Technische Universität Ilmenau

Strahlungsmesstechnik / Bildgebende Systeme in der Medizin 1 - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu unseren Studiengängen. Rechtlich verbindliche Angaben zum Verlauf des Studiums entnehmen Sie bitte dem jeweiligen Studienplan (Anlage zur Studienordnung). Bitte beachten Sie diesen rechtlichen Hinweis. Angaben zum Raum und Zeitpunkt der einzelnen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen Vorlesungsverzeichnis.

Fachinformationen zu Fachnummer 100520 - allgemeine Informationen
Fachnummer100520
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer2221 (Biomedizinische Technik)
Fachverantwortliche(r) Dr. Dunja Jannek
SpracheDeutsch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

Strahlungsmesstechnik

-Physik 1-2

-Medizinische Strahlenphysik

-Elektrische Messtechnik

-Prozessmess- und Sensortechnik

 

Bildgebende Systeme in der Medizin 1

-Strahlenbiologie/Medizinische Strahlenphysik

-Strahlungsmesstechnik

-Signale und Systeme

-Klinische Verfahren 1 -2

Lernergebnisse

Strahlungsmesstechnik

Kerninhalte orientieren sich auf begriffliches Wissen zu Messgrößen und -einheiten sowie auf messtechnisches und messmethodisches Wissen zur Bestimmung von Quellen- und Dosisgrößen. Die Studierenden sind in der Lage, die Strahlungsmesstechnik als spezialisierten Zweig der Messtechnik zu verstehen, der sich mit der Quantifizierung von Entstehung, Ausbreitung und Wechselwirkung ionisierender Strahlen beschäftigt. Sie sind fähig, die methodischen Zusammenhänge zwischen genutzten physikalischen Wechselwirkungen im Detektormedium, Signalwandlung und -übertragung sowie Anzeige einer definierten Messgröße auf der Ebene des Signalübertragungsprozesses zu verstehen und zu analysieren. Die Studierenden besitzen Fähigkeiten und Fertigkeiten zur Analyse, Planung und optimalen Lösung von typischen Messaufgaben der Strahlungsmesstechnik, die aus der vorwiegend medizinischen Anwendung ionisierender Strahlen resultieren.

Bildgebende Systeme in der Medizin 1

Die Kerninhalte orientieren sich überwiegend an methodenorientierten Kenntnissen der Bildsignalgenerierung im Ergebnis des genutzten physikalischen Wechselwirkungsprozesses sowie der Übertragung, Visualisierung und Speicherung des Bildsignales. Gerätetechnische Kenntnisse werden als aktuelle Anwendungsbeispiele gestaltet. Die Studierenden begreifen Bilderzeugungssysteme in der Medizin als spezialisierten Gegenstands- und Methodenbereich der Biomedizinischen Technik, der sich mit Analyse, Synthese und Optimierung sowie mit der Qualitätssicherung der Anwendung von radiologischen Bilderzeugungssystemen in der Medizin beschäftigt. Die Studierenden sind in der Lage, auf der Ebene des Signalübertragungsprozesses Aufbau und Funktion der Bilderzeugungssysteme zu erkennen und zu analysieren einschließlich der Aufwärtseffekte der genutzten physikalischen Wechselwirkungsprozesse. Sie verstehen die komplexen Zusammenhänge Bildgebender Systeme als technische Hilfsmittel zum Erkennen von Krankheiten. Sie sind in der Lage, deren Aufwand, Nutzen und Risiko im medizinischen Versorgungs- und ärztlichen Betreuungsprozess zu bewerten.

Inhalt

Strahlungsmesstechnik

Messgrößen:

Quellengrößen – Aktivität; Quellstärke; Strahlungsleistung.

Feldgrößen - Begriffe, Bezugsgrößen; Teilchenzahl; Energie.

Dosisgrößen – Begriffe, Arten; Energiedosis; Expositionsdosis; Kerma; Bremsstrahlungsverlust.

