Zobrazovací systémy

Přednášející:

Jiří Hozman (gar.)

Cvičící:

Jiří Hozman (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Elektromagnetické záření a vztah k jednotlivým typům lékařských diagnostických zobrazovacích systémů. Základy teorie zobrazení. Aplikace aparátu 2D FT. Přenosové vlastnosti zobrazovacích systémů. Optické zobrazovací systémy. Televizní zobrazovací systémy (zahrnující videoendoskopické zobrazovací systémy). Základní metody předzpracování obrazu. Infrazobrazovací systémy (termovizní systémy). RTG zobrazovací systémy. Gamazobrazovací systémy. Ultrazvukové zobrazovací systémy. Dopplerovské systémy. CT systémy (základní princip, schematické uspořádání systému, základní fyzikální princip, vývojové generace, základní principy rekonstrukce). Systémy zobrazování magnetickou rezonancí. Princip PET a SPECT. Specializované zobrazovací systémy. Předmět a zejména laboratorní cvičení poskytují studentům náhled na principy tvorby vzniku obrazových dat používaných v lékařství, na princip metod jejich snímání, digitalizaci a následného zpracování, na princip funkce a vlastnosti snímacích obrazových prostředků v souvislostech, což má význam zejména z hlediska interdisciplinárnosti předmětu a oboru jako celku.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1.Úvod do předmětu. Význam zobrazovacích metid a systémů. Přiřazení jednotlivých složek elektromagnetického spektra a ultrazvukového vlnění k jednotlivým typům lékařských diagnostických zobrazovacích systémů. Základní třídění zobrazovacích systémů, metod a technik.

2.Základy teorie 2D zobrazení. Přenosové vlastnosti zobrazovacích soustav. Rozlišovací schopnost. Hodnocení kvality zobrazovacích soustav.

3.Optické zobrazovací systémy. Mikroskopické systémy.

4.Televizní zobrazovací systémy. Principy snímání. Parametry TV systémů. Aplikace v lékařství. Videoendoskopické systémy.

5.Řetězec pro snímání a digitalizaci obrazového signálu. Přehled snímacích prostředků. Základní metody předzpracování obrazu.

6.Infrazobrazovací systémy v lékařství. Princip činnosti a diagnostický význam.

7.Konveční RTG systémy. Složení a popis částí. Detektory RTG záření. RTG-TV systém. Angiografie. Digitální radiografie.

8.Zobrazovací systémy v nukleární medicíně. Princip detekce fotopíku v gamazobrazovacích systémech. Gamakamera Angerova typu.

9.Ultrazvukové zobrazovací systémy. Základní veličiny zvukového pole. Měniče a sondy. Útlum, odraz a lom ultrazvukové vlny. Rozptyl. Absorpce. Rozdělení UZV zobrazovacích systémů. Systémy rozkladu. Rozlišovací schopnost. Fokuzace svazku. Módy zobrazení. Principy tvorby obrazu. Obecná struktura UZV zobrazovacího systému.

10.Dopplerův princip (jev). Aplikace Dopplerova principu pro případ červených krvinek. Obecné blokové schéma demodulace Dopplerova signálu. Charakteristické rysy dopplerovských UZ systémů obec pro PW a CW systémy.

11.CT - nevýhody konvenční RTG diagnostiky. Základní technický a fyzikální princip CT. Schematické uspořádání systému. Vývojové generace. Detektory CT systémů. Základní principy rekonstrukce obrazu u CT systémů

12.Fyzikální podstata jaderné magnetické rezonance. Relaxace, relaxační časy, či časové konstanty T1 a T2. Časy TE a TR. Kódování prostorové polohy objemového elementu. Podstata Fourierovy rekonstrukční metody. Princip tvorby obrazu. Základní komponenty MR systému.

13.Princip PET a SPECT tomografických systémů. Podstata iterativní (algebraické) metody rekonstrukce.

14.Specializované zobrazovací systémy.

Osnova cvičení:

předmět nemá cvičení

Cíle studia:

Cílem je seznámit studenty s obecnými základy teorie

procesu zobrazení, metodami snímání, hodnocení a zpracování

obrazové informace, vlastnostmi obrazových signálů,

principy vytváření obrazu a s obecným kvantitativním

hodnocením kvality zobrazovacích modalit s přímou syntézou

obrazu používaných v lékařství. Není kladen důraz na

detailní technické provedení jednotlivých systémů, ale

pouze na dostupná koncepční řešení a pochopení z nich

vyplývajících fyzikálních limitů dosažitelných technických

parametrů. U všech modalit je kladen důraz na využití

obecných metod kvantitativní analýzy kvality procesu

zobrazení pro danou část elektromagnetického spektra a uzv

těchto zařízení. Student bude schopen posoudit, na základě

takto standardně definovaných technických parametrů, zda

splňuje požadavky, které jsou lékaři na modalitu kladeny.

Všechny takovéto poznatky jsou pak výchozím předpokladem ke

správnému postupu technika při výběru a aplikaci dané

modality a též nezbytným minimem pro zajištění potřebné

kvality výsledných obrazových dat. Snahou je, aby studenti

byli navozeni do situacem jaky kdyby vykonávali funkci

technika na RDG klinice, či klinice zobrazovacích metod a

mají řešit úlohy, se kterými se setkají na budoucích

pracovištích velmi často. Tento přístup se osvědčil a vede

k větší samostatnosti a zájmu studentů a k

vyššíuplatnitelnosti absolventů v praxi.

Studijní materiály:

[1] Svatoš, J.: Zobrazovací systémy v lékařství. Skriptum

ČVUT, 1998.

[2] Drastich, A.: Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum

FEI VUT v Brně, 2001.

[3] Zuna, I., Poušek,L.: Úvod do zobrazovacích metod v

lékařské diagnostice. Skriptum ČVUT, 2007.

[4] Hozman, J., Bernas, M., Klíma, M., Dvořák, P.

Zpracování obrazové informace. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1996.

[5] Materiály ke kurzu Získání a zpracování obrazu v

mikroskopii [online]. Jiří Hozman, c2002-2007. Poslední změna 6. 6. 2006 [cit. 2007-01-18]. URL:

http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/

[6] Rezňák a kol.: Moderné zobrazovacie metódy v lekárskej

diagnostike. Osveta, 1992.

[7] Hozman, J., Roubík, K. Tomografické zobrazovací metody

v lékařství - CT. Výukový videoprogram (VHS, CDROM). Praha: AVTC ČVUT, 2002. Je k dispozici na

http://www.civ.cvut.cz/info/info.php?id=148 a dále na

http://www.civ.cvut.cz/info/info.php?&did=603)

[8] Roubík, K.: Fyzikální základy JMR. Učební text pro

studenty FBMI. (k dispozici na stránce předmětu)

[9] Drastich, A.: Zobrazovací systémy v lékařství,Ediční

středisko VUT Brno. 1990

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinně volitelný předmět)
• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinně volitelný předmět)