Medizinphysik in Übungen und Beispielen:
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Berlin [u.a.]
de Gruyter
2012
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| adam_text | Titel: Medizinphysik in Übungen und Beispielen
Autor: Worthoff, Wieland Alexander
Jahr: 2012
Inhaltsverzeichnis
Teil I. Physik des Körpers
1 Atmung und Stoffwechsel.......................... 3
Übersicht..................................... 3
1.1 Atmung................................... 5
1.2 Höhengrenze des Menschen ........................ 7
1.3 Sauerstofftransfer im Hirn ......................... 8
1.4 Photosynthese................................ 9
1.5 Erythrozyten: Sauerstofftransport im Körper................ 12
1.6 Netzwerktheorie des menschlichen Atmungsapparates........... 13
1.7 Transportphänomene an der Zellmembran................. 15
1.8 Dielektrische Messung von Exocytosevorgängen ............. 19
1.9 Diffusion und Skaleneigenschaften..................... 21
2 Biomechanik .................................. 23
Übersicht ..................................... 23
2.1 Achillessehne................................ 26
2.2 Knochenformen von Ulna und Radius................... 27
2.3 Skibindung................................. 31
2.4 Elastizität der Wirbelsäule ......................... 34
2.5 Patientenhebe................................ 38
2.6 Proportionen der Lebewesen........................ 43
2.7 Knochen gleicher Festigkeit ........................ 44
2.8 Gewichtheben................................ 45
3 Strömungstheorie des Blutkreislaufs.................... 47
Übersicht..................................... 47
3.1 Von der Aorta zu den Kapillaren...................... 50
3.2 Das Blut als Potenzfluid........................... 50
3.3 Verzweigungen............................... 53
3.4 Bypass.................................... 55
3.5 Hämorheometrie mit einem Kugel-Kugel-Viskosimeter.......... 55
3.6 Strömungs-Kennzahlen........................... 58
3.7 Verengung der Aorta............................ 60
3.8 Stufenförmige Verengung der Aorta.................... 64
3.9 Blutdruck in der Aorta........................... 65
3.10 Pulsierende Blutströmung.......................... 66
3.11 Herzleistung................................. 70
3.12 Öffnungsfläche Mitralis........................... 71
viii I Inhaltsverzeichnis
4 Wahrnehmung................................. 73
Übersicht..................................... 73
4.1 Informationsverarbeitung.......................... 77
4.2 Die Brille.................................. 77
4.3 Geometrie der Brillengläser......................... 79
4.4 Optische Täuschung............................. 81
4.5 Retina Implantation............................. 82
4.6 Sehschwelle des menschlichen Auges................... 83
4.7 Sehwinkel und Auflösungsvermögen.................... 84
4.8 Aphakes Auge................................ 86
4.9 Hörschwelle und Brown sehe Bewegung im Vergleich........... 88
4.10 Schallausbreitung.............................. 89
4.11 Lautsprecher ................................ 89
4.12 Hörschwelle................................. 90
4.13 Schallinterferenz bei punktförmigen Quellen................ 90
4.14 Echoortung................................. 91
4.15 Impedanzanpassung............................. 92
4.16 Akustische Schmerzschwelle........................ 95
5 Elektrische Ströme, Felder und Spannungen............... 97
Übersicht..................................... 97
5.1 Nervenleitung bei Riesenaxonen von Tintenfischen . . .......... 100
5.2 Nervenerregung............................... 101
5.3 Elektrisches Modell einer Zellmembran.................. 101
5.4 Messung von Zellmembranspannungen .................. 102
5.5 EKG und Herzdipol............................. 103
5.6 Stromschlag................................. 105
6 Wärme...................................... 107
Übersicht..................................... 107
6.1 Skikleidung................................. 109
6.2 Wärmeverlust................................ 110
Teil II. Physik in der Diagnostik und Therapie
7 Röntgendiagnostik und Computer Tomographie ............ 115
Übersicht..................................... 115
7.1 Bouguer-Lambert sches Gesetz....................... 119
7.2 Röntgenröhre................................ 122
