 10% akzeptiert wird. Diese Diskrepanz zwischen realen und äquivalenten Quellenmodelle wird mit Hilfe eines absoluten Vergleichs von Messung und Simulation bestätigt und mögliche Ursachen werden diskutiert. Es stellt sich heraus, dass die äquivalenten Quellenmodelle eine geringere Abweichung zu den gemessenen Werten, bezogen auf das reale Quellenmodell, aufweisen. Auf den Ergebnissen aufbauend lässt sich die Vermutung aufstellen, dass die fehlende Berücksichtigung von Streustrahlung in den Formfiltern und am Kollimator in der Simulation durch die äquivalenten Quellenmodelle annähernd kompensiert werden kann. Die äquivalenten Quellenmodelle beinhalten die Information über die Streustrahlung, da ihre Bestimmung auf den gemessenen Werten aufbauen. Im Gegensatz dazu geht bei der Verwendung des realen Quellenmodells nur die geometrische Bauform und die Materialien des Formfilters ein. Somit können diese Quellenmodelle als adäquater, wenn nicht sogar bevorzugter Ersatz, zu realen Formfiltern in ImapctMC angesehen werden.



Sprenger, Lisa; Dutz, Silvio; Schneider, Thomas; Odenbach, Stefan; Häfeli, Urs O.;
Simulation and experimental determination of the online separation of blood components with the help of microfluidic cascading spirals. - In: Biomicrofluidics. - Melville, NY : AIP, ISSN 1932-1058, Bd. 9 (2015), 4, S. 044110, insges. 15 S.

https://doi.org/10.1063/1.4927649
Königsberger, Paul;
Entwicklung von räumlich-zeitlichen Rekonstruktionsverfahren für die inhomogene Magnetorelaxometrie-Bildgebung. - 99 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Magnetische Nanopartikel(MNP) haben ein breites Spektrum an Anwendungen und potentiellen Anwendungen in der Medizintechnik (Kontrastmittel, Magnetic Drug Targeting, Krebstherapie). Für viele dieser Anwendungen ist es nötig sowohl den Ort, als auch die Konzentration und den Bindungszustand der MNP zu kennen und zu quantifizieren. Im Fall des Bindungszustands ist es von besonderer Bedeutung zwischen immobilisierten MNP, die sich an ein Gewebe angelagert haben und freien MNP, die sich in einem Fluid befinden, zu unterscheiden. Ein mögliches Verfahren diese Parameter zu bestimmen besteht in der Analyse von Magnetorelaxometrie(MRX)-Signalen. Bei der inhomogenen MRX-Bildgebung werden die MNP mithilfe von inhomogenen Magnetfeldern magnetisiert. Nach Abschalten der externen Magnetfelder lässt sich das durch die Entmagnetisierung der MNP verursachte Relaxationssignal messen. Ziel dieser Arbeit ist es mithilfe dieser Relaxationssignale sowohl die räumlichen Konzentrationen, als auch die zugrundeliegenden Relaxationskurven der MNP und somit den Bindungszustand der MNP zu rekonstruieren. Es werden verschiedene Arten der Fehlerdetektion in den gemessenen Signalen und Vorverarbeitung der Signale getestet um die Signale bestmöglich aufzubereiten. Unter Verwendung der vorverarbeiteten Daten werden verschiedene Rekonstruktionsalgorithmen miteinander verglichen. Inverse Verfahren welche eine Referenz der Relaxationskurven freier und immobilisierter MNP verwenden werden benutzt, um die Konzentrationen und Lokalisationen der MNP zu bestimmen. Hierfür werden ein Nonnegative Least Square Algorithmus, ein Projected Gradient Verfahren und ein Minimum Norm Verfahren miteinander verglichen. Es gelingt hierbei die Verteilungen zu rekonstruieren. Mithilfe von Verfahren aus der Klasse der Nonnegative Matrix Factorization(NMF) Algorithmen wird versucht die MNP ohne die Verwendung von Zeitreferenzen zu charakterisieren und die Relaxationskurven aus dem Signal heraus zu bestimmen. In dieser Arbeit gelingt es hierbei die Relaxationskurven zu bestimmen, eine räumliche Rekonstruktion schlägt fehl. Im Zuge dieser Arbeit wurde zudem ein Algorithmus entwickelt mit welchem es gelingt die Relaxationskurven der festen und fluiden MNP aus der Messung heraus zu bestimmen und die Mittelpunkte der MNP Ansammlungen zu lokalisieren.



Kamrad, Florian;
Verifizierung von Algorithmen zur Bestimmung des Wasserhaushalts einer Person. - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

MOTIVATION: Die Verschlechterung des körperlichen Zustands kann mit einer Verschiebung im Körperwasserhaushalt einhergehen. Bei Herz- oder Niereninsuffizienz beispielsweise zeigt sich diese Verschiebung als Ödem. Die Erkennung einer Wasserverschiebung kann ein Hinweis auf eine Erkrankung in frühem Stadium sein. Daraufhin kann frühzeitig reagiert und eine entsprechende Therapie eingeleitet werden. Die Bosch ImpScale wurde als Prototyp zur Bioimpedanzanalyse entwickelt, welche eine schnelle, nicht-invasive und anwenderfreundliche Methode zur Bestimmung des Körperwasserhaushalts bietet. PROBLEMSTELLUNG: Die Genauigkeit bestehender Basisalgorithmen, sowie im Zuge der Arbeit entwickelter Algorithmen, soll gegen Referenzgeräte verifiziert werden. Primäres Ziel ist die Bestimmung des Gesamtkörperwassers, des intra-, sowie des extrazellulären Wassers. Als sekundäres Ziel ist die Bestimmung der segmentalen Ödemquotienten definiert. METHODE: Es wurde eine klinische Studie durchgeführt, in deren Verlauf Bioimpedanzmessungen mit 20 Dialysepatienten stattfanden. Die aufgenommenen Impedanz- sowie Vitalwerte der Probanden dienten als Grundlage für die Berechnungen. Prozentuale Toleranzbereiche für die Referenzdaten indizierten bei der Verifizierung eine erfolgreiche Abbildung. Die Entwicklung der empirischen Koeffizienten für die Berechnungsgleichungen wurde über die Lösung eines Gleichungssystems durchgeführt. ERGEBNISSE: Mit den Basisalgorithmen erfolgte die Körperwasserberechnung in 11,8%, die Ödemquotientenbestimmung in 41,8% der Fälle erfolgreich. Nach der Entwicklung liegen 86,2% der berechneten Werte des Körperwassers, sowie 85,1% der Werte der Ödemquotienten im jeweiligen Toleranzbereich. FAZIT: Das Funktionsprinzip der Algorithmen wurde verstanden. Die Algorithmen sind jedoch, aufgrund der vergleichsweise geringen Studienpopulation, nicht allgemeingültig. Die Entwicklungsmethode kann erfolgreich angewendet werden, wobei die Größe der Population eine entscheidende Rolle für die Genauigkeit spielt.



Wunder, Michael;
Untersuchung des Einflusses der Adaptation auf die dynamische Gefäßanalyse. - 120 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

industrialisierten Ländern steigt seit Jahren, bedingt durch die Lebensweise und Ernährung, das Risiko an vaskulären Erkrankungen zu erkranken. Es steigt deshalb das Interesse Veränderungen in den Gefäßen rechtzeitig erkennen und behandeln zu können. Eine Möglichkeit die kleinsten Gefäße des menschlichen Körpers, die retinalen Gefäße, zu untersuchen und ihren Zustand in-vivo beurteilen zu können bietet der Retinal Vessel Analyzer. Durch die Messung der dynamischen Gefäßantwort mit dem Dynamic Vessel Analyzer (IMEDOS Systems UG, Jena) ist es darüber hinaus möglich die Funktion der Gefäße zu beurteilen. Forschungsergebnisse der letzten Jahre belegen dass es durch die Änderung der äußeren Helligkeitsbedingungen zu Veränderungen, wie erhöhten Stoffwechselansprüchen, im Auge kommt. Die vorliegende Arbeit versucht deshalb die Fragestellung zu klären ob die Adaptationszustände des photopischen (Tagsehen) und skotopischen (Dunkelsehen) Sehens die dynamische Gefäßanalyse retinaler Arterien und Venen beeinflussen. Das Licht im Untersuchungsraum ist ein Faktor der auf jeden Patienten wirkt und sehr genau eingestellt werden kann. In einer offenen Beobachtungsstudie wurden 15 Probanden mit dem Dynamic Vessel Analyzer nach dem Standardprotokoll der dynamischen Gefäßanalyse vermessen. Es erfolgten zwei Standardmessungen unter Hell- und Dunkeladaptation. Die zu vergleichenden Parameter waren der Baselinedurchmesser sowie die maximale Dilatation auf Flickerlicht. In einer dritten Messung wurde der Gefäßdurchmesser im Übergang von Dunkelheit auf Helligkeit erfasst. Pro Proband wurden ein superiores Arterien- und Venenpaar sowie ein inferiores Gefäßpaar vermessen. Zu Auswertung wurden der t-Test für verbundene Stichproben sowie der Wilcoxon-Rangsummetest für verbundene Stichproben verwendet. In der Standardmessung unter Hell- und Dunkeladaptation konnten keine signifikanten Unterschiede in den betrachteten Parametern festgestellt werden. In der Übergangsmessung zeigte sich nach der Dunkeladaptation ein erhöhter Gefäßdurchmesser welcher während der restlichen Messzeit in die Baseline zurückkehrte. Mit der heutigen Gerätetechnik des DVA ist der skotopische Adaptationszustand schwierig zu erfassen da für die Messung Licht verwendet wird welches das Auge wieder hell adaptiert. Eine mögliche Lösung wäre die Verwendung von infrarotem Licht zur Messung.



