Inverse Problems in Bioelectromagnetism - Interactive curriculae of TU Ilmenau
The interactive curriculae provide information on the degree programmes offered by the TU Ilmenau.
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You can find all details on planned lectures and classes in the course catalogue.
Please note that this page is no longer updated. All modules and study plans from PO version 2021 onwards (Bachelor and Master study programs) are now available on the Campus Portal.
| module properties module number 200111 - common information | |
|---|---|
| module number | 200111 |
| department | Department of Computer Science and Automation |
| ID of group | 2221 (Biomedical Engineering) |
| module leader | Prof. Dr. Jens Haueisen |
| language | Deutsch |
| term | Wintersemester |
| previous knowledge and experience | Anatomie, Physiologie und klinisches Grundlagenwissen des Studienganges Biomedizinische Technik (BSC), Medizinische Messtechnik |
| learning outcome | Die Studierenden kennen und verstehen die Grundlagen der verwendeten Optimierungsverfahren, können diese bewerten und anwenden. Die Studierenden sind in der Lage inverse Probleme in der Biomedizintechnik zu erkennen und zu analysieren. Die Studierenden sind in der Lage für gegebene inverse Probleme eine Lösungsstrategie zu entwerfen und diese umzusetzen, wobei letzteres in den Übungen und Praktika praktiziert wird. Die Studierenden sind in der Lage zu Optimierung und inversen Problemen in der Biomedizintechnik klar und korrekt zu kommunizieren. Durch die Vorlesungen sind sich die Studierenden der vielschichtigen Herangehensweisen an inverse Probleme im Bioelektromagnetismus bewusst und sind in der Lage, diese bei den anwendungsbezogenen Themen in den praktischen Übungen zu beachten. Mit den in der Vorlesung erworbenen Kenntnissen ist es den Studierenden möglich sich interessiert an den themenspezifischen Diskussionen während der Übungen zu beteiligen. Sie können somit am wissenschaftlichen Diskurs aktiv teilnehmen und sind bereit an sie gerichtete Fragen zu beantworten. Die Vorlesungen und Übungen vermitteln die Fähigkeit, unterschiedliche Auffassungen zu Thema inverse Probleme im Bioelektromagnetismus zu akzeptieren und anzuerkennen. Basierend auf den Praktikumstätigkeiten sind die Studierenden in der Lage geeignete Lösungswege für inverse bioelektromagnetische Probleme zu planen und zu entwickeln. Die Studierenden sind in der Lage Systemkompetenz für inverse bioelektromagnetische Probleme in interdisziplinären Teams zu vertreten. |
| content |
Einführung (Motivation, Definition und Klassifizierung inverser Probleme in der Biomedizintechnik, Abgrenzung zu bildgebenden Verfahren, Begriffsdefinitionen, wdh. messtechnische Randbedingungen, Vorwärtsmodelle, Quellenmodelle) Deterministische und stochastische Optimierungsverfahren (Deterministisch: gradientenfreie und gradientenbasierte Verfahren, Stochastisch: evolutionäre Algorithmen, Simulated Annealing, Particle Swarm Optimization)
Erweiterte Quellenmodelle (neurobiologische Grundlagen, neuronale Massenmodele,
neuronale Feldmodelle). A-priori
Information und Regularisierungstechniken (Einbeziehung anatomischer und
neurobiologischer Informationen, opitmale Regularisierungsparameter) Bioelektromagentische
Quellenrekonstruktion (räumlich-zeitliche Dipolanalyse, Minimum-Norm Verfahren)
Scanning Methoden (Räumliche
Filter, Beamformer, multiple signal classification) Datenfusionstechniken unterschiedlicher Modalitäten (EEG / MEG / fMRI / PET); Prädiktionsmodelle Drei Praktika: Multikanal EEG Ableitung EEG-Quellenlokalisation SEP/SEF Rekonstruktion |
| media of instruction and technical requirements for education and examination in case of online participation | Vorlesung Medienform: Tafel, Mitschriften, Folien, computerbasierte Präsentationen, Demonstration, Übungsaufgaben, Laboraufbauten, Software
|
| literature / references | Knösche & Haueisen: EEG/MEG source reconstruction. Springer 2022 Fletcher, R.: Practical methods of optimization. J W & S, Chichester, 1987 Bäck, T. und Schwefel, H.-P.: Evolutionary algorithms in theory and practice: Evolution strategies, evolutionary programming, genetic algorithms. Oxford University Press, NY, 1996 Louis, A.K.: Inverse und schlecht gestellte Probleme. Teubner 1989. Haueisen, J.: Numerische Berechnung und Analyse biomagnetischer Felder. Wissenschaftsverlag Ilmenau, 2004 Wilfried Andrä, Hannes Nowak (Editors): Magnetism in Medicine: A Handbook, 2nd, Completely Revised and Enlarged Edition, Wiley, 2006 Sarvas J, Ilmoniemi RJ: Brain Signals: Physics and Mathematics of MEG and EEG. MIT Press, 2019 |
| evaluation of teaching | |
| Details reference subject | |
|---|---|
| module name | Inverse Problems in Bioelectromagnetism |
| examination number | 220473 |
| credit points | 5 |
| SWS | 2.75 (1 V, 1 Ü, 0.75 P) |
| on-campus program (h) | 30.9375 |
| self-study (h) | 119.0625 |
| obligation | obligatory module |
| exam | examination performance with multiple performances |
| details of the certificate | Das Modul Inverse bioelektromagnetische Probleme mit der Prüfungsnummer 220473 schließt mit folgenden Leistungen ab:
Zur Durchführung von Laborversuchen ist in jedem Semester eine aktenkundige Belehrung notwendig. Versuche Multikanal EEG Ableitung und EEG-Quellenlokalisation: Noten ergeben sich jeweils aus Protokollen und Gesprächen; Versuch SEP/SEF Rekonstruktion: Anwesenheitsschein |
| link to Moodle course | https://moodle.tu-ilmenau.de/enrol/index.php?id=3681 |
| teacher |
|
| signup details for alternative examinations | |
| maximum number of participants | |
| Details in degree program Master Biomedizinische Technik 2021 | |
|---|---|
| module name | Inverse Problems in Bioelectromagnetism |
| examination number | 220473 |
| credit points | 5 |
| on-campus program (h) | 22 |
| self-study (h) | 128 |
| obligation | elective module |
| exam | examination performance with multiple performances |
| details of the certificate | Das Modul Inverse bioelektromagnetische Probleme mit der Prüfungsnummer 220473 schließt mit folgenden Leistungen ab:
Zur Durchführung von Laborversuchen ist in jedem Semester eine aktenkundige Belehrung notwendig. Versuche Multikanal EEG Ableitung und EEG-Quellenlokalisation: Noten ergeben sich jeweils aus Protokollen und Gesprächen; Versuch SEP/SEF Rekonstruktion: Anwesenheitsschein |
| link to Moodle course | https://moodle.tu-ilmenau.de/enrol/index.php?id=3681 |
| signup details for alternative examinations | |
| maximum number of participants | |