HL1202 VT21-1 Medicinska bildgivande system

HL1202 VT21-1 Medicinska bildgivande system

Namnlöst-2.jpg

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, 5 laborationer, 4 seminarier och 4 tentaförberedelsetillfällen. Föreläsningar, seminarier, tentaförberedelsetillfällen och 1 laboration genomförs på Zoom: https://kth-se.zoom.us/j/65550316475

OBS! Endast MR-föreläsningarna kommer att ske på en alternativ Zoom-länk:

https://ki-se.zoom.us/j/65176214744

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 godkänd tentamen (TENB – Tentamen 9,0 hp). Tentan består av en skriftlig hemuppgift som genomförs på Canvas. 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.  

Tentauppgifterna publiceras i 3 block (del A-1, del A-2 och del B) på Canvas den 7 juni kl. 8-13. Uppgifterna ska lösas enskilt utan hjälp från andra. Svaren lämnas in som pdf-filer för varje block. Examinator kommer att utföra stickprov i form av muntliga intervjuer som kompletterande examination.  

Föreläsningar

1

Information om kursen och undervisningsform
En allmän introduktion till kursen, ämnesområdet och undervisningsformer.

 

2

Vad är bildkvalitet? (1h)
Spatiell upplösning, temporal upplösning, kontrastupplösning

 

3

Transmission 1 (2h)

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 (2h)
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 (2h)
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 (2h)

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 (2h)
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 (2h)
PET och isotoper för PET

 

9

MR fysik/teknik 1 (2h)
Fysik, instrumentering, bildrekonstruktion, bildsystem

s. 169-195 (b), s. 1-26 (c), 32-34 (c)

10

MR fysik/teknik 2 (3h)
Fysik, instrumentering, bildrekonstruktion, bildsystem

s. 169-195 (b), s. 1-26 (c), 32-34 (c)

11

MR klinik (1h)
Den kliniska användningen av MR

s. 183-186 (b), 34-37 (c)

 

12

Ultraljudsavbildning, teknik 1 (2h)
Ultraljudsfysik, ultraljudstransducer, interaktion med vävnad, olika avbildningssätt, bildkvalitet
s. 491-531 (a)

 

13

Ultraljudsavbildning, teknik 2 (2h)
Dopplerteknik, flödesmätning, speckle tracking, harmonic imaging, 3D, säkerhet

s. 537-541 (a), 546-559 (a)

14

Artefakter inom ultraljud (2h)
Varför artefakter uppstår, olika typer av artefakter

 532-537 (a), På Canvas: Kremkau + Hoskins

15

Ultraljudsavbildning, klinik (1h)
Den kliniska användningen av ultraljud

 

a) Philip Palin Dendy, Brian Heaton: Physics for Diagnostic Radiology, Third edition

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: to be decided

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, mehast@kth.se

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. 

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. 

Kurssammanfattning:

Datum Information Sista inlämningsdatum