Bildgebende Systeme in der Medizin 2 - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Mathematik 1-3, Physik 1-2, Bildgebende Systeme 1, Messtechnik, Signale und Systeme

Die Studierenden kennen Gegenstand, Ziel und zu nutzende Methoden des Faches einschließlich seiner Stellung und Beziehungen im MSc-Studiengang BMT. Sie verstehen Begriff, Ursachen und Wirkungen der örtlichen Dynamik. Sie adaptieren bekannte Methoden der Beschreibung zeitlich dynamischer Systeme für mehrdimensionale, ortsabhängige Signale. Die Studierenden nutzen erfolgreich diese Methoden zur Analyse bildgebender Systeme in der Medizin über alle Stufen einschließlich des Auges als Empfänger und sind in der Lage, Möglichkeiten und Grenzen des Bildsignalübertragungsprozesses kritisch zu bewerten. Die Studierenden sind in der Lage, am Beispiel zweier vorgestellter Bilderzeugungssysteme (Magnetresonanztomographie, Ultraschallsysteme) diese Beschreibungsmethoden anzuwenden. Sie kennen den klinischen Nutzen bildgebender Systeme mit deren Aufgabenbezug, Grenzen und Risiken und sind sich der unterschiedlichen methodischen Herangehensweisen bewusst und können dies im Praktikum anwenden.

Die zugehörigen Praktikumsversuche befähigen die Studierenden zum selbstständigen Umgang mit experimentellem Computertomograph und mit modernem Ultraschall-B-Bild-System sowie zur experimentellen Bewertung des Übertragungsverhaltens. Sie sind befähigt zum Erkennen der Zusammenhänge zwischen genutzten physikalischen Wechselwirkungseffekten und technischen Komponenten sowie Bildfehlern und Grenzen der erreichbaren Bildgüte. Sie zeigen Interesse für die abzuleistenden Praktika und kennen und beachten die Vorschriften des Strahlenschutzes sowie weitere Sicherheitsvorschriften.

Die Studierenden verstehen aus der Vorlesung die vielschichtigen Anforderungen an bildgebende Systeme in der Medizin. Mit diesen Kenntnissen ist es ihnen möglich sich an fachspezifischen Diskussionen zu beteiligen und an sie gerichtete Fragen zu beantworten. Aus der Reflexion der Diskussionen in den Vorlesungen und Praktika lernen die Studierenden, Kritik an ihrer Meinung zu akzeptieren und andere Meinungen zuzulassen.

SIGNALÜBERTRAGUNGSVERHALTEN:
Charakteristik des elementaren Bilderzeugungssystems, Erweiterung des Dynamikbegriffes, Systemklassen, Operatoreigenschaften, heuristischer Ansatz, vollständige Beschreibung, Koordinatentransformation, statisches Verhalten, Kontrastübertragung, örtliche Dynamik, Zerlegung in Impulse, Zerlegung in Sinusschwingungen, Rauschen, Übertragung von Rauschen, Auswirkung auf die Detailerkennbarkeit, Abtastsysteme, örtliche Abtastung, 2D-Abtasttheorem, Undersampling, Aliasing, Querschnittrekonstruktionsverfahren, Modellansatz, Gefilterte Rückprojektion, Messung des Übertragungsverhaltens, Aussage des  Übertragungsverhaltens, das Auge als Bildempfänger.

MAGNETRESONANZTOMOGRAFIE:
physikalischer Wechselwirkungseffekt, mikroskopische Kernmagnetisierung, makroskopische Kernmagnetisierung, Relaxation, Kernresonanz, Bestimmung der Relaxationszeiten, MR-Bildgebung, Ortsauflösung: Gradientenfelder, Prinzip, Möglichkeiten, Einzelschichtverfahren, Gerätetechnik.

DIAGNOSTISCHE ULTRASCHALLANWENDUNGEN:
Wechselwirkungseffekte, Schall, Ultraschall, Schallausbreitung an Grenzschichten, Echoprinzip, Dopplerprinzip, Ultraschallerzeugung, -wandlung, Bildgebung, Echoimpulstechnik, A-Bild, B-Bild, M-Bild, Doppler, Farbdoppler, Übertragungsverhalten, örtliches Auflösungsvermögen, zeitliches Auflösungsvermögen, Störgrößen, Rauschen.

