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Automatically generated list of publications based on the database of the library of the Ilmenau University of Technology.

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Erstellt: Thu, 26 Nov 2020 23:07:23 +0100 in 0.0506 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.




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