460-4052/01 – Lékařské zobrazovací systémy I (LZS I)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity4
Garant předmětuprof. Ing. Lačezar Ličev, CSc., prof.h.c.Garant verze předmětuprof. Ing. Lačezar Ličev, CSc., prof.h.c.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KRE0193 Ing. Alice Křesťanová
LIC10 prof. Ing. Lačezar Ličev, CSc., prof.h.c.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 6+10

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit posluchače s konstrukcí konvenčních lékařských zobrazovacích systémů, principem vzniku sumačního obrazu, a dále pak s metodami zpracování a vizualizace obrazových dat pocházejících z těchto systémů.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Obsahem předmětu je seznámení se s procesem zobrazení, metodami snímání a zpracování obrazu a celkového hodnocení kvality procesu zobrazení. Dále pak je obsahem popis základních fyzikálních a technických aspektů analogových a digitálních zobrazovacích systémů, infra systémy, RTG systémů, digitální radiografie a klasických zobrazovacích systémů v nukleární medicíně. Náplň přednášek 1.Úvod do procesu zobrazení, oko jako zobrazovací systém, psychosenzorický vjem, parametry expozice, fotometrické a radiometrické veličiny, vyjádření barev, vlnová délka, histogram, voxel a pixel. 2.Vznik a reprezentace obrazu. Obecné základy zpracování obrazů: Diskretizace. Linearita a nelinearita procesu zobrazení, vyjádření obrazu jako 2D signálu, hodnocení kvality procesu zobrazení. 3.Práce s obrazovými daty, parametry obrazu. Analýza obrazu v prostorové oblasti. Konvoluce obrazových dat. 4.Integrální transformace obrazových dat. Filtrace obrazu. Inverzní filtrace, Wienerova filtrace, změna kontrastu a jasu, modulace barvy 5.Přenosové vlastnosti zobrazovacích soustav (MTF, PSF). Amplitudové a fázové spektrum obrazu. 6.Komprese obrazu: Principy komprese a kompresní standardy. Vyhodnocování kvality komprese s ohledem na diagnostickou spolehlivost. Archivování medicínských obrazů, archivační systémy. 7.Segmentace obrazu: Základní metody segmentace. Detekce hran. Aktivní kontury a level sety. Segmentace neuronovými sítěmi. Segmentace objemových medicínských dat. 8.Analýza medicínských obrazů: Detekce geometrických primitiv a objektů. Ukázky technik detekce různých objektů v obrazech z různých zdrojů. 9.Televizní snímací prvky: optické, obrazové snímače CCD. Televizní zobrazovací systémy. Displeje pro zobrazovací systémy - vakuové, LCD displeje, displeje s výboji v plynech, projektory televizního obrazu. Videoendoskopie. 10.Infra snímací kamery, opticko-mechanický rozklad. Signálový radiační tok, modulace signálu, obecný proces infrazobrazení, základní principy konstrukce, třídění IR zobrazovacích systémů. Konstrukce IR zobrazovacích systémů, detektory IR záření. 11.Ionizující záření, rentgenová technika, fyzikální principy, zdroje a detektory. Bezpečnostní rizika, princip ALARA. Mechanismy interakce záření rentgenového záření. 12.Princip procesu zobrazení projekční RTG, digitální radiografie. Restaurační techniky, kvantitativní hodnocení. Angiografie. 13.Radionuklidové zobrazovací techniky, planární gamagrafie. Principy a metody získávání obrazu. Mechanismy interakce záření gama. Angerova kamera. Náplň laboratorních cvičení 1. Úvod do praktických cvičení v prostředí MATLAB. 2. Testování psychosenzorického vjemu vidění, fyziologické vlastnosti oka. Prostorová rozlišovací schopnost, závislost prostorového rozlišení na kontrastu. Barevná rozlišovací schopnost, spektrální citlivost, časová rozlišovací schopnost. 3. Zadání semestrálního projektu. 4. Základy práce s obrazovými daty, parametry obrazu. 5. Úprava základních parametrů obrazových dat. 6. Analýza obrazu v prostorové oblasti. Konvoluce obrazu a její aplikace. 7. Analýza obrazu ve frekvenční oblasti. Amplitudové a fázové spektrum. 8. Transformace obrazu. Inverzní filtrace, Wienerova filtrace. 9. Modelování zkreslení v procesu zobrazeni - MTF, frekvenční přenos obrazu. 10. Modelování zkreslení v procesu zobrazeni - PSF, impulsní charakteristika transformace obrazu. 11. Samostatná práce na projektu. 12. Prezentace a vyhodnocení projektu. 13. Exkurse na odborné pracoviště a praktické předvedení konvekčních zobrazovacích systémů. 14. Zápočtový test

Povinná literatura:

Svatoš, J.: Zobrazovací systémy v lékařství. Skriptum ČVUT, 1998. Drastich, A.: Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum FEKT VUT v Brně, 2001. Zuna, I., Poušek,L.: Úvod do zobrazovacích metod v lékařské diagnostice. Skriptum ČVUT, 2007 Rozman, J.: Lékařská přístrojová technika 3. Skriptum. Brno, FEKT VUT, 1992.

