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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 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.

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
08:15
Vorlesungsende
09:45
Erste Vorlesung
Mittwoch, 05.04.2023

Übungen

Raum
ID 04/445
}
Übung beginnt
10:15
Übung endet
11:45
Die erste Übung ist am
Mittwoch, 12.04.2023

Prüfung

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

Ziele

Nach er­folg­rei­chem Ab­schluss das Modul ver­fü­gen die Stu­die­ren­den über Kennt­nis­se der wich­tigs­ten to­mo­gra­fi­schen dia­gnos­ti­schen Ab­bil­dungs­ver­fah­ren (Rönt­gen­com­pu­ter­to­mo­gra­phie, Ma­gnetre­so­nanz­to­mo­gra­fie). Sie ken­nen die tech­ni­schen Grund­kom­po­nen­ten der be­trach­te­ten bild­ge­ben­den Sys­te­me und kön­nen ihre Funk­ti­ons­wei­se er­klä­ren. Sie ver­ste­hen die grund­le­gen­den phy­si­ka­li­schen Ef­fek­te (z.B. Rönt­gen­schwä­chung, Kern­spin­re­so­nanz) und kön­nen diese dis­ku­tie­ren. Die Stu­die­ren­den ver­ste­hen die Theo­rie der to­mo­gra­fi­schen Re­kon­struk­ti­on (Fou­rier-Sli­ce-Theo­rem, Fou­rier-Dif­frac­tion Theo­rem) und kön­nen hier­aus den Auf­bau und die er­ziel­te Bild­qua­li­tät der be­trach­te­ten Sys­te­me ab­lei­ten und er­läu­tern. Sie sind in der Lage, be­kann­te Al­go­rith­men zur Bild­re­kon­struk­ti­on um­zu­set­zen und sich neue Al­go­rith­men selb­stän­dig zu er­schlie­ßen und zu be­wer­ten. Durch die Übun­gen in Klein­grup­pen, teil­wei­se an Rech­nern, sind die Stu­die­ren­den be­fä­higt, das Er­lern­te im Team prak­tisch um­zu­set­zen, Lö­sungs­an­sät­ze zu er­läu­tern und ar­gu­men­ta­tiv zu ver­tre­ten.
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Voraussetzungen

none

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. Mor­ne­burg, Heinz „Bild­ge­ben­de Sys­te­me für die me­di­zi­ni­sche Dia­gnos­tik“, Pu­bli­cis Cor­po­ra­te Pu­blis­hing, 1995
  2. Buzug, Thors­ten M. „Ein­füh­rung in die Com­pu­ter­to­mo­gra­phie. Ma­the­ma­tisch-phy­si­ka­li­sche Grund­la­gen der Bild­re­kon­struk­ti­on“, Sprin­ger, 2007
  3. den Boer, Jac­ques A., Vlaar­din­ger­bro­ek, Ma­ri­us T. „Ma­gne­tic Re­so­nan­ce Ima­ging. Theo­ry and Prac­tice“, Sprin­ger, 2003
  4. Kak, Avi­nash C., Sla­ney, Mal­colm „Prin­ci­ples of Com­pu­te­ri­zed To­mo­gra­phic Ima­ging“, I.​E.​E.​E.​Press, 1989
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Sonstiges

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