Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2017

MAS in Medizinphysik Information
Fachrichtung: Allg. Medizinphysik und Biomedizinisches Ingenieurwesen
Vertiefung Biomechanics
Kernfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0386-00LBiomedical Engineering Information W4 KP3GJ. Vörös, S. J. Ferguson, S. Kozerke, U. Moser, M. Rudin, M. P. Wolf, M. Zenobi-Wong
KurzbeschreibungIntroduction into selected topics of biomedical engineering as well as their relationship with physics and physiology. The focus is on learning the concepts that govern common medical instruments and the most important organs from an engineering point of view. In addition, the most recent achievements and trends of the field of biomedical engineering are also outlined.
LernzielIntroduction into selected topics of biomedical engineering as well as their relationship with physics and physiology. The course provides an overview of the various topics of the different tracks of the biomedical engineering master course and helps orienting the students in selecting their specialized classes and project locations.
InhaltIntroduction into neuro- and electrophysiology. Functional analysis of peripheral nerves, muscles, sensory organs and the central nervous system. Electrograms, evoked potentials. Audiometry, optometry. Functional electrostimulation: Cardiac pacemakers. Function of the heart and the circulatory system, transport and exchange of substances in the human body, pharmacokinetics. Endoscopy, medical television technology. Lithotripsy. Electrical Safety. Orthopaedic biomechanics. Lung function. Bioinformatics and Bioelectronics. Biomaterials. Biosensors. Microcirculation.Metabolism.
Practical and theoretical exercises in small groups in the laboratory.
SkriptIntroduction to Biomedical Engineering
by Enderle, Banchard, and Bronzino

AND

https://www1.ethz.ch/lbb/Education/BME
227-0965-00LMicro and Nano-Tomography of Biological TissuesW4 KP3GM. Stampanoni, P. A. Kaestner
KurzbeschreibungEinführung in die physikalischen und technischen Grundkenntnisse der tomographischen Röntgenmikroskopie. Verschiedene Röntgenbasierten-Abbildungsmechanismen (Absorptions-, Phasen- und Dunkelfeld-Kontrast) werden erklärt und deren Einsatz in der aktuellen Forschung vorgestellt, insbesondere in der Biologie. Die quantitative Auswertung tomographische Datensätzen wird ausführlich beigebracht.
LernzielEinführung in die Grundlagen der Röntgentomographie auf der Mikrometer- und Nanometerskala, sowie in die entsprechenden Bildbearbeitungs- und Quantifizierungsmethoden, unter besonderer Berücksichtigung von biologischen Anwendungen.
InhaltSynchrotron basierte Röntgenmikro- und Nanotomographie ist heutzutage eine leistungsfähige Technik für die hochaufgelösten zerstörungsfreien Untersuchungen einer Vielfalt von Materialien. Die aussergewöhnlichen Stärke und Kohärenz der Strahlung einer Synchrotronquelle der dritten Generation erlauben quantitative drei-dimensionale Aufnahmen auf der Mikro- und Nanometerskala und erweitern die klassischen Absorption-basierten Verfahrensweisen auf die kontrastreicheren kantenverstärkten und phasenempfindlichen Methoden, die für die Analyse von biologischen Proben besonders geeignet sind.

Die Vorlesung umfasst eine allgemeine Einführung in die Grundsätze der Röntgentomographie, von der Bildentstehung bis zur 3D Bildrekonstruktion. Sie liefert die physikalischen und technischen Grundkentnisse über die bildgebenden Synchrotronstrahllinien, vertieft die neusten Phasenkontrastmethoden und beschreibt die ersten Anwendungen nanotomographischer Röntgenuntersuchungen.