Ionisation:

Allgemeines Detektorausgangssignal - Ladungsträgerbildung und –sammlung; Entstehung des Ausganssignales.

Gasionisationsdetektoren – Prinzip; Arbeitsbereiche; Einflussgrößen. Ionisationskammer - Aufbau, Arten; Wirkungsweise, Messaufgaben; Dosisflächenprodukt-Messkammern; Verstärkung des Ausgangssignales. Proportionalitätszählrohr - Wirkungsweise, Aufbau; Impulsberechnung; Messaufgaben; Beispiel; Arbeitscharakteristik. Auslösezählrohr - Wirkungsweise; Aufbau; Nicht selbstlöschende Auslösezählrohre; Selbst löschende Auslösezählrohre; Messaufgaben; Impuls, Totzeit; Zählrohrcharakteristik.

Festkörperionisationsdetektoren – Wirkprinzip; Ladungsträgerbildung und –sammlung; Arten, Überblick. Oberflächen-Sperrschicht-Detektoren – Aufbau; Parameter.

Anregung:

Anregungsdetektoren - Vorgänge, Arten; Nachweis der Lichtquanten.

Szintillationszähler – Genutzte Wechselwirkungseffekte; Szintillatoren; Sonde; Eigenschaften von Szintillationszählern.

Thermolumineszenzdetektoren – Wechselwirkungseffekt; Detektorsubstanzen; Messplatz; Messaufgaben.

Elektronik:

Impulsverarbeitung - Ladungsempfindlicher Vorverstärker; Impulsverstärker; Einkanalanalysator; Vielkanalanalysator.

Messaufgaben:

Teilchen- und Quantenzählung – Statistik; Zählverluste.

Aktivität - Absolute Aktivitätsmessung; Messung geringer Aktivitäten; Relative Aktivitätsmessung.

Energie und Energieverteilung - Methoden und Aufgaben; Photonenspektrometrie.

Dosismessung – Sondenmethode; Absolut- und Relativdosimetrie; Messaufgaben.

 

Bildgebende Systeme in der Medizin 1

Röntgenstrahlung:

Röntgendiagnostische Technik - Begriffe, Zuordnung; Röntgendiagnostischer Prozess.

Röntgenstrahlenquellen - Diagnostikröntgenröhren, Anforderungen; Festanodenröntgenröhren; Drehanodenröntgenröhren, Leistungsparameter, Elektrische Eigenschaften, Betriebsarten, Alterung, Herstellungstechnologie; Drehkolbenröhren; Röntgendiagnostikgeneratoren, Arten, Überblick, Einpuls-Transformator-Generator, Konvertergenerator.

Streustrahlung – Entstehung; Wirkung auf den Kontrast; Minimierung der Streustrahlung, Am Ort der Entstehung, Abstandstechnik, Streustrahlenraster.

Röntgenbildwandler - Fotografische Registrierung, Röntgenfilm, Verstärkerfolien, Film-Folien-Systeme; Digitale Röntgenbildwandler, Möglichkeiten, Speicherphosphorfolien, Flachbilddetektoren; Elektronenoptischer Röntgenbildverstärker, Aufbau, Bildwandlungen, Übertragungsverhalten, Arbeitsmöglichkeiten; Röntgenfernsehen, Bildzerlegung, Digitales Röntgenfernsehen; Digitale Subtraktionsangiografie; Dosisbedarf u. Auflösungsvermögen v. Röntgenbildwandlern.

Computertomografie - Historische Entwicklung; Gerätetechnik, Bilddarstellung und –auswertung; Aktuelle technische Entwicklungen; Abbildungsgüte.

Gammastrahlung:

Nuklearmedizinische Technik - Begriffe; Nuklearmedizinische Methoden.

Radionuklide, Radiopharmaka - Möglichkeiten der Radionukliderzeugung; Radiopharmaka, Anforderungen.

