Fizika funkcionalnega in molekularnega slikanja *

Vpis v letnik

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

• 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

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.

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.

Lectures, vaje, domače naloge, konzultacije.

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)

- VALENTINUZZI, Damijan, VRANKAR, Martina, BOC, Nina, AHAC, Valentina, ZUPANČIČ, Žiga, UNK, Mojca, ŠKALIČ, Katja, ŽAGAR, Ivana, STUDEN, Andrej, SIMONČIČ, Urban, EICKHOFF, Jens C., JERAJ, Robert. [18F]FDG PET immunotherapy radiomics signature (iRADIOMICS) predicts response of non-small-cell lung cancer patients treated with pembrolizumab. Radiology and oncology. [Print ed.]. 2020, vol. 54, no. 3, str. 285-294, iv, ilustr. ISSN 1318-2099. DOI: 10.2478/raon-2020-0042. [COBISS-SI-ID 24723203],

- SCARPELLI, Matthew, SIMONČIČ, Urban, PERLMAN, Scott, LIU, Glenn, JERAJ, Robert. Dynamic 18F-FLT PET imaging of spatiotemporal changes in tumor cell proliferation and vasculature reveals the mechanistic actions of anti-angiogenic therapy. Physics in Medicine & Biology. 2018, vol. 63, art. no. 155008, 14 str., ilustr. ISSN 0031-9155. DOI: 10.1088/1361-6560/aad1be. [COBISS-SI-ID 3223140],

- SIMONČIČ, Urban, LEIBFARTH, Sara, WELZ, Stefan, SCHWENZER, Nina, SCHMIDT, Holger, REISCHL, Gerald, PFANNENBERG, Christina, LA FOUGÈRE, Christian, NIKOLAU, Konstantin, ZIPS, Daniel, THORWARTH, Daniela. Comparison of DCE-MRI kinetic parameters and FMISO-PET uptake parameters in head and neck cancer patients. Medical physics. [Print ed.]. 2017, vol. 44, no. 6, str. 2358-2368. ISSN 0094-2405. DOI: 10.1002/mp.12228. [COBISS-SI-ID 30407975],

- LEIBFARTH, Sara, SIMONČIČ, Urban, MÖNNICH, David, WELZ, Stefan, SCHMIDT, Holger, SCHWENZER, Nina, ZIPS, Daniel, THORWARTH, Daniela. Analysis of pairwise correlations in multi-parametric PET/MR data for biological tumor characterization and treatment individualization strategies. European journal of nuclear medicine and molecular imaging. [Print ed.]. 2016, vol. 43, no. 7, str. 1199-1208. ISSN 1619-7070. DOI: 10.1007/s00259-016-3307-7. [COBISS-SI-ID 29390631],