PRAKTIKUMSVERSUCHE
-Computertomographische Querschnittsrekonstruktion
-Ultraschallb-Bildgebung

Medienform: PowerPoint-Präsentation, Mitschriften, Arbeitsblätter, ausführliche Praktikumsanleitungen

Bücher:

1. Keller, A.: Übertragungsverhalten Bildgebender Systeme in der Medizin. Ilmenau: Unicopy Campus Edition 2021. 156 S.

2. Imaging Systems for Medical Diagnostics; Ed.: Oppelt, A; 2nd. rev. & enl. ed.; Erlangen: Publicis 2005. 996 S.

3. Barrett, H. H.; Swindell, W.: Radiological Imaging: The Theory of Image Formation, Detection, and Processing; Vol.I & II; New York: Academic Press 1981. 384+352 S.

4. Buzug, T. M.: Computed Tomography From photon statistics to modern cone beam CT; Berlin: Springer 2008. -521 S.

5. Buzug, T. M.: Einführung in die Computertomographie. Mathematisch-physikalische Grundlagen der Bildrekonstruktion; Berlin: Springer 2004. 420 S.

6. Kalender, W. A.: Computed tomography: fundamentals, system technology, image quality, applications; 3., rev. ed.; Erlangen: Publicis Corp. Publ. 2011. 372 S.

7. Vlaardingerbroek, M. T.; Boer, J. A. den: Magnetresonanzbildgebung; Berlin: Springer 2004. 500 S.

8. Weishaupt, D.; Köchli, V. D.; Marincek, B.; Fröhlich, J.M.: Wie funktioniert MRI?; Berlin: Springer 2014. 180 S.

9. Ultraschall Lexikon; Berlin: Blackwell 1996. 145 S.

10. Götz, A.-J., Enke, F.: Kompendium der medizinisch – diagn. Ultrasonographie; Stuttgart: Enke 1997. 124 S.

11. Hedrick, W. A.; Hykes, D. L.: Starchman, D. E.: Ultrasound Physics and Instrumentation; 3rd  Ed.; St.  Louis: Mosby-Year Book 1995. 382 S.

12. Keller, A.: Magnet – Resonanz – Tomographie; in: Ardenne, Musiol, Klemradt (Hrsg.) Effekte der Physik und ihre Anwendungen; Frankfurt/M.: Verlag Harry Deutsch 2005. S. 82-86

13. Keller, A.: Röntgen – Computertomographie; in: Ardenne, Musiol, Klemradt (Hrsg.) Effekte der Physik und ihre Anwendungen; Frankfurt/M.: Verlag Harry Deutsch 2005. S. 230-234

Das Modul Bildgebende Systeme in der Medizin 2 mit der Prüfungsnummer 220477 schließt mit folgenden Leistungen ab:

• mündliche Prüfungsleistung über 20 Minuten mit einer Wichtung von 84% (Prüfungsnummer: 2200796)
• Studienleistung mit einer Wichtung von 16% (Prüfungsnummer: 2200797)

Details zum Abschluss Teilleistung 2:

Zur Durchführung von Laborversuchen ist in jedem Semester eine aktenkundige Belehrung notwendig.

Versuche Computertomographische Querschnittsrekonstruktion und Ultraschall-Bildgebung; Note ergibt sich aus Gespräch und Protokoll

Dr.-Ing. Dunja Jannek

Das Modul Bildgebende Systeme in der Medizin 2 mit der Prüfungsnummer 220477 schließt mit folgenden Leistungen ab:

• mündliche Prüfungsleistung über 20 Minuten mit einer Wichtung von 84% (Prüfungsnummer: 2200796)
• Studienleistung mit einer Wichtung von 16% (Prüfungsnummer: 2200797)

Details zum Abschluss Teilleistung 2:

Zur Durchführung von Laborversuchen ist in jedem Semester eine aktenkundige Belehrung notwendig.

Versuche Computertomographische Querschnittsrekonstruktion und Ultraschall-Bildgebung; Note ergibt sich aus Gespräch und Protokoll