450-8415/01 – Fyzikální a přístrojová technika nukleární medicíny (FPT)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity3
Garant předmětuRNDr. Vojtěch UllmannGarant verze předmětuRNDr. Vojtěch Ullmann
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské, bakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
ULL03 RNDr. Vojtěch Ullmann
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+1
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Seznámení s oborem nukleární medicíny, radionuklidovou diagnostikou a terapií Seznámení s fyzikálními principy scintigrafického zobrazení distribuce radioindikátoru v organismu pomocí zevní detekce záření. Seznámení s podstatou vzniku scintigrafického obrazu a technickými principy Angerovy kamery analogové a digitální. Seznámit s vlastnostmi celého sortimentu kolimátorů pro scintigrafii a s principy jejich optimální volby Seznámení s principy a technickou realizací tomografické scintigrafie SPECT a PET Poskytnout takové teoretické znalosti i praktické dovednosti, které umožní dosáhnou správného scintigrafického zobrazení všech orgánů a struktur, optimalizovat zobrazovací podmínky s ohledem na potřeby vyšetření, stav pacienta a možnosti zobrazovací technologie (planární-SPECT-PET). Získat znalosti umožňující kvantitativní vyhodnocení scintigrafických dat pomocí výpočetní techniky

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Fyzikální a technické principy radionuklidových metod, scintigrafie, analogové a digitální zpracování scintigrafických obrazů, scintigrafie statická a dynamická, planární a tomografická (SPECT, PET), vizuální hodnocení a matematická analýza scintigrafických dat.

Povinná literatura:

Saha G.B.: Physics and radiobiology of Nuclear Medicine. Springer, New York 2000 Ullmann V.: Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření. Elektronická forma: -http://AstroNuklFyzika.cz/Fyzika-NuklMed.htm Radioisotopová scintigrafie: -http: //astronuklfyzika.cz/Scintigrafie.htm

Doporučená literatura:

Bakos K. a kol.: Nukleární medicína. SPES, Praha 1996

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Zápočet bude udělen za aktivní účast na výuce.

