Medizinische Gerätetechnik

Praktische Übungen zu den Vorlesungen im 4. bis 6. Studiensemester des Bachelor-Studiengangs "Biomedizinische Technik"

Lernziele „Medizinische Gerätetechnik“ • Allgemeines zu medizinischen Geräten

– Messungen und physikalische Einwirkungen an Menschen – elektrische Sicherheit

• Funktionsgrundlagen der einzelnen Geräte – physiologische Grundlagen – physikalische Grundlagen

• Technische Realisierung – Sensorik / Aktorik – Elektronik / Mechanik – Datenaufbereitung und Visualisierung – Sicherheit

• Anwendung – klinische Einsatzfelder der Geräte – Bedienung der Geräte (normaler Betrieb) – Überprüfung, Kalibration und Wartung der Geräte

Vorlesungsinhalte und Praktikumsversuche • Medizinische Gerätetechnik

– Elektrische Sicherheit von Medizingeräten (4. Sem.)

– Spirometrie (4. Sem.), Lungenfunktionsdiagnostik, Atemgasmessung, Pulsoximetrie

– Monitoring (4. Sem.) – Beatmung (4. Sem.) und

Narkose – Herzschrittmacher (4. Sem.)

und Defibrillatoren – Infusions- und

Injektionspumpen (4. Sem.) – Dialyse – Strahlentherapie – HF-Chirurgie (5. Sem.) – Computer und Netzwerke

• Medizinische Physik: – Medizinische Optik (5. Sem.):

▪ optische Instrumente ▪ Endoskopie ▪ Augenoptik ▪ Lasermedizin

– Ultraschall (6. Sem.) ▪ Grundlagen ▪ Doppler-Gefäßdiagnostik ▪ Stoßwellentherapie

– Ionisierende Strahlung in der Medizin, Strahlenschutz

• Bildgebende Verfahren – Ultraschall-Bildgebung (6. Sem.) – Röntgen – Computertomographie – Kernspintomographie

Visualisierung und Archivierung mittels PC • einfacher PC an jedem Arbeitsplatz • alle Messgeräte möglichst mit

– Rechnerinterface und – Geräte-spezifischer Software (von Hersteller oder selbst erstellt)

• Darstellung auf PC-Bildschirm • Datenausgabe in Standardformate

– Messprotokolle (PDF), Grafiken (BMP, PNG), Video (AVI) … • elektronischer Transport der Ergebnisse

– möglichst kein „Einkleben“ von Ausdrucken • zusätzliche Software: LabVIEW

– für weiterführende Messungen oder Projekte • zusätzliche Ausstattung: Digitalkamera, Scanner

– für Druckausgaben, Experimentfotos etc.

Elektrische Sicherheit (4. Semester) • Inhalte

– Nachweis der Patienten-sicherheit an medizin-technischen Geräten

– Besondere Eigenschaften von IT-Netzen

• Ausstattung – Sicherheitstester Secutest III – diverse Elektrogeräte

▪ auch gebraucht / fehlerhaft – Trenntransformator für

Medizintechnik – Isolationswächter

• Aufgaben Sicherheitstester – Manuelle Durchführung von

Prüfungen an verschiedenen Geräten

• Aufgaben IT-Netz – Test des Isolationswächters bei

verschiedenen Fehlern – Auswirkung gemessene

Fehlerströme

Infusion und Injektion (4. Semester) • Inhalte

– Automatische Infusions- und Injektionspumpen

• Ausstattung – Infusionspumpe – Spritzenpumpe – Testgerät für Injektionspumpen

• Aufgaben – Betrieb und Programmierung der

Pumpen – Messung der technischen

Parameter – sicherheitstechnische Kontrolle

Monitoring (4. Semester) • Inhalte

– Funktion und Bedienung eines Patientenmonitors

• Ausstattung – Patientenmonitor – Sensoren

▪ Blutdruck (NiBP) ▪ SpO2 ▪ EKG/Atmung ▪ Temperatur

– Patientensimulator

• Aufgaben – Auswahl der Einstellungen – Konfiguration von Alarmen – Test

▪ im Selbstversuch ▪ mit simulierten Signalen

Herzschrittmacher (4. Semester) • Inhalte

– Funktion eines Herzschrittmachers

• Ausstattung – div. Herzschrittmacher – Programmiergerät – Patientensimulator /

Herzschrittmachertester

• Aufgaben – Betrachtung der

Herzschrittmacherfunktionen bei verschiedenen simulierten Patientenzuständen

– Messung der (simulierten) Signale an den Elektroden

Spirometrie (4. Semester) • Inhalte

– Spirometrie mit unterschiedlichen Messverfahren

• Ausstattung – PC-basierte Spirometer oder

Spirometer mit Interface ▪ Fleisch-Pneumotachograph ▪ Ultraschall-Flowmeter ▪ Turbinen-Flowmeter