Doporučená literatura:

Hozman, J., Bernas, M., Klíma, M., Dvořák, P. Zpracování obrazové informace. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1996. Drastich, A.: Zobrazovací systémy v lékařství,Ediční středisko VUT Brno. 1990 Cho, Z.H., Jones, J.P., Singh, M. Foundations of Medical Imaging. New York: John Wiley&Sons, Inc. 1993 Ed. S Webb The Physics of Medical Imaging. Bristol: Institute of Physics Publishing (IoP). 1988 Webb A., Introduction to Biomedical Imaging. IEEE press.2003 Sonka M., Fitzpatrick J. M., Handbook of Medical Imaging, vol.2. SPIE Press, 2000 Bronzino, J. D. The Biomedical Engineering Handbook. Boca Raton: CRC Press. 1995 Webb A., Introduction to Biomedical Imaging. IEEE press.2003 Webster, J.: Medical instrumentation: Aplication and Design, ISBN 0471153680, 1997 Carr, J., Brown, M.: Introducion to Biomedical Equipment Technofogy (4th edition), ISBN 0130104922, 2000

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky udělení zápočtu: student obdrží započet po dosažení min 10 bodů (max.40) ze semestrálního projektu a zápočtového testu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Náplň přednášek 1.Úvod do procesu zobrazení, oko jako zobrazovací systém, psychosenzorický vjem, parametry expozice, fotometrické a radiometrické veličiny, vyjádření barev, vlnová délka, histogram, voxel a pixel. 2.Vznik a reprezentace obrazu. Obecné základy zpracování obrazů: Diskretizace. Linearita a nelinearita procesu zobrazení, vyjádření obrazu jako 2D signálu, hodnocení kvality procesu zobrazení. 3.Práce s obrazovými daty, parametry obrazu. Analýza obrazu v prostorové oblasti. Konvoluce obrazových dat. 4.Integrální transformace obrazových dat. Filtrace obrazu. Inverzní filtrace, Wienerova filtrace, změna kontrastu a jasu, modulace barvy 5.Přenosové vlastnosti zobrazovacích soustav (MTF, PSF). Amplitudové a fázové spektrum obrazu. 6.Komprese obrazu: Principy komprese a kompresní standardy. Vyhodnocování kvality komprese s ohledem na diagnostickou spolehlivost. Archivování medicínských obrazů, archivační systémy. 7.Segmentace obrazu: Základní metody segmentace. Detekce hran. Aktivní kontury a level sety. Segmentace neuronovými sítěmi. Segmentace objemových medicínských dat. 8.Analýza medicínských obrazů: Detekce geometrických primitiv a objektů. Ukázky technik detekce různých objektů v obrazech z různých zdrojů. 9.Televizní snímací prvky: optické, obrazové snímače CCD. Televizní zobrazovací systémy. Displeje pro zobrazovací systémy - vakuové, LCD displeje, displeje s výboji v plynech, projektory televizního obrazu. Videoendoskopie. 10.Infra snímací kamery, opticko-mechanický rozklad. Signálový radiační tok, modulace signálu, obecný proces infrazobrazení, základní principy konstrukce, třídění IR zobrazovacích systémů. Konstrukce IR zobrazovacích systémů, detektory IR záření. 11.Ionizující záření, rentgenová technika, fyzikální principy, zdroje a detektory. Bezpečnostní rizika, princip ALARA. Mechanismy interakce záření rentgenového záření. 12.Princip procesu zobrazení projekční RTG, digitální radiografie. Restaurační techniky, kvantitativní hodnocení. Angiografie. 13.Radionuklidové zobrazovací techniky, planární gamagrafie. Principy a metody získávání obrazu. Mechanismy interakce záření gama. Angerova kamera. Náplň laboratorních cvičení 1. Úvod do praktických cvičení v prostředí MATLAB. 2. Testování psychosenzorického vjemu vidění, fyziologické vlastnosti oka. Prostorová rozlišovací schopnost, závislost prostorového rozlišení na kontrastu. Barevná rozlišovací schopnost, spektrální citlivost, časová rozlišovací schopnost. 3. Zadání semestrálního projektu. 4. Základy práce s obrazovými daty, parametry obrazu. 5. Úprava základních parametrů obrazových dat. 6. Analýza obrazu v prostorové oblasti. Konvoluce obrazu a její aplikace. 7. Analýza obrazu ve frekvenční oblasti. Amplitudové a fázové spektrum. 8. Transformace obrazu. Inverzní filtrace, Wienerova filtrace. 9. Modelování zkreslení v procesu zobrazeni - MTF, frekvenční přenos obrazu. 10. Modelování zkreslení v procesu zobrazeni - PSF, impulsní charakteristika transformace obrazu. 11. Samostatná práce na projektu. 12. Prezentace a vyhodnocení projektu. 13. Exkurse na odborné pracoviště a praktické předvedení konvekčních zobrazovacích systémů. 14. Zápočtový test

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  21
        Zkouška Zkouška 60  30
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku