Detail předmětu

Tomographic imaging systems

FEKT-NTZSAk. rok: 2018/2019

Fyzikální a technické aspekty konstrukce zobrazovacích systémů s nepřímou syntézou obrazu používaných v lékařství a ekologii: výpočetní rtg tomografy (CTRTG), zobrazovací sytémy magnetické rezonance (ZSMR), systémy jednofotonové (SPECT) a pozitronové (dvojfotonové PET) emisní tomografie, ultrazvukové zobrazovací systémy. Systémové řešení zobrazovacích systémů s ohledem na přenos informace z obklopujícího prostředí na člověka s cílem diagnostiky prostředí a objektu.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají znalosti o technologii jednotlivých typů zobrazovacích systémů, fyzikálních omezeních jejich konstrukce, způsobu hodnocení jejich vlastností a aplikačních možnostech využití v lékařství a ekologii.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti matematiky, fyziky a zpracování signálů na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky (v případě malého počtu studentů samostudiem), cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Výpočetní rtg tomografy (CTRTG), zobrazovací sytémy využívající jevu magnetické rezonance (MRI), systémy jednofotonové (SPECT) a pozitronové (PET)(dvojfotonové) emisní tomografie, ultrazvukové zobrazovací systémy.

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty s fyzikálními principy konstrukce zobrazovacích systémů s nepřímou syntézou obrazu (s použitím rekonstrukčních algoritmů) používaných v lékařství a ekologickém inženýrství, dosahovanými vlastnostmi a technicko-fyzikálními limity jejich konstrukce.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Bushberg, J.T., Seibert, J. A., Leidhotl, E.M.jr., Boone J.M.: The Essential Physics (EN)
Drastich,A.: Medical Imaging Systems. Skriptum FEI VUT v Brně pro zahraniční studenty. 2000 (EN)
Drastich,A.:Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum FEI VUT v Brně. 2001 (CS)
Drastich,A.:Tomografické zobrazovací systémy. Skriptum VUT FEKT Brno, 2004 (CS)
CHo,Z.H.,Jones,J.P.,Singh,M.: Foundations of Medical Imaging,John Wiley & Sons. 1993 (EN)
Krestl,E.: Imaging Systems for Medical Diagnostics,Siemens Aktiengesellschaft. 1990 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-BEI , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Osnova

Výpočetní rentgenové tomografy (CT RTG). Fyzikální a technické principy konstrukce CT RTG zobrazovacích systémů.
Základní idea a metody rekonstrukce obrazu z projekcí.
Hodnocení kvality CT RTG zobrazovacích systémů. Dávka rtg ionizujícího záření při CT RTG zobrazení a trendy jejího snižování.
Idea zobrazení magnetické rezonance (ZSMR). Využití radiofrekvenční části spektra k přenosu informace o stavu životního prostředí a některých částí ekosystémů.
Fyzikální jev magnetické rezonance. Metody měření magnetizace. Idea spektroskopie magnetickou rezonancí.
Základní primcipy konstrukce ZSMR.
Hodnocení kvality ZSMR. Vliv elektromagnetického smogu na činnost ZSMR. Expozice energie akustického, radiofrekvenčního a magnetického pole při aplikaci ZSMR.
Emisní výpočetní tomografie SPECT (jednofotonová). Základní principy konstrukce SPECT systémů.
Idea rekonstrukce obrazu u emisní výpočetní tomografie. Hodnocení kvality SPECT systémů.
Emisní výpočetní tomografie PET (dvojfotonová). Základní principy konstrukce PET systémů. Hodnocení kvality PET systémů. Expozice energie ionizujícího záření při aplikaci SPECT a PET systémů.
Využití různých forem signálu ke konstrukci zobrazovacích systémů s nepřímou syntézou obrazu- ultrazvukové tomografy.
Využití různých forem signálu ke konstrukci zobrazovacích systémů s nepřímou syntézou obrazu- impedanční tomografy.
Využití různých forem signálu ke konstrukci zobrazovacích systémů s nepřímou syntézou obrazu- laserové tomografy.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Osnova

Modelování rekonstrukce obrazu z projekcí: základní principy rekonstrukce obrazu prostou zpětnou projekcí.
Modelování rekonstrukce obrazu z projekcí: základní principy rekonstrukce obrazu filtrovanou zpětnou projekcí.
Modelování rekonstrukce obrazu z projekcí: základní principy rekonstrukce obrazu Fourierovou projekční rekonstrukcí.
Modelování rekonstrukce obrazu z projekcí: vliv podmínek sběru dat na kvalitu rekonstruovaného obrazu.
Praktické seznámení se standardním CT RTG zobrazovacím systémem.
Praktické seznámení s multislide CT RTG zobrazovacím systémem.
Modelování jevu magnetické rezonance.
Modelování metod měření magnetizace.
Modelování 2DFT rekonstrukce MR obrazu.
Praktické seznámení s zobrazovacím systémem MR.
Modelování iterativní rekonstrukce SPECT obrazu.
Praktické seznámení se SPECT zobrazovacím systémem.
Praktické seznámení s impedančním tomografem.