Reckwell, Yves;
Analyse der Spezifikation zum AkdÄ-Medikationsplan 2.0 und Erarbeitung einer webbasierten Beispielimplementierung. - 84 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2015

Die vorliegende Diplomarbeit setzt sich mit der Spezifikation für einen patientenbezogenen Medikationsplan in der Version 2.0 auseinander. Anhand dieser erfolgte mit Hilfe der Programmiersprache PHP und der Verwendung einer SQL-Datenbank die Implementierung eines webbasierten Demonstrators. Bei der Programmierung fand ein aus sieben Schritten bestehendes Schleifen-Vorgehensmodell aus dem Projektmanagement Anwendung. Der entwickelte Demonstrator bietet die Möglichkeit, einen der Spezifikation entsprechenden Datensatz auszuwählen und aus diesem einen digitalen Medikationsplan zu generieren. Des Weiteren lassen sich im Folgenden Manipulationen an den Medikationsdaten vornehmen und eine Druckansicht sowie verschiedene CDA-Dokumente generieren. Abschließend werden die während der praktischen Umsetzung erkannten Probleme aufgezeigt und Lösungsvorschläge unterbreitet.



Kaufmann, Andrej;
Entwicklung eines Eingabemoduls zur Steuerung mobiler Plattformen unter Verwendung von Myo-Elektroden. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Systems zur Steuerung mobiler Plattformen unter Verwendung von myoelektrischen Signalen. Solche Signale entstehen aufgrund einer Potentialänderung bei einer Muskelkontraktion und können durch EMG-Elektroden aufgenommen werden. Es wurde eine geeignete Hardware auf Basis eines Mikrocontrollers entwickelt, die den Anschluss von den bereitgestellten EMG-Elektroden ermöglicht. Für die Inbetriebnahme des Mikrocontrollers sowie die Aufnahme und Verarbeitung der EMG-Signale wurde weiterhin eine Firmware entwickelt. Durch diese werden die Steuerungsparameter für die mobile Plattform bereitgestellt. Ein unter Scilab erstelltes Programm ermöglicht die Simulation einer Joysticksteuerung sowie die Visualisierung von myoelektrischen Signalen.



Walther, Maximilian;
Design und Aufbau eines neuartigen Messinstruments zur Bestimmung von streulichtbasierten Rauheitskenngrößen. - 116 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Charakterisierung von Oberächen bildet einen wesentlichen Bestandteil der Qualitätssicherung bei der Herstellung technischer Erzeugnisse in den unterschiedlichsten Produktbereichen. Für die Beschreibung ihrer Gestaltabweichungen stellt die Rauheit neben der Welligkeit eine wichtige Kenngröße dar. In dem Projekt RauMuS (Rauheitsbestimmung durch multimodale Streulichtanalyse) an der TU Ilmenau soll dazu ein neuartiges Messinstrument mit einer variablen Blende entwickelt werden, welches einen Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor zur Streulichtmessung einsetzt. Dazu wird auf den Erkenntnissen aus den Vorgängerprojekten, die sich mit der Streulichtmessung am menschlichen Auge befassten, aufgebaut. Durch die Anpassung des Messprinzips existiert die Möglichkeit, Rauheit und Welligkeit für einen ächigen Abschnitt einer technischen Oberäche gleichzeitig zu bestimmen. Damit verspricht das Verfahren deutliche Vorteile gegenüber der konkurrierenden optischen Oberächenmesstechnik, weil bei dieser nur punktuell gemessen werden kann. Im Rahmen der Masterarbeit wurde ein Messplatz designt und aufgebaut, der zur Demonstration und Erprobung des neuen Messprinzips eingesetzt wird. In dem Messsystem wird die Oberächenprobe mit einer ebenen Wellenfront beleuchtet. Die von der Oberäche zurück reektierten Strahlen werden über ein Kepler-Teleskop auf einem Hartmann-Shack-Sensor abgebildet. In der Fokusebene des Teleskops bendet sich eine variabel einstellbare Irisblende, mit der es möglich ist, das von dem Sensor aufgenommene Streulicht gezielt einzustellen. Durch die sukzessive Öffnung der Blende und damit der Erweiterung des maximal messbaren Streuwinkels lassen sich mit diesem Verfahren Anteile der Punktbilder zuordnen, die bereits in Nachbaraperturen des Hartmann-Shack-Sensors liegen. Die Funktion des Demonstrators und des Messprinzips wurde anhand von unterschiedlich rauen Probestücken untersucht. Dabei konnten bereits signikante Zusammenhänge zwischen dem arithmetischen Mittenrauwert Ra und verschiedenen subaperturbasierten Größen festgestellt werden.



Zwinscher, Paul;
Charakterisierung eines optischen Messverfahrens zur Bestimmung des magnetischen Moments von Nanopartikeln. - 43 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Das Ziel dieser Arbeit ist die messtechnische Charakterisierung und Verwendung eines optischen Messsystems zur Bestimmung des effektiven magnetischen Moments von magnetischen Nanopartikeln und Nanopartikel-Komplexen. Im ersten Teil der Arbeit wird die Absolutkalibrierung des Messsignals mit Hilfe eines geeigneten Referenzsystems vorgestellt. Zusätzlich werden mögliche Unsicherheitsbeiträge identifiziert und quantifiziert, um Handlungsempfehlungen im messtechnischen Alltag ableiten zu können sowie eine valide Bewertung späterer Messungen zu ermöglichen. Der zweite Schwerpunkt der Arbeit besteht in der korrekten Messung und Darstellung der Ergebnisse unter Verwendung der Erkenntnisse aus dem ersten Teil. Dazu werden magnetische Nanopartikel sowie Komplexen aus magnetischen Nanopartikeln und Viren untersucht. Abschließend erfolgt die Auswertung der gewonnenen Daten unter Verwendung eines bekannten Modells zur Ermittlung des effektiven magnetischen Moments der Partikel(-komplexe).



Mehringer, Wolfgang;
Redesign of the earth leakage detector. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die Überwachung des Erdableitstroms ist eine wichtige Aufgabe in vielen Bereichen der Medizin. Diese Arbeit geht auf einen Ansatz zur maschinellen Lösung dieser Aufgabe ein. Das so entstandene Gerät überwacht zwar tatsächlich den Erdableitstrom über den Schutzleiter in einer Mehrfachsteckdose, aber aufgrund der Messung des Ableitstroms über den Schutzleiter kann das Gerät selbst die Fehlerquelle sein. Dieser Fall tritt ein, wenn der Schutzleiter nicht mehr mit dem Gerät verbunden ist oder der Schutzleiter keinen Strom mehr leiten kann und damit kein Strom zur Messung zur Verfügung steht. Ziel dieser Arbeit ist es, das bestehende Gerät aufgrund von Mängel in Bezug auf seine Platine und Anwendbarkeit neu zu konzipieren. Es wird eine neue Platine hergestellt, die den aktuellen Standards, wie EN 60601 und EN 62353 genügt. Weiterhin wird ein neues Gehäuse benutzt, das aus Plastik besteht. Hierzu wird die Platine auf das Gehäuse abgestimmt. Experimente zur Ablösung der momentanen Überwachungsmethode werden beschrieben und durchgeführt. In drei Experimenten wird auf die bereits genutzte Methode, welche auf dem Hall Effekt basiert, als Ausgangspunkt zurückgegriffen und diese modifiziert angewandt. Dabei werden der Außenleiter Strom und der Neutralleiter Strom gemessen und verglichen, um die Fehlerquelle des Schutzleiters zu beseitigen. In einem vierten Experiment wird eine völlig andere Methode, die Shunt Methode, angewandt, um den Strom direkt in den Kabeln zu messen und zu vergleichen. Letztendlich ist es möglich, die Überwachung über den Außenleiter und den Neutralleiter zu realisieren und nicht über den Schutzleiter.



