MU Wien:Bildgebende Verfahren in der Medizin VO (Karch)

Daten

• LV-Kürzel: WZ.AF.GSV.BV.VO
• im Modul enthalten:
  • Biosignalverarbeitung VU
• Vortragender: Ass.-Prof. Mag. Dr. Rudolf Karch
• HP der LVA: Homepage mit passwortgeschütztem PDF-Skriptum und Links
• ECTS: 3 (SWS: 2)
• Empfohlenes Semester: 3
• Institut: Institut für Biomedizinische Computersimulation und Bioinformatik
• Vorlage:521WZ

Inhalt

• Es werden Verfahren vorgestellt, die für die Bildgebung vor allem in der medizinischen Diagnostik verwendet werden.
• Dabei geht es hauptsächlich darum zu verstehen, welche physikalischen Effekte die Verfahren benutzen und welche Folgen für die Konstruktion der Geräte dabei zu beachten sind.

Themen

Röntgentechnik

• Physikalische Grundlagen
• Erzeugung von Röntgenstrahlung
• Aufbau einer Röntgenröhre
• Wechselwirkung zwischen Röntgenstrahlen und Materie
  • Streuung
    • Rayleigh-Streuung
  • Absorption
    • Photoeffekt
    • Compton-Streuung
    • Paarbildung
• Röntgenröhrentechnik
  • Wirkungsgrad, Qualitätskriterien
  • Drehanode, Anodenmaterial
  • Umsetzung in sichtbares Licht
    • Röntgenfilm
    • Verstärkerfolien
    • Speicherfolien
    • Selenfilm
    • Varianten der digitalen Flachbilddetektoren
  • Streustrahlenraster, Blenden
  • Ortsauflösung, Kontrast, Modulationstransferfunktion
  • harte vs. weiche Röntgenstrahlung
  • Signal-to-Noise-Ratio (SNR), Quantenrauschen, Effektive Quantenausnutzung (DQE)
• Anwendungen

Computertomographie (CT)

• Physikalische Grundlagen
• Unterschiede zum Röntgen
• Messprinzip des Röntgen-CT
  • Radontransformation
  • Gefilterte Rückprojektion
• Normierung: CT-Zahlen
• Anwendungen

Nuklearmedizinische Diagnostik

• Grundprinzip
• Unterschiede zur Röntgendiagnostik
• Physikalische Grundlagen: Isotop, Nuklid, instabiler Kern, Zerfälle, Halbwärtszeit
• Teilgebiete
  • Einzelphotonenemitter
    • Planare Szintigraphie (Analogon zum Röntgen)
    • SPECT (Analogon zum Röntgen-CT)
  • Positronenemitter (PET)
  • Szinntilationszähler
  • Kolliminatoren
  • Gamma-Kamera
  • Radionuklidgeneratoren
• Anwendungen

MR-Tomographie

• Motivation
• Physikalische Grundlagen: Kernspin
  • Verhalten von Atomkernen unter einem homogenen Magnetfeld: Präzedierung
  • Larmforfrequenz, NettoMagnetisierung
  • Einstrahlen eines Wechselfeldes: Störung des Gleichgewichtszustandes: Quermagnetisierung
  • Messen der Quermagnetisierung
  • Relaxation
    • Zerfall der Quermagnetisierung (Dephasierung)
    • Wiederaufbau der Längsmagnetisierung
• Impulssequenzen
• Bildgebung bei MR
  • Gradientenspulen für Ortsinformationen
  • Rekonstruktion
    • Gefilterte Rückprojektion
    • 2D-Fast-Fourier-Transformation bzw. 3D-FFT
• Anwendungen

Ultraschall

• physikalische Grundlagen
• Schallimpedanz
• Vorteile von Ultraschall
• Auflösung
• Echo-Impuls-Verfahren
• Anwendungen

Vorlesung

• Der Professor trägt wöchentlich über die oben genannten Verfahren vor, wobei es einmal eine Exkursion zur Nuklearmedizin im AKH gab.

Vorkenntnisse

Benötigt

• keine

Empfehlenswert

• ein bisschen physikalisches Grundverständnis wäre ganz praktisch (der Professor hatte die Vorlesung zunächst mit der Annahme begonnen, dass wir alle bereits Einführungsvorlesungen in die Physik hinter uns hätten, was wir aber fast ohne Ausnahme verneinen mussten), mit der Zeit versteht man aber alleine durch regelmäßiges Besuchen der Vorlesung, worauf es beim Funktionieren der Verfahren ankommt.

Vortrag

• Prof. Karch war immer sehr gut vorbereitet und schaffte es meiner Meinung nach sehr gut, uns etwas über die Bildgebenden Verfahren zu vermitteln, was auch an dem sehr ausführlichen und verständlichem Skriptum lag (was man sich öfter für eine Lehrvaranstaltung wünschen würde)
• Fragen der Studenten wurden immer ernst genommen und gemeinsam erörtert.
• Prof. Karch ist außerdem auch an der Meinung der Studenten über Ihr Studium bzw. über den Modus seiner Vorlesung interessiert.

Prüfung, Benotung

• Modus: mündlich. Man sucht sich eines der obigen Kapitel als Schwerpunktthema aus. Die restlichen Kapitel brauchen nur überblicksmäßig gelernt werden.
• Zeit: 30 Minuten

• Die Prüfung läuft in Form eines Gesprächs ab, in der man zu seinem Schwerpunktkapitel einfach erklärt, was man auf welche Art verstanden hat. Die Benotung ist fair.
• Anschließend kommt man auch noch ein bisschen ins Plaudern über Probleme und Interessen des Studiums, weshalb man vielleicht länger als 30 Minuten im Zimmer sitzt.

Zeitaufwand

• Für eine vernünftige Vorbereitung für die Prüfung sollte man ca. 5 Tage bis eine Woche einplanen. Die Seitenzahl des Skriptums ist zwar nicht übertrieben hoch, doch der Stoff ist auf relativ hohem Niveau, vor allem wenn man in der Physik etwas eingerostet ist.
• Trotzdem ist es durch das regelmäßige Besuchen der Vorlesung leicht, das Skriptum zu verstehen und viele Sachverhalte hat man sich durch die Erklärungen und Illustrationen in der Vorlesung ohnehin bereits eingeprägt.

Unterlagen

• Ein passwortgeschütztes und qualitativ hochwertiges Skriptum, das man auf der Homepage findet. (Passwort erfährt man, wenn man eine der Vorlesungen besucht hat oder dem Prof. eine Mail schreibt)
• Es gibt im Skriptum zahlreiche Literaturhinweise für eingehendere Beschäftigung mit den Verfahren.
• Grundsätzlich aber gilt als Begleitliteratur zur Vorlesung und zum Skriptum: Dössel O, Bildgebende Verfahren in der Medizin, Springer-Verlag, Berlin, 2000.
• Prof. Karch hatte den Prof. Dössel vierfach in der MUW-Bibliothek bestellt und auch eine Kopiervorlage ist bei ihm erhältlich.
• Für die Prüfung alleine reicht aber auch das sehr gute Skriptum aus.

Materialien

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