Schliesslich liefert der Kurs den notwendigen Hintergrund, um die quantitative Auswertung tomographischer Daten zu verstehen, von der grundlegenden Bildanalyse bis zur komplexen morphometrischen Berechnung und zur 3D-Visualisierung, unter besonderer Berücksichtigung von biomedizinischen Anwendungen.
SkriptOnline verfügbar
LiteraturWird in der Vorlesung angegeben.
376-1651-00LClinical and Movement BiomechanicsW4 KP3GS. Lorenzetti, R. List, N. Singh
KurzbeschreibungMeasurement and modeling of the human movement during daily activities and in a clinical environment.
LernzielThe students are able to analyse the human movement from a technical point of view, to process the data and perform modeling with a focus towards clinical application.
InhaltThis course includes study design, measurement techniques, clinical testing, accessing movement data and anysis as well as modeling with regards to human movement.
376-1985-00LTrauma BiomechanicsW4 KP2V + 1UK.‑U. Schmitt, M. H. Muser
KurzbeschreibungTrauma-Biomechanik ist ein interdiszipliäres Fach, das sich mit der Biomechanik von Verletzungen sowie Möglichkeiten zur Prävention von Verletzungen beschäftigt. Die Vorlesung stellt die Grundlagen der Trauma-Biomechanik dar.
LernzielVermittlung von Grundlagen der Trauma-Biomechanik.
InhaltDie Vorlesung beschäftigt sich mit Verletzungen des menschlichen Körpers und den zugrunde liegenden Verletzungsmechanismen. Hierbei bilden Verletzungen, die im Strassenverkehr erlitten werden, den Schwerpunkt. Weitere Vorlesungsthemen sind: Crash-Tests und die dazugehörige Messtechnik (z. B. Dummys), sowie aktuelle Themen der Trauma-Biomechanik.
SkriptUnterlagen werden zur Verfügung gestellt.
LiteraturSchmitt K-U, Niederer P, M. Muser, Walz F: "Trauma Biomechanics - An Introduction to Injury Biomechanics" bzw. "Trauma-Biomechanik - Einführung in die Biomechanik von Verletzungen", beide Springer Verlag.
Praktika
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
465-0800-00LPractical Work Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Nur für MAS in Medizinphysik
O4 KPexterne Veranstalter
KurzbeschreibungThe practical work is designed to train the students in the solution of a specific problem and provides insights in the field of the selected MAS specialization. Tutors propose the subject of the project, the project plan, and the roadmap together with the student, as well as monitor the overall execution.
LernzielThe practical work is aimed at training the student’s capability to apply and connect specific skills acquired during the MAS specialization program towards the solution of a focused problem.
Wahlfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0255-00LEnergy Conversion and Transport in BiosystemsW4 KP2V + 1UA. Ferrari
KurzbeschreibungTheorie und Anwendung von Thermodynamik und Energieerhaltung in biologischen Systemen mit Schwerpunkt auf Zellebene.
LernzielTheorie und Anwendung von Energieerhaltung auf Zellebene. Verständnis für die grundlegenden Stofftransport-Kreisläufe in menschlichen Zellen und die Mechanismen, welche diese Kreisläufe beeinflussen. Parallelen zu anderen Gebieten im Ingenieurswesen erkennen. Wärme- und Massentransport Prozesse in der Zelle, Kraft Entwicklung der Zelle, und die Verbindung zu modernen biomedizinischen Technologien.
InhaltMassentransportmodelle für den Transport von chemischen Spezies in der menschlichen Zelle. Organisation und Funktion der Zellmembran und des Zytoskeletts. Die Rolle molekularer Motoren in der Kraftentwicklung der Zelle und deren Funktion in der Fortbewegung der Zelle. Beschreibung der Funktionsweise dieser Systeme sowie der experimentellen Analyse und Simulationen um sie besser zu verstehen. Einführung in den Zell-Metabolismus, Zell-Energietransport und die Zelluläre Thermodynamik.
SkriptKursmaterial wird in Form von Hand-outs verteilt.
LiteraturNotizen sowie Referenzen aus der Vorlesung.
151-0524-00LContinuum Mechanics IW4 KP2V + 1UE. Mazza
KurzbeschreibungKonstitutive Gleichungen für strukturmechanische Berechnungen werden behandelt. Dies beinhaltet anisotrope lineare Elastizität, lineare Viskoelastizität, Plastizität und Viscoplastizität. Es werden die Grundlagen der Mikro-Makro Modellierung und der Laminattheorie eingeführt. Die theoretischen Ausführungen werden durch Beispiele aus Ingenieuranwendungen und Experimente ergänzt.
LernzielBehandlung von Grundlagen zur Lösung kontinuumsmechanischer Probleme der Anwendung, mit besonderem Fokus auf konstitutive Gesetze.
InhaltAnisotrope Elastizität, Linearelastisches und linearviskoses Stoffverhalten, Viskoelastizität, mikro-makro Modellierung, Laminattheorie, Plastizität, Viscoplastizität, Beispiele aus der Ingenieuranwendung, Vergleich mit Experimenten.
Skriptja
151-0604-00LMicrorobotics Information W4 KP3GB. Nelson
KurzbeschreibungMicrorobotics is an interdisciplinary field that combines aspects of robotics, micro and nanotechnology, biomedical engineering, and materials science. The aim of this course is to expose students to the fundamentals of this emerging field. Throughout the course students are expected to submit assignments. The course concludes with an end-of-semester examination.
LernzielThe objective of this course is to expose students to the fundamental aspects of the emerging field of microrobotics. This includes a focus on physical laws that predominate at the microscale, technologies for fabricating small devices, bio-inspired design, and applications of the field.
InhaltMain topics of the course include:
- Scaling laws at micro/nano scales
- Electrostatics
- Electromagnetism
- Low Reynolds number flows
- Observation tools
- Materials and fabrication methods
- Applications of biomedical microrobots
SkriptThe powerpoint slides presented in the lectures will be mad available as pdf files. Several readings will also be made available electronically.
Voraussetzungen / BesonderesThe lecture will be taught in English.
263-5001-00LIntroduction to Finite Elements and Sparse Linear System Solving Information W4 KP2V + 1UP. Arbenz
KurzbeschreibungThe finite element (FE) method is the method of choice for (approximately) solving partial differential equations on complicated domains. In the first third of the lecture, we give an introduction to the method. The rest of the lecture will be devoted to methods for solving the large sparse linear systems of equation that a typical for the FE method. We will consider direct and iterative methods.
LernzielStudents will know the most important direct and iterative solvers for sparse linear systems. They will be able to determine which solver to choose in particular situations.
InhaltI. THE FINITE ELEMENT METHOD