– Kalibrationspumpe – Verbrauchsmaterial

▪ Einweg-Atemröhren ▪ Einweg-Turbinen ▪ Einweg-Bakterienfilter

• Aufgaben – Testmessungen mit der

Kalibrationspumpe – Aufnahme von Spirogrammen

(Selbstversuch) – Vergleich der Bedienung,

Beurteilung der Software

Beatmung (4. Semester) • Inhalt

– Funktion eines Anästhesie-Beatmungsgeräts

• Ausstattung – Anästhesie-

Beatmungsgerät (ohne Narkose-einrichtung…)

– Testgerät für Beatmungsgeräte

– Testlunge

• Aufgaben Beatmung – Durchführung verschiedener

Beatmungsmodi mit der Testlunge bei unterschied-lichen Lungen-parametern

– Messung und Deutung von Druck- und Volumen-verläufen bei der Beatmung

Endoskopie (5. Semester) • Inhalte

– Umgang mit Endoskop – Technische Parameter

• Ausstattung – Laparoskopiesystem

▪ Optik ▪ Lichtquelle ▪ Videokamerasystem, Monitor

– Laparoskopietrainer ▪ mit verschiedenen Werkzeugen

– PC mit erweiterter Grafikkarte für Video-(SVHS-)Aufnahme

– Beamer

• Aufgaben – Benutzung des Gesamtsystems

„Laparoskop“ – Übungen mit dem Trainer

(greifen, schneiden) – Untersuchung der optischen

Eigenschaften bezüglich Abbildung und Beleuchtung

Hochfrequenzchirurgie (5. Semester) • Inhalte

– Hochfrequenzchirurgie • Ausstattung

– HF Chirurgiegerät ▪ verschiedene Elektroden

– Rauchabsaugung – Testgerät für HF-Chirurgie – Digitalkamera

• Aufgaben – Anwendung an Fleisch

▪ Koagulation / Schneiden ▪ Geschwindigkeit / Tiefe ▪ Dokumentation mit Kamera

– Überprüfung der Leistungs-einstellungen

– Aufnahme der Spannungs-formen bei den verschiedenen Betriebsarten (s.o.)

Spektrometrie und Pulsoximetrie (5. Semester) • Inhalte

– Grundlagen Spektrometrie – Funktion eines Pulsoximeters

• Ausstattung – handelsübliches Pulsoximeter – Spektrometer – Blutdruckmessgerät

• Aufgaben – Pulsoximeter (Selbstversuch)

▪ bei normaler Durchblutung ▪ bei Blockierung der Durchblutung

durch Blutdruckmanschette – Messung verschiedener Spektren

▪ Lichtquellen (Glühbirne, Laser…) ▪ Transmission von Farbfiltern

– Messung des Transmissions-spektrums des eigenen Fingers ▪ bei normaler Durchblutung ▪ bei blockierter Durchblutung

Auge (5. Semester) • Inhalte

– Funktion des menschlichen Auges

• Ausstattung – Augenmodell

• Aufgaben – Funktion der Augenlinse

▪ Akkomodation ▪ Berechnung der Brechkräfte

– Sehfehler ▪ Berechnung aus Augendaten ▪ Korrektur durch Brillengläser

– Funktion der Iris

Augenbezogene Instrumente (5. Semester) • Inhalte

– Mikroskop – Telekop

• Ausstattung – Stereomikroskop für Auflicht- und

Durchlichtmikroskopie, mit Videokamera

– Optik-Baukasten „Mikrobank“

• Aufgaben Mikroskop – Umgang mit handelsüblichem

Mikroskop – Selbstbau eines Mikroskops

aus einzelnen optischen Komponenten

• Aufgaben Teleskop – Selbstbau eines Teleskops

aus einzelnen optischen Komponenten

Laserchirurgie (5. Semester) • Inhalte

– Lasersicherheit – Laser-Leistungsmessung – Laserchirurgie

• Ausstattung – CO2-Laser für Chirurgie – Nd:YAG-Laser für

Chirurgie und für Dentalmedizin (mit Glasfasern)

– Laserschutzbrillen – Messgeräte für Leistung

und Pulsenergie – Digitalkamera

• Aufgaben – Anwendung an Fleisch

▪ Koagulation / Schneiden ▪ Geschwindigkeit / Tiefe ▪ Dokumentation mit Kamera

– Überprüfung ▪ Justierung des Pilotlasers ▪ Leistung des Pilotlasers ▪ mittlere Leistung ▪ Puls- und Leistungsstatistik

Ultraschall-Bildgebung (6. Semester)

• Inhalte – Funktionsprinzip und Anwendung

eines Sonografiegerätes • Ausstattung

– Sonografiegerät – Qualitätssicherungsphantom – Beamer

• Aufgaben – Selbstversuche zur Bildgebung – Untersuchung der verschiedenen

Darstellungsarten am Phantom – Messung der technischen

Parameter am Phantom

Doppler-Gefäßdiagnostik (6. Semester) • Inhalte

– Doppler-Gefäßdiagnostik • Ausstattung

– Portables Dopplergerät mit PC-Schnittstelle

– Durchflussphantom

• Aufgaben – Durchführung von in-Vivo-

Messungen (Selbstversuch) – Durchführung von

Phantommessungen bei verschiedenen Durchflussraten

– Vergleich mit Messungen an Sonografiegerät