7.3 Spektrum einer Röntgenstrahlröhre..................... 123
7.4 Intensitätsabschwächung.......................... 123
7.5 Kontrast................................... 124
7.6 Streustrahlung................................ 127
7.7 Quantenrauschen eines Röntgenbildverstärkers.............. 128
7.8 Fourier-Rekonstruktion eines Bildes.................... 130
7.9 Radon-Transformation eines kreisförmigen Objekts............ 132
Inhaltsverzeichnis | ix
7.10 Strahlaufhärtungs- und Partialvolumenartefake in der CT.........132
7.11 Modulationsübertragungsfunktion eines CT-Scanners...........134
8 Ultraschall....................................137
Übersicht.....................................137
8.1 Dopplerultraschall ............................. 140
8.2 Impedanz-Anpassung für Schallwellen................... 141
8.3 Fledermaus................................. 144
8.4 Ultraschall Transducer-Array........................ 144
8.5 Material einer Ultraschalllinse....................... 146
8.6 Augenlinsenmessung mit Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren....... 147
8.7 Ultraschallwandler............................. 148
9 Kernspinresonanz...............................149
Übersicht.....................................149
9.1 Zeemaneffekt und Kernspinresonanz....................155
9.2 Magnetisierung und deren Relaxation...................155
9.3 NMR Pulse und das rotierende Koordinatensystem ............157
9.4 Fettsignalunterdrückung durch Inversion Recovery ............159
9.5 Gradienten-Echo..............................161
9.6 Kontrast in MRI Aufnahmen........................162
9.7 BOLD....................................165
9.8 FOV und Auflösung.............................166
9.9 Slice Selection ...............................166
9.10 Longitudinale Relaxationszeit .......................168
9.11 Frequenz- und Phasenkodierung......................169
9.12 Gradientenstärke und Field of View (FOV).................170
9.13 Muskelstimulierung durch gepulste Gradienten..............170
9.14 Mehrschichttechnik bei Spin-Echo-Verfahren...............171
9.15 Turbo-Spin-Echo Sequenz .........................171
9.16 Strahlenschutz in der MRI (HF-Absorption)................173
10 Nukleardiagnostik und Positronen Emissions Tomographie......175
Übersicht .....................................175
10.1 Zerfallsreaktion............................... 178
10.2 Mumienalter................................. 179
10.3 Jod...................................... 179
10.4 Photomultiplier............................... 180
10.5 Radionuklidgenerator............................ 182
10.6 Positronen Emissions Tomographie..................... 183
11 Rekonstruktionsverfahren ..........................185
Übersicht .....................................185
11.1 Diskrete Fouriertransformation.......................188
11.2 Transferfunktion ..............................189
11.3 Gefilterte Rückprojektion..........................192
Inhaltsverzeichnis
12 Strahlenmedizin und Strahlenschutz....................197
Übersicht.....................................197
12.1 Wechselwirkungen eines hochenergetischen, primären Photons......201
12.2 Paarbildung in der Strahlenterapie.....................201
12.3 Comptonstreuung..............................202
12.4 Strahlenbelastung durch Kalium......................203
12.5 Lethale Energiedosis............................203
12.6 Tödliches Dosisequivalent.........................204
12.7 Dosisbelastung durch Milchkonsum....................206
13 Lasertherapie..................................209
Übersicht.....................................209
13.1 Laser in der Augenheilkunde........................211
13.2 Optische Größenbestimmung von Bakterien................212
13.3 Kleine Teilchen in der Laserpinzette....................213
A Konstanten, Stoffgrössen und Werte....................219
A.l Wertetabellen................................219
B Relevante Literatur...............................221
B.l Physik....................................221
B.2 Medizinphysik ...............................221
B.3 Mathematik.................................222
B.4 Medizin, Biologie und Chemie.......................222
B.5 Manuskripte und Sonstiges.........................223
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