Klemm, Matthias; Schweitzer, Dietrich; Peters, Sven; Sauer, Lydia; Hammer, Martin; Haueisen, Jens;
FLIMX: a software package to determine and analyze the fluorescence lifetime in time-resolved fluorescence data from the human eye. - In: PLOS ONE. - San Francisco, California, US : PLOS, ISSN 1932-6203, Bd. 10 (2015), 7, e0131640, insges. 28 S.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0131640
Mengelkamp, Judith; Ziolkowski, Marek; Weise, Konstantin; Carlstedt, Matthias; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens
Permanent magnet modeling for lorentz force evaluation. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 51 (2015), 7, S. 6201211, insges. 11 S.

http://dx.doi.org/10.1109/TMAG.2015.2392082
Weise, Konstantin; Di Rienzo, Luca; Brauer, Hartmut; Haueisen, Jens; Töpfer, Hannes
Uncertainty analysis in transcranial magnetic stimulation using nonintrusive polynomial chaos expansion. - In: IEEE transactions on magnetics : a publication of the IEEE Magnetics Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1941-0069, Bd. 51 (2015), 7, S. 5000408, insges. 8 S.

http://dx.doi.org/10.1109/TMAG.2015.2390593
Schmidt, Kristin;
Ein dosimetrischer Vergleich der Dosisbelastungen von Lunge und Herz zwischen der Volumetric Modulated Arc Therapy und der Field-in-Field-Technique beim Mammakarzinom. - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Anhand von 30 verschiedenen Patientinnen mit einem Mammakarzinom wurde ein dosimetrischer Vergleich zwischen der Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) Technik und der Field-in-Field (FinF)-Technik durchgeführt. Das Zielvolumen umfasste die Brust ohne Lymphabussgebiete. Zusätzlich war ein simultan integrierter Boost im Bereich des Tumorbetts und der Narbe eingezeichnet. Es wurden die Dosisbelastungen an den Risikostrukturen Herz inklusive des Ramus interventricularis anterior (RIVA) und der Arteria coronaria dextra (ACD), sowie an der ipsilateralen und kontralateralen Lunge untersucht. Verschiedene Dosisvolumenparameter wurden aufgenommen und analysiert. Die statistische Analyse erfolgte über den t-Test für verbundene Stichproben bzw. bei Nichterfüllung der Voraussetzungen über den entsprechenden Wilcoxon-Test. Die Auswertung ergab, dass das Boostvolumen bei der FinF-Technik und das Planning Target Volume (PTV) minus Boost (PTV B ) bei der VMAT-Technik eine bessere Dosishomogenität aufweisen. Keine der beiden Techniken erfüllt im Mittel die Zielvorgabe V95 % ≥ 95 % für das PTV B -Volumen. Die VMAT-Pläne applizieren niedrigere Dosen in größere Volumenanteile des Herzens und der Lunge, wohingegen bei der FinF-Technik kleinere Volumenanteile des Herzens bei einem linksseitigen Zielvolumen und der Lunge mit höheren Dosen bestrahlt werden. Obwohl ein strenger Bewertungsmaßstab für diese Arbeit vorliegt, ist keine eindeutige Empfehlung zur Anwendung möglich, da beide Techniken Vor- und Nachteile bei vergleichbarer Zielvolumenabdeckung aufweisen.



Tonmbiak Mba, Caleb Boaz;
Design and construction of NMR Probe for routine measurement in a Halbach magnet for biological applications. - 64 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

This work has been done through the help of different university workshops and faculties of Ilmenau. Since the early years Nuclear Magnetic Resonance (NMR) has implied proton NMR of liquids unless specifically stated otherwise, and multinuclear probes were ineligible. In that time, a rather widespread misconception of probes increased its sensitivity linearly with coil inductance. It should be pointed out that it is possible to hear NMR signals and these misconceptions could have been heard due to signal obtains with that probes. Solenoidal coil with High-inductance (1-50 [my]H) wound around the sample tube could be used for a better acquisition of the signal in the z-axis of the magnetic field. Nowadays, separate transmission/receptor coils keep on working for only single resonance MRI where the high rf homogeneity afforded by a large transmit coil is advantageous and small volume coils are optimum for reception. In this thesis, a probe with a receptor coil of 4.3 [my]H has been constructed with the characteristic of generating different magnetic fields strengths below 0,47T for multiple active NMR nuclei such as 19F and 1H. The interest is to determine through the relaxation times, diffusion coefficients and NMR imaging, whether this technique can contribute in the characterization of diseases in cartilage tissues. The investigations in the low magnetic fields are novel.



Grieb, Nicolas;
Analyse von Verwertungsmöglichkeiten für telemedizinische Dienstleistungen in Thüringen. - 94 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Innovative, auf Telemedizin basierende Systeme halten zunehmend Einzug in unser Gesundheitssystem. Gerade mit Blick auf die demografische Entwicklung werden große Hoffnungen in durch Telemedizin gestützte Versorgungsansätze gelegt. Ziele der Arbeit sind die Identifizierung und Analyse von Verwertungsmöglichkeiten telemedizinischer Dienstleistungen in Thüringen. Im Zentrum steht dabei das Verbundprojekt "Telemedizinplattform Thüringen". Um den Ansprüchen einer aussagekräftigen Analyse gerecht zu werden, bedarf es der Auseinandersetzung mit politischen Rahmenbedingungen (eHealth-Gesetz, eHealth-Initiative), dem deutschen Gesundheitssystem (inklusive einer Beleuchtung des thüringischen Gesundheitswesens), dem eHealth-Markt sowie mit aktuellen Vergütungsmodalitäten durch Telemedizin erbrachter Leistungen. Überdies wird eine Vielzahl von Erfolgsfaktoren hinsichtlich der Implementierung eines Systems im Gesundheitsmarkt genannt. Der Nutzennachweis einer durch Telemedizin erbrachten Leistung stellt dabei einen Erfolgsfaktor von großer Wichtigkeit dar.



Görnig, Matthias; Hoeffling, Benjamin; Lau, Stephan; Figulla, Hans Reiner; Haueisen, Jens
T vector and loop characteristics improve detection of myocardial injury after infarction. - In: Journal of medical and biological engineering. - Berlin : Springer, ISSN 2199-4757, Bd. 35 (2015), 3, S. 381-386

http://dx.doi.org/10.1007/s40846-015-0041-8
Weidner, Andreas; Gräfe, Christine; Lühe, Moritz; Remmer, Hilke; Clement, Joachim H.; Eberbeck, Dietmar; Ludwig, Frank; Müller, Robert; Schacher, Felix H.; Dutz, Silvio
Preparation of core-shell hybrid materials by producing a protein corona around magnetic nanoparticles. - In: Nanoscale research letters : NRL.. - New York, NY [u.a.] : Springer, ISSN 1556-276X, Bd. 10.2015, 1, Article 282, insges. 11 S.

http://dx.doi.org/10.1186/s11671-015-0992-2
Wulfänger, Nico;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Trennbarkeit fluoreszierender Schichten mittels zeitaufgelöster Fluoreszenzmessungen. - 101 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Zweck: Primär handelt es sich um eine theoretische Untersuchung der Trennbarkeit von fluoreszierenden Schichten mittels der zeitaufgelösten Fluoreszenzmikroskopie und der layer-based Approach (LBA). Sekundär werden die theoretisch ermittelten Daten mit den entsprechenden experimentell gewonnenen Daten verglichen. Material und Methoden: Die Fluoreszenz-Lebensdauer-Daten werden durch Simulationen erzeugt. Die Software heißt FLIMX, die an der Technischen Universität Ilmenau entwickelt wurde. 2 und 3 Fluorophore werden simuliert. 1838 Kombinationen (2 Fluorophore = 1561 3 Fluorophore = 277) werden vorgenommen. Alle Daten werden mit LBA und dem Tailfit berechnet. 2 ausgewählte Kombinationen aus Eosin Y und Fluorescein-Natrium in Kombination mit Kaliumiodid, Wasser und / oder PBS werden mit dem FLIO gemessen. Ergebnisse: Der Offset wird auf 0,5 Photonen pro Pixel eingestellt. Mehr Photonen liefern bessere Ergebnisse. Bei 2 Fluorophoren senkt eine längere simuliert [Tau]1 (bis zu 500 ps) F([Tau]1) und F([Tau]2). Es gibt 3 Bereiche. In einem Bereich ist [Tau]1 nahe [Tau]2. Entweder [Tau]1 oder [Tau]2 wird gut nach dem Zufallsprinzip ermittelt. Die LBA als auch der Tailfit ist nicht in der Lage, [Tau]1 und [Tau]2 zu trennen. Bereich 2 hat die niedrigsten Fehler von 10% oder weniger. Die systematisch berechnete Fehler über 10% der Modelle werden von Bereich 3 (hohes [Tau]2) beschrieben. Die Bereiche sind abhängig von Q1 und [Delta][Tau]. Eine längere [Tau]1 und kleinere Q1 resultieren in einem größeren Bereich 2. F(tc) zeigt die gleichen 3 Bereiche. Ein tc<50ps hat einen F(tc)>>10% zur Folge. Die LBA berechnet immer eine tc sogar für ein simuliertes tc=0 ps. F([Tau]1) und F([Tau]2) sind unabhängig von tc. Der Vergleich der Tailfit und LBA zeigt einen Vorteil der Tailfit für F([Tau]1). F([Tau]2) wird besser durch das LBA berechnet. Ein zunehmendes Q1 und [Tau]1 reduziert die Unterschiede zwischen LBA und Tailfit. Bei einem längerem simulierten tc (tc=200ps) ist die LBA vorteilhaft. Bei 3 Fluorophoren ist Q2=0.50 bietet die besten Ergebnisse sowie höherer Photonenzahlen. Ein längeres [Tau]1 verringert die Fehler. Die Lebenszeit mit dem höchsten Einfluss (höchste Q) zeigt den niedrigsten Fehler. 50.000 Photonen oder weniger erhöht den Fehler schnell. Ein tc≤50ps ist mit einem F(tc)>>10% verbunden. Der Vergleich der Tailfit und LBA zeigt ähnliche Fehler. 2 verschobene Lebenszeiten zeigen geringsten Fehler, wenn die Verschiebung maximiert wird. Die experimentellen Messungen zeigen vergleichbare Ergebnisse zu den Simulationen mit Ausnahme tc3, die erhebliche höhere Fehler zeigen. Schlussfolgerung: Für 2 Fluorophore sind mindestens 15.000 Photonen notwendig. Für die besten Ergebnisse muss der verschobene Anteil (Q2) so groß wie möglich (Q2=0,75) sein. Der andere Anteil hat kurz zu sein ([Tau]1=50 ps). Für einen breiteren zweite Bereich wird ein langes [Tau]1 ([Tau]1 = 500 ps) benötigt. Für 3 Fluorophore werden mindestens 50.000 benötigt. Die besten Ergebnisse werden bei Q2 = 0,50 erzielt. Die Ergebnisse der experimentellen Messungen zeigen, dass Theorie und Praxis vergleichbar sind. Allerdings müssen weitere Messungen gemacht werden.



Schneider, Lydia;
Optimierung eines bildgebenden Messsystems zur Strahlvermessung komplex strukturierter Beleuchtungsoptiken. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde eine neuartige Beleuchtungsoptik zur Hornhautkrümmungsmessung der Carl Zeiss Meditec AG auf Güte geprüft und das verwendete Strahlvermessungssystem optimiert. Im ersten Teil der Arbeit wurden für das verwendete Material verschiedene Parametervariationen verglichen und die geeignetste Variante ausgewählt. In Spotbildaufnahmen wurden die Abweichungen der projizierten Strahlverläufe vom idealen Strahl gemessen und verglichen. Die Bewertung der verglichenen Parameter erfolgte anhand aus der geforderten Messgenauigkeit des Messsystems zur Hornhautkrümmungsmessung abgeleiteter Toleranzen. Die mit den Beleuchtungsoptiken verschiedener Parameter erzielten Ergebnisse erfüllten nicht die geforderte Messgenauigkeit, sodass eine Korrektur vorgenommen werden soll. Für eine erfolgreiche Korrektur bestehen hohe Anforderungen an die Reproduzierbarkeit in der Fertigung und die Stabilität der Form der Beleuchtungsoptik. Aus den zu vergleichenden vier Parametervarianten wurde für die Korrektur daher die Variante gewählt, die die geringsten Messschwankungen und somit eine gute Reproduzierbarkeit aufweist. Mit dieser Variante sind die besten Korrekturergebnisse zu erwarten. Nach der Auswahl wurden Stabilität und Reproduzierbarkeit an gefertigten Teilen der gewählten Variante überprüft. Dazu wurden mit einem weiteren Messverfahren die quantitativen Abweichungen der projizierten Strahlbündel im Strahlverlauf vermessen. Die Messung erfolgte im fokussierten Strahlengang hinter der Messlinse um die nominelle Brennweite. Aus den aufgenommenen ortsaufgelösten Intensitätsverteilungen wurde die Form der Wellenfront der Strahlbündel ermittelt. Aufgrund der zeitaufwändigen Vermessung wurde der Messablauf automatisiert. Die Ergebnisse der implementierten Automatisierung wurden anhand von Vergleichsmessdaten validiert. Die Automatisierung ermöglicht bei einer Zeitersparnis von 62,5% Datenaufnahmen ohne Informationsverlust für die Wellenfrontberechnung. Mit der Auswertung der gewonnen Messergebnisse konnte eine ausreichende Stabilität und Reproduzierbarkeit nachgewiesen werden, sodass eine Korrektur als erfolgsversprechend eingeschätzt wird.



Petter, Lisa;
Gegenüberstellung und Bewertung relevanter Sterilisationsverfahren bei der Verpackungsherstellung von Medizin- und Pharmaprodukten in einem mittelständischen Unternehmen. - 171 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Aktuell werden circa 90 Millionen Produkte, das entspricht etwa 30 Prozent der jährlichen Ausbringungsmenge, der Firma HPT Hochwertige Pharmatechnik GmbH & Co. KG (nachfolgend kurz: HPT) vor der Auslieferung zum Kunden sterilisiert. Diese Behandlung erfolgt nicht durch die HPT selbst, sondern durch spezialisierte Dienstleister. Das bisher in der Pharmawirtschaft akzeptierteste Verfahren ist die Sterilisation durch Gammastrahlung. Vereinzelt wird auch die Sterilisation durch Gas und Elektronenstrahlen eingesetzt. Die Verknappung der Gammaressourcen macht für die HPT und deren Kunden die Einführung alternativer Verfahren unumgänglich. Da aber das Sterilisationsverfahren Teil der Zulassung und damit auch Teil der Entwicklung eines Medizinproduktes ist, ist es erforderlich, sich ausführlich mit den einzelnen Sterilisationsverfahren zu beschäftigen. Da es aktuell keine Literatur gibt, die sich umfänglich und im gewünschten Maß mit allen industriellen Sterilisationsverfahren befasst, wurde diese Masterarbeit mit dem Ziel angefertigt, der HPT einen fundierten Überblick über die verschiedenen Verfahren zu verschaffen. Sie soll zu Beginn einen theoretischen Einblick in die aktuell gängigen Sterilisationsverfahren in der Pharmawirtschaft bieten. Diese Verfahren werden in Kapitel drei miteinander verglichen. Darauf aufbauend bietet Kapitel drei zusätzlich einen grundlegenden Überblick über den praktischen Versuch im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit. Durch diesen soll vorausschauend eine Dokumentation erstellt werden, mit deren Hilfe es zukünftig einfacher wird den Kunden der HPT ein weiteres Sterilisationsverfahren anbieten zu können. Durch diesen anschaulichen Nachweis soll gezeigt werden, dass ein Verfahrenswechsel von der beliebten Gammasterilisation auf andere Sterilisationsverfahren ohne großen Aufwand möglich ist. Die Ergebnisse des Versuches werden anschließend in Kapitel vier ausgewertet. Außerdem beschreibt Kapitel vier die Eignung von Kunststoffen für die in dieser Arbeit betrachteten Sterilisationsverfahren. Abschließend werden die wirtschaftlichen Aspekte im Hinblick auf eine HPT-eigene Sterilisationsanlage beleuchtet. Ziel dieser Arbeit soll also nicht nur der theoretische Überblick und die Dokumentation des Versuches sein, sondern auch eine Handlungsempfehlung, bezüglich der Investition in eine HPT-eigene Sterilisationsanlage.



