Ιατρικά Απεικονιστικά Συστήματα (Μεταπτυχιακό)

Σκοπός του Μαθήματος

To μάθημα «Ιατρικά Απεικονιστικά συστήματα» αποσκοπεί να καλύψει τις απαραίτητες γνώσεις για τις αρχές λειτουργίας και τις εφαρμογές των απεικονιστικών συστημάτων στην Ιατρική και τη Βιολογία. Απευθύνεται σε μεταπτυχιακούς φοιτητές με υπόβαθρο θετικών επιστημών / πληροφορικής. Πτυχιούχοι με υπόβαθρο επιστημών υγείας μπορούν επίσης να παρακολουθήσουν το μάθημα, αν και απαιτείται να καλύψουν πιθανά κενά στις γνώσεις τους σχετικά με φυσική, επεξεργασία σήματος, Διακριτού Μετασχηματισμού Fourier κλπ.

Μαθησιακοί στόχοι

Απόκτηση βασικών γνώσεων φυσικής παραγωγής εικόνας για τα κύρια απεικονιστικά συστήματα. Κατανόηση των παραμέτρων που επηρεάζουν το σχηματισμό της εικόνας και των εξαρτήσεων τους. Κατανόηση των βασικών μαθηματικών μεθόδων ανακατασκευής εικόνας και απόκτηση δυνατότητας υπολογιστικής υλοποίησης τους. Εφαρμογή των γνώσεων/ εννοιών/μεθόδων της φυσικής, των μαθηματικών και της επεξεργασίας και ανάλυσης σήματος και εικόνας στα θέματα των ιατρικών απεικονιστικών συστημάτων.

Περιεχόμενο του μαθήματος

Εισαγωγικές έννοιες - Απαιτούμενες γνώσεις φυσικής - Προβολική Ραδιογραφία

• Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας και ύλης (Σκέδαση Rayleigh, Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, Σκέδαση Compton, Δίδυμη γένεση, Γραμμικός, μαζικός συντελεστής εξασθένισης)
• Στατιστική φωτονίων, θόρυβος Poisson
• Παραγωγή ακτίνων Χ και Ανίχνευση ακτίνων Χ

Αρχές τομογραφικής ανακατασκευής εικόνας

• Εισαγωγή στην επεξεργασία διακριτών σημάτων
• Ο διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DFT)
• Παράλληλες προβολές – Θεώρημα τομής Fourier (FST)
• Ανακατασκευή εικόνας βάσει του FST
• Επαναληπτικοί αλγόριθμοι ανακατασκευής εικόνων

Υπολογιστική Τομογραφία ακτίνων Χ

• αρχή λειτουργίας των σύγχρονων τομογράφων (2^ης, 3^ης, 4^ης γενιάς, σπειροειδείς)

Μαγνητική Τομογραφία (Magnetic Resonance Imaging -MRI)

• Μαγνητική διπολική ροπή μ, ιδιοστροφορμή (spin) στοιχειωδών σωματιδίων, κίνηση της μ σε εξωτερικό Μαγνητικό πεδίο
• Παλμοσειρές, Χρόνοι αποκατάστασης μαγνήτισης
• Τρόποι απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού
• Υλικό (Hardware) μαγνητικού τομογράφου

Ραδιοϊσοτοπική απεικόνιση: Εκπομή μονού φωτονίου (Single photon Emission), Ποζιτρονική τομογραφία (PET)

• Απαραίτητα στοιχεία φυσικής: ραδιενέργεια, α, β, γ διάσπαση, ισότοπα, Γεννήτριες ισοτόπων
• Επιλογή ισοτόπων
• γ-Κάμερα: συστατικά μέρη, Αρχές λειτουργίας (grid, PMTs, υπολογισμός θέσης κλπ)
• Σπινθηρογραφήματα, δυναμικές μελέτες
• Τομογραφία γ-κάμερας (SPECT)
• PET, τύποι συμπτωτικών γεγονότων, διόρθωση αυτοαπορόφησης

Υπέρηχοι

Φυσική διάδοσης / ανάκλασης ηχητικού κύματος,  σχηματισμού εικόνας, Α mode, B mode, M mode, Doopler imaging.

Στοιχεία απεικονιστικής ανατομίας και Φυσιολογίας

Ειδικές εφαρμογές απεικόνισης

Απεικονιση σε ορατό/Υπέρυθρο

Τρόπος εξέτασης

Γραπτές εξετάσεις στο τέλος του εξαμήνου, βαθμολόγηση ατομικών εργασιών