491-0026/01 – Fyzikální a přístrojová technika nukleární medicíny (FPT)
Garantující katedra | Zdravotně sociální katedra | Kredity | 3 |
Garant předmětu | RNDr. Vojtěch Ullmann | Garant verze předmětu | RNDr. Vojtěch Ullmann |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | 2008/2009 |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
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
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Zápočet bude udělen za účast na výuce a úspěšném zvládnutí kontrolního testu.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
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.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.