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Lernziele / Kompetenzen
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Nach erfolgreichem Abschluss dieses Moduls
- verfügen die Studierenden über Wissen im Bereich der bildgebenden Verfahren in der Medizin aus mathematischer, physikalischer und informationstechnischer Sicht,
- sind die Studierenden vertraut mit den wichtigsten Grundlagen der Sonographie, an deren detailliertem Beispiel nachvollziehbar wird, welche Möglichkeiten die konsequente Anwendung mathematisch-physikalischer Konzepte eröffnet,
- haben die Studierenden am Beispiel des DICOM-Standards gelernt, welche entscheidende Rolle Normen haben, welche Möglichkeiten diese eröffnen und wie sich informationstechnische Prinzipien in medizinischen Standards wiederspiegeln,
- kennen die Studierenden unterschiedliche methodische Ansätze zur Bearbeitung zwei- und dreidimensionaler Bilder und können diese auf medizinische Bilder anwenden,
- verfügen die Studierenden über Kenntnisse zur mathematischen Beschreibung rigider Bild-Transformationen und des Resamplings von Bildern nach solchen Transformationen,
- verfügen die Studierenden über grundsätzliches Wissen zur Segmentierung medizinischer Bilddaten mittels einfacher Algorithmen,
- kennen und verstehen die Studierenden Netzwerkarchitekturen für lokale und für Weitverkehrsnetze sowie die technischen Grundlagen von lokalen Netzwerkprotokollen, insbesondere Kanalzugriffs- und Routingverfahren,
- kennen und verstehen die Studierenden technische Netzwerkprotokolle (insb. Ethernet, TCP/IP) und Anwendungsprotokolle (insb. HTTP, SMTP/POP/IMAP) und können dieses Wissen anwenden.
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Veranstaltungen
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Kommunikationsnetze
| Art |
Vorlesung |
| Nr. |
EMI215 |
| SWS |
2.0 |
| Lerninhalt |
OSI- und TCP/IP-Referenzmodell
Sicherungsschicht
- Rahmenbildung
- Fehlerkorrektur und Fehlererkennung
- Schiebefensterprotokolle
- Mehrfachzugriffsprotokolle
- Kopplung von Netzwerken
Vermittlungsschicht
- Routing
- Routing im Internet
- IPv4 (inkl. Subnetting)
- IPv6
Transportschicht
Anwendungsschicht
- DNS
- E-Mail (STMP, POP, IMAP etc.)
- Web (HTTP, Web2.0, etc.)
Sicherheit
- Geheimhaltung, Authentifizierung, Integrität
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| Literatur |
Tanenbaum A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage, München, Pearson Studium, 2003
Stevens Richard W., TCP/IP, Reading, Mass. [u.a.], Addison-Wesley, 2005
Sikora, A., Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation: Internet-Protokolle und Anwendungen, München, Wien, Hanser, 2003 |
Technische Grundlagen bildgebender Verfahren
| Art |
Vorlesung |
| Nr. |
EMI524 |
| SWS |
2.0 |
| Lerninhalt |
- Bildgebende Verfahren und Bildspeicherung: Digitales Gesundheitswesen
- Magnetresonanztomographie: Physikalische Grundlagen (klassischer Kreisel, Kernspin, gyromagnetisches Verhältnis, Präzession, Quantisierung des Drehimpuls, thermisches Gleichgewicht, Boltzmann-Statistik) / Spin-Anregung / Relaxationsarten / Spin-Echos / selektive Anregung / Phasen- und Frequenzkodierung
- Computertomographie: Röntgentechnologie / digitale Lumineszenzradiographie / Szintillatoren / Linienintegrale und Projektionen / Fourier-Scheiben-Theorem / gefilterte Rückprojektion
- Positronenemissionstomographie: Physikalische Grundlagen / Single Photon Emission Computed Radiography (SPECT) / Iterative Rekonstruktion
- Sonographie / Ultraschall: Physikalische Grundlagen (Wellengleichung, Laplaceoperator, ebene Wellen, Kugelwellen, Wellenvektor) / Schallwellenausbreitung / Absorption / Ultraschallerzeugung / Wandlerarten (annular, linear, curved, phased) / Sende- und Empfangs-Fokussierung / Strahllenkung / Fernfeld eines Phased Array (main, grating, side lobes) / Single Pulse Response / unipolare und bipolare Anregung / Pulssequenzen / Coded Excitation (kodierte Anregung)
- Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM): Geschichte / Aufbau / begriffliche Grundlagen / Datenstrukturen / Information Object Definition / Module / Attribute / Datentypen / Transfersyntax / Dateiformat
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| Literatur |
Dössel, O., Buzug, M., Biomedizinische Technik - Medizinische Bildgebung, Berlin, Boston, De Gruyter, 2013
Azhari, H., Basics of Biomedical Ultrasound for Engineers, Hoboken, N.J, John Wiley & Sons, 2010
Kramme, R., Medizintechnik, 4. Auflage, Heidelberg, Springer, 2011 |
Bildverarbeitung in der Medizin
| Art |
Vorlesung |
| Nr. |
EMI522 |
| SWS |
2.0 |
| Lerninhalt |
- Einführung und Grundlagen: Anwendungsbeispiele / bildgebende Verfahren in der Medizin / Bildverarbeitungsschritte / Pixel und Nachbarschaftsrelationen / Farbräume
- Mathematische Grundlagen: lineare Abbildungen / Orts- und Richtungsvektoren / längen- und winkeltreue / Rotationen und Spiegelungen / Rotationsmatrizen / Koordinaten-Transformationen / Inverse und Verkettungen von Transformationen / homogene Koordinaten
- Transformation von Grauwertbildern: Rohdaten / Kontrastspreizung / Kontrastanpassung / Gamma-Korrektur / normierte und kumulative Histogramme / Verteilungsfunktion / Histogrammausgleich / Grauwerttransformationen / geometrische Transformationen / Resampling / bilineare Interpolation
- Vorverarbeitung und Filterung: lokale Filter / Faltungsfilter / Filtermaske / Glättungsfilter (Mittelwert-, Gauß-, Binomialfilter) / Kantenfilter (Prewitt-, Sobel-, Laplace-Filter) / Kantendetektion nach Canny / Rangordnungsfilter / Medianfilter / Erosion und Dilatation / Opening und Closing / strukturierende Elemente
- Faltung, Korrelation und Hilbert-Transformation: kontinuierliche und diskrete Faltung / diskrete Faltung im Fourierraum / Bildfilterung mittels Fourier-Transformation / diskrete Korrelation direkt und im Fourierraum / normierte Kreuzkorrelation / Dekonvolution / Wiener-Kolmogorow-Filter / Hilbert-Transformation
- Segmentierung:Schwellwertverfahren / Region Growing
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| Literatur |
Jähne, B., Digitale Bildverarbeitung, Berlin, Heidelberg, Springer, 2005
Handels, H., Medizinische Bildverarbeitung, Wiesbaden, Vieweg + Teubner, 2009
Erhardt, A., Einführung in die digitale Bildverarbeitung, Wiesbaden, Vieweg + Teubner, 2008
Dougherty, G., Digital Image Processing for Medical Applications, Cambridge University Press, 2009 |
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