Zobrazovací systémy

Předmět lze klasifikovat až po klasifikaci předmětů:

Fyzika II (17PBBFY2)

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

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:

Účast je povinná na všech cvičeních. Neúčast je možná pouze z vážných důvodů (nemoc, svatba, pohřeb...- vše musí být doloženo).

Na konci každé hodiny musí být vyučujícímu odevzdána úloha pro aktuální týden.

Bez získání zápočtu a jeho zápisu do KOSu není možné realizovat zkoušku.

Zkouška je tvořena písemným testem, kde je kombinovaná varianta odpovědí typu ABC (vždy jedna správná) - 1 bod, tj. 0 nebo 1 bod a varianta, kdy je potřeba odpovídat písemně - 5 bodů, tj. od 0 do 5 bodů (důležité otázky). Celkem 36 otázek, z toho 20 MCQ (abc) po 1 bodu a 16 otázek otevřených po 5 bodech. Správná odpověď podle typu 0 až 5 bodů, označení více odpovědí znamená 0 bodů, žádná odpověď znamená 0 bodů, špatná odpověď znamená nula bodů. Minimum 50 bodů, max. 100 bodů. Hodnocení testu dle ECTS tabulky uvedené ve SZŘ ČVUT. Celkový čas vyhrazený na test je 120 minut. Po opravě testu je možné ústní dozkoušení na lepší stupeň, pokud je výsledek testu na rozhraní klasifikačních stupňů.

Osnova přednášek:

1. Úvod, osnova, podmínky zápočtu a zkoušky, doporučená literatura, přehled zobrazovacích systémů, klasifikace, vztah k elektromagnetickému spektru

2. Parametry a přenosové vlastnosti zobrazovacích soustav

3. RTG, RTG-TV systémy, DSA, digitální radiografie

4. Televizní zobrazovací systémy + základy snímání a digitalizace (mikroskopické zobrazovací systémy, TV systémy, HW + SW)

5. Infrazobrazovací systémy v lékařství (termovizní)

6. Endoskopické zobrazovací systémy

7. Státní svátek - volno bez výuky a bez náhrady

8. CT - výpočetní tomografie I.

9. CT - výpočetní tomografie II.

10. Zobrazování magnetickou rezonancí I.

11. Zobrazování magnetickou rezonancí II.

12. Zobrazování v nukleární medicíně (Angerova kamera), PET - pozitronová emisní tomografie, SPECT - jednofotonová emisní tomografie.

13. Ultrazvukové zobrazovací systémy I.

14. Ultrazvukové zobrazovací systémy II., Dopplerovské systémy

Osnova cvičení:

1. Úvod do prostředí MATLAB, 1D signál, FFT.

2. 2D sinusový a obdelníkový signál. 2D FFT, experimenty s fluorescenčním stínítkem výukového RTG systému, převod z barevného na černobílý obraz, histogram.

3. Přímá digitální radiografie na výukovém RTG systému, jas, kontrast, ekvalizace histogramu, logické operace s obrazem.

4. Záznam černobílého obrazu z termokamery, LUT, 2D konvoluce.

5. Digitální substrakční angiografie na výukovém RTG systému, princip detekce hran v obrazu.

6. Modulační přenosová funkce a její vliv na výsledný obraz, využití testovacích obrazců (Siemensova růžice).

7. Praktická ukázka endoskopických zobrazovacích systémů.

8. Práce s obrazem ve formátu DICOM v Matlabu

9. Princip výpočetní tomografie

10. Rekonstrukce obrazu zpětnou projekcí

11. Rekonstrukce filtrovanou zpětnou projekcí

12. Rekonstrukce obrazu iterativní metodou

13. Zpracování reálného ultrazvukového signálu

14. Zobrazení ultrazvukového signálu

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 signálu s cílem pochopit limitující principy konstrukce 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 vyšší uplatnitelnosti absolventů v praxi.

Studijní materiály:

Povinné:

[1] Materiály ke kurzu Získání a zpracování obrazu v mikroskopii [online]. Jiří Hozman, c2002-2017. Poslední změna 18. 10. 2013 [cit. 2017-09-27]. URL: http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/

[2] Hozman, J., Roubík, K. Tomografické zobrazovací metody v lékařství - CT. Výukový videoprogram (VHS, CDROM). Praha: AVTC ČVUT, 2002. Je k dispozici na https://download.cvut.cz/vyukova-videa-pro-fbmi/ (je vyžadována autorizace hlavním přístupovým heslem ČVUT)

[3] DRASTICH, Aleš. Tomografické zobrazovací systémy. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2004. ISBN 80-214-2788-4.

[4] Fyzikální základy zobrazování v nukleární medicíně a radiační ochrana [online]. Jaroslav Ptáček, c2002-2017. Poslední změna 18. 10. 2013 [cit. 2017-09-27]. URL: http://old.lf.upol.cz/menu/struktura-lf/kliniky/klinika-nuklearni-mediciny/pedagogicka-cinnost/fyzikalni-zaklady-zobrazovani-v-nuklearni-medicine-a-radiacni-ochrana/

Doporučené:

[5] Drastich, A.: Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum FEI VUT v Brně, 2001.

[6] Zuna, I., Poušek,L.: Úvod do zobrazovacích metod v lékařské diagnostice. Skriptum ČVUT, 2007.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: