HL1202 VT20 (60016) Medicinska bildgivande system

Kursens lärandemål

Kursen ger en förståelse för olika bildgenererande tekniker inom medicinsk diagnostik och deras användningsområden.

Studenten ska efter avslutad kurs, för fyra medicinska bildgivande modaliteter (ultraljud, magnetresonanstomografi, emissionsavbildning, transmissionsavbildning) kunna:

1. Förklara och tillämpa de fysikaliska processerna som ligger till grund för avbildning
2. Redogöra för uppbyggnaden och principen av bildgivande tekniker och apparatur
3. Redogöra för modaliteternas bildkvalitet
4. Redogöra för modaliteternas för- och nackdelar ur ett kliniskt och tekniskt perspektiv

Nedan anges en matris för hur lärandemålen relateras till betygsnivå E, C och A.

Lärandemål	E	C	A
Förklara och tillämpa de fysikaliska processerna som ligger till grund för avbildning	beskriva fysikaliska processer samt uppskatta eller beräkna avbilningsprocesser med givna parametrar	förklara fysikaliska processer samt uppskatta eller beräkna avbilningsprocesser med implicita parametrar	beräkna eller uppskatta avbilningsprocesser genom egna antaganden
Redogöra för uppbyggnaden och principen av bildgivande tekniker och apparatur	beskriva tekniken och systemets ingående delar samt dess funktion	redogöra för hur givna förändringar i tekniken och systemets ingående delar påverkar avbildningen	redogöra för hur tekniken och systemets ingående delar kan optimeras genom egna antaganden
Redogöra för modaliteternas bildkvalitet	med givna parametrar beräkna eller uppskatta olika mått på bildkvalitet samt förklara hur de begränsas utifrån fysikaliska processer	beräkna eller uppskatta olika mått på bildkvalitet med implicita parametrar	beräkna eller uppskatta olika mått på bildkvalitet genom egna antaganden
Redogöra för modaliteternas för- och nackdelar ur ett kliniskt och tekniskt perspektiv	Exemplifiera kliniska tillämpningar samt motivera val av och jämföra avbildningstekniker	-	-

OBS! Detaljerade lärandemål för varje modalitet finns på Canvas/Files.

Kursinnehåll

Transmissionsavbildning: Röntgen/CT (transmissionsavbildning): joniserande strålnings växelverkan med materia, röntgengenerering, bilddetektering, bildkvalitet, dos, bildrekonstruktion, detektorer, medicinsk diagnostik

Emissionsavbildning: Gammakamera, SPECT, PET, radionuklider, växelverkan, detektorer, bildbehandling, medicinsk diagnostik

Magnetresonanstomografi: Fysik, instrumentering, detektorsystem, bildbehandling, medicinsk diagnostik

Ultraljud: Ultraljudsfysik, interaktion med vävnad, Speckle tracking, dopplerteknik, ultraljudstransducer, medicinsk diagnostik, artefakter

Undervisningsform

Undervisningen består av 15 föreläsningar, 8 obligatoriska web-föreläsningar, 5 laborationer, 4 seminarier och 4 tentaförberedelsetillfällen. Endast web-föreläsningarna är obligatoriska.

Kurslitteratur

Philip Palin Dendy, Brian Heaton: Physics for Diagnostic Radiology. Denna bok är kursens huvudkursbok.

Penelope J. Allisy-Roberts & Jerry Williams: Farr's Physics for Medical Imaging. Utdrag ur denna bok kommer att användas i MR-delen av kursen. Detta kommer att läggas upp på Canvas.

Läshänvisningar och kompletterande litteratur hittas i föreläsningsplanen.

Föreläsningsunderlag och kursinfo

Föreläsningsunderlagen till de flesta av föreläsningarna kommer att finnas upplagda på Canvas. Även allmän kursinformation, laborationshandledningar och dylikt hittas på Canvas. Övrig information under kursens gång kommer att skickas ut via Canvas.

Tentaförberedelse

Fyra tillfällen för tentaförberedelser är schemalagda (Övning i schemat), ett tillfälle för varje modalitet. Vid dessa kommer studenterna att öva på att besvara tentauppgifter och få feedback på lärandet inför den skriftliga tentan.  

Examinator och kursansvar

Matilda Larsson, matil@kth.se är kursansvarig och examinator. Massimiliano Colarieti-Tosti mct@kth.se är ansvarig för undervisningen om transmission och emission.

Plagiering och fusk

Plagiering och fusk anmäls till Disciplinnämnden och hanteras enligt KTHs policy. Med fusk menas att man med otillåtna hjälpmedel eller på annat sätt försöker vilseleda vid prov eller när en studieprestation annars ska bedömas. Plagiering definieras som att lämna in delar av någon annans arbete som sitt eget.

Examination

För slutbetyg på kursen krävs deltagande i obligatoriska web-föreläsningar och godkänd tentamen (TENB – Tentamen 9,0 hp). Tentan består av två delar, där del A examinerar lärandemålen på E-nivå och del B på C- och A-nivå.

Del A innehåller fem moduler, en för varje modalitet som varje består av 3 frågor som examinerar lärandemål 1-3 samt en modul som examinerar lärandemål 4. Del A bedöms enligt pass/fail och för att bli godkänd måste alla moduler bedömas som pass. Godkänd del A ger betyg E. Fx ges om max en av de fem modulerna bedöms ligga precis under nivån för pass.

Del B innehåller 2 frågor per modalitet (3p/fråga, totalt 24p) som examinerar lärandemål 1-3 på C- och A-nivå. Vid godkänd del A, ges slutbetyget på kursen av resultatet på del B med betyg D, C, B eller A. Betyg A ges vid  ≥ 20p, B ≥ 16p, C ≥12p, D ≥8 p.

Tentans del B rättas endast vid godkänt resultat på del A.  

Föreläsningar

1	Information om kursen och undervisningsform En allmän introduktion till kursen, ämnesområdet och undervisningsformer.
2	Vad är bildkvalitet? Spatiell upplösning, temporal upplösning, kontrastupplösning
3	Transmission 1 Grundidé bakom 2D-transmissionsavbildning. Växelverkan: absorption och transmission av röntgenstrålning i materia. Röntgenrör och röntgenspektrum.	Kap 1: Hela, Kap 3: 3.1-3.5, (3.6 bara läsa genom), 3.7 (a)
4	Transmission 2 Detektorer för röntgenavbildning: Film - och digitala blidplattor. Dos.	Kap 2: 2.1-2.3.3.2, 2.4 (resten av ka 2 bara läsa). Detektorer Labbpek (huvudkälla för detektorer)  Kap 4.1 - 4.4, 4.10-4.11,  Läs Kap. 5 utan att fastna i detaljer,  Kapitel 6: 6.13 (a)
5	Transmission 3 Datortomografi. Radontransform och sinogram. Detektorer för datortomografi	Kap 8 “Tomographic Imaging with X-rays”: 8.1, 8.2 (bara läsa), 8.3-8.5 Kap 12 “Radiobiology and Generic Radiation Risks (bara läsa) (a)
6	Emission 1 Grundläggande idéer bakom gammakamera och SPECT. Spatiell upplösning och effektivitet hos gammakamera. Radionuklider och produktion av isotoper.	Kap 10: 10.1-10.3, 10.4-10.4.1.2 (läsa), 10.5 (a)
7	Emission 2 Tomografisk avbildning med gammakamera  (SPECT) Anger logik. Kollimators roll i gammakamera och SPECT. Comptonspridning och photopeak.	Kap 11: 11.1-11.10, 11.13-11.14 (a)
8	Emission 3 PET och isotoper för PET
9	MR fysik/teknik 1 Fysik, instrumentering, bildrekonstruktion, bildsystem	s. 169-195 (b), s. 1-26 (c), 32-34 (c)
10	MR fysik/teknik 2 Fysik, instrumentering, bildrekonstruktion, bildsystem	s. 169-195 (b), s. 1-26 (c), 32-34 (c)
11	MR klinik Den kliniska användningen av MR	s. 183-186 (b), 34-37 (c)
12	Ultraljudsavbildning, teknik 1 Ultraljudsfysik, ultraljudstransducer, interaktion med vävnad, olika avbildningssätt, bildkvalitet	s. 491-531 (a)
13	Ultraljudsavbildning, teknik 2 Dopplerteknik, flödesmätning, speckle tracking, harmonic imaging, 3D, säkerhet	s. 537-541 (a), 546-559 (a)
14	Artefakter inom ultraljud Varför artefakter uppstår, olika typer av artefakter	532-537 (a), På Canvas: Kremkau + Hoskins
15	Ultraljudsavbildning, klinik Den kliniska användningen av ultraljud
a) Philip Palin Dendy, Brian Heaton: Physics for Diagnostic Radiology  b) Penelope J. Allisy-Roberts & Jerry Williams: Farr's Physics for Medical Imaging. c) Kompendium MR PG Björklund

