Detail předmětu

Klasické zobrazovací systémy v medicíně a ekologii

FEKT-MKZSAk. rok: 2020/2021

Fyzikální a technické aspekty konstrukce zobrazovacích systémů s přímou syntézou obrazu používaných v lékařství a ekologii. Základy obecné teorie zobrazení, principy získávání, zpracování a analýzy obrazových dat, hodnocení vlastností zobrazovacích systémů. Obecný analogový a digitální zobrazovací systém. Konstrukce termovizních kamer, konvenčních rentgenových zobrazovacích systémů, digitálních rentgenových zobrazovacích systémů, planárních gamazobrazovacích systémů, ultrazvukových zobrazovacích systémů. Systémové řešení zobrazovacích systémů s ohledem na přenos informace z obklopujícího prostředí na člověka s cílem diagnostiky prostředí a objektu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají znalosti o obecné teorii procesu zobrazení a její aplikaci na konstrukci jednotlivých typů zobrazovacích systémů o fyzikálních omezeních konstrukce a způsobu hodnocení jejich vlastností.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, 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

Zobrazovací techniky: Zobrazovací systém jako komunikační prostředek mezi obklopujícím (životním) prostředím a člověkem. Elektromagnetické spektrum jako signál k přenosu informace mezi obklopujícím prostředím a člověkem. Základní třídění zobrazovacích systémů z různých aspektů.
Základy teorie vzniku a vyjádření obrazové informace- parametrické pole jako prostředek k popisu scény a obrazu. Diskretizace obrazového toku.
Hodnocení kvality obecného procesu zobrazení v prostorové a frekvenční oblasti. Principy číslicového zpracování obrazových dat. Obecná konfigurace pracoviště pro získávání, zpracování, zobrazení a archivaci obrazových dat.
Infrazobrazovací systémy (IR ZS): Generace infračerveného záření tepelnými zdroji. Fyzikální a technické základy konstrukce infrazobrazovacích systémů.
Hodnocení kvality IRZS. Specifika aplikací IR ZS v lékařství a ekologickém inženýrství.
Konvenční rentgenové zobrazovací systémy (RTG ZS): Využitá signálová radiace- generace, vlastnosti a modulace zobrazovanou scénou. Základní principy konstrukce RTG ZS.
Hodnocení kvality konvenčních RTG ZS. Specifika aplikací RTG ZS v lékařství a ekologickém inženýrství. Dávka rtg ionizujícího záření při zobrazení a trendy jejího snižování.
Digitální radiografické zobrazovací systémy (DR): Základní principy konstrukce DR zobrazovacích systémů. Dávka rtg ionizujícího záření při zobrazení a trendy jejího snižování.
Gamazobrazovací systémy- planární gamagrafie (G ZS): Specifika využité signálová radiace. Základní principy konstrukce G ZS.
Hodnocení kvality G ZS. Specifika aplikací G ZS v lékařství a ekologickém inženýrství. Dávka ionizujícího záření při zobrazení a trendy jejího snižování.
Ultrazvukové zobrazovací systémy (UZV ZS): Využitá signálová energie- generace, vlastnosti a modulace zobrazovanou scénou. Základní principy konstrukce UZS ZS. Hodnocení kvality UZV ZS. Specifika aplikací UZS ZS v lékařství a ekologickém inženýrství.

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty s obecnou teorií procesu zobrazení, způsoby snímání, hodnocení a zpracování obrazové informace, s obecnými vlastnostmi obrazových signálů, s principy vytváření obrazu, technologií konstrukce a kvalitativním hodnocením různých zobrazovacích systémů s přímou syntézou obrazu (bez použití rekonstrukčních algoritmů) používaných v lékařství a ekologickém inženýrství.

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

Drastich,A.: Tomografické zobrazovací systémy. Skriptum, FEKT, 2004 (CS)
Drastich,A.:Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum FEI VUT v Brně. 2001 (CS)
Gonzalez,R.C.,Wintz,P.:Digital Image Processing,Addison-Wesley Publishing Compeny. 1987 (EN)
CHo,Z.H.,Jones,J.P.,Singh,M.: Foundations of Medical Imaging,John Wiley & Sons. 1993 (EN)
Jain,A.K.:Fundamentals of Digital Image Processing,Prentice Hall. 1989 (EN)
Krestl,E.: Imaging Systems for Medical Diagnostics,Siemens Aktiengesellschaft. 1990 (EN)
Ptáček,M.:Digitální zpracování a přenos obrazové informace,Nakladatelství dopravy a spojů. Praha. 1983 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-BEI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Osnova

Zobrazovací techniky: Zobrazovací systém jako komunikační prostředek mezi obklopujícím (životním) prostředím a člověkem. Elektromagnetické spektrum jako signál k přenosu informace mezi obklopujícím prostředím a člověkem. Základní třídění zobrazovacích systémů z různých aspektů.
Základy teorie vzniku a vyjádření obrazové informace- parametrické pole jako prostředek k popisu scény a obrazu. Diskretizace obrazového toku.
Hodnocení kvality obecného procesu zobrazení v prostorové a frekvenční oblasti. Principy číslicového zpracování obrazových dat. Obecná konfigurace pracoviště pro získávání, zpracování, zobrazení a archivaci obrazových dat.
Infrazobrazovací systémy (IR ZS): Generace infračerveného záření tepelnými zdroji. Fyzikální a technické základy konstrukce infrazobrazovacích systémů.
Hodnocení kvality IRZS. Specifika aplikací IR ZS v lékařství a ekologickém inženýrství.
Konvenční rentgenové zobrazovací systémy (RTG ZS): Využitá signálová radiace- generace, vlastnosti a modulace zobrazovanou scénou. Základní principy konstrukce RTG ZS.
Hodnocení kvality konvenčních RTG ZS. Specifika aplikací RTG ZS v lékařství a ekologickém inženýrství. Dávka rtg ionizujícího záření při zobrazení a trendy jejího snižování.
Digitální radiografické zobrazovací systémy (DR): Základní principy konstrukce DR zobrazovacích systémů. Dávka rtg ionizujícího záření při zobrazení a trendy jejího snižování.
Gamazobrazovací systémy- planární gamagrafie (G ZS): Specifika využité signálová radiace. Základní principy konstrukce G ZS.
Hodnocení kvality G ZS. Specifika aplikací G ZS v lékařství a ekologickém inženýrství. Dávka ionizujícího záření při zobrazení a trendy jejího snižování.
Ultrazvukové zobrazovací systémy (UZV ZS): Využitá signálová energie- generace, vlastnosti a modulace zobrazovanou scénou. Základní principy konstrukce UZS ZS. Hodnocení kvality UZV ZS. Specifika aplikací UZS ZS v lékařství a ekologickém inženýrství.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Osnova

Modelování obecného procesu zobrazení.
Modelování zkušební scény pro hodnocení kvality procesu zobrazení.
Modelování základních druhů zkreslení vznikajících v procesu zobrazení.
Základní metody číslicového zpracování obrazu.
Modelování restaurace jednotlivých druhů zkreslení vznikajících v procesu zobrazení.
Termovizní kamera- praktické využití při snímání povrchového teplotního reliéfu biologického objektu.
Termovizní kamera- praktické využití při snímání povrchového teplotního reliéfu v ekologických aplikacích.
Termovizní kamera- měření vlastností infrakamer.
Konvenční RTG ZS- praktické seznámení.
Digitální radiografický systémm DR- praktické seznámení.
Planární gamagrafie- praktické seznámení.
UZV ZS- praktické seznámení.
Endoskopický systém- praktické seznámení.