Point (ECTS )

Interessen for anvendelser af kohærent lys og optiske sensorer inden for de biologiske og medicinske områder er stærkt stigende i disse år. Dette skyldes dels udviklingen af nye avancerede lasersystemer, dels udviklingen inden for integrerede optiske sensorer og endelig de stærkt stigende forventninger om præcis og effektiv diagnosticering og analyse af biologiske og medicinske processer. Kurset er opdelt i fire hovedområder: 1. Nye lasersystemer til medicinsk diagnostik og behandling, 2. Optiske metoder til billeddannelse i humant væv, 3. Optiske biosensorer, 4. Biomedicinsk billedbehandling

• Diskutere basale optiske principper som kohærens, interferens og diffraktion, samt at kunne bestemme afbildning af simple stråler i sfæriske linser og spejle.
• Forklare princippet bag laser virkning, samt kende virkningsmåden af de komponenter som indgår i forskellige lasersystemer.
• Diskutere fysikken bag ikke-lineær frekvenskonvertering, samt være i stand til at beskrive tuningsegenskaber for en kohærent lyskilde baseret på ikke-lineær frekvenskonvertering.
• Forklare forskellige vekselvirkningsformer mellem lys og væv, eksempelvis: fotokemisk, termisk, fotoinduceret plasma og fotoablation, samt være i stand til at relatere disse vekselvirkninger til lyskildes egenskaber.
• Diskutere vævets optiske egenskaber (spredning og absorption) samt disse egenskabers bølgelængdeafhængighed.
• Beskrive princippet bag transportteori samt kende til løsninger, herunder diffusionsteori.
• Anvende princippet bag Monte Carlo simulering som generel løsningsmetode, samt forstå hvorledes denne metode kan anvendes til løsning af transportteori for lysudbredelse i spredende medier.
• Forklare grundlæggende begreber fra indledende billedanalyse, samt anvende algoritmer på en givet case og fortolke resultatet.
• Beskrive grundlæggende begreber fra multispektral billedannelse, samt illustrere anvendelsesmuligheder heraf.
• Forklare og diskutere virkemåden af et specifikt optisk baseret diagnostisk system, OCT.
• Beskrive spektroskopiske teknikker så som fluorescens og Raman spektroskopi, samt forstå virkemåden og begrænsningerne i et spektrometer, herunder detektor følsomhed og støj.
• Gennemføre simple øvelser inden for de behandlede emner og diskutere de opnåede resultater skriftligt såvel som mundtligt.

Der vil blive forelæst om både den biologiske og medicinske baggrund for anvendelse af lys til behandling og diagnostik, specielt lysudbredelse i humant væv, vekselvirkning mellem lys og væv og behandlingsmuligheder med lys, afbildningsmetoder og billedanalyse. Et andet stort emne er øjets optiske og spektrale egenskaber, egenfluorescens i øjets forskellige dele, optisk diagnose ved laserspredning i øjet, egenskaberne af retina og mulighederne for optisk behandling af retina. Gennemgang af moderne kohærente lyskilder, deres optiske egenskaber og potentielle anvendelser i bio-medicinsk behandling og diagnostik. Under hele kurset vil der så vidt muligt blive brugt praktiske eksempler og demonstrationer

Forelæsere fra DTU Fysik, DTU Informatik, DTU Nanotek og DTU Fotonik, samt adskillige eksterne inviterede forelæsere.