Detail předmětu

Zobrazovací systémy v lékařství

FEKT-BPC-ZSLAk. rok: 2022/2023

Obsahem tohoto kurzu je studium zobrazovacích systémů, které se používají v lékařství. V úvodu jsou definovány základní pojmy z teorie procesu zobrazení a hodnocení kvality procesu zobrazení. Jednotlivé zobrazovací systémy jsou popsány s ohledem na popis fyzikálních principů činnosti, konstrukčních aspektů zařízení a jejich klinického využití. Předmět pokrývá široké spektrum zobrazovacích systémů, které se využívají v klinické praxi.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Po absolvování předmětu by student měl být schopen popsat všechny klinicky používané zobrazovací systémy. U jednotlivých zobrazovacích systémů zná fyzikální principy činnosti, konstrukční aspekty a jejich klinické využití.

Prerekvizity

Středoškolské znalosti matematiky, fyziky a biologie. Znalosti z kurzu Číslicové zpracování signálů a obrazů (BPC-ZSO).
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle) nebo podporu MS Teams.

Způsob a kritéria hodnocení

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

Osnovy výuky

1. Historie zobrazovacích systémů (ZS) a jejich vývoj. Základní pojmy z teorie zobrazení, 2D systémy, hodnocení procesu zobrazení z pohledu kvalitativních a kvantitativních parametrů.
2. Fyzikální principy potřebné pro studium jednotlivých zobrazovacích systémů.
3. Klasické rentgenové (RTG) systémy - princip činnosti rentgenky, detekce signálového toku, konstrukční aspekty, hodnocení vlastností obrazu.
4. RTG skiaskopie, mamografie a další metody využívající RTG záření.
5. Výpočetní tomografie (CT) - úvod do problematiky, rekonstrukce obrazu z projekcí, historický vývoj CT systémů.
6. CT systémy - konstrukční aspekty zdroje a detektorů, helikální CT, vícevrstvé CT, dual-energy CT.
7. Zobrazování s využitím jevu magnetické rezonance (MRI) - fyzikální popis jevu magnetické rezonance, základní experimenty, Blochovy rovnice.
8. MRI - základní budící sekvence, požadavky na hardware.
9. ZS nukleární medicíny - definice rozdílů oproti transmisním ZS, planární gamagrafie, konstrukce Angerovy kamery.
10. Jednofotonová emisní tomografie (SPECT) - princip metody, rekonstrukce z projekcí, používaná radiofarmaka, korekce útlumu, hodnocení kvality
11. Pozitronová emistní tomografie (PET) - princip metody, použitý hardware, koincidenční detekce, radiofarmaka, korekce útlumu. Hybridní systémy - PET/CT, SPECT/CT, PET/MRI.
12. Ultrazvukové zobrazovací systémy - fyzikální popis šíření ultrazvuku, vlnová rovncie, základní zobrazovací módy.
13. Zobrazovací systémy využívající elektromagnetické vlnění ve světelné oblasti - endoskopy a v infračervené oblasti - termokamery.

Učební cíle

Seznámit studenty s fyzikálními a technickými principy konstrukce nejdůležitějších zobrazovacích systémů používaných v lékařství.

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 of Medical Imaging, third edition. Wolters Kluwer - 2012. ISBN: 0781780578 (EN)
Drastich,A.: Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum FEI VUT v Brně, 2001 (CS)
Drastich,A.: Tomografické zobrazovací systémy. Skriptum FEKT VUT v Brně, 2004 (CS)
Mornstein, V. a kolektiv: Lékařská fyzika a biofyzika, MU Brno, 2018 (CS)
Vomáčka, J. a kolektiv: Zobrazovací metody pro radiologické asistenty, 2.vydání, Hanex Olomouc, 2015 (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-BTB bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mézl, Ph.D.
doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, signál, obrazový tok a jeho diskretizace, techniky sběru dat
2. Obecný zobrazovací proces a popis jeho kvality, základy číslicové zpracování obrazu
3. Konvenční projekční RTG ZS: signál, principy konstrukce, hodnocení vlastností
4. Digitální projekční RTG ZS: principy konstrukce, hodnocení vlastností
5. CT RTG ZS: principy konstrukce, princip rekonstrukce obrazu z projekcí
6. CT RTG ZS: hodnocení vlastností a trendy vývoje
7. MRI ZS: signál, jev magnetické rezonance, principy konstrukce
8. MRI ZS: princip rekonstrukce obrazu, hodnocení vlastností
9. Planární gamagrafe: signál, principy konstrukce, syntéza obrazu, hodnocení vlastností
10. SPECT: principy konstrukce, principy rekonstrukce, hodnocení vlastností
11. PET: signál, principy konstrukce, hodnocení vlastností
12. UZV ZS: signál, principy konstrukce, syntéza obrazu, hodnocení vlastností
13. Jiné typy ZS používaných v lékařství (termovize, impedanční tomografie atd.)

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mézl, Ph.D.
Ing. Viktória Parobková

Osnova

1. Lidské oko jako zobrazovací systém, měření základních parametrů
2. Modelování metod prezentace obrazu a diskretizace obrazu
3. Modelování zkreslení vznikající v procesu zobrazení
4. Modelování základních metod číslicového zpracování obrazu
5. Modelování rekonstrukce obrazu z projekcí
6. Modelování jevu magnetické rezonance

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz