Biomedizinische Physik 2
Biomedical Physics 2

Dieses Modul vermittelt die physikalischen Grundlagen biomedizinischer Anwendungen in Klinik und Forschung. Diese Anwendungen umfassen die Strahlentherapie, Laseranwendungen und Mikroskopie. Konkret werden folgende Schwerpunkte in diesen Anwendungen behandelt: Strahlenbiologie, Beschleunigerquellen für Strahlentherapie, Bestrahlungsplanung, Protonentherapie, Laseranwendungen, Licht-Mikroskopie, Fluoreszenzmikroskopie, Elektronenmikroskopie, Röntgenmikroskopie.

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der / die Studierende in der Lage:

• die physikalischen Grundlagen verschiedener Strahlentherapieverfahren (Röntgen-, Gamma-, Neutronenstrahlen usw.) zu beschreiben
• Laser-Anwendungen in der Medizin zu nennen und die zugrunde liegenden Wechselwirkungsvorgänge zu verstehen
• verschiedene Methoden der Mikroskopie (Licht-, Röntgen-, Elektronen und Fluoreszenzmikroskopie) zu erklären und ihre Vor- und Nachteile zu vergleichen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung, in der die Inhalte durch Vortrag der theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert und durch anschauliche Beispiele aus der klinischen Anwendungen verständlich gemacht werden. Dabei werden multimediale Anschauungsmaterialien zur Erläuterung der verschiedenen Verfahren benutzt. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden und unter den Studierenden über das gerade Erlernte gelegt. Die Vorlesungsunterlagen enthalten Hyperlinks auf die Originalarbeiten, die den Einstieg in die eigenständige Literaturrecherche fördern sollen. Die Studierenden werden angeleitet die in der Vorlesung erläuterten Themen durch derartige Recherche selbständig zu vertiefen.

• Hybrides Lehrformat:
• aufgezeichnete online PowerPoint Vorträge mit integrierten Animationen und Tafelanschrieb
• wöchentliche interaktive Diskussionen vor Ort
• PDFs mit Hyperlinks
• Exkursion

• H. Zabel: Medical Physics 1 & 2, De Gruyter, (2017)
• A. Oppelt: Imaging Systems for Medical Diagnostics, Publicis, (2005)
• W. Schlegel & J. Bille: Medizinische Physik, Bd. 2, Springer, (2002)
• J. Als-Nielsen & D. MacMorrow: Elements of Modern X-Ray Physics, John Wiley & Sons, (2000)
• W. Kalender: Computertomographie: Grundlagen, Gerätetechnologie, Bildqualität, Anwendungen, Publicis, (2006)

Es findet eine schriftliche Klausur von 60 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Wie ist ein Linearbeschleuniger für die Strahlentherapie aufgebaut und wie funktioniert er?
• Wie erzeugt man Protonenstrahlen für die Bestrahlungstherapie?
• Wie und warum unterscheiden sich die Tiefendosiskurven bei Bestrahlung mit Photonen und Ionen?
• Erläutern sie die Motivation für Dosisfraktionierung an Hand von Zell-Überlebenskurven.
• Wie funktioniert eine Lichtmikroskop/ Phasenkontrast-Mikroskop/ Laser-Scanning Konfokalmikroskop/ STED-Mikroskop?

Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel erlaubt.