Zobrazovací systémy v lékařství 2 - zkouška

Zkouškové termíny

7. června od 8:30 v G205, 9. června od 8:30 v K112, 12. června od 8:00 v K112 a 16. června 2006 od 8:30 v K112. Ústní zkouška pak v K3 od 13:00.

Průběh zkoušky

Zkoušeni mohou být jen ti studenti, kteří získali zápočet ze cvičení. Zkouška začíná písemkou, na jejíž vypracování je 60min. Z písemné zkoušky mohou studenti získat maximálně 20 bodů. Body získané ze cvičení (max. 5 bodů) se přičtou k bodům z písemky.

Studentovi může být na základě výsledků písemné části nabídnuta známka bez dalšího zkoušení. Délka ústního zkoušení bude typicky 5-20 minut na jednoho studenta.

Hlavní částí hodnocení bude získaný počet bodů. Ústní část slouží zejména k potvrzení jeho oprávněnosti. Takto zjištěná známka může být ovšem změněna v případě velmi dobrého, nebo velmi špatného výsledku ústní části.

Korespondence mezi získanými počty bodů a známkou bude určena dle skutečné náročnosti písemky. Zhruba lze říci, že k absolvování zkoušky (t.j. k získání alespoň hodnocení prospěl) bude potřeba získat alespoň polovinu bodů.

Okruhy a příklady otázek ke zkoušce

Seznam může být ještě mírně upraven, až bude definitivně jasné, co bude probráno.

Kromě níže uvedených otázek je potřeba znát i věci probrané na cvičení.

  1. Základní principy EEG a MEG. Rovnice popisující přímou úlohu - určení elektrického a magnetického pole pro známé zdroje neuronové aktivity. Modelování neuronové aktivity dipolárním zdrojem zdrojem. Elektrické pole dipolárního zdroje v nekonečném homogenním prostředí. Geometrický a elektrický model hlavy pro výpočet. Okrajové podmínky elektrického napětí a proudu.
  2. Základní principy numerických metod řešení Poissonovy rovnice. Metody založené na diskretizaci povrchů (BEM) a objemů (FDM, FEM). Jejich relativní výhody a nevýhody. Diskretizace, řešení vzniklé soustavy lineárních rovnic. Základní principy urychlení řešení přímé úlohy metodou multipolární expanze (Fast Multipole Method). Inverzní úloha a její řešení.
  3. Základní principy lékařského rentgenového zobrazování. Princip rentgenové počítačové tomografie (CT). Výhody a nevýhody tomografie ve srovnání s klasickou transmisní rentgenologií. Přehled tomografických systému založených na jiných fyzikálních principech. Intenzita signálu po průchodu tkání, koeficientu útlumu. Hounsfieldovy jednotky. Vytvrzování svazku. Princip tomografické rekonstrukce.
  4. Konstrukce CT systémů - 1,2,3,4 generace. Sektor záření, inverzní sektor záření. Kolimace. Zdroj záření. Detektory záření. Rychlé a ultrarychlé CT systémy. Korekce a kalibrace u CT přístrojů.
  5. Princip rekonstrukce z projekcí. Logaritmické transformace. Radonova transformace. Sinogram a jeho vlastnosti. Věta o centrálním řezu (central slice theorem). Zpětná projekce. Analytická rekonstrukce (ve Fourierově oblasti). Inverzní Radonova transformace. Filtrovaná zpětná projekce. Ideální a prakticky používané filtry. Algebraická rekonstrukce. Iterativní řešení.
  6. Rovnoběžné paprsky, vějířovité paprsky (fan beam). Fan-beam rekonstrukční metody.
  7. 3D počítačová tomografie, rotační a spirální metoda. Interpolace, parametr 'pitch'.
  8. Radiační dávka, dávkový ekvivalent, bezpečnostní limit. Prostorové rozlišení CT obrazu, artefakty.
  9. Klinické aplikace počítačové tomografie.
  10. Principy lékařského ultrazvukového zobrazování. Akustika, šíření, rozptyl, odraz a lom ultrazvuku. Vlnová rovnice a její řešení. Rychlost šíření. Charakteristická (specifická) impedance. Odraz na rozhraní. Útlum a jeho frekvenční závislost.
  11. Konstrukce lékařského ultrazvukového přístroje. Klinické aplikace. Zobrazovací módy (A,B,M,Doppler).
  12. Generování a detekce UZ. Piezoelektrický jev. Konstrukce sondy. Lineární a sektorová sonda. Fokusace (akustická a elektronická), směrování svazku při příjmu a vysílání.
  13. Zpracování signálu z UZ sondy - demodulace, filtrace, amplitudová korekce, interpolace. Charakteristika ultrazvukového obrazu. Rozlišovací schopnost. Vady ultrazvukového zobrazování.
  14. Dopplerovský ultrazvuk. Dopplerův princip, změna frekvence. Demodulace. Kontinuální a pulzní systémy (CW a PW). Omezení rozsahu rychlostí. Použití.
  15. Kontrastní látky pro ultrazvukové zobrazování. Principy, použití.
  16. Harmonické zobrazování, principy a použití. Pulse inversion.
  17. 3D UZ zobrazování. Principy, použití, analýza dat.
  18. Magnetická rezonance v lékařství, základní principy a použití. Konstrukce skenerů a magnetů. Klinické aplikace.
  19. Jaderný spin. Larmorova frekvence, gyromagnetická konstanta. Biologicky relevantni prvky pro MR. Spin v magnetickém poli. Tepelná rovnováha, vliv teploty. Boltzmannova statistika. Makroskopická magnetizace.
  20. Relaxace spinů, časové konstanty T1,T2,T2*. Precese. Rotující soustava souřadnic. Excitace. Flip angle (90,180). Blochova rovnice.
  21. Excitační sekvence (FID, spin-echo, inversion recovery), časové diagramy, vlastnosti. Parametry TE, TR. Intenzita přijímaného signálu.
  22. Nukleární magnetická spektroskopie. Excitace vybrané části vzorku. Chemický posun. Shimming (nastavování magnetického pole). Přijímací cívka a přijímaný signál. Kvadraturní detekce.
  23. Kódování polohy v MR zobrazování. Výběr řezu, šířka řezu, tvar excitačního impulzu. Frekvenční a fázový kódovací gradient. Rekonstrukce pomocí zpětné projekce. Časové diagramy sekvencí. Orientace roviny řezu, šikmé zobrazování.
  24. Rovnice přijímaného MRI signálu, k-prostor. Vzorkování k-prostoru. Zobrazovaný prostor (FOV), aliasing (přeložení). Rekonstrukce pomocí Fourierovy transformace. Omezení rozlišení vinou relaxace.
  25. Gradient echo, princip a vlastnosti. Úplná a částečná excitace. Desynchronizační gradient. Časový diagram. Multislice zobrazování. Kalibrace a ustálení u gradient echa
  26. `Kontrast', T1, T2, PD vážené sekvence, nastavení parametrů. Optimální (Ernstův) úhel pro gradient-echo sekvenci. Průměrování.
  27. MRI hardware. Místnost. Magnet - typy (např. supravodivý), konstrukce. Gradientní cívky. Snímací a excitační cívky. Fantom. MRI artefakty. Bezpečnost.
  28. Lékařské aplikace MRI. Výhody a nevýhody, vhodnost a nevhodnost MRI.
  29. 3D MRI zobrazování (volume imaging). Rychlé zobrazování - důvody, principy. Částečné snímání, několikanásobné echo. EPI, popis v k-prostoru, časový diagram. Paralelní MRI. Vliv šířky pásma. Chemical shift imaging (potlačení tuku). Měření T1,T2,PD. Segmentace.
  30. Kontrastní látky pro MRI. Angiografie - time-of-flight, fázový kontrast, s kontrastní látkou. Klinické použití angiografie. Perfusní MRI.
  31. Tagged MRI, principy a použití. Difusní MRI, principy a použití.
  32. MRI spektroskopie (s prostorovým rozlišením).
  33. Neprotonové MRI.
  34. Funkční zobrazování mozku, motivace, principy, aplikace. Mapování mozku. Atlas mozku, prostorová normalizace. Přímá kortikální stimulace, přímé měření. Neinvazivní techniky (MEG,EEG,fMRI, PET) a jejich časové a prostorové rozlišení.
  35. BOLD efekt, BOLD snímání pomocí MRI. Hemodynamická odezva. fMRI experiment.
  36. Vyhodnocování fMRI dat. Signál a šum. Předzpracování. Průměrování. Obecný lineární model, regrese. Statistické testování, t-test, F-test. Bonferroni korekce. Volba regresorů. fMRI kontrast. Návrh experimentu - blokový a event-related experiment, dodatečné třídění. Volba kontrolní úlohy.
  37. Nukleární zobrazovací metody, principy a vlastnosti. Transmisní a emisní zobrazování. Radioaktivita, radioaktivní rozpad. Produkce radionuklidů. Cyklotron. Radiofarmaka.
  38. Gama kamera, princip. Kolimace, Detektory. Artefakty. Klinické použití.
  39. SPECT, princip, konstrukce. Kontrastní látka (radiofarmakum). Rekonstrukce. Vlastnosti obrazu. Klinické použití. SPECT+CT
  40. PET. Princip. Radiofarmakum. Anihilace pozitronu. Konstrukce, koincidenční detekce. Vlastnosti obrazu, artefakty. Útlum, odhad a korekce útlumu.PET versus SPECT. PET+CT. Time-of-flight PET (TOFPET). Klinické aplikace (onkologie, kardiologie). Funkcionální zobrazování, fúze dat.
  41. Kinetické studie. Principy. Vyhodnocování. Modelování koncentrací.
  42. Elastografie. Principy, motivace, aplikace. Fyzika malých deformací --- napětí, relativní prodloužení, modul pružnosti. Typy buzení (excitace). Snímání. Odhad deformace z UZ signálu. Odhad tuhosti při harmonickém buzení. Problém rekonstrukce.

Last modified: Tue Jun 6 10:01:30 CEST 2006