Szintillationskamera – Kollimatoren; Aufbau; Detektion von Ort und Energie; Übertragungsverhalten.

Emmissions-Computertomographie – Prinzip; SPECT-Kamerasysteme. PET-Kamerasysteme; Anforderungen an Hybridsysteme; Ortsdetektion; Anwendungsbeispiele (Schilddrüsenszintigrafie, Entzündungsprozesse, Tumordiagnostik,…).

Medienformen

Tafel, Mitschriften, Powerpoint-Präsentation, Arbeitsblätter

Literatur

Strahlungsmesstechnik

1. Angerstein, Wilfried;Aichinger, Horst (2005): Grundlagen der Strahlenphysik und radiologischen Technik in der Medizin.5., völlig neu bearb. und erw. Berlin: Hoffmann.
2. Krieger, Hanno (2013): Strahlungsmessung und Dosimetrie. 2. Aufl. Springer Spektrum.
3. Stolz, Werner (2005): Radioaktivität. Grundlagen - Messung - Anwendungen.
5., überarb. und erw. Wiesbaden: Teubner.
4. Kleinknecht, Konrad (2005): Detektoren für Teilchenstrahlung: Vieweg & Teubner.

Bildgebende Systeme in der Medizin 1

1. Angerstein, Wilfried; Aichinger, Horst (Hg.) (2005): Grundlagen der Strahlenphysik und radiologischen Technik in der Medizin. 5.Aufl.; Hoffmann.
2. Dössel, Olaf (2016): Bildgebende Verfahren in der Medizin: Von der Technik zur medizinischen Anwendung. 2.Aufl.; Springer Vieweg.
3. Dössel, Olaf (Hg.) (2014): Biomedizinische Technik: Band 7: Medizinische Bildgebung. De Gruyter.
4. Kalender, Willi A. (2006): Computertomographie. Grundlagen, Gerätetechnologie, Bildqualität, Anwendungen. 2.Aufl.; Publicis. Auch in Englisch, dann 3.Aufl. 2011
5. Krieger, Hanno (2017): Strahlungsquellen für Technik und Medizin. 3.Aufl.;Springer Spektrum.
6. Krieger, Hanno (2017): Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. 5.Aufl.; Springer Spektrum.
7. Morneburg, Heinz (Hg.) (1995): Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik. Röntgendiagnostik und Angiographie/Computertomographie/Nuklearmedizin/Magnetresonanztomographie/Sonographie/Integrierte Informationssysteme. 3.Aufl.; Publicis.                                                                  8. Oppelt, Arnulf (Hg.) (2005): Imaging systems for medical diagnostics. Fundamentals technical solutions and applications for systems applying ionizing
radiation nuclear magnetic resonance and ultrasound. 2.Aufl.; Publicis.
9. Schicha, Harald; Schober, Otmar (2017): Nuklearmedizin: Basiswissen und klinische Anwendung. 8.Aufl.; Schattauer.
10. Stolz, Werner (2005): Radioaktivität. Grundlagen - Messung – Anwendungen. 5.Aufl.; Vieweg+Teubner.

 

Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

SS 2011 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

SS 2012 (Vorlesung)

SS 2013 (Vorlesung)

Hospitation:

Spezifik im Studiengang Bachelor Biomedizinische Technik 2013, Bachelor Biomedizinische Technik 2014
FachnameStrahlungsmesstechnik / Bildgebende Systeme in der Medizin 1
Prüfungsnummer2200356
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflicht
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 120 Minuten
Details zum Abschluss
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Ingenieurinformatik 2008, Bachelor Ingenieurinformatik 2013
FachnameStrahlungsmesstechnik / Bildgebende Systeme in der Medizin 1
Prüfungsnummer2200356
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungWahlpflicht
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 120 Minuten
Details zum Abschluss
max. Teilnehmerzahl

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