Techniki obrazowania medycznego

Nazwa przedmiotu:
TECHNIKI OBRAZOWANIA MEDYCZNEGO
Medical Imaging Techniques
Kierunek:
Forma studiów:
Kod przedmiotu:
Inżynieria Biomedyczna
studia stacjonarne
Rodzaj przedmiotu:
Poziom kwalifikacji:
obowiązkowy
moduł kierunkowy ogólny
I stopnia
IB_mk_21
Rok: III
Semestr: V
Rodzaj zajęć:
Liczba godzin/tydzień:
Liczba punktów:
wykład, laboratorium
1W, 2L
3 ECTS
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1.
C2.
Zapoznanie studentów z technikami diagnostyki medycznej określanymi zbiorczo jako
techniki obrazowania medycznego.
Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie budowania aplikacji
komputerowych wykonujących zadania przetwarzania sygnałów pochodzących z
wybranych technik obrazowania medycznego.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1. Podstawowa wiedza z zakresu fizyki ciała stałego i fizyki jądrowej.
2. Umiejętność programowania w wybranym środowisku programistycznym.
3. Umiejętność doboru metod numerycznych do rozwiązywania postawionych zadań
problemowych.
4. Umiejętność wykonywania działań matematycznych do rozwiązywania postawionych zadań.
5. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji.
6. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie.
7. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań.
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 – posiada wiedzę teoretyczną z zakresu technik obrazowania medycznego,
EK 2 – jest zdolny do samodzielnego wykonania oprogramowania z wybranymi
zaimplementowanymi metodami przetwarzania obrazów medycznych,
EK 3 – potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń laboratoryjnych.
WIMiI_IB_Ist_ IB_mk_21 – Cykl kształcenia rozpoczynający się w roku akademickim 2013/2014
1/6
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – WYKŁADY
W 1 – Systematyka technik obrazowania medycznego.
W 2,3 – Technika rentgenowska: rys historyczny, fizyczne podstawy funkcjonowania,
budowa aparatów rentgenowskich.
W 4,5 – Rentgenowska tomografia komputerowa: rys historyczny, fizyczne podstawy
funkcjonowania, budowa urządzeń tomografii CT, tradycyjne algorytmy
rekonstrukcyjne.
W 6,7 – Emisyjna tomografia pozytonowa: rys historyczny, fizyczne podstawy
funkcjonowania, budowa urządzeń tomografii PET, tradycyjne algorytmy
rekonstrukcyjne.
W 8,9 – Statystyczne algorytmy rekonstrukcji obrazu z projekcji
W 10,11 - Technika obrazowania rezonansu magnetycznego: rys historyczny, podstawy
fizyczne, metody obrazowania, budowa urządzeń MRI.
W 12 – Tomografia emisyjna jednego fotonu: rys historyczny, fizyczne podstawy
funkcjonowania, budowa urządzeń tomografii SPECT.
W 13,14 – Ultrasonografia: podstawy fizyczne, budowa urządzeń USG, metody
obrazowania.
W 15 – Pozostałe techniki obrazowania medycznego: termografia, obrazowanie
radioizotopowe.
Forma zajęć – LABORATORIUM
L 1,2 – Budowanie wirtualnego środowiska symulacyjnego dla tomografu
komputerowego: model matematycznego fantomu głowy dla równoległej wiązki
promieniowania.
L 3 – Budowanie wirtualnego środowiska symulacyjnego dla tomografu komputerowego:
model matematycznego fantomu głowy dla wachlarzowej wiązki promieniowania.
L 4,5 – Budowanie wirtualnego środowiska symulacyjnego dla tomografu
komputerowego: model matematycznego fantomu głowy dla spiralnego układu ze
stożkową wiązką promieniowania.
L 6,7 – Implementacja algorytmu rekonstrukcyjnego ze splotem i wsteczną projekcją dla
równoległego układu projekcyjnego.
L 8 – Implementacja szybkiej transformaty Fouriera 1D i 2D.
L 9 – Implementacja algorytmu rekonstrukcyjnego z filtracją i wsteczną projekcją dla
równoległego układu projekcyjnego.
L 10 – Implementacja algorytmu rekonstrukcyjnego ze splotem i wsteczną projekcją dla
wachlarzowego układu projekcyjnego.
L 11,12 – Implementacja algorytmu rekonstrukcyjnego Feldkampa dla stożkowego
spiralnego układu projekcyjnego.
L 13 – Symulacja pomiarów promieniowania obarczonych szumami pomiarowymi o
rozkładzie normalnym i Poissona.
L 14,15 – Implementacja statystycznego algorytmu rekonstrukcyjnego dla równoległej
wiązki promieniowania.
WIMiI_IB_Ist_ IB_mk_21 – Cykl kształcenia rozpoczynający się w roku akademickim 2013/2014
Liczba
godzin
1
2
2
2
2
2
1
2
1
Liczba
godzin
4
2
4
4
2
2
2
4
2
4
2/6
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych
2. – wybrane środowisko programistyczne
3. – stanowiska komputerowe z zainstalowanym środowiskiem programistycznym
4. – formularze protokołów testów
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych
F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń
F3. – ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania
F4. – ocena aktywności podczas zajęć
P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji
uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*
P2. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu
*) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych,
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
15W 30L  45 godz.
konsultacje
5 godz.
