Medicinsk optik
Medical Optics

FAF150F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2013
Beslutad av: FN1/Anders Gustafsson
Datum för fastställande: 2013-02-24

Allmänna uppgifter

Avdelning: Atomfysik (LTH)
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskoder: FAF150, FYST22
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Syftet med kursen är att ge studenten en grundläggande kunskap i hur ljus transporteras i starkt spridande media, såsom t.ex. vävnad. Denna förståelse är central för såväl ett stort antal medicinska mättekniker, som för laserbaserade medicinska behandlingar. Detta är ett starkt progressivt område av interdisciplinär art. Då dessa metoder nu snabbt utvecklas, kommer denna typ av kunskap bli allt mer efterfrågad av medicinsk teknisk industri framöver. Kursen avser dessutom att stimulera till ett nyfiket förhållningssätt till optiska problem inom medicinen och närbesläktade områden, speciellt relaterade till ljusutbredning i vävnad

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna förklara hur ljus utbreder sig i vävnad under olika förhållanden
• kunna beskriva hur optiska storheter i starkt spridande media kan mätas och modelleras
• ingående kunna beskriva något exempel på hur optiska metoder och lasrar används i biomedicinska tillämpningar
• övergripande kunna diskutera mekanismerna för några olika terapeutiska laser-medicin användningar
• kunna förklara de grundläggande principerna för laser-diagnostiska användningar inom medicinen

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna mäta optiska storheter i vävnad
• kunna genomföra olika modelleringar av ljusutbredning i vävnad
• kunna skriva en rapport med genomgripande analys av publicerade data och egna resultat
• kunna integrera och analysera information från olika källor

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna välja och bedöma vilken modelleringsmetod som är lämplig att använda för att studera ljusutbredning i specifika problemställningar
• kunna välja och bedöma vilken mätmetod som är bäst för att mäta optiska storheter av vävnad under olika förutsättningar
• kunna värdera vilka parametrar för en laser som är väsentliga för en specifik medicinsk frågeställning
• självständigt kunna söka annan information än kurslitteratur, t.ex. via biblioteksfunktioner och internet samt att kritiskt kunna värdera denna information
• ha tillägnat sig ett nyfiket förhållningssätt till optiska problem inom medicinen, speciellt relaterade till ljusutbredning i vävnad.

Kursinnehåll

Kursen är orienterad kring att lösa ett öppet ställt projektproblem och uppbyggd så, att laborativa moment och teoretiska övningar ger möjlighet och bakgrund till att nå en lösning för problemet, resulterande i en god insikt i den fulla problemställningen om hur ljus transporteras i vävnad. Som projektarbete fås att bestämma de optimala parametrarna för en ljuskälla i någon medicinskoptisk mät- eller behandlingsapplikation. I början av kursen kommer ett antal föreläsningar att beskriva olika medicinska laserapplikationer. Dessa kommer att ges av såväl läkare som fysiker med en lång erfarenhet av detta område för att ge en så bred bakgrund som möjligt. Därefter kommer ljusutbredning i starkt spridande media att behandlas teoretiskt. Utgångspunkten är transportekvationen där ljusets vågegenskaper ej beaktas. Då transportekvationen ej kan lösas analytiskt, kommer kursen att behandla hur lösning till diffusionsekvationen kan erhållas under vissa omständigheter och lösas analytiskt för enkla geometrier. Numeriska lösningar är möjliga för mer komplicerade geometrier. Monte Carlo-simuleringstekniken används ofta om förutsättningarna för diffusionsekvationen ej är uppfyllda. Denna teknik behandlas därför också ingående. Många laserbehandlingstekniker bygger på termiska effekter p.g.a. laserbelysning, varför värmeledningsekvationen behandlas. Två olika laborationer behandlar hur man kan mäta upp de optiska egenskaperna av starkt spridande material. Matematisk modellering av ljus och värmefördelning i vävnad göres under tre teoretiska övningar. Kursen avslutas med ett projekt enligt ovan.

Kurslitteratur

Welch, A.J & van Gemert, M.C: Optical-thermal Responce of Laser-irradiated Tissue.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, seminarier, laborationer, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, skriftlig rapport, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna. För betyget 3 krävs slutfört och godkänt projektarbete. Projektarbetet utföres i grupp om två studenter. Det presenteras såväl skriftligt som muntligt. För högre betyg krävs enskild tentamen. Väl utfört projektarbete ger extra poäng vid ordinarie tentamenstillfälle. Övriga obligatoriska moment i kursen är 2 laborationer och 3 datorberäkningsövningar.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: Grundläggande fysikkurs, FMAF01 Matematik - Funktionsteori och FMAF05 Matematik - System och transformer
Urvalskriterier: Antalet platser är begränsat till 40

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga: