Obrazowanie biomedyczne

pawel.ksieniewicz@pwr.edu.pl

CELE PRZEDMIOTU

• C1 Zapoznanie z metodami obrazowania biomedycznego oraz sposobami wykorzystania metod cyfrowego przetwarzania i analizy obrazów w medycznej diagnostyce obrazowej
• C2 Nabycie umiejętności konstruowania i implementacji schematów przetwarzania i analizy obrazów stosowanych w medycznej diagnostyce obrazowej
• C3 Zapoznanie z najnowszymi osiągnięciami ilustrującymi aktualny stan wiedzy w obszarze obrazowania biomedycznego

PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA

Z zakresu wiedzy:

• PEK_W01: zna metody akwizycji obrazów biomedycznych w systemach medycznej diagnostyki obrazowej tj. Tomografia Komputerowa (CT), Jądrowy Rezonans Magnetyczny (NMR) oraz Ultrasonografia (USG)
• PEK_W02: zna metody akwizycji obrazów w mikroskopiach : świetlnej, fluorescencyjnej i elektronowej stosowane w diagnostyce medycznej
• PEKW03: zna algorytmy przetwarzania i analizy obrazów stosowane w obrazowaniu biomedycznym PEKW04: zna algorytmy rekonstrukcji obrazu w projekcji poprzecznej na podstawie serii obrazów z projekcji bocznej oraz 3D rekonstrukcji za pomocą siatek powierzchniowych i

objętościowych

Z zakresu umiejętności:

• PEK_U01 : umie skonstruować algorytmy rozwiązujące problemy spotykane w medycznej diagnostyce obrazowej tj. CT, NMR, USG , mikroskopia
• PEK_U02 : potrafi wykonać implementację algorytmów przetwarzania wstępnego, filtracji liniowej i nieliniowej oraz segmentacji 2-3D obrazów biomedycznych
• PEK_U03: potrafi wykonać rekonstrukcję obrazu w projekcji poprzecznej na podstawie serii obrazów z projekcji bocznej oraz 3D rekonstrukcję za pomocą siatek powierzchniowych i objętościowych
• PEK_U04: potrafi przygotować prezentację dotyczącą aktualnego stanu wiedzy w obszarze obrazowania biomedycznego na podstawie najnowszych publikacji pochodzących z czasopism dotyczących tego obszaru

Z zakresu kompetencji społecznych:

• PEK_K01 – rozumie konieczność zapoznawania się z funkcjonowaniem współczesnych systemów komputerowych stosowanych w medycznej diagnostyce obrazowej dzięki świadomości ciągłego uaktualniania wiedzy w obszarze informatyki medycznej.
• PEK_K02 – rozumie konieczność współpracy z zespołem przy realizacji złożonego projektu programistycznego pełniąc powierzoną rolę w zespole

TREŚCI PROGRAMOWE

Wykład

1. [2] Wprowadzenie podstawowych pojęć: obrazowanie biomedyczne, obrazowanie w skalach mikro- i makro-, obrazowanie statyczne i dynamiczne (funkcjonalne). Klasyfikacja metod obrazowania biomedycznego ze względu na zastosowanie źródeł energii.

Omówienie multidyscyplinarnego aspektu obrazowania biomedycznego. Omówienie standardu DICOM.

2. [3] Metody obrazowania stosowane w radiologicznej diagnostyce medycznej (klasyczna rentgenodiagnostyka i tomografia komputerowa). Omówienie algorytmu rekonstrukcji obrazu w projekcji poprzecznej na podstawie serii obrazów z projekcji bocznej (zastosowanie transformaty Radona i Fouriera)
3. [3] Omówienie metod generowania siatek powierzchniowych i objętościowych dla celów wizualizacji i symulacji biomedycznych
4. [3] Metody obrazowania stosowane w nuklearnej (jądrowej) diagnostyce medycznej (jądrowy rezonans magnetyczny ). Omówienie metod obrazowania PET, SPECT
5. [2] Metody obrazowania biomedycznego przy pomocy ultrasonografii (USG) i mikroskopii: świetlnej, fluorescencyjnej i elektronowej
6. [2] Omówienie sposobów zastosowania metod przetwarzania i 2-3D segmentacji obrazów stosowanych w medycznych systemach wspomagania diagnostyki lekarskiej

Laboratorium

1. [4] Zapoznanie z wybraną biblioteką/aplikacją otwartego oprogramowania do wizualizacji i segmentacji obrazów biomedycznych pochodzących z tomografii lub rezonansu jądrowego (np. VTK, MicroDicom, ISeg, Seg3D)
2. [4] Próba wykonania segmentacji 3D wybranych struktur anatomicznych na przykładzie danych pochodzących z tomografii lub NMR
3. [4] Implementacja algorytmu rekonstrukcji obrazu w projekcji poprzecznej na podstawie serii obrazów z projekcji bocznej. Wykonanie eksperymentów.
4. [4] Zapoznanie z algorytmami segmentacji 2-4D dla serii obrazów medycznych
5. [6] Zapoznanie z wybranym pakietem przetwarzania i analizy biomedycznych obrazów mikroskopowych (np. CellProfiler, ImageJ, Fiji ) i próba opracowania scenariuszy obliczeniowych dla wybranych problemów badawczych spotykanych w biologii i medycynie
6. [2] Zapoznanie z architekturą i funkcjonowaniem systemów wirtualnej mikroskopii
7. [6] Projekt zespołowy

Seminarium

1. Wprowadzenie - omówienie sposobu realizacji seminarium, zasad przygotowania prezentacji, przedstawienie wzorcowej prezentacji oraz wymagań.
2. Prezentacje studentów dotyczące omówienia aktualnego stanu wiedzy opracowane na podstawie najnowszych publikacji pochodzących z czasopism dotyczących obrazowania biomedycznego. Dyskusja w grupie seminaryjnej.