Laborationer

Kursen innehåller 5 frivilliga laborationer (Detektorer, Datortomografi, Gammakamera, Ultraljud fysik, Ultraljud klinik). Antal laborationer som ni vill genomföra väljer ni själva. Vi rekommenderar såklart att ni väljer att göra alla eftersom laborationerna behandlar viktigt kursmaterial som kommer att examineras på tentan vid kursens slut. 

Anmälan till laborationerna sker i Canvas. För att anmälan ska kunna ske måste en kursantagning finnas. För att anmäla er loggar ni in i Canvas. Välj sedan Personer/Grupper. Där hittar ni de laborationstillfällen som är tillgängliga. OBS! att tiderna inte alltid stämmer överens med schemat i time edit.  

Anmälan till Laborationerna görs senast en vecka innan laborationstillfället. Efter detta garanteras ingen plats. Anmälan är bindande och eventuell sjukfrånvaro måste meddelas ansvarig lärare via mail.

Laborationskompendier och övrigt material som skall studeras inför laborationerna finns i mappen ”Laborationer” på Canvas/Filer. Laborationsinstruktionerna innehåller även förberedelseuppgifter som ska lösas inför varje laboration. 

1) Detektorer

Förbered laborationen genom att noga läsa igenom labbkompendiet och följa dess anvisningar. Räkneuppgiften skickas in på Canvas/uppgifter senast en vecka efter labbtillfället. Vanliga fel som görs vid inlämning av räkneuppgiften finns på Canvas/uppgifter under Räkneuppgift- Detektorlaboration. 

Laborationsassistent: Massimiliano Colarieti Tosti, mct@kth.se

2) Datortomografi (CT)

Förbered laborationen genom att noga läsa igenom labbkompendiet och följa dess anvisningar. Efter laborationen ska en laborationsrapport skrivas i grupper om 2-3 personer. Rapporten skickas in på Canvas/uppgifter senast en vecka efter labbtillfället. Instruktioner om hur långa rapporterna ska vara och vad de ska innehålla finns på Canvas/uppgifter under Labrapport-CT. 

Laborationsassistent: Irene Brusini

3) Gammakamera

Förbered laborationen genom att noga läsa igenom labbkompendiet och följa dess anvisningar. Efter laborationen ska en laborationsrapport skrivas i grupper om 2-3 personer. Rapporten skickas in på Canvas/uppgifter senast en vecka efter labbtillfället. Instruktioner om hur långa rapporterna ska vara och vad de ska innehålla finns på Canvas/uppgifter under Labrapport-Gammakamera. 

Laborationsassistenter: Mehdi Astaraki

4) Ultraljud fysik

Förbered laborationen genom att noga läsa igenom labbkompendiet och svara på förberedelseuppgifterna. Artikel som ska läsas inför laborationen finns på Canvas (Clinical use of tissue harmonic imaging).

Laborationsassistent: Matilda Larsson, matil@kth.se

5) Ultraljud klinik

Förbered laborationen genom att noga läsa igenom laborationsinstruktionerna och svara på förberedelseuppgifterna.  

Laborationsassistent: Matilda Larsson, matil@kth.se

Seminarier

Kursen innehåller 4 frivilliga seminarier om respektive modalitet. Vilka seminarier ni vill gå på väljer ni själva. Vi rekommenderar att ni väljer att göra alla eftersom seminarierna behandlar viktigt kursmaterial som kommer att examineras på tentan vid kursens slut. 

Anmälan till seminarierna om MR och Ultraljud sker i Canvas under Personer/Grupper. För att anmälan ska kunna ske måste en kursantagning finnas. Anmälan till Seminarierna görs senast 1 vecka innan seminarietillfället. Efter detta datum garanteras ingen plats. Anmälan är bindande och eventuell sjukfrånvaro måste meddelas ansvarig lärare via mail.

Syftet med seminarieserien är:

• att fördjupa era kunskaper inför tentan
• att jobba med kursmaterialet kontinuerligt under kursen
• att reflektera över vad som är viktigt/svårt att förstå för den specifika modaliteten
• att öva på att bedöma kliniska användnings-områden för olika modaliteter
• att få en djupare förståelse för de begrepp och idéer som presenteras under föreläsningarna och laborationerna

Transmissions – och emissionsseminarierna: Dessa seminarier består av 2 x 2h där uppgifter löses först enskilt, sedan i grupp och slutligen diskuteras i helklass. Materialet som anges i läshänvisningarna till respektive föreläsningsblock (transmission/emission) ska instuderas som förberedelse inför seminarierna om transmissions- och emissionsavbildning. 

MR-seminariet: Vid MR-seminariet kommer studenterna att delas in i grupper (ca 4-6 studenter). Genom lottning tilldelas en student i varje grupp rollen som seminarieledare. Alla studenter ska dock förebereda sig inför seminariet på samma sätt, d.v.s. som om de skulle vara seminarieledare. Instruktioner för detta hittas i mappen ”Seminarer” på Canvas/Filer.  Inför seminariet ska MR-fågorna på Canvas/Filer besvaras. 

Ultraljudsseminariet: Vid ultraljudsseminariet kommer studenterna att delas in i grupper (ca 4-6 studenter). Genom lottning tilldelas en student i varje grupp rollen som seminarieledare. Alla studenter ska dock förebereda sig inför seminariet på samma sätt, d.v.s. som om de skulle vara seminarieledare. Instruktioner för detta hittas i mappen ”Seminarer” på Canvas/Filer. 

Web-föreläsningar

Inför åtta av föreläsningarna (FÖ 3-10) finns obligatoriska web-föreläsningar med instuderingsfrågor. Web-föreläsningarna är till för att förbereda sig inför de efterföljande föreläsningarna (FÖ 3-10). För att göra detta moment måste man registrera ett konto med sin KTH-mail på Scalable learning:

– Gå till: https://www.scalable-learning.com/#/courses/4429/course_information

– Logga in med din kth-mail (inte annat!)

Om detta inte fungerar:

1. Kolla om bekräftelsemall från Scalable-Learning har hamnat i SPAM-mapp  

2. Om 1 inte fungerar, gå till https://www.scalable-learning.com/#/ och anslut till kursen med "enrollment key": LBAAQ-18225

3. Om även 2 inte fungerar välj Contact support från Scalable-Learning:s Help menu

Notera att det finns ett sista datum för att ta sig igenom varje web-föreläsning och dess instuderingsfrågor. Dessa datum är angivna i Scalable learning och är alltid minst 24 h innan respektive föreläsning. Om man missar att göra en web-föreläsning innan deadline ska följande litteratur sammanfattas skriftligt (2-4 sidor) och mailas in till kursansvarig senast 1 vecka efter missad deadline. Endast en chans till komplettering för missad web-föreläsning ges.

 

WEB-FÖ                                   Skriftlig komplettering

Transmission 1                          Läshänvisning FÖ3

Transmission 1                          Läshänvisning FÖ4

Transmission 1                          Läshänvisning FÖ5

Emission 1                                Läshänvisning FÖ6

Emission 1                                Läshänvisning FÖ7

Emission 1                                Läshänvisning FÖ8

MR-fysik 1                                        Läshänvisning FÖ9                        

MR-fysik 2                                        Läshänvisning FÖ10