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą w tym przygotowanie do
15 godz.
ćwiczeń laboratoryjnych
Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych
Suma
LICZBA PUNKTÓW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach
wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o
charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i
projektowych
10 godz.

75 godz.
3 ECTS
2 ECTS
2,2 ECTS
WIMiI_IB_Ist_ IB_mk_21 – Cykl kształcenia rozpoczynający się w roku akademickim 2013/2014
3/6
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
1. Cierniak R., Tomografia komputerowa. Budowa urządzeń CT. Algorytmy rekonstrukcyjne,
Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2005
2. Kak A.C., Slanley M., Principles of computerized tomographic imaging, IEEE Press, New York, 1988
3. Kalender W.A., Computed tomography, Wiley&Sons, 2003
4. Nałęcz M. (Eds), Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna, tom 8, Obrazowanie Medyczne, Ed.
tomu: Chmielewski L., Kulikowski J.L., Nowakowski A., Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT,
Warszawa, 2003
5. Problemy Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej, Nałęcz M. (red.), tom 2: Biopomiary, red.
tomu: Filipczyński L., Torbicz W., Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1990.
6. Tadeusiewicz R., Augustyniak P. (red.), Podstawy inżynierii biomedycznej, Wydawnictwa AGH,
Kraków, 2009
7. Tadeusiewicz R. (red.), Inżynieria biomedyczna, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne,
Kraków, 2008
8. Gonet B., Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe – Zasady fizyczne i możliwości diagnostyczne,
Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 1997
9. Ciesielski B., Kuziemski W., Obrazowanie metodą magnetycznego rezonansu w medycynie –
Podstawy fizyczne i przykłady zastosowań klinicznych, Gdańsk-Toruń, 1994.
10. Jain A.K., Fundamentals of digitals image processing, Prentice-Hall, 1989
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. dr hab. inż. Robert Cierniak, Prof. PCz [email protected]
WIMiI_IB_Ist_ IB_mk_21 – Cykl kształcenia rozpoczynający się w roku akademickim 2013/2014
4/6
MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Efekt
kształcenia
Odniesienie
danego efektu do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposób
oceny
EK1
K_W12
K_W19
K_W29
KIM_W14
K_U20
C1
W1-15
1
P2
EK2
KIM_U12
C1
W1-15
L1-15
2,3
EK3
K_U30
C1,C2
L1-15
4
WIMiI_IB_Ist_ IB_mk_21 – Cykl kształcenia rozpoczynający się w roku akademickim 2013/2014
F1-2
F4
P1
F3
5/6
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY
Efekty kształcenia
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
Na ocenę 5
Efekt 1
Student posiada
wiedzę teoretyczną z
zakresu technik
obrazowania
medycznego
Student nie posiada
wiedzy teoretycznej z
zakresu technik
obrazowania
medycznego
Student częściowo
opanował wiedzę z
zakresu technik
obrazowania
medycznego
Student dobrze
opanował wiedzę z
zakresu technik
obrazowania
medycznego
Student bardzo
dobrze opanował
wiedzę z zakresu
technik obrazowania
medycznego,
samodzielnie
zdobywa i poszerza
wiedzę przy użyciu
różnych źródeł
Efekt 2
Student jest zdolny
do samodzielnego
wykonania
oprogramowania z
wybranymi
zaimplementowany
mi metodami
przetwarzania
obrazów medycznych
Student nie potrafi
samodzielnie
wykonać
oprogramowania z
wybranymi
zaimplementowany
mi metodami
przetwarzania
obrazów medycznych
Student potrafi
wykonać
oprogramowanie z
wybranymi
zaimplementowany
mi metodami
przetwarzania
obrazów medycznych
z pomocą
prowadzącego
Student potrafi
samodzielnie
wykonać
oprogramowanie z
wybranymi
zaimplementowany
mi metodami
przetwarzania
obrazów medycznych
Student potrafi
samodzielnie
wykonać
oprogramowanie z
wybranymi
zaimplementowany
mi metodami
przetwarzania
obrazów medycznych
w sposób
profesjonalny
Efekt 3
Student potrafi
przygotować
sprawozdanie z
przebiegu realizacji
ćwiczeń
laboratoryjnych
Student nie potrafi
przygotować
sprawozdania z
przebiegu realizacji
ćwiczeń
laboratoryjnych
Student potrafi
przygotować
sprawozdanie z
przebiegu realizacji
ćwiczeń
laboratoryjnych z
pomocą
prowadzącego
Student potrafi
samodzielnie
przygotować
sprawozdanie z
przebiegu realizacji
ćwiczeń
laboratoryjnych
Student potrafi
samodzielnie
przygotować
sprawozdanie z
przebiegu realizacji
ćwiczeń
laboratoryjnych oraz
dyskutować
osiągnięte wyniki
Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane
do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia odpowiadające ocenie wyższej.
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
Wszelkie informacje dla studentów dotyczące przedmiotu w tym harmonogramu odbywania
zajęć, warunków zaliczenia oraz konsultacji są przekazywane podczas pierwszych zajęć z
przedmiotu oraz umieszczone są na tablicach informacyjnych Instytutu Inteligentnych Systemów
Informatycznych.
WIMiI_IB_Ist_ IB_mk_21 – Cykl kształcenia rozpoczynający się w roku akademickim 2013/2014
6/6