Voigt, Jens; Knappe-Grüneberg, Silvia; Gutkelch, Dirk; Haueisen, Jens; Neuber, Sebastian; Schnabel, Allard; Burghoff, Martin
Development of a vector-tensor system to measure the absolute magnetic flux density and its gradient in magnetically shielded rooms. - In: Review of scientific instruments : a monthly journal devoted to scientific instruments, apparatus, and techniques.. - [S.l.] : American Institute of Physics, ISSN 1089-7623, Bd. 86 (2015), 5, S. 055109, insges. 7 S.

http://dx.doi.org/10.1063/1.4921583
Schmidt, Artjom;
Entwicklung eines Konzeptes für die Herstellung vom sauren Konzentrat für die Hämodialyse. - 57 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Neben der Nierentransplantation ist die Hämodialyse oft die einzige Rettung, bei einem Ausfall der Nierenfunktion. Während einer Hämodialyse wird das Blut durch eine Diffusion im Dialysator oder durch eine Peritonealdialyse gereinigt. Diese Reinigung erfolgt mit Hilfe einer Dialyselösung, die sich aus einer basischen und einer sauren Komponente sowie Reinstwasser zusammensetzt. Ein sehr großer Bestandteil dieser Konzentrate ist Wasser. Da die benötigten Konzentrate extern hergestellt wurden und zum Anwendungsort gefahren werden mussten, ergab sich ein großer Kostenaufwand. Um Transport- und Lagerkosten zu sparen, wird saures und basisches Konzentrat immer häufiger am Anwendungsort hergestellt, in dem die benötigten Rohstoffe in einer Mischanlage gelöst werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Konzept entwickelt, um saures Konzentrat für die Hämodialyse herzustellen. Um saures Konzentrat herstellen zu können, muss erst entschieden werden in welchem Behälter und in welcher Form die Rohstoffbestandteile angeliefert werden sollen. Um dies besser beurteilen zu können, wurden die benötigten Mengen der Rohstoffe analysiert, ihre Löslichkeit sowie andere Eigenschaften. Die im sauren Konzentrat enthaltene Säure, verursacht dabei die größten Schwierigkeiten beim Transport und der Lagerung. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wurden verschieden Konzepte entwickelt, bei denen die Zustandsform andrer Rohstoffbestandteile an die Eigenschaften und Anforderungen verschiedener Säuren angepasst wurden. Ausgehend von der Zustandsform der Rohstoffe wurden Konzepte für Mischanlagen entwickelt, die aus den angelieferten Rohstoffen und Wasser ein saures Konzentrat herstellen. Mit Hilfen von Modellen wurden die entwickelten Konzepte in die Realität umgesetzt und getestet.



Krell, Norbert;
Entwicklung eines robusten Ansatzes zur Segmentierung von Strukturmerkmalen unter pathologischer Beeinflussung. - 128 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Ziel dieser Masterarbeit ist die Implementierung eines Ansatzes zur automatischen Segmentierung und Detektion pathologisch veränderter Strukturmerkmale in Fundusaufnahmen des Auges. Zu Beginn werden für das Verständnis notwendige anatomische und die Bildverarbeitung betreffende Grundlagen erläutert. Dabei wird eine Kreuztabelle präsentiert, die die Auswirkungen der altersbedingten Makuladegeneration (AMD), diabetischen Retinopathie (DR) und Glaukomerkrankung auf Papille, Makula und Blutgefäße der Netzhaut zusammenfasst. Danach werden die Ergebnisse einer umfassenden Literaturrecherche dargestellt, woraus der eigene Ansatz nach Ricci und Perfetti [1] zur Gefäßsegmentierung und nach Lu und Lim [2] zur Detektion von Papille und Makula abgeleitet wurde. Beide basieren auf einem Linienoperator, der Mittelwert bzw. Median entlang mehrerer, einen Pixel kreuzenden, Linien auswerten und zur Detektion der Strukturen nutzt. Nach der Detektion erfolgt die Segmentierung der Gefäße mithilfe einer Support-Vektor Maschine (SVM), wobei vorher ein Training selbiger notwendig ist. Beide Ansätze werden im Vorfeld ausführlich erläutert, wobei insbesondere auf eigene Erweiterungen eingegangen wird. Im Rahmen des Trainings der SVM werden verschiedene Einflussparameter auf das Segmentierungsergebnis untersucht. Die Bewertung der Segmentierungs- und Detektionsergebnisse erfolgt anhand, im Rahmen wissenschaftlicher Untersuchungen, frei zugänglicher Bilddatensätze. Im Anschluss werden die Resultate hinsichtlich Genauigkeit, Sensitivität und Spezifität bzw. Detektionsrate mit dem Stand der Technik in Beziehung gesetzt. Das Segmentierungsergebnis der Gefäße erreichte im Mittel über alle 3 Datensätze eine Genauigkeit von 0,9297, eine Spezifität von 0,9331 und eine Sensitivität von 0,8913. Die Detektionsrate lag im Mittel über allen 4 Datensätzen bzgl. der Papille bei 92,12% und bzgl. der Makula bei 80,07%.



Cvetkovi´c, Mario; Poljak, Dragan; Haueisen, Jens
Analysis of transcranial magnetic stimulation based on the surface integral equation formulation. - In: IEEE transactions on biomedical engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.. - New York, NY : IEEE, ISSN 1558-2531, Bd. 62 (2015), 6, S. 1535-1545

http://dx.doi.org/10.1109/TBME.2015.2393557
Sobek, Paul;
Evaluierung eines numerischen Algorithmus zur Dosisberechnung in der Teletherapie in stark inhomogenen Gewebebereichen für unterschiedliche Bestrahlungstechniken und -energien. - 76 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Im Bereich der physikalischen Bestrahlungsplanung wird zur Berechnung der Patientendosis in der Klinik für Strahlentherapie am HELIOS Klinikum Erfurt zurzeit der Algorithmus "AAA (Anisotropical Analytical Algorithm)" genutzt. In homogenen Gewebebereichen liefert dieser Algorithmus zuverlässige und genaue Ergebnisse. Probleme treten hingegen in stark inhomogenen Gewebebereichen auf (z.B. Übergang zwischen Lunge, Weichteil- und Knochengewebe). Hier verspricht der neuartige Algorithmus "AXB (Acuros External Beam)" Ergebnisse mit besserer Übereinstimmung zur realen Dosisverteilung. Ziel dieser Arbeit ist es, Unterschiede von berechneten Dosisverteilungen messtechnisch zu verifizieren. Da zunehmend Patienten mit metallischen Implantaten behandelt werden, sollen auch diese Implantate beziehungsweise die dadurch entstehenden Artefakte in die Untersuchung mit einbezogen werden.



Geißler, Philipp;
Erarbeitung eines Temperaturmanagementkonzeptes für das Klinikum St. Georg : Berücksichtigung von Bedarf, Funktionalität, Standardisierung und Wirtschaftlichkeit. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Das Ziel dieser Arbeit ist den erforderlichen Medizintechnikbestand im Klinikum Sankt Georg zu ermitteln, welcher nötig ist, um eine Patientenauskühlung zu vermeiden. Im Grundlagenteil der Arbeit wird zuerst auf die Arten der Auskühlung und deren Wirkungen auf den Menschen eingegangen. Auch wird auf die physikalischen Einflüsse der Wärmeabgabe eingegangen. Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse einer 2014 veröffentlichten Leitlinie zur Vermeidung der perioperativen Hypothermie. Die Empfehlungen der Leitlinie werden mit dem klinikinternen Vorgehen verglichen, um den benötigten Bestand an Medizintechnik einzuschätzen. Anschließend werden mit der Berücksichtigung von Funktionalität, Bedarf, Standardisierung und Wirtschaftlichkeit die optimalen Geräte für das Klinikum ermittelt. Der Schluss der Arbeit dient dazu, eine Aussage zu treffen inwieweit eine Leitlinienkonforme Arbeitsweise festgestellt und mit welchen Mitteln diese erreicht werden kann.



Winkler, Therese;
Untersuchung und Optimierung der Online-Impedanzmessung als Verfahren zur Detektion venöser Nadeldiskonnektionen. - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Eine venöse Nadeldiskonnektion (VND) tritt während der Dialysetherapie auf, wenn die venöse Kanüle aus dem Blutgefäß des Patienten herausrutscht. Eine nicht erkannte VND ist für den Patienten lebensgefährlich, da dem Patienten weiterhin Blut entnommen wird, jedoch nicht zugeführt wird. In dieser Arbeit wird ein alternatives Verfahren zur Erkennung von VNDs untersucht. Ziel der Arbeit ist es, zu überprüfen, inwiefern VNDs anhand der Impedanzüberwachung zwischen dem arteriellen und venösen Blutschlauch des Patienten detektiert werden können. Dazu werden experimentell 79 VNDs durchgeführt, während die Impedanz bei 30 kHz, 40 kHz und 50 kHz gemessen wird. Dabei werden die Dialyseparameter Schlauchbewegung, Schlauchlage, Hämatokrit, Leitfähigkeit und Temperatur variiert. Die gespeicherten Impedanzmesswerte der durchgeführten VNDs werden in eine Optimierungsgruppe (39 VNDs) und eine Kontrollgruppe (40 VNDs) aufgeteilt. Die Daten der Optimierungsgruppe werden genutzt, um anhand eines Detektionsverfahrens in jedem Impedanzanteil (Realteil, Imaginärteil, Betrag und Phase) bei den drei Frequenzen VNDs zu erkennen. Bei dem Detektionsverfahren wird ein exponentiell gewichteter Mittelwert über dem Zeitverlauf berechnet. Um die VND Erkennung zu steigern, werden Detektionsparameter des Verfahrens optimiert. Anschließend werden die Impedanzanteile gewichtet, um die Robustheit des Detektionsverfahrens zu erhöhen. Die Gewichtung der Impedanzanteile wird ebenfalls optimiert. Das Detektionsverfahren mit den optimierten Detektionsparametern und Gewichtungsparametern wird abschließend auf die Messdaten der Kontrollgruppe angewendet. In der Optimierungsgruppe werden alle durchgeführten VNDs erkannt, es werden keine Falschalarme detektiert. In der Kontrollgruppe werden 37 von 40 VNDs erkannt, dabei wird ein Falschalarm ausgelöst. Die variierten Dialyseparameter haben keinen Einfluss auf die Detektion von VNDs.



