Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

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VI Vorwort dargestellt. Des weiteren wird auf organisatorische, rechtliche und ethische Grundsätze im Gesundheitswesen eingegangen. Im ebenfalls bereits erschienenen Band 2: Medizinische Physik: Medizinische Strahlenphysik (2002) ist das Gebiet der medizinischen Strahlenphysik in Grundlagen, Methoden und klinischen Anwendungen dargestellt. Im ersten Teil von Band 2 werden die Grundlagen der Kernphysik, die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie, die Konzepte in der Strahlenphysik und Dosimetrie, die Messmethoden in der Dosimetrie, die Grundlagen der Strahlenwirkungen und Erzeugung von ionisierenden Strahlen zusammmengefasst. Der zweite Teil von Band 2 bietet eine Darstellung der mathematischen, physikalischen und technischen Grundlagen der radiologischen Diagnostik. Dabei werden die Nuklearmedizin, die Ultraschalldiagnostik, die Röntgencomputertomographie und die Magnetresonanztomographie sowie -spektroskopie behandelt. Im dritten Teil von Band 2 wird auf die mathematischen, physikalischen und technischen Grundlagen der Strahlentherapie eingegangen. Es werden die Bestrahlungsgeräte der Teletherapie und die Therapieplanung beschrieben. Der vierte Teil von Band 2 bietet eine Auswahl von Themen aus der klinischen Radiologie. Der vorliegende Band 3, Medizinische Laserphysik, gliedert sich in • physikalische Grundlagen: visuelles System (Kap. 1), optische Komponenten (Kap. 2), Beugungsoptik (Kap. 3), kohärente Optik (Kap. 4), nichtlineare Optik und kurze Laserpulse (Kap. 5), lineare Laserspektroskopiemethoden (Kap. 6), nichtlineare Laserspektroskopiemethoden (Kap. 7), • medizinisch-optische diagnostische Systeme: konfokale Mikroskopie in der Genomforschung (Kap. 8), hochauflösende 3D-Lichtmikroskopie (Kap. 9), Flusszytometrie (Kap. 10), • moderne Verfahren der Interferometrie und Lasermesstechnik: optische Datenerfassung und Verarbeitung (Kap. 11), Holographie (Kap. 12), optische Interferometrie (Kap. 13), • medizinische Lasersysteme und Laserchirurgie: Lasersysteme (Kap. 14), Laser-Gewebe-Wechselwirkungen (Kap. 15), Laser in der Augenheilkunde (Kap. 16), Laseranwendungen in der Orthopädie (Kap. 17), stereotaktische Laserneurochirurgie (Kap. 18), Anwendungen der Lasertechnik in der Zahnarztpraxis (Kap. 19), Lasersicherheit Gerätetechnik: Medizinproduktegesetz und technische Normen (Kap. 20). Damit wird den Medizinphysikern wie auch den Lasermedizinern eine umfassende Darstellung geboten, die auf der Grundlage der physikalischen Prinzipien und der gerätetechnischen Verfahren zu einem vertieften Verständnis der vielfältigen diagnostischen und therapeutischen Einsatzmöglichkeiten der medizinischen Laserphysik in der biomedizinischen Forschung wie auch der klinischen Praxis führt. An der Überarbeitung der Manuskripte haben die Mitglieder des Heidelberger Graduiertenkollegs Tumordiagnostik und -therapie unter Einsatz dreidimensionaler radiologischer und lasermedizinischer Verfahren mitgewirkt.
Vorwort VII Danken möchten wir insbesondere den Tutoren der Beiträge des vorliegenden Buchs, Frau Dipl. Phys. Joana Büchler de Matos Costa, Herrn Dr. Klaus Greger, Herrn Dr. Lars Georg Hildenbrand, Herrn Dr. Thomas Hübner, Herrn Dr. Michael Klingenberg, Frau Dr. Nicole Marme, Herrn Dr. Thomas Nirmaier, Herrn Dr. Markus Rheinwald, Herrn Dr. Steffen Sammet, Herrn Dr. Andreas Velten, Herrn Olivier La Schiazza sowie Herrn Dr. Oliver Vossen. Bei der Überarbeitung, der Zusammenführung und Abstimmung der Manuskripte haben sich Herr Dr. Klaus Borkenstein, Frau Dr. Nina Korablinova und Herr Dr. Christian Rumpf verdient gemacht. Ihnen gilt unser ganz besonderer Dank. Heidelberg, Josef Bille März 2004 Wolfgang Schlegel
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Seite 4 und 5: Professor Dr. Josef Bille Universit
Seite 8 und 9: Inhaltsverzeichnis 1 Das visuelle S
Seite 10 und 11: Inhaltsverzeichnis XI 4.1.3 Räumli
Seite 12 und 13: Inhaltsverzeichnis XIII 9.3.1 Grund
Seite 14 und 15: Inhaltsverzeichnis XV 14.5.2 Die Fr
Seite 16 und 17: Inhaltsverzeichnis XVII 19.4 In Erp
Seite 18 und 19: XX Mitarbeiter Dr.R.Müller Axaron
Seite 20 und 21: 2 J.F. Bille et al. die Linse. Sie
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Seite 28 und 29: 10 J.F. Bille et al. Abb. 1.10. Lon
Seite 30 und 31: 12 J.F. Bille et al. 1.3 Optische Q
Seite 32 und 33: 14 J.F. Bille et al. Abb. 1.14. Mod
Seite 34 und 35: 16 J.F. Bille et al. Tabelle 1.2. E
Seite 36 und 37: 18 J.F. Bille et al. diale Strecke.
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Seite 40 und 41: 22 J.F. Bille et al. Sehqualität.
Seite 42 und 43: 24 J.F. Bille et al. Hartmann-Shack
Seite 44 und 45: 26 J.F. Bille et al. Zernike-Koeffi
Seite 46 und 47: 28 J.F. Bille et al. 1.6 Wellenfron
Seite 48 und 49: 30 J.F. Bille et al. Verdampfung ab
Seite 50 und 51: 32 J.F. Bille et al. vorgegebenen C
Seite 52 und 53: 34 J.F. Bille et al. Abb. 1.33. Zie
Seite 54 und 55: 36 J.F. Bille et al. Abb. 1.36. Aus
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38 J.F. Bille et al. Literatur 1. B
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40 M. Niemz Abb. 2.1. Transmission
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42 M. Niemz Abb. 2.2. Optische Abbi
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44 M. Niemz 2.3 Beschichtungen, Spi
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46 M. Niemz Abb. 2.7. Prinzip des A
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48 M. Niemz wobei no, nao für den
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50 M. Niemz 2.6.3 Photomultiplier I
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3 Beugungsoptik R. Müller und T. F
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3 Beugungsoptik 55 Die Beobachtungs
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3 Beugungsoptik 57 ma schmaler. Ist
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Abb. 3.7. Zum Neigungsfaktor. Nach
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3 Beugungsoptik 61 Beim Einfall ein
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Abb. 3.9. Die kreisförmige Blende.
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3 Beugungsoptik 65 Abb. 3.11. Radia
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Abb. 3.12. Verschiedene Auflösungs
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Das Beugungsintegral wird dann zu E
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3 Beugungsoptik 71 venparameter w g
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74 R. Grimm Anwendungen große Bede
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76 R. Grimm Die Kohärenzzeit ist d
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78 R. Grimm dehnung d findet man an
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80 R. Grimm wird Rayleigh-Länge ge
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82 R. Grimm quantenmechanische Grun
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84 R. Grimm 4.3.2 Klassisches Oszil
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86 R. Grimm man die quantenmechanis
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5 Nichtlineare Optik und kurze Lase
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Amplitudenspektrum Frequenzbereich
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5.2.2 Dämpfung und Verstärkung 5
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Kupfer- Block Nd:YVO Microchip Lase
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112 T. Dreier Abb. 6.1. Potentialku
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114 T. Dreier Abb. 6.2. Zweiniveaum
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116 T. Dreier Abb. 6.3. LIF-Anregun
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118 T. Dreier Abb. 6.5. Elektronisc
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120 T. Dreier Abb. 6.7. Molekulare
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122 T. Dreier Probe zurücklegt, is
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124 T. Dreier Komponenten senkrecht
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7 Nichtlineare Laserspektroskopieme
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7.2.1 DFWM 7 Nichtlineare Laserspek
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8 Konfokale Mikroskopie in der Geno
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Danksagung 8 Konfokale Mikroskopie
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180 S.W. Hell Was bedeutet nun Aufl
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182 S.W. Hell nicht ersetzen kann.
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184 S.W. Hell Abb. 9.2. Punktabbild
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186 S.W. Hell Punktabbildungsfunkti
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188 S.W. Hell und damit die erzeugt
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190 S.W. Hell die Anregung in den S
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192 S.W. Hell λ/(4c) =π/(2ω) ≈
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194 S.W. Hell ξ =6,25 × 10 4 , so
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196 S.W. Hell 9.2.4 Limitierende Ef
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198 S.W. Hell oder Probenzerstörun
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200 S.W. Hell Abb. 9.6. Zweiphotone
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202 S.W. Hell 9.2.7 Auflösung der
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204 S.W. Hell Abb. 9.9. Die gerechn
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206 S.W. Hell Abb. 9.10. Optische A
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208 S.W. Hell 9.3.2 Multiphotonen-4
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210 S.W. Hell Es gibt noch eine wei
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212 S.W. Hell hier nur am Rande bem
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214 S.W. Hell mikroskopie. In Kombi
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216 M. Hausmann 10.1 Historie Das e
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218 M. Hausmann Abb. 10.1. Prinzip
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220 M. Hausmann Während reine Anal
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222 M. Hausmann Abb. 10.3. Divergen
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224 M. Hausmann Aufgrund dieser ein
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226 M. Hausmann (r = Abstand von Ro
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228 M. Hausmann Sei ξ = 2πa λ un
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230 M. Hausmann 10.4 Fluoreszenzmar
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232 M. Hausmann tentials hier einge
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234 M. Hausmann Tröpfchenabriss) d
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236 M. Hausmann 34. Van Dilla MA, D
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238 H. Tiziani a b c Abb. 11.1. (a)
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240 H. Tiziani Abb. 11.3. Prinzip d
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242 H. Tiziani Für die Breite ∆y
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244 H. Tiziani Demnach wird das Bil
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246 H. Tiziani Abb. 11.5. Aufbau ei
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248 H. Tiziani ist ein höhenkodier
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250 H. Tiziani Objektwelle: U0(x) =
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252 H. Tiziani Hauptvorteile der ho
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254 H. Tiziani Abb. 12.2. Holograph
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13 Optische Interferometrie H. Tizi
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13.1.2 Räumliche Kohärenz 13 Opti
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13 Optische Interferometrie 261 Die
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13 Optische Interferometrie 263 Nac
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13 Optische Interferometrie 265 Gas
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13.3.1 Phasenschiebeverfahren 13 Op
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13 Optische Interferometrie 269 Abb
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13 Optische Interferometrie 275 Fas
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14 Lasersysteme J. Bille 14.1 Gasla
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14 Lasersysteme 281 Anwendungen. In
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14 Lasersysteme 283 Abb. 14.4. Eini
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14 Lasersysteme 285 Abb. 14.6. Emis
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Abb. 14.7. Energiepotentiale der Ed
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14 Lasersysteme 289 Abb. 14.9. Sche
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Abb. 14.10. Energieniveau eines org
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14 Lasersysteme 293 geringerer Wahr
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14 Lasersysteme 295 In diesem Fall
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14 Lasersysteme 297 Abb. 14.13. Lin
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14 Lasersysteme 299 Tabelle 14.7. V
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14 Lasersysteme 301 Halbleiter- ode
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14 Lasersysteme 303 zeigt eine Übe
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14.4 Ultrakurzpulslaser 14.4.1 Piko
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14 Lasersysteme 307 dieser Form gle
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Tabelle 14.10. Laserdaten: 1,5 W ps
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14 Lasersysteme 311 Für kleine Kon
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n (ω ) o a o n ( ω a 2 n ( ω ) 1
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14 Lasersysteme 315 Abb. 14.28. Pri
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14 Lasersysteme 317 Abb. 14.30. Obe
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Abb. 14.32. Gain-Guiding im Kristal
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14 Lasersysteme 321 Abb. 14.34. Auf
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15 Laser-Gewebe-Wechselwirkungen J.
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15.2 Photochemische Wechselwirkung
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Tabelle 15.3. Thermische Wechselwir
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15 Laser-Gewebe-Wechselwirkungen 32
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16 Laser in der Augenheilkunde J.F.
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16 Laser in der Augenheilkunde 347
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Abb. 16.7. Prinzipieler Aufbau eine
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Abb. 16.12. Prinzip der internen Sk
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366 C. Rumpf Hippokrates (460 v.Chr
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368 C. Rumpf 17.2.2 Minimal-invasiv
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370 C. Rumpf Abb. 17.4. Rechts: Fer
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372 C. Rumpf Abb. 17.6. Faserapplik
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374 C. Rumpf Abb. 17.9. Temperatur
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376 C. Rumpf Abb. 17.11. Röntgenau
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378 C. Rumpf Abb. 17.14. Experiment
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380 C. Rumpf Abb. 17.16. Kryomikrot
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382 C. Rumpf Abb. 17.18. Schnitt na
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384 C. Rumpf • die Temperaturabh
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386 C. Rumpf Unter der Annahme eine
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388 C. Rumpf 15. Helfmann J (1992)
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18 Stereotaktische Laserneurochirur
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Abb. 18.2. Prototyp der stereotakti
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18.3 Diagnosesysteme 18 Stereotakti
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Abb. 18.16. Oligo-Channel Spectrum
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Abb. 18.19. Aufbau eines Closed-Loo
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414 T. Pioch So ” schneidet“ be
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416 T. Pioch ist für das Pulpagewe
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418 T. Pioch 19.3.4 Photodisruptive
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420 T. Pioch Abb. 19.2. Oben: Raste
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422 T. Pioch Abb. 19.4. Aufgrund in
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424 T. Pioch lieren und gleichzeiti
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426 T. Pioch von abzweigenden Neben
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428 T. Pioch 19.5.7 ” Laserbiosti
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430 T. Pioch stehenden Lasersysteme
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432 T. Pioch 12. Frentzen M, Koort
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20 Lasersicherheit Gerätetechnik:
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20 Lasersicherheit Gerätetechnik 4
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448 Sachverzeichnis Brechkraft 41 B
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450 Sachverzeichnis Katarakt 353 Ke
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452 Sachverzeichnis optische Solito
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