(1) Introduction, model problems.

(2) 1D problems. Piecewise polynomials in 1D.

(3) 2D problems. Triangulations. Piecewise polynomials in 2D.

(4) Variational formulations. Galerkin finite element method.

(5) Implementation aspects.


II. DIRECT SOLUTION METHODS

(6) LU and Cholesky decomposition.

(7) Sparse matrices.

(8) Fill-reducing orderings.


III. ITERATIVE SOLUTION METHODS

(9) Stationary iterative methods, preconditioning.

(10) Preconditioned conjugate gradient method (PCG).

(11) Incomplete factorization preconditioning.

(12) Multigrid preconditioning.

(13) Nonsymmetric problems (GMRES, BiCGstab).

(14) Indefinite problems (SYMMLQ, MINRES).
Literatur[1] M. G. Larson, F. Bengzon: The Finite Element Method: Theory, Implementation, and Applications. Springer, Heidelberg, 2013.

[2] H. Elman, D. Sylvester, A. Wathen: Finite elements and fast iterative solvers. OUP, Oxford, 2005.

[3] Y. Saad: Iterative methods for sparse linear systems (2nd ed.). SIAM, Philadelphia, 2003.

[4] T. Davis: Direct Methods for Sparse Linear Systems. SIAM, Philadelphia, 2006.

[5] H.R. Schwarz: Die Methode der finiten Elemente (3rd ed.). Teubner, Stuttgart, 1991.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Linear Algebra, Analysis, Computational Science.
The exercises are made with Matlab.
376-2017-00LBiomechanik von Sportverletzungen und RehabilitationW3 KP2VK.‑U. Schmitt, J. Goldhahn
KurzbeschreibungDie Veranstaltung vermittelt die Grundlagen der Verletzungsbiomechanik. Sportverletzungen und deren Rehabilitation bilden dabei den Schwerpunkt der Vorlesung.
LernzielIn dieser Veranstaltung sollen Sie Grundlagen der Traumabiomechanik erlernen. Anhand von Beispielen aus dem Sport lernen Sie verschiedene Mechanismen, die zu Verletzungen des menschlichen Körpers führen können, kennen. Sie sollen ein Verständnis für das Entstehen von Verletzungen entwickeln, das Sie in die Lage versetzt Verletzungspotentiale abzuschätzen und präventive Massnahmen zu entwickeln.
InhaltDie Veranstaltung beschäftigt sich mit den Grundlagen der Verletzungsmechanik und der Rehabilitation. Es wird untersucht, wie Verletzungen entstehen und wie sie verhindert werden können. Die Vorlesung konzentriert sich dabei auf Verletzungen, die im Sport erlitten werden.
SkriptUnterlagen werden zur Verfügung gestellt.
LiteraturSchmitt K-U, Niederer P, M. Muser, Walz F: "Trauma Biomechanics - An Introduction to Injury Biomechanics" bzw. "Trauma-Biomechanik - Einführung in die Biomechanik von Verletzungen", beide Springer Verlag
Voraussetzungen / BesonderesDie Mitarbeit an einer Gruppenarbeit ist fester Bestandteil der Veranstaltung. Die Gruppenarbeit wird benotet und zählt somit zur Gesamtnote der Vorlesung hinzu. Nähere Informationen werden in der ersten Vorlesung gegeben.
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