Krieglstein, Lukas;
Erstellung und Implementierung eines Qualitätsmanagementhandbuches in der Medizintechnik der Klinikum Fulda gAG. - 37 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung und Implementierung eines Qualitätsmanagementhandbuches für die Abteilung Medizintechnik in der Klinikum Fulda gAG. Es soll die Grundlage für ein funktionierendes Qualitätsmanagementsystem bilden, mit dem Ziel nach der DIN EN ISO 9001:2008 zertifiziert zu werden. Dabei wird zunächst das Medizintechnische Service Zentrum, auch Medizintechnik genannt, sowie die Klinikum Fulda gAG vorgestellt. Anschließend werden die theoretischen Grundlagen erörtert. Dabei handelt es sich vor allem um die Definition der themenbestimmenden Fachwörter und die gesetzlichen Grundlagen. Der Hauptteil befasst sich mit der Umsetzung der Grundlagen in das Handbuch. Es werden die Vorgehensweisen sowie der Inhalt erläutert. Dabei ist vor allem zu beachten, dass sich das erstellte Handbuch in ein Zentrales Handbuch des Hauses einfügt. Es ist stets in diesem Kontext zu betrachten. Zum Schluss wird ein Fazit gezogen und ein Ausblick auf weiterführende Veränderungen in der Abteilung gegeben. Das erarbeitete Handbuch befindet sich in der Anlage dieser Arbeit als eigenständiges Dokument.



Schneider, Rainer; Haueisen, Jens; Pfeuffer, Josef
Shaped saturation with RF power efficient 2D spatially selective spiral design in parallel transmission. - In: . - Red Hook, NY : Curran, (2015), S. 1505

Schneider, Rainer; Gliemli, Christopher; Geppert, Christian; Haueisen, Jens; Boada, Fernando; Pfeuffer, Josef
Local signal recovery in clinical FLASH imaging with parallel transmission. - In: . - Red Hook, NY : Curran, (2015), S. 4819

Schneider, Rainer; Haueisen, Jens; Pfeuffer, Josef
Asymmetric two-dimensional spatially selective excitation in echo-planar imaging. - In: . - Red Hook, NY : Curran, (2015), S. 4478

Schneider, Rainer; Haueisen, Jens; Pfeuffer, Josef
Shaped fat saturation with 2D spatially selective multi-frequency RF pulse design in parallel transmission. - In: . - Red Hook, NY : Curran, (2015), S. 1692

Liebl, Maik; Steinhoff, Uwe; Wiekhorst, Frank; Gutkelch, Dirk; Baumgarten, Daniel; Haueisen, Jens; Trahms, Lutz;
Quantitative and binding-specific imaging of magnetic nanoparticle distributions. - In: 2015 5th International Workshop on Magnetic Particle Imaging (IWMPI) : Istanbul/Turkey, March 26-28, 2015.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4799-7271-5, (2015), insges. 1 S.

http://dx.doi.org/10.1109/IWMPI.2015.7107047
Khalili, Mahdi;
Design a stable and precise multi-output power supply. - 66 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Diese Masterarbeit beschreibt die Entwicklung eines stabilen und präzisen Multi-Output Netzteil für Computer programmierbare Stromquelle, die in der bioelektrischen und biogenetischen Quelle Wiederaufbau Anwendung verwenden. Anforderungen gewinnen von der Stromquelle und Spezifikation, entwickelt und konstruiert, um die Aufgabe geeigneten Stromversorgung erhalten. Zwei Stromversorgungsmodul aufgebaut wurde und andere benötige Netzteile können in demselben Verfahren hergestellt werden. Eingebaute Stromversorgung kann zwei Stromquellenmodul zu füttern und von jedem von Ihnen können zwei Sender gleichzeitig zu arbeiten. Um das neue Netzteile Ergebnis zu validieren,wurde ein vollständiger Vergleich zwischen neuem Netzteil und Bank Labornetzteil erfolgen.



Rieger, Kai;
Konzeptionierung eines kontaktlosen, induktiven Energieübertragungssystem zum Laden der Batterie eines Datenloggers im Oxy 6000. - 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die kontaktlose, induktive Energieübertragung eignet sich zur Energieversorgung in hermetisch verschlossenen Systemen und stellt eine Alternative zur drahtgebundenen dar. Wie durch diese Arbeit gezeigt wird, eignet sich die kontaktlose, induktive Energieübertragung zum Laden der Batterie des Datenloggers im Oxy 6000, einem Sauerstoffselbstretter. Im Einzelnen werden zunächst die notwendigen physikalischen Grundlagen der kontaktlosen, induktiven Energieübertragung betrachtet und Möglichkeiten zur Optimierung des maximal erreichbaren Wirkungsgrades dargestellt. Des Weiteren werden verschiedene Realisierungsmöglichkeiten von kontaktlosen, induktiven Energieübertragungssystemen vorgestellt und auf Grund dieser wird eine Schaltung entworfen. Im Anschluss wird die entworfene Schaltung mit Simulationen in der Software LTspice geprüft und durch den anschließenden Bau eines Demonstrators die Funktionsfähigkeit nachgewiesen.



Lühe, Moritz; Günther, Ulrike; Weidner, Andreas; Gräfe, Christine; Clement, Joachim H.; Dutz, Silvio; Schacher, Felix H.
SPION@polydehydroalanine hybrid particles. - In: RSC Advances : an international journal to further the chemical sciences.. - London : RSC Publishing, ISSN 2046-2069, Bd. 5 (2015), 40, S. 31920-31929

http://dx.doi.org/10.1039/C5RA01737H
Anker, Stefan;
Theoretische und experimentele Untersuchungen für die Entwicklung eines miniaturisierten Digital-Handaugenspiegels. - 107 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die Zielstellung dieser Masterarbeit besteht in der Konzeptionierung und Validierung des Laboraufbaus eines digitalen Handaugenspiegels anhand des direkten Ophthalmoskopieprinzips. Es wurde ein Verfahren für eine kontaktfreie Farbaufnahme der Retina entwickelt und an verschiedenen Versuchen erprobt. Mittels eines Laboraufbaus werden Untersuchungen am Auge unter Mydriasis sowie ohne Mydriatikum durchgeführt. Als Ergebnis der Arbeit können verschiedene Aufnahmen am menschlichen Auge vorgestellt werden.



Rönsch, Franziska Theresa;
Möglichkeiten und Grenzen der dynamischen retinalen Gefäßanalyse mittels Scanning Laser Ophthalmoskopie (SLO). - 98 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die dynamische retinale Gefäßanalyse zur Erkennung von Gefäßschäden wird standardmäßig mittels Funduskamera (FK)-Aufnahme im Dynamic Vessel Analyzer (DVA) unter Mydriasis durchgeführt. Eine weitere Möglichkeit stellt das Scanning-Laser-Verfahren dar, bei welchem auf ein Mydriatikum verzichtet werden kann. In dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit sich die Scanning-Laser-Ophthalmoskopie (SLO)-Aufnahmen für die dynamische Gefäßanalyse mit Hilfe des DVAs eignen. Eine Analyse der vorhandenen Artefakte sowie die folgende Bildregistrierung wurde in MATLAB umgesetzt. Die Rotation, Translation und Skalierung wurden je nach Ausprägung minimiert. Anschließend wurde eine Bildregistrierung auf eine FK-Aufnahme, welches als Referenzbild diente, mittels Mutual Information durchgeführt. Das SLO-Bild mit dem Maximalwert der Mutual Information wurde daraufhin als zweites Referenzbild genutzt. Im Anschluss wurden die SLO-Aufnahmen auf das selektierte SLO-Referenzbild anhand der Normierten Kreuzkorrelation registriert. In der darauf folgenden Probandenstudie wurden von sechs Probanden jeweils drei SLO-LR-, -HR- und FK-Sequenzen aufgenommen. Die erhalteten Datensätze des SLOs wurden wie beschrieben bearbeitet und die Gefäße im Anschluss mit Hilfe des DVAs vermessen. Die Analyse der Messeregebnisse der FK- und SLO-Sequenzen zeigen, dass bei den SLO-Sequenzen bei mindestens 40\% der Gefäße große Messaussetzer sowie eine hohe Variabilität in den Messwerten vorkommen. Vor allem die Bildhelligkeit, Bildschärfe und stark auftretenden Reflexionsstreifen sind Gründe für das beschriebene Verhalten des DVAs. Dabei wird im Vergleich zwischen HR- und LR-Sequenzen deutlich, dass die HR-Sequenzen aufgrund der besseren Bildqualität optimale Ergebnisse liefern



