Modulbeschreibung

Modul: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen

Lehrveranstaltungen:

TitelTypSWSZeitraum
Bioelektromagnetik: Prinzipien und AnwendungenVorlesung3Wintersemester
Bioelektromagnetik: Prinzipien und AnwendungenGruppenübung2Wintersemester

Modulverantwortlich:

Prof. Christian Schuster

Zulassungsvoraussetzungen:

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse:

Grundlagen der Physik

Modulziele / angestrebte Lernergebnisse:

Fachkompetenz

Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten, Zusammenhänge und Methoden der Bioelektromagnetik, d.h. der Beschreibung und Anwendung des Verhaltens elektromagnetischer Felder in biologischer Materie,  erklären. Sie können die wesentlichen physikalischen Abläufe erläutern und nach Wellenlänge bzw. Frequenz der Felder einordnen. Sie können einen Überblick über messtechnische und numerische Methoden zur Charakterisierung elektromagnetischer Felder in der Praxis geben. Sie können therapeutische und diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizintechnik benennen.

Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Beschreibung des Verhaltens elektromagnetischer Felder in biologischer Materie anwenden. Dafür können Sie auf elementare Lösungen der Maxwellschen Gleichungen Bezug nehmen und diese sinnvoll einsetzen. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte diese Modelle in Bezug auf biologische Materie vorhersagen, können diese nach Wellenlänge bzw. Frequenz klassifizieren und quantitativ analysieren. Sie können Validierungsstrategien für ihre Vorhersagen entwickeln. Sie können Effekte elektromagnetischer Felder für therapeutische und diagnostische Anwendungen gegeneinander abwägen und auswählen.

Personale Kompetenzen

Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise auf Englisch präsentieren (z.B. während Kleingruppenübungen).

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, Informationen aus einschlägigen Fachpublikationen zu gewinnen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihr erlangtes Wissen mit den Inhalten anderer Lehrveranstaltungen (z.B. Theoretischer Elektrotechnik, Grundlagen der Elektrotechnik oder Physik) zu verknüpfen. Sie können Probleme und Effekte im Bereich der Bioelektromagnetik auf Englisch kommunizieren.

Leistungspunkte Modul:

6 LP

Studienleistung:

Mündliche Prüfung

Arbeitsaufwand in Stunden:

Eigenstudium: 110, Präsenzstudium: 70


Lehrveranstaltung: Bioelektromagnetik: Prinzipien und Anwendungen

Dozent:

Christian Schuster

Sprache:

Deutsch & Englisch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

- Grundlegende Eigenschaften elektromagnetischer Felder (Phänomene)

- Mathematische Beschreibung elektromagnetischer Felder (Maxwell-Gleichungen)

- Elektromagnetische Eigenschaften biologischer Materie

- Prinzipien der Energieabsorption in biologischer Materie, Dosimetrie

- Numerische Methoden zur Berechnung elektromagnetischer Felder (v.a. FDTD)

- Messtechnische Methoden zur Bestimmung elektromagnetischer Felder

- Verhalten elektromagnetischer Felder niedriger Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder mittlerer Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder hoher Frequenz in biologischer Materie

- Verhalten elektromagnetischer Felder sehr hoher Frequenz in biologischer Materie

- Diagnostische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Therapeutische Anwendungen elektromagnetischer Felder in der Medizin

- Der menschliche Körper als Generator elektromagnetischer Felder

Literatur:

- C. Furse, D. Christensen, C. Durney, "Basic Introduction to Bioelectromagnetics", CRC (2009)

- A. Vorst, A. Rosen, Y. Kotsuka, "RF/Microwave Interaction with Biological Tissues", Wiley (2006)

- S. Grimnes, O. Martinsen, "Bioelectricity and Bioimpedance Basics", Academic Press (2008)

- F. Barnes, B. Greenebaum, "Bioengineering and Biophysical Aspects of Electromagnetic Fields", CRC (2006)