Fizika funkc. in molekularnega slikanja

2020/2021
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Medicinska fizika
Letnik:
2 letnik
Semester:
drugi
Vrsta:
obvezni
ECTS:
6
Jezik:
slovenski
Nosilci predmeta:
Ure na teden – 2. semester:
Predavanja
3
Seminar
1
Vaje
1
Laboratorij
0
Vsebina

Osnove nuklearne medicine: namen, principi in temeljni koncepti (scintigrafija, PET, SPECT, Comptonska kamera), radioizotopi in radiofarmacevtiki, interakcija žarkov gama s snovjo.
Pridobivanje radioizotopov: v jedrskem reaktorju, s ciklotronom, radioizotopski generatorji, priprava radiofarmacevtikov, kontrola kvalitete radiofarmacevtikov.
Dozimetrija: notranja in zunanja dozimetrja, sistem MIRD, kinetični modeli, Monte Carlo dozimetrija
Detektorji za nuklearno medicino: zahtevane lastnosti (izkoristek, pozicijska, časovna in energijska ločljivost, geometrijska akceptanca), tipi detektorjev (scintilacijski, polprevodniški in plinski), tipi scintilatorjev, števci radioaktivnost celotnega telesa.
Gama kamera: osnovni princip, zgradba, komponente (scintilator, elektronika, kolimator), tipi, karakteristike (pozicijska ločljivost, izkoristek, energijska ločljivost, pogostost štetja), omejitve gama kamere (neenakomernost in nelinearnost, korekcije), karakteristike različnih vrst kolimatorjev, meritve karakteristik kamere, klinična uporaba.
Kvaliteta slike: pozicijska ločljivost, kontrast, šum, metode za izvrednotenje kvalitete slike.
Rekonstrukcija tomografske slike: metode na osnovi Fourierjeve dekonvolucije, iterativne metode, primerjava kvalitete slike glede na metodo.
SPECT: aparature za SPECT, atenuacijski efekt in njegova korekcija, korekcija sipanja, efekt delnega volumna, karakteristike (pozicijska ločljivost, linearnost, šum ...), klinična uporaba.
PET: princip, dejavniki vpliva na kvaliteto slike (doseg pozitrona, nekolinearnost fotonov, sipanje, naključne koincidence, rekonstrukcijski filtri), konstrukcija aparature za PET (različni tipi), zajem podatkov (2D in 3D način), rekonstrukcija in korekcija slike (filtri, korekcija naključnih koincidenc, sipanja in atenuacije), izračun SUV, klinična uporaba, PET/CT.
Digitalno procesiranje slike: osnove, vizualizacija slike, filtriranje šuma, glajenje, detekcija robov in aktivnih volumnov

Temeljni literatura in viri

• Simon R. Cherry, James A. Sorenson, Michael E. Phelps, Physics in nuclear medicine, W B Saunders; 3rd edition (July 18, 2003), 523 pp. ISBN: 072168341X
• Paul J. Early, D. Bruce Sodee, Principles and practice of nuclear medicine, Mosby; 2nd edition (January 15, 1995), 877 pp. ISBN: 0801625777

Cilji in kompetence

Študent spozna osnovne koncepte funkcionalnega in molekularnega slikanja, metode, pripravo aparatur, detektorje, rekonstrukcijo slike, in elemente, ki določajo kvaliteto slikanja.
Predmetno specifične kompetence: Poznavanje in razumevanje metod nuklearne medicine in rekonstrukcije slike. Poznavanje dejavnikov, ki vplivajo na kakovost slik. Pridobitev osnovnih praktičnih znanj pri delu z diagnostičnimi slikovnimi aparaturami in spoznavanje potencialnih nevarnosti pri delu z njimi. Pridobitev osnovnih znanj digitalne obdelave slik.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:
Pridobitev osnovnega znanja sodobnih merskih metod v nuklearni medicini. Razumevanje vloge detektorjev in algoritmov za rekonstrukcijo slike.
Seznanjanje z metodami pridobivanja izotopov za slikanje.
Uporaba:
Uporaba osnovnih fizikalnih principov za reševanje problemov v načrtovanju in izvedbi medicinskega slikanja s SPECT in PET, in v kombinaciji z drugimi metodami slikanja.
Refleksija:
Kritično ovredotenje teoretičnih napovedi z rezultati praktičnih meritev porazdelitve radioaktivnih izvorov v tkivu.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet:
Sposobnost zbiranja podatkov ter razlaganja in vrednotenja rezultatov.
Sposobnost komuniciranja s strokovnjaki s sorodnih področij, predvsem iz medicinske stroke.

Metode poučevanja in učenja

Lectures, vaje, domače naloge, konzultacije.

Načini ocenjevanja

Izpit iz teorije
Izpit iz vaj, domača naloga
Predmet je tudi del komisijskega izpita ob koncu študija. Ocene:opravil, ni opravil (po Statutu UL)
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca
  1. STARIČ, Marko, BRAČKO, Marko, GOLOB, Boštjan, KORPAR, Samo, KRIŽAN, Peter, PESTOTNIK, Rok, PETRIČ, Marko, SMERKOL, Peter, STANIČ, Samo, ZUPANC, Anže. Search for CP violation in D[sup][pm] meson decays to [phi] [pi][sup][pm]. Phys. rev. lett.. [Print ed.], 2012, vol. 108, no. 7, str. 071801-1-071801-6
  2. STARIČ, Marko. Track based maximum likelihood ring search algorithm. Nucl. instrum, methods phys res., Sect. A, Accel.. [Print ed.], 2008, vol. 595, no. 1, str. 237-240.
  3. Vanderhoek, M., Perlman, S.B., and Jeraj, R., Impact of different standardized uptake value measures on PET-based quantification of treatment response, J Nucl Med 54(8), 2013, 1188-94.
  4. Vanderhoek, M., Perlman, S.B., and Jeraj, R., Impact of the definition of peak standardized uptake value on quantification of treatment response, J Nucl Med 53(1), 2012, 4-11.
  5. Simoncic, U. and Jeraj, R., Cumulative input function method for linear compartmental models and spectral analysis in PET, J Cereb Blood Flow Metab 31(2), 2011, 750-6.