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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Rovnoběžné paprsky,
vějířovité paprsky (fan beam). Fan-beam rekonstrukční metody.
- 3D počítačová tomografie, rotační a spirální
metoda. Interpolace, parametr 'pitch'.
- Radiační dávka, dávkový ekvivalent, bezpečnostní limit.
Prostorové rozlišení CT obrazu, artefakty.
- Klinické aplikace počítačové tomografie.
- 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.
- Konstrukce lékařského ultrazvukového přístroje. Klinické
aplikace.
Zobrazovací módy (A,B,M,Doppler).
- Generování a detekce UZ. Piezoelektrický jev. Konstrukce
sondy. Lineární a sektorová sonda. Fokusace (akustická a
elektronická), směrování svazku při příjmu a vysílání.
- Zpracování signálu z UZ sondy - demodulace, filtrace,
amplitudová korekce, interpolace. Charakteristika ultrazvukového obrazu.
Rozlišovací schopnost. Vady ultrazvukového zobrazování.
- Dopplerovský ultrazvuk. Dopplerův princip, změna frekvence.
Demodulace. Kontinuální a pulzní systémy (CW a PW). Omezení
rozsahu rychlostí. Použití.
- Kontrastní látky pro ultrazvukové zobrazování. Principy,
použití.
- Harmonické zobrazování, principy a použití. Pulse inversion.
- 3D UZ zobrazování. Principy, použití, analýza dat.
- Magnetická rezonance v lékařství, základní principy a použití.
Konstrukce skenerů a magnetů. Klinické aplikace.
- Jaderný spin. Larmorova frekvence, gyromagnetická konstanta.
Biologicky relevantni prvky pro MR. Spin v magnetickém poli.
Tepelná rovnováha, vliv teploty. Boltzmannova statistika.
Makroskopická magnetizace.
- Relaxace spinů, časové konstanty T1,T2,T2*. Precese. Rotující
soustava souřadnic. Excitace. Flip angle (90,180). Blochova
rovnice.
- Excitační sekvence (FID, spin-echo, inversion recovery),
časové diagramy, vlastnosti. Parametry TE, TR. Intenzita přijímaného
signálu.
- Nukleární magnetická spektroskopie. Excitace vybrané části
vzorku. Chemický posun. Shimming (nastavování magnetického pole).
Přijímací cívka a
přijímaný signál. Kvadraturní detekce.
- 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.
- Rovnice přijímaného MRI
signálu, k-prostor. Vzorkování k-prostoru. Zobrazovaný
prostor (FOV), aliasing (přeložení). Rekonstrukce pomocí Fourierovy
transformace. Omezení rozlišení vinou relaxace.
- Gradient echo, princip a vlastnosti. Úplná a částečná
excitace. Desynchronizační gradient. Časový diagram. Multislice
zobrazování. Kalibrace a ustálení u gradient echa
- `Kontrast', T1, T2, PD vážené sekvence, nastavení parametrů.
Optimální (Ernstův) úhel pro gradient-echo sekvenci. Průměrování.
- MRI hardware. Místnost. Magnet - typy (např. supravodivý),
konstrukce. Gradientní cívky. Snímací a excitační
cívky. Fantom. MRI artefakty. Bezpečnost.
- Lékařské aplikace MRI. Výhody a nevýhody, vhodnost a
nevhodnost MRI.
- 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.
- Kontrastní látky pro MRI. Angiografie - time-of-flight, fázový
kontrast, s kontrastní látkou. Klinické použití angiografie. Perfusní
MRI.
- Tagged MRI, principy a použití. Difusní MRI, principy a použití.
- MRI spektroskopie (s prostorovým rozlišením).
- Neprotonové MRI.
- 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.
- BOLD efekt, BOLD snímání pomocí MRI. Hemodynamická odezva.
fMRI experiment.
- 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.
- Nukleární zobrazovací metody, principy a vlastnosti. Transmisní a
emisní zobrazování. Radioaktivita, radioaktivní rozpad. Produkce
radionuklidů. Cyklotron. Radiofarmaka.
- Gama kamera, princip. Kolimace, Detektory. Artefakty. Klinické použití.
- SPECT, princip, konstrukce. Kontrastní látka
(radiofarmakum). Rekonstrukce. Vlastnosti obrazu. Klinické
použití. SPECT+CT
- 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.
- Kinetické studie. Principy. Vyhodnocování. Modelování koncentrací.
- 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