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky nejsou na studenta kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Náplň přednášek 1.Definice a náplň oboru nukleární medicíny 2.Podstata radionuklidové scintigrafie 3.Scintilační kamery 4.Tomografické kamery 5.Kontrola kvality a fantomová scintigrafická měření 6.Vztah scintigrafie a ostatních zobrazovacích metod 7.Střádání (akvizice) scintigrafických studií do počítače 8.Počítačové zpracování scintigrafických studií 9.Filtry a filtrace 10.Vyhodnocování komplexními programy 11.Ochrana před zářením v nukleární medicíně Náplň laboratorních cvičení 1.Biologické využití radionuklidů - diagnostika, terapie. Otevřené zářiče, radioindikátory a radiofarmaka. Metody in vivo a in vitro. Měření radioaktivity vzorků (in vitro) Geometrie měření : 4 - geometrie, polohová a objemová závislost účinnosti měření, absorpce a samoabsorpce záření. Nastavení detekční aparatury. Automaty pro měření sérií vzorků. Vícedetektorové systémy - konstrukce, spektrometrické nastavení, korekce rozdílné účinnosti detektorů, kontrola funkce a standardizace. Hybridní systémy. Měření radioaktivity v organismu (in vivo) Celotělová a lokální měření. Kolimace. Absorpce záření v tkáni, vliv rozptýleného záření a potlačení jeho detekce. Dynamická měření - principy a technická realizace, vliv mrtvé doby, výhody a nevýhody oproti dynamické scintigrafii. Radionuklidová renografie. Radiofarmaka Druhy radiofarmak, příprava a značení, generátory. Vlastnosti radiofarmak – fyzikální a chemické vlastnosti, aplikační forma, radionuklidová a chemická čistota, stabilita, sterilita, apyrogenita, kontrolní metody. 2. Základní principy scintigrafického zobrazení. Scintigrafie planární a tomografická. Scintigrafie statická a dynamická. Pohybové scintigrafy - princip činnosti a konstrukce, fokusační kolimátory, registrační zařízení. 3. Princip činnosti Angerovy kamery – kolimace záření , tenký velkoplošný scintilační krystal, soustava fotonásobičů, komparátor a vznik souřadnicových impulsů X-Y, sumární zesilovač, analyzátor a vznik trigrovacích impulsů Z, zobrazení scintigrafického obrazu na osciloskopu. Kolimátory – konstrukce (paralelní, divergentní, konvergentní, jednoděrové, speciální kolimátory „fan beam“ pro SPECT) energetické vlastnosti, citlivost (účinnost), prostorové rozlišení, zásady pro optimální volbu kolimátorů. Zobrazovací vlastnosti kamery - vnitřní rozlišení detektoru a celková rozlišovací schopnost kamery. Homogenita zorného pole. Mrtvá doba scintilační kamery. Analogové obrazy a digitální obrazy - analogově-digitální konvertor (ADC), připojení kamery k počítači. 4. Základní principy tomografického zobrazení. SPECT - princip činnosti jednofotonové emisní počítačové tomografie, střádání a rekonstrukce tomografických obrazů. Kamery PET - princip činosti, vhodné radionuklidy, možnosti využití. 5. Homogenita zorného pole kamery - měření s bodovým zářičem a plošným zdrojem, stanovení nehomogenity zorného pole. Rozlišení kamery - vnitřní a celkové rozlišení, měření s bodovým a čárovým zdrojem. Stanovení měřítka zobrazení.Mrtvá doba - mrtvá doba kamery a efektivní mrtvá doba systému kamera+počítač, měření metodou dvouvzorkovou, vícevzorkovou a metodou kontinuální změny aktivity. Fantomová měření - fantomy pro statickou scintigrafii (štítné žlázy, jater, ...), dynamické fantomy (např. srdeční), přínos fantomových měření. 6. Společné vlastnosti a rozdíly mezi scintigrafií, rentgenovým zobrazením konvenčním a CT, sonografií a nukleární magnetickou rezonancí. Výhody, nevýhody a komplementarita jednotlivých metod 7. Střádání (akvizice) scintigrafických studií - digitalizace obrazu, matice pro střádání, měřítko zobrazení ("zoom"), předvolby času a impulsů, zadávání údajů o scintigrafických studiích. Střádání dynamických studií - předvolba snímkové frekvence, grupování snímků, spuštění a ukončení studie. Synchronizace scintigrafických studií se signály EKG (hradlování, gatování), vylučování anomálních srdečních cyklů. Střádání studií SPECT – volba obrazové matice, počet a úhly projekcí, rychlost rotace, rotace kruhová a eliptická, korekce na atenuaci, korekce na pohyb centra rotace, sinogram. 8. Zpracování scintigrafického obrazu - jasová a barevná modulace, zvětšování a zmenšování obrazů, vyhlazování obrazu (filtry, výhody a úskalí filtrace), skládání a aritmetické operace s obrazy, vyznačování zájmových oblastí (ROI) na obraze a stanovení poměrů lokálních aktivit, korekce na homogenitu zorného pole kamery. Základní zpracování dynamických studií - zobrazení sekvencí snímků, skládání snímků, konstrukce křivek časového průběhu radioaktivity v ROI, korekce na mrtvou dobu systému kamera-počítač. Zobrazení a matematické zpracování křivek - vyhlazování, stanovení plochy pod křivkou, derivace a integrace, prokládání funkcí metodou nejmenších čtverců (lineární a exponenciální funkce - jejich význam), dekonvoluční analýza – tranzitní funkce a časy.. Parametrické obrazy - princip konstrukce lokálně parametrických obrazů, použití pro funkční scintigrafické studie, Fourierovská fázová analýza (obrazy fáze a amplitudy, jejich hodnocení, lokální kvantifikace), kondenzované obrazy pohybu radioindikátoru v zorném poli kamery. Vyhodnocování studií SPECT – rekonstrukce studie, vytvoření transverzálních řezů a trojrozměrného obrazu, voxely, filtrace, obrazy šikmých řezů. Přenos a archivace digitálních dat po síti. 9. Podstata filtrace - filtrace prostorová a časová, obrazů a křivek, vyhlazování, fokusace a rekonstrukce obrazů. Filtrace v prostorové oblasti – vyhlazování, konvoluce, váhová matice. Filtrace ve frekvenční oblasti – Fourierovská transformace, frekvenční spektrum amplitud harmonických funkcí, násobení filtrem, zpětná Fourier. transformace, Nyquistova frekvence. Filtrace u zpětné projekce SPECT – princip rekonstrukce a vznik hvězdicových (star) artefaktů, aplikace filtru RAMP a potlačení„star-efektu“, vyhlazující filtry „low pass“, filtry fokusační a kombinované, form-faktory filtrů a obecné zásady pro používání filtrů. 10. Základní principy matematické analýzy a komplexního vyhodnocování některých typických scintigrafických studií - ventrikulografie, radiokardiografie, scintigrafie myokardu, statické a dynamické scintigrafie ledvin, dynamické scintigrafie jater (cholescintigrafie), dynamické scintigrafie jícnu a žaludku ..... 11. Biologické účinky ionizujícího záření (deterministické a stochastické), základní způsoby ochrany před zářením, problematika stínění, kontaminace (vnější a vnitřní) a dekontaminace. Dozimetrie záření a monitorování pracovního prostředí. Rizika radiační zátěže v nukleární medicíně.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2010/2011 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 10  10
        Zkouška Zkouška 90  41
Rozsah povinné účasti: kontrolní test 80% účast na výuce

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku