Detail předmětu

Zobrazovací systémy s neionizujícím zářením

FEKT-MPC-ZSZAk. rok: 2020/2021

Garant předmětu

Prerekvizity

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

DRASTICH, Aleš. Netelevizní zobrazovací systémy. Brno: Vysoké učení technické, 2001. Učební texty vysokých škol. ISBN 80-214-1974-1. (CS)
DRASTICH, Aleš. Tomografické zobrazovací systémy. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Ústav biomedicínského inženýrství, 2004. Učební texty vysokých škol. ISBN 80-214-2788-4. (CS)
HILL, C. R, J. C BAMBER a G. ter HAAR. Physical principles of medical ultrasonics. 2nd ed. Hoboken, N.J.: John Wiley, c2004. ISBN 978-0-471-97002-6. (CS)
MCROBBIE, Donald W. MRI from picture to proton. 2nd ed. New York: Cambridge University Press, 2007. ISBN 978-0521683845. (CS)
JERROLD T. BUSHBERG .. Essential physics of medical imaging. 3. ed., Internat. ed. S.l.: Lippincott Williams And W, 2011. ISBN 9781451118100. (CS)
BRONZINO, Joseph D. The biomedical engineering handbook. Medical Devices and Systems. 3rd ed. Boca Raton: CRC/Taylor & Francis, 2006. ISBN 0849321220. (CS)

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Jev magnetické rezonance - historie, využití pro spektroskopii a zobrazování. Fyzikální principy magnetické rezonance – kvantově-mechanický model, vektorový model, precese, Blochovy rovnice, relaxace
2. Základní NMR experimenty – excitace, FID signál, spinové echo, gradientní echo, akviziční parametry – repetiční čas, TE čas, váhování obrazu časy T1 a T2
3. NMR hardware – konstrukce hlavního magnetu, permanentní a supravodivý magnet, aktivní a pasivní shimming, homogenita pole B0, gradientní cívky, RF cívky pro různé aplikace
4. NMR zobrazování – od protonu k obrazu, výběr tomografické roviny (řezu), k-prostor, frekvenční a fázové kódování pozice, rekonstrukce obrazu
5. Pulzní sekvence – spinové echo, gradientní echo, inversion recovery, saturation recovery, rychlé sekvence – multi-shot a multi-band, EPI
6. Speciální aplikace – využití kontrastních látek, funkční magnetická rezonance (fMRI), difuzní MRI, arterial spin labelling (ASL), perfúzní techniky – DCE a DSC, NMR spektroskopie
7. Využití ultrazvukového vlnění v diagnostice – vlnová rovnice, popis ultrazvukové vlny na základě změny akustického tlaku, děje na rozhraní dvou látek s rozdílnou akustickou impedancí, generování ultrazvukové vlny – magnetostrikční nebo piezoelektrické měniče, základní idea zobrazování
8. Ultrazvukový systém – blokové schéma, ultrazvuková sonda – lineární, konvexní a sektorové sondy, různé způsoby konstrukce a buzení sond, fokusace sondy, základní řetězec zpracování ultrazvukového signálu, TGC zesilovač, konverze dat, zobrazovací jednotka, základní zobrazovací módy – A mód, B mód, 3D zobrazení, TM mód, základní artefakty a dosažitelné parametry zobrazení
9. Pokročilé zobrazovací techniky – využití Dopplerova jevu – kontinuální a pulzní Doppler, barevný a výkonový Doppler, kontrastní látky pro ultrasonografii, využití kontrastních látek, perfúzní zobrazování – různé techniky, kvalitativní a kvantitativní techniky, statická a dynamická elastografie, ultrazvuková transmisní/reflexní tomografie, ultrazvukové vyšetření prsu, fotoakustické zobrazování
10. Endoskopie – princip, požadavky na vyšetření, základní typy konstrukce endoskopů – endoskopická zrcadla, rigidní, flexibilní (fibroskop), pracovní kanály, endoskopická kapsle, endoskopický ultrazvuk (transezofageální echokardiografie, vaginální ultrazvuk), intravaskulární ultrazvuk (IVUS) – srovnání s koronární angiografií. CT virtuální endoskopie.
11. Infrazobrazovací systémy – základní vymezení pojmů termografie, noktovize, fyzikální principy související s vyzařováním – Planckův vyzařovací zákon, Wienův posunovací zákon, Stefan-Boltzmanův zákon, emisivita, absolutně černé těleso, schéma vyzařování – vliv okolních vlivů, vliv transmise atmosféry a další
12. Infrazobrazovací systémy – konstrukční principy – optické systémy pro infračervené záření – objektivy, čočky, detekce záření – selektivní (fotonové) a neselektivní (tepelné) detektory, výhody a nevýhody jednotlivých řešení, požadavky na chlazení a tepelnou stabilizaci detektorů, konstrukce mikrobolometrických 2D FPA snímačů, aplikace v medicíně, parametry běžně dostupných termokamer

Cíl

Cílem tohoto kurzu je rozšířit znalosti z bakalářského stupně v oblasti lékařské fyziky a zobrazovacích systémů. Tento kurz je zaměřen na využití neionizujícího záření v oblasti lékařského zobrazování. V první části kurzu jsou probírány základy jevu magnetické rezonance a jeho aplikace pro lékařské zobrazování. Diskutovány jsou základní experimenty v této oblasti, základní a rozšířené pulzní sekvence, principy kódování poziční informace a požadavky na hardware pro zobrazování. Dále jsou diskutovány principy kontrastních látek, funkčního a difúzního zobrazování. V druhé části kurzu jsou probrány principy využití ultrazvukového vlnění pro zobrazování. Diskutovány jsou jednotlivé zobrazovací módy využitelné při klinickém zobrazování. V poslední části kurzu je probráno zobrazení teplotního reliéfu pomocí termokamer. Vysvětleny jsou principy mikrobolemtrických detektorů, využití 2D detektorů a reprezentace výsledné informace. Dále jsou diskutovány parametry procesu zobrazení jako takového a hodnocení kvality zobrazovacích systémů.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-BIO magisterský navazující, 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

eLearning