Detail předmětu

Zobrazovací systémy v lékařství

FEKT-BPC-ZSLAk. rok: 2024/2025

Obsahem tohoto kurzu je studium zobrazovacích systémů, které se používají v lékařství. V úvodu jsou definovány potřebné pojmy z teorie procesu zobrazení a hodnocení kvality procesu zobrazení. Jednotlivé zobrazovací systémy jsou popsány s ohledem na fyzikální principy jejich činnosti, konstrukční aspekty zařízení a jejich klinického využití. Předmět pokrývá kompletní spektrum zobrazovacích systémů, které jsou využívány v klinické praxi. 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Vstupní znalosti

Středoškolské znalosti matematiky, fyziky a biologie. Základní znalosti z kurzu Číslicové zpracování signálů a obrazů (BPC-ZSO).
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací alespoň „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana č. 2/2022 - Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy. 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

V průběhu semestru je hodnocena účast a aktivní práce na cvičeních (max. 10 bodů). V závěru semestru studenti píší zápočtový test, který pokrývá nabyté znalosti z počítačových cvičení  (max. 10 bodů). Závěrečná zkouška je v písemné formě s maximálním bodovým ziskem 80 bodů.
Další informace obsahuje aktualizovaná vyhláška garanta předmětu vydávaná před začátkem příslušného semestru.  

 

Učební cíle

Seznámení studentů s fyzikálními a technickými principy konstrukce nejdůležitějších zobrazovacích systémů používaných v lékařství.
Po absolvování předmětu by student měl být schopen popsat všechny klinicky používané zobrazovací systémy. U jednotlivých zobrazovacích systémů zná fyzikální principy činnosti, konstrukční aspekty, mechanismy reprezentace výstupní informace a také klinické využití jednotlivých zobrazovacích systémů. 

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Osnova

1. Historie zobrazovacích systémů (ZS). Úvod do teorie zobrazování - signál, obraz, obrazový tok a jeho reprezentace. Základní klasifikace zobrazovacích systémů. Obecný zobrazovací proces a popis jeho kvality.
2. Opakování fyzikálních pojmů a principů potřebných pro pochopení ZS využívajících ionizující záření.
3. Rentgenové zobrazovací systémy - princip činnosti rentgenky, detekce a práce s RTG zářením.
4. Skiaskopie, kontrastní látky pro rentgenové systémy. Mamografie a další techniky využívající RTG záření. Hodnocení kvality RTG systémů.
5. Systémy výpočetní tomografie (CT). Motivace a základní principy konstrukce CT systémů. Rekonstrukce obrazu z projekcí.
6. Konstrukční aspekty CT systémů, dual-energy systémy, spektrální a fotonové CT. Hodnocení kvality CT systémů.
7. ZS využívající jevu magnetické rezonance. Fyzikální podstata zobrazování, základní pulzní sekvence.
8. Konstrukční aspekty MRI systémů, pokročilé techniky zobrazování. Hodnocení kvality MRI systémů.
9. Ultrazvukové (UZV) zobrazovací systémy. Fyzikální principy vzniku a šíření ultrazvukových vln. Konstrukce zařízení. Dopplerovské techniky. Hodnocení kvality UZV systémů.
10. Zobrazovací systémy nukleární medicíny. Planární gamagrafie. Konstrukce kamery Angerova typu. Moderní postupy v detekci gama záření.
11. Tomografické systémy SPECT a PET - principy akvizice dat, jejich zpracování, tvorba obrazu.
12. Hybridní zobrazovací systémy - dostupné kombinace, výhody a nevýhody dílčích řešení. Příprava radiofarmak, základní pojmy z radiační biologie.
13. Ostatní typy ZS používaných v lékařství (termovize, impedanční tomografie atd.) 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Osnova

1. Základní reprezentace digitálního obrazu, metody zpracování obrazu a hodnocení kvality.
2. Simulace spektra RTG záření a procesu zobrazení.
3. CT systémy - základní reprezentace projekcí, sinogram, metody rekonstrukce obrazu.
4. Systémy MRI - základní simulace vedoucí k pochopení tvorby obrazu.
5. Simulace šíření ultrazvukové vlny v prostoru. Princip lineární a sektorové sondy.
6. Exkurze na spolupracující pracoviště - ukázky CT, MRI, apod.
7. Zápočtový test