de | en

Munich Institute of Biomedical Engineering (MIBE)

Franz Pfeiffer

Research Field

Die Gesellschaft steht vor komplexen Herausforderungen und Problemen: Wie können wir in einer älter werdenden Gesellschaft ein menschenwürdiges Leben sichern und körperliche Einschränkungen behandeln? Wie können Zivilisationserkrankungen behandelt werden? Wie begegnen wir chronischen Erkrankungen und Infektionen, die zunehmend resistent gegen bisherige Medikamente sind? Wie kann all dies geschaffen werden, ohne unsere Gesundheitssysteme finanziell ausufern zu lassen? Bei der Beantwortung dieser Fragen spielt die Medizintechnik eine zentrale Rolle. Dabei geht es um einen Prozess auf vielen Ebenen: Krankheiten können vermieden werden (Prävention), die Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung kann angegeben werden (genetische Diagnostik), eine Erkrankung kann erkannt werden (Labor-Diagnostik, bildgebenden Verfahren), Therapien können eingesetzt werden (Arzneimittel, Implantate, minimal-invasive Chirurgie) und schließlich können Patienten in Rehabilitationsmaßnahmen überführt werden. Auf allen Ebenen werden Produkte und Verfahren der Medizintechnik benötigt: vom Molekül bis zum ganzen Menschen. Dies bedeutet, dass Medizintechnik ein Wissenschaftsgebiet ist, das nahezu alle Disziplinen einschließt: die Naturwissenschaften (Biologie, Chemie, Physik), die Ingenieurwissenschaften, die Mathematik und Informatik sowie die Medizin. Die Technische Universität München hat die Verschränkung dieser Disziplinen genutzt und bereits vor zehn Jahren ein zentrales Wissenschaftliches Institut für Medizintechnik (genannt IMETUM) am Forschungscampus Garching gegründet. Das IMETUM hat die Funktion, einige ausgewählte Arbeits- und Forschungsgebiete der Medizintechnik für eine begrenzte Zeit aufzunehmen, zu stärken und ihnen ein international sichtbares Profil zu geben und alle weiteren medizintechnische Themen der TUM nach außen sichtbar werden zu lassen. Die derzeitigen interdisziplinären Arbeitsgruppen am IMETUM behandeln Themen der medizinischen und biologischen Bildgebung (Röntgenverfahren, Kernspintomografie, Atomic Force Microscopy, verschiedene optische Mikroskopieverfahren), der Bildverarbeitung (Dreidimensionale Bildgebung und 3D-Oberflächenscanning), der Zellphysiologie (Tumorzellen, genetische Veränderungen in Hautzellen), der magnetischen Stimulation, der Markierung von Zellen und Molekülen mittels magnetischer Nanopartikel, der Innenohrimplantate in der Hörforschung, u.a. Alle Themen sollen langfristig Eingang in den klinischen Alltag finden. Neben der Forschung vertritt das IMETUM auch die Lehre und Weiterbildung von Studenten und Doktoranden. Besonders stark vertreten ist hier die Graduate School of Information Science in Health, die Doktoranden an der Schnittstelle Medizin, Naturwissenschaften, Informatik und Ingenieurwissenschaften weiterbildet, deren Absolventen in der Industrie und Wissenschaftseinrichtungen hochnachgefragt sind. Darüber hinaus informiert das IMETUM informiert zukünftige Studierende über fachnahe Studiengänge, die letztlich bis hin zur Promotion in einer der TUM Graduate Schools führen können.

Address/Contact

Boltzmannstr. 11
85748 Garching b. München
office@bioengineering.tum.de
+49 89 289 10800
Fax: +49 89 289 10805

Members of the Research Group

Other Staff

Teaching

Course with Participations of Group Members

Titel und Modulzuordnung
ArtSWSDozent(en)Termine
Bionik
Diese Lehrveranstaltung ist keinem Modul zugeordnet.
VO 2 Luksch, H. Mosedale, G.
Entwurf von sicheren medizinischen Geräten und Baugruppen
Zuordnung zu Modulen:
VI 3 Castaneda González, C. Croner, A. Driendl, L. Gleich, B. Do, 10:00–12:30, MSB E.126
Ringvorlesung Bionik
Zuordnung zu Modulen:
VO 2 Luksch, H. Mosedale, G. Do, 17:15–18:45, virtuell
Bionik
Diese Lehrveranstaltung ist keinem Modul zugeordnet.
UE 2 Mosedale, G.
Projektpraktikum Verstärkerschaltungen zur Messung bio-elektrischer Signale
Diese Lehrveranstaltung ist keinem Modul zugeordnet.
FO 4 Gleich, B. Hemmert, W.

Offers for Theses in the Group

Construction of a magnetic nerve stimulation device

Magnetic stimulation is an established method for diagnostic and therapeutical applications. Depending on whether stimulation is applied to the brain, the neck or any other part of the human body, requirements to the hardware can differ significantly. We want to design and construct a device which can be easily adapted for different stimulation methods. Besides a generic processing unit, modules should be exchangeable and extensible.

Character of thesis work:

This work includes the design and construction of different modules which are assembled to a complete and operational device. Hardware layout and tests are required as well as the programming of a microprocessor. Different operation modes should be tested and evaluated.

You should bring:

Basic knowledge in circuit design and programming (C, C++)

suitable as
  • Master’s Thesis Biomedical Engineering and Medical Physics
Supervisor: Bernhard Gleich
Design of an electric field measurement device on a milli meter scale

Comparisons of magnetic coils for inductive nerve stimulation are challenging and are mostly based on simulations. Those simulations rely on approximations and assumptions and often ignore issues like skin effect or proximity effect. Further, such calculations are time consuming and limited in accuracy and resolution. To determine the spatial field distribution along a nerve, we want to design a device that scans the electric field induced by a coil on a millimeter scale.

Character of thesis work:

Literature research on different field measurement methods and evaluate suitability; Design and construction of the device, including custom circuits and measurement environment; Evaluation of the device and exemplary measurement for different coil designs.

Question and tasks:

What methods are suitable to evaluate the electric field on a millimeter scale? Design and built the device; Determine the spatial field distribution for different coil designs; Investigate ohmic losses for solid coil wire and high frequency litz wire.

You should bring:

Interest in literature research, hardware design, experimental setup design.

suitable as
  • Master’s Thesis Biomedical Engineering and Medical Physics
Supervisor: Bernhard Gleich
Simulation of peripheral electric and magnetic stimulation and experimental verification

Regression of the diaphragm muscle during artificial respiration leads to severe problems with breathing for many patients. To avoid such regression, stimulation of the phrenic nerve is a promising solution. Magnetic stimulation of the phrenic nerve has been demonstrated. However, devices are too large and complex and hence, optimization is required. We want to adapt parameters like pulse shape and coil design to stimulate the phrenic nerve with minimum energy. Further, we want to evaluate the possibility of electric stimulation and compare it to the magnetic approach. Those problems can be addressed using simulations. To verify our results, we want to design an experimental setup involving the stimulation of the sciatic nerve in the forearm.

Character of thesis work:

Extensive literature research on different simulation approaches; Extend and adapt a software environment to implement simulations for magnetic and electric simulation; Calculate field data using FEM and similar methods; Data processing using python; Design an experimental setup to verify simulations;

Question and Tasks:

What is the optimal configuration to stimulate the phrenic nerve? How are magnetic and electric stimulation different on a cellular level and how can they be simulated? How precise are our simulations? How can we verify our results?

You should bring:

Basic data science skills, ideally familiar with python and git; Good understanding of field theory; Interest in literature research

suitable as
  • Master’s Thesis Biomedical Engineering and Medical Physics
Supervisor: Bernhard Gleich

Current and Finished Theses in the Group

Radiomics in PET Imaging: Different Settings in Image Reconstruction Parameters and Their Influence on Feature Values
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Axel Haase
Improved Body Quantitative Susceptibility Mapping by Using a Novel Graph-Cut for Field-Mapping
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Axel Haase
Improved T2 Mapping with the 2D Multi-Echo Spin-Echo Sequence Using Insights from the Configuration Model
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Axel Haase
Top of page