Wöckel, Lucas;
Kalibrierung eines UWB - Imaging - Systems zur Bildgebung der Brust. - V, 59 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Kalibrierung eines Ultrabreitband - Imaging - Systems zur Bildgebung der Brust. Die Ultrabreitbandtechnik ist Gegenstand aktueller Forschungen, welche darauf abzielen, diese Technologie in der medizinischen Sensortechnik zu etablieren und diese unterstützend zu anderen bildgebenden Verfahren einzusetzen, um Tumoren in der Brust zu detektieren. Das in dieser Arbeit eingesetzte, nach dem Radarprinzip arbeitende Imaging - System nutzt leistungsarme, nichtionisierende Mikrowellen deren Signalspektrum einen breiten Frequenzbereich umfasst. Für das Imaging der Brust ist der dielektrische Kontrast zwischen Wasser und Fettgewebe eine entscheidende Kenngröße. Dieser erhöht sich mit steigendem Wassergehalt im Tumorgewebe. Da die eingesetzten Mikrowellen empfindlich gegenüber dem Wasser im Tumor sind, demnach stärkere Reflexionen der Mikrowellen gegenüber dem gesunden Gewebe. Ein Vorteil der Mikrowellenbildgebung ist die im Vergleich zur MR-Mammographie kostengünstige Sensortechnik. Darüber hinaus wird die, wie bei der Mammografie auftretende, zumeist als unangenehm erlebte Kompression der Brust vermieden. Mit dem, in dieser Arbeit verwendeten Messsystem ist es möglich, Brustphantome zu untersuchen. Der bei einer Messung vorliegende direkte Phantom-Antennenkontakt hat zur Folge, dass ein direkter Einfluss des Phantominhaltes auf das Antennenübersprechen entsteht. Des Weiteren überlagern sich in praktischen Anwendungsfällen Tumorreflexion und störende Signalkomponente. Unter Berücksichtigung praktischer Rahmenbedingungen ist die Kalibrierung des im Rahmen des DFG-Projekts ultraMEDIS entwickelten Experimentalsystems einer der wesentlichen Teilaspekte dieser Arbeit. Dabei wurden drei Algorithmen implementiert, um die Radarsignale des Systems von Störungen wie dem Antennenübersprechen zu bereinigen. Diese Algorithmen wurden mit einer Referenzmethode anhand verschiedener Bewertungsparameter vergleichend dargestellt. Die Bildgebung wird dabei durch einen Delay-and-Sum-Beamformer realisiert. Ein weiterer Teilaspekt der Arbeit ist die Laufzeitkalibrierung des Messsystems, welche durch die Schätzung der dielektrischen Gewebeeigenschaften realisiert werden soll. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Kalibrieransatz für das Messsystem zu finden sowie einen Ansatz für die Schätzung der dielektrischen Gewebeeigenschaften zu entwickeln.



Baumgarten, Daniel; Liebl, Maik; Eichardt, Roland; Wiekhorst, Frank; Steinhoff, Uwe;
Improving the sensitivity in magnetorelaxometry imaging of magnetic nanoparticles. - In: 2015 5th International Workshop on Magnetic Particle Imaging (IWMPI) : Istanbul/Turkey, March 26-28, 2015.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4799-7271-5, (2015), insges. 1 S.

http://dx.doi.org/10.1109/IWMPI.2015.7107054
Weidner, Andreas; Clement, Joachim H.; Eggeling, Ferdinand; Fischer, Dagmar; Gräfe, Christine; Lühe, Moritz; Müller, Robert; Schacher, Felix H.; Dutz, Silvio;
Formation of a biocompatible protein corona on magnetic nanoparticles. - In: 2015 5th International Workshop on Magnetic Particle Imaging (IWMPI) : Istanbul/Turkey, March 26-28, 2015.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4799-7271-5, (2015), insges. 1 S.

http://dx.doi.org/10.1109/IWMPI.2015.7107015
Junger, Christina;
Anwendung verschiedener Traktografiemethoden auf Daten von Patienten mit Tumoren. - 104 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Verschiedene Hirntumorarten haben unterschiedliche Auswirkungen auf das Hirngewebe, im Speziellen auf die Nervenfaserverläufe. Bei Patienten mit einem Hirntumor werden je nach Art und Lage des Tumors der räumliche Verlauf der Nervenfaserbahnen in verschiedener Art und Weise verändert. Eine Traktografie kann verwendet werden, um die Verbindungspfade der Nervenfasern im Gehirn zu rekonstruieren und somit mikrostrukturelle Eigenschaften des Gehirns zu ermitteln. In dieser Arbeit werden zwei probabilistische Traktografiemethoden auf Daten von Patienten mit Hirntumoren angewendet und die ermittelten Nervenfaserpfade mit den Pfaden in einem gesunden Gehirn verglichen. Die beiden Traktografiemethoden basieren auf zwei verschiedenen Modellen der lokalen Diffusion. Diese sind zum einen das Ball-and-Stick-Modell und zum anderen die Sphärische Dekonvolution. Bei Anwendung der beiden Traktografiemethoden konnte nachgewiesen werden, dass krankheitsbedingte Änderungen im Hirngewebe Einfluss auf die gelieferten Ergebnisse haben. Alle zur Erstellung dieser Ergebnisse erforderlichen Berechnungsschritte und Methoden wurden untersucht und dokumentiert. Dazu zählen die Vorverarbeitung von Volumendatensätzen, die Erstellung von speziellen Binärmasken bezogen auf die Position und Ausdehnung der untersuchten Tumore, die Erstellung von drei Modellen der lokalen Diffusion und die Erstellung von speziellen Regionen-Masken. Damit werden Nervenfaserpfade lokal eingegrenzt berechnet und im Endergebnis grafisch dargestellt. Eine Auswertung der Nervenfaserpfade zeigt, dass die probabilistischen Traktografiemethoden auf Daten von Patienten mit erkrankter Mikrostruktur (z.B. Tumor, Dysplasie) angewendet werden können. Zukünftig wäre es möglich, die Ergebnisse der Traktografie als unterstützende Informationen für eine Operationsplanung oder eine Therapieauswahl zu verwenden.



Pahl, Christina; Zare, Mojtaba; Nilashi, Mehrbakhsh; Aurélio de Faria Borges, Marco; Weingärtner, Daniel; Detschew, Vesselin; Supriyanto, Eko; Ibrahim, Othman
Role of OpenEHR as an open source solution for the regional modelling of patient data in obstetrics. - In: Journal of biomedical informatics. - San Diego, Calif. : Academic Press, ISSN 1532-0480, Bd. 55 (2015), S. 174-187

http://dx.doi.org/10.1016/j.jbi.2015.04.004
Wolf, Arne;
Prüfung des Röntgentherapiesystems IoRT-50 auf Grundlage der Norm IEC 60601-2-8 Edition 2.0 2010-11. - 137 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Das Unternehmen WOLF-Medizintechnik GmbH stellt Röntgentherapieanlagen für konventionelle Röntgentherapie her. Ihre neuste Entwicklung ist das Röntgentherapiesystem ioRT-50. Wie jedes andere Medizinprodukt muss die ioRT-50 diverse Phasen auf dem Weg zur Marktzulassung durchlaufen. Dieser Prozess ist an gewisse Richtlinien gebunden. Eine davon ist die IEC 60601-2-8 bzw. DIN EN 60601-2-8 mit dem Titel "Medizinische elektrische Geräte - Teil 2: Besondere Festlegungen für die Sicherheit von Therapie-Röntgeneinrichtungen im Bereich von 10 kV bis 1 MV". Im Rahmen dieser Ausarbeitung werden auf Grundlage dieser Richtlinie Prüfverfahren entworfen, vorbereitet, durchgeführt und ausgewertet. Den Schwerpunkt bildet dabei der Normenabschnitt 201.10, dessen Inhalt der "Schutz gegen Gefährdungen durch unerwünschte und übermäßige Strahlung" ist. Die detaillierte Beschreibung der Prüfabläufe soll nicht nur den Nachweis über die Erfüllung normativer Anforderungen liefern, sondern auch als Anleitung für äquivalente Prüfungen auf Grundlage der IEC 60601-2-8 dienen.



