Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Tomografia komputerowa

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-ELxxx-MSP-TOM Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Tomografia komputerowa
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane obieralne )-Informatyka biomedyczna-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane obowiązkowe )-Elektronika i informatyka w medycynie-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
105000 - Wydział Fizyki

Kod wydziałowy:

TOM

Numer wersji:

2

Skrócony opis:

W ramach wykładu słuchacze zapoznają się z matematycznymi podstawami tomografii komputerowej. Prezentowane jest analityczne, algebraiczne i statystyczne ujęcie problemu odwrotnego. Omawiana jest transformacja Radona i algorytm filtrowanej projekcji wstecznej, metody optymalizacji średniokwadratowej dla problemu nadokreślonego i niedookreślonego, estymacja parametryczna metodą największej wiarygodności i iteracyjny algorytm maksymalizacji wartości oczekiwanej. Słuchacze zapoznają się z pojęciem problemu odwrotnego źle postawionego i regularyzacją. Omawiane są różne algorytmy rekonstrukcji obrazu w kontekście różnych technik tomograficznych, w tym algorytmy nieliniowe. Studenci poznają podstawy fizyczne różnych technik tomograficznych i specyfikę przetwarzania danych w technikach. W ramach laboratorium uczestnicy nabywają umiejętności realizacji symulacji numerycznych i implementacji algorytmów rekonstrukcji obrazów.

Pełny opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy ze zjawiskami fizycznymi, metodami pomiaru i rekonstrukcji obrazów, leżącymi u podstaw technik tomograficznych. Na wykładach są omawiane: tomografia rentgenowska transmisyjna, tomografia emisyjna jedno- i dwu- fotonowa, tomografia rezonansu magnetycznego oraz tomografia impedancyjna, ilustrowane przykładami zastosowań poszczególnych technik tomograficznych. Omawiane są również przyczyny powstawania błędów w obrazie, metody ich zwalczania i korekcji, a także obiektywne metody oceny jakości tomogramów.

Treść wykładu

  • Wstęp; wprowadzenie do technik tomograficznych, rozwój technik obrazowania struktur wewnętrznych, przegląd technik tomograficznych, obszary zastosowań poszczególnych technik, kierunki rozwoju, wprowadzenie podstawowych pojęć stosowanych w tomografii (3h).
  • Tomografia transmisyjna; omówienie metody pomiaru, przypomnienie zjawiska osłabiania promieniowania rentgenowskiego i metod detekcji (krótkie omówienie własności detektorów stosowanych w tomografii transmisyjnej) wprowadzenie pojęcia skali Hounsfielda, geometria pomiarowa wiązki ołówkowej (6h).
  • Metody rekonstrukcji obrazów w tomografii; podstawy matematyczne algebraicznych metod rekonstrukcji, przykłady algorytmów rekonstrukcji, podstawy matematyczne analitycznych metod rekonstrukcji: metody splatanego i filtrowanego rzutu wstecznego, filtracja geometryczna - filtr RAM-LAK, modyfikacja algorytmu rekonstrukcji - metoda analityczna - dla wiązki wachlarzykowej, omówienie metod modyfikacji filtru geometrycznego i wpływ modyfikacji na jakość obrazów tomograficznych, porównanie algebraicznych i analitycznych metod rekonstrukcji obrazów, omówienie źródeł błędów w tomografii, przyczyny ich powstawania i metody korekcji, przykłady tomografów transmisyjnych, omówienie ich parametrów i obszarów zastosowań.
  • Tomografia emisyjna; przedmiot i metody tomografii SPECT i PET, przegląd detektorów stosowanych w tomografii emisyjnej, omówienie gamma kamery (kamery Angera), geometryczna zdolność rozdzielcza gamma kamery (3h).
  • Tomografia NMR; zjawisko jądrowego rezonansu magnetycznego w ujęciu klasycznym i kwantowym, pobudzenie rezonansowe ośrodka i kształt odpowiedzi (zależność kształtu odpowiedzi od własności ośrodka), metody pomiarowe w tomografii NMR, kodowanie częstotliwościowe przestrzeni pomiarowej, metoda kodowania fazowego, zastosowania tomografii NMR (5h).


Zakres laboratorium
Celem laboratorium jest ilustracja omawianych technik tomograficznych oraz sposobów prezentacji i obróbki zdjęć warstwowych, praktyczne sprawdzenie wybranej metody rekonstrukcji.
  1. Opracowanie algorytmu symulującego prześwietlenie wiązką ołówkową - prezentacja sinogramu.
  2. Opracowanie algorytmu rekonstrukcji (wybraną metodą).
  3. Metody prezentacji i obróbki obrazów tomografii emisyjnej w wybranych technikach badań.
  4. Zasada działania tomografu impedancyjnego.
  5. Zjawisko rezonansu magnetycznego, metody pobudzenia, kształt odpowiedzi (FID), kodowanie częstotliwościowe przestrzeni pomiarowej.
  6. Metody oceny jakości tomogramów.

Literatura:

  1. R. Cierniak, "Tomografia komputerowa. Budowa urządzeń CT. Algorytmy rekonstrukcyjne", Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2005
  2. F. Jaroszyk, "Biofizyka", PZWL, Warszawa 2002
  3. J. W. Hennel, Podstawy teoretyczne tomografii magnetyczno-rezonansowej. Toruń: Wyd. Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 1999
  4. J. Sikora, "Algorytmy numeryczne w tomografii impedancyjnej i wirowoprądowej", Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2000
  5. S.F. Filipowicz, T. Rymarczyk, "Tomografia impedancyjna. Pomiary, konstrukcje i metody tworzenia obrazu", BEL Studio Sp. z o.o., Warszawa 2003
  6. W. Smolik, Materiały do wykładu , https:\\studia.elka.pw.edu.pl
  7. A. C. Kak, M. Slaney, "Principles of Computerized Tomographic Imaging", IEEE Press, IEEE Inc., 1988 (electronic copy (c) A. C. Kak, M. Slaney)
  8. Cierniak R. X-Ray Computed Tomography in Biomedical Engineering: Springer-Verlag; 2011.
  9. Kalender WA. Computed Tomography. Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications 3rd ed. Erlangen: Publicis Publishing; 2011
  10. M. T. Buzug, Computed Tomography: From Photon Statistics to Modern Cone-Beam CT: Springer, 2008.
  11. M. N. Wernick and J. N. Aarsvold, Emission Tomography. The Fundamentals of PET and SPECT.: Elsevier Inc., 2004
  12. G.T. Herman (editor), "Image reconstruction from projections, implementation and applications", Springer-Verlag, 1979
  13. G.T. Herman, "Image reconstruction from projections, The fundamentals of computerized tomography", Academic Press, 1980
  14. Herman G., Kuba A. (eds.) Advances in discrete tomography and its applications, Birkhauser, 2007, ISBN 0817636145
  15. F. Natterrer, "The mathematics of computerized tomography", John Wiley & Sons Ltd, 1986
  16. Berryman J.G. Nonlinear Inversion and Tomography, LN, MIT, 1991
  17. Bertero M., Boccacci P. Introduction to Inverse Problems in Imaging, IOP, 1998
  18. Z.H. Cho, J.P. Jones, M. Singh, "Foundation of Medical Imaging", John Wiley & Sons Inc, 1993
  19. C.N. Chen, D.I. Hoult, "Biomedical Magnetic Resonance Technology", IOP Publishing Ltd, 1989
  20. A.E. Todd-Pokropek, M.A. Viergever, "Medical Images: Formation, Handling and Evaluation", Springer-Verlag, 1992
  21. P. Grangeat, Tomography, ISTE Ltd, 2009
  22. G. L. Zeng, Medical Image Reconstruction. A Conceptual Tutorial, Springer, 2010
  23. D. S. Holder, Electrical Impedance Tomography: Methods, History and Applications Institute of Physics, 2004
  24. D. Sankowski i J. Sikora: editors, Electrical capacitance Tomography, Wydawnictwo Książkowe Instytutu Elektrotechniki, Warszawa 2010, ISBN 978-83-61956-00-6
  25. A. Kirsch, An Introduction to the Mathematical Theory of Inverse Problems, 2nd ed.: Springer, 2011.
  26. Bui A., Taira R.K. (eds.) Medical imaging informatics, Springer, 2010, ISBN 1441903844
  27. S. Smith, Digital Signal Processing: A Practical Guide for Engineers and Scientists,

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (w trakcie)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Piotr Bogorodzki, Grzegorz Domański, Jacek Kryszyn, Tomasz Olszewski, Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Piotr Bogorodzki, Grzegorz Domański, Jacek Kryszyn, Tomasz Olszewski, Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Piotr Bogorodzki, Grzegorz Domański, Jacek Kryszyn, Tomasz Olszewski, Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-17
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Piotr Bogorodzki, Grzegorz Domański, Jacek Kryszyn, Tomasz Olszewski, Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2016-10-01 - 2017-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2015-10-01 - 2016-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2014-09-29 - 2015-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 45 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2013-10-01 - 2014-02-23
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2012-10-01 - 2013-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Waldemar Smolik
Prowadzący grup: Waldemar Smolik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.