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Lehrstuhl für Medizintechnik

Tomografische Abbildungsverfahren

Gehalten von
Prof. Dr.-Ing. Georg Schmitz
Vorlesungsnr.
141223
Sprache
Deutsch
LP
5
SWS
4
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Moodle

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Inhalt

Mit tomografischen Bildgebungsverfahren können Bildscheiben von Gewebe- und Knochenstrukturen aus Projektionen rekonstruiert werden, d.h. aus gemessenen, integralen Beziehungen physikalischer Parameter. Die Computertomographie (CT) misst die Penetration von Röntgenstrahlen durch ein abzubildendes Volumen unter verschiedenen Winkeln und rekonstruiert den Röntgenschwächungskoeffizienten. Die Magnetresonanztomographie (MR) hingegen nutzt Effekte der Kernspinresonanz und bildet Protonendichten gewichtet nach Relaxationszeiten ab. Von den physikalischen und mathematischen Grundlagen bis hin zu praktisch wichtigen Rekonstruktionsverfahren werden alle Schritte von der Datenerfassung bis zum Bild vermittelt.

Mit Hilfe to­mo­gra­phi­scher Ab­bil­dungs­ver­fah­ren kön­nen aus Pro­jek­tio­nen, d.h. aus ge­mes­se­nen, in­te­gra­len Be­zie­hun­gen phy­si­ka­li­scher Pa­ra­me­ter, Schnitt­bil­der von Ge­we­be- und Kno­chen­struk­tu­ren re­kon­stru­iert wer­den. Bei der Computer­tomographie (CT) wird die Durch­dringung von Rönt­gen­strah­len durch ein ab­zu­bil­den­des Vo­lu­men unter ver­schie­de­nen Win­keln ge­mes­sen, und es er­folgt eine Re­kon­struk­ti­on des Röntgen­schwächungs­koeffizienten. Bei der Magnet­reso­nanz-Tomographie (MR-To­mo­gra­phie) wer­den hin­ge­gen kern­ma­gne­ti­sche Resonanz­effekte ge­nutzt, und es wer­den Relaxations­zeiten bzw. Protonen­dichten ab­ge­bil­det. Es wer­den von den phy­si­ka­li­schen und mathe­matischen Grund­la­gen bis zu prak­tisch wich­ti­gen Re­kon­struk­ti­ons­ver­fah­ren alle Schrit­te von der Daten­aufnahme bis zum Bild ver­mit­telt.

Vorlesungen

Raum
ID 04/445
}
Vorlesungsbeginn
08:30
Vorlesungsende
10:00
Erste Vorlesung
Mittwoch, 09.04.2025

Übungen

Raum
ID 04/445
}
Übung beginnt
10:15
Übung endet
11:45
Die erste Übung ist am
Mittwoch, 09.04.2025

Prüfung

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Prüfungsform
Mündliche Prüfung
Prüfungstermin
Individuelle Absprache
Prüfungsdauer
30 Minuten
l
Prüfungsanmeldung
FlexNow
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Ziele

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls haben die Studierenden Kenntnisse über die wichtigsten tomographischen bildgebenden Diagnoseverfahren (Röntgen-Computertomographie, Magnetresonanztomographie). Sie kennen die grundlegenden technischen Komponenten der betrachteten bildgebenden Systeme und können deren Funktionsweise erklären. Sie verstehen die grundlegenden physikalischen Effekte (z.B. Röntgenabschwächung, Kernspinresonanz) und können sie diskutieren. Die Studierenden verstehen die Theorie der tomographischen Rekonstruktion (Fourier-Slice-Theorem, Fourier-Diffraction Theorem) und können den Aufbau und die erreichte Bildqualität der verschiedenen Systeme herleiten und erklären. Sie sind in der Lage, bekannte Algorithmen zur Bildrekonstruktion zu implementieren und selbständig neue Algorithmen zu entwickeln und zu bewerten. Durch die Übungen in kleinen Gruppen, teilweise am Computer, sind die Studenten in der Lage, das Gelernte in einem kleinen Team anzuwenden. Sie sind in der Lage, ihre Lösungen zu erklären und Argumente zu präsentieren.
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Voraussetzungen

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Vorkenntnisse

Kennt­nis­se der Sys­tem­theo­rie, Fou­rier-Trans­for­ma­ti­on und Si­gnal­ver­ar­bei­tung, die denen ent­spre­chen, die als Grund­la­gen in den Vor­le­sun­gen des Ba­che­lor­stu­di­en­gan­ges Elek­tro­tech­nik und In­for­ma­ti­ons­tech­nik ver­mit­telt wer­den.

Literatur

  1. Oppelt (Hrsg.): Imaging Systems for Medical Diagnosis. 4. Auflage 2005. Publicis MCD Verlag. ISBN 3-89578-226-2.
  2. Buzug: Einführung in die Computertomographie. 1. Auflage 2004. Springer. ISBN 3-540-20808-9.
  3. Kak, Slaney: Principles of Computerized Tomographic Imaging. 1987, IEEE Press. ISBN 0-87942-198-3
  4. Vlaardingerbroek, den Boer: Magnetic Resonance Imaging. Springer, Berlin Heidelberg, 1996
  5. Liang, Lauterbur: Magnetic Resonance Imaging. A Signal Processing Perspective. 2000, IEEE Press. ISBN 0-7803-4723-4.
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Sonstiges

Die­se Lehrverstaltung wird über Mood­le or­ga­ni­siert. Die notwendigen Informationen werden in der ersten Vorlesung mitgeteilt.