Weis, Martin;
Multi-dimensional signal decomposition techniques for the analysis of EEG Data, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 262 S., 9,22 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Im Rahmen dieser Dissertation werden mehrdimensionale blinde Signalzerlegungsmethoden für die Verarbeitung des Elektroenzephalogramms (EEG) untersucht. Dabei ist es das wesentliche Ziel, die Projektionen der zu Grunde liegenden neuronalen Quellen zu extrahieren, um eine topographische Analyse jeder einzelnen Quelle zu ermöglichen. Dies ist eine der Hauptaufgaben der EEG Signalverarbeitung, die die Analyse und Diagnose neuronaler Pathologien, wie z.B. Epilepsie, ermöglichen soll. Die mehrdimensionalen EEG Signalzerlegungsmethoden beinhalten komplexe Rechenmethoden, wie die Tensor Zerlegung und die Zeit-Frequenz Analyse. Für die Tensor Zerlegung wird in dieser Arbeit die PARAllel FACtor (PARAFAC) Analyse, sowie die PARAFAC2 Analyse untersucht. Für diese beiden Tensor Zerlegungen wird eine robuste Normalisierung vorgestellt, die die vorhandenen Mehrdeutigkeiten in den Zerlegungsmodellen auf ein Minimum reduziert. Dies ermöglicht die Auswahl der besten Modellparameter aus einer Vielzahl unterschiedlicher PARAFAC / PARAFAC2 Schätzungen. Diese Normalisierung erlaubt es auch, den Einfluss der extrahierten mehrdimensionalen Komponenten zu beurteilen. Des Weiteren wird ein Algorithmus zur Berechnung der PARAFAC Zerlegung dual-symmetrischer Tensoren auf Basis der Procrustes estimation and Khatri-Rao factorization (ProKRaft) vorgestellt. Der ProKRaft Algorithmus erreicht dabei eine bessere Performance gegenüber vergleichbaren Algorithmen aus der Literatur. Durch Ausnutzung der Beziehung zwischen PARAFAC und der Independent Component Analysis (ICA), wird zusätzlich ein ProKRaft basierter ICA Algorithmus hergeleitet und analysiert. Für die Zeit-Frequenz Analyse von EEG Daten werden in dieser Arbeit zahlreiche Methoden, wie z.B. die Short Time Fourier Transform (STFT), verschiedene Wavelet Transformationen, sowie verschiedene Wigner-Ville basierte Methoden, untersucht. Als Ergebnis dieser Untersuchungen, auch im Hinblick auf die folgende Tensor Zerlegung, wird die Verwendung der Smoothed Pseudo Wigner-Ville Distribution (SPWVD) oder der Reduced Interference Distribution (RID) vorgeschlagen. Der Grund hierfür ist in der hinreichend guten Zeit-Frequenz Auflösung dieser beiden Verfahren zu finden. Dabei ermöglichen beide Methoden gleichzeitig eine effektive Kreuztermunterdrückung. Zur Trennung von EEG Quellsignalen, führen wir eine PARAFAC2 basierte Zerlegungsstrategie ein. Im Vergleich zu anderen Methoden aus der Literatur, erlaubt diese Zerlegungsstrategie die Extraktion von dynamischen EEG Quellen, die eine zeitvariante räumliche Verteilung aufweisen. Die exakte zeitliche Lokalisierung dieser räumlichen Verteilungen ist möglich. Die Vorteile dieser Zerlegungsmethode werden anhand von synthetischen EEG Daten, und anhand gemessener Visuell Evozierter Potentiale (VEP) nachgewiesen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=25996
Bölecke, Lars;
Entwicklung eines energieautarken textilen Systems zur Unterstützung der Ergonomie in der Automobilfertigung am Beispiel von BMW. - 54 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Ziel dieser Arbeit ist es gewesen ein textiles System zur Unterstützung des Arbeitsschutzes in der Automobilproduktion zu entwerfen. Um dieses Ziel zu erreichen wurde es in verschiedene Anforderungen unterteilt, die jeweils weiter verfeinert wurden. Die drei Hauptanforderungen dabei waren Entwicklung eines energieautarken Systems, Entwicklung eines Handschuhs, Entwicklung eines Systems zur Unterstützung der Ergonomie. Entwicklung eines energieautarken Systems: In einem ersten Schritt auf dem Weg zur Erfüllung dieser Anforderung wurden alle notwendigen Komponenten zusammengetragen, die ein EH-System ausmachen. - LED, zur Visualisierung der Messung; - Kondensator, zur Speicherung der gesammelten Energie; - Peltier-Element, zur Generierung von elektrischer Energie aus thermischer Energie; - hoch integrierter Management-Schaltkreis, zur Verwaltung und Konditionierung der gesammelten elektrischen Energie. Darauf aufbauend wurden die benötigten Komponenten ausgewählt und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Anforderungen evaluiert und über die Zwischenstufe der Simulation in eine reale Schaltung überführt. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Entwicklung einer Schaltung die besonders wenig Energie benötigt. Dies äußerte sich nicht zuletzt darin, dass die anfängliche Idee eine Logikschaltung zur Auswertung einzusetzen, zu verwerfen. Stattdessen werden Rail-To-Rail-Kompartoren vom Typ LTC6702 verwendet. Im Verlauf der Arbeit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist mit Hilfe eines textilen Systems, im speziellen eines Handschuhs, Wärme- in elektrische Energie umzuformen und zu speichern. Die in der Simulation erzielten Ergebnisse, wie in Abschnitt Ergebnisse beschrieben, konnten in der Praxis nicht bestätigt werden, jedoch konnte mit einem Evaluationsboard gezeigt werden, dass es prinzipiell möglich ist mit der gewonnen Energie einen Kraftsensor samt Auswerteeinheit zu betreiben. Durch in Abschnitt Ergebnisse vorgeschlagene Verbesserungen am Design des Schaltkreise sollte es möglich sein einen funktionierenden Prototypen zu fertigen. Dies gilt es in weiterführenden Untersuchungen zu bestätigen. Entwicklung eines Handschuhs: Zur Entwicklung des Handschuh war es zunächst nötig verschiedene Materialien hinsichtlich ihrer thermischen Isolationsfähigkeit zu untersuchen und zu ordnen. Dies führte letztendlich zu einem Handschuh der sowohl modular, als auch mehrlagig aufgebaut ist. Dabei kommen als besondere Materialien ein vernadeltes Vlies (Eigenentwicklung der ITP GmbH) und ein stark hygroskopisches Vlies zum Einsatz. Durch zu Hilfenahme dieser textilen Elemente war es möglich die Ausbeute der eingesetzten Thermoelektrischen Generatoren zu Verbessern. Dabei wurde eine Spitzenspannung von 60 mV im Leerlauf bzw. 25 mV unter Last gemessen. Damit war es möglich eine minimal notwendige Energiemenge bereitszustellen, um damit ein EH-Fontend (basierend auf LTC3108) nebst weiterer Schaltung zu betreiben. Durch die Modularisierung des Aufbaus ist möglich nachträgliche Verbesserung oder Reparaturen an einzelnen Komponenten vornehmen zu können ohne das komplette System ersetzen zu müssen. Die textile Kopplung erfolgt dabei mit Hilfe von Klettverschlüssen. Entwicklung eines Systems zur Unterstützung der Ergonomie: Die Erfüllung dieses Ziels ergibt sich direkt aus der Kombination der beiden vorher genannten Ziele. Durch die Integration einer Drucksensorik, auf Basis des Kraftmesssensors FSR400, in den Handschuh war es möglich ein einfaches Ampelsystem aus LED anzusteuern. Dies bietet durch seine Farbgebung (rot - starke Überbelastung, gelb - moderate Überlastung, grün - geringe Belastung) einen intuitiven Zugang zur Prävention von Erkrankungen des Muskel-/Skelettapparates der Hand und versetzt so den Mitarbeiter am Fließband in die Lage objektiv und eigenverantwortlich Mängel in der Ergonomie der Automobilproduktion aufzuzeigen. Ebenso ermöglicht es auch dem Trainingspersonal bei der Einarbeitung neuer Mitarbeiter auf eventuelle Fehlbelastungen einzuwirken und so bereits in der Ausbildung späteren Verletzungen vorzubeugen.



Schadt, Fabian;
The effects of semantic conflict on global feature-based attention. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 57 S., 2,48 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Objekte oder Merkmale, die innerhalb des räumlichen Aufmerksamkeitsfokus liegen, werden verstärkt wahrgenommen als solche die außerhalb davon liegen. Attendierte Merkmale (z.B. rote Farbe) werden dabei nicht nur im räumlichen Aufmerksamkeitsfokus verstärkt verarbeitet, sondern im gesamten visuellen Feld. Dieses Phänomen wird auch als globale merkmalsbasierte Aufmerksamkeit (GFBA) bezeichnet (Stoppel et al., 2012). Eine kürzlich erschienene Studie (Bartsch et al., 2014) zeigte, dass farblich-relevante Merkmale (Farbkreis), welche außerhalb des räumlichen Aufmerksamkeitsfokus dargestellt wurden, zu einer Sequenz