491-0026/01 – Diagnostical Methods and Instruments of Nuclear Medicine (FPT)

Gurantor departmentDepartment 491Credits3
Subject guarantorRNDr. Vojtěch UllmannSubject version guarantorRNDr. Vojtěch Ullmann
Study levelundergraduate or graduate
Study languageCzech
Year of introduction1999/2000Year of cancellation2008/2009
Intended for the facultiesFEIIntended for study typesBachelor
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
ULL03 RNDr. Vojtěch Ullmann
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit 2+1

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Introduction into the field of nuclear medicine, radionuclide diagnosis and therapy.

Teaching methods

Lectures
Individual consultations
Experimental work in labs

Summary

Physical and technical principles of radionuclide methods, scintigraphy, analog and digital processing of scintigraphic images – Visual evaluating and mathematical analysis of scintigraphic data

Compulsory literature:

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

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Zápočet bude udělen za účast na výuce a úspěšném zvládnutí kontrolního testu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Přednášky: Definice a náplň oboru nukleární medicíny Podstata radionuklidové scintigrafie Scintilační kamery Tomografické kamery Kontrola kvality a fantomová scintigrafická měření Vztah scintigrafie a ostatních zobrazovacích metod Střádání (akvizice) scintigrafických studií do počítače Počítačové zpracování scintigrafických studií Filtry a filtrace Vyhodnocování komplexními programy Ochrana před zářením v nukleární medicíně Laboratoře: 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. Základní principy scintigrafického zobrazení. Scintigrafie planární a tomografická. Scintigrafie statická a dynamická. Pohybové scintigrafy - princip činnosti a konstrukce, fokusační kolimátory, registrační zařízení. 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. Základní principy tomografického zobrazení. SPECT - princip činnosti jednofotonové emisní počítačové tomografie, střádání a rekonstrukce tomografických obrazů. Kamery PET - princip činosti, vhodné radionuklidy, možnosti využití. 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. Společné vlastnosti a rozdíly mezi scintigrafií, rentgenovým zobrazením konvenčním a CT, sonografií a nukleární magnetickou rezonancí. Výhody, nevýhody a komplementarita jednotlivých metod 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. 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. 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. 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 ..... 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.

Conditions for subject completion

Conditions for completion are defined only for particular subject version and form of study

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2008/2009 (B2649) Electrical Engineering (3901R039) Biomedical Technician P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2007/2008 (B2645) Electrical Engineering, Communication and Computer Systems (3901R032) Biomedical Technology P Czech Ostrava 3 Compulsory study plan
2007/2008 (B2649) Electrical Engineering (3901R039) Biomedical Technician P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2006/2007 (B2645) Electrical Engineering, Communication and Computer Systems (3901R032) Biomedical Technology P Czech Ostrava 3 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner