Obrazowanie medyczne
\- notatki z wykładu
===

:::danger
Zajęcia w piątek 22.12.2022
UWAGA! Zamiast zajęć jest samodzielne czytanie tekstu
:::

### Zadanie domowe
Należy wybrać i przeczytać jeden z dwóch artykułów:
1. [Reconstructing faces from fMRI patterns using deep generative neural networks](https://drive.google.com/file/d/129MWTYpyFGy4VzisqK_gZ24uGpypsKh2/view?usp=share_link)
2. [Review of an initial experience with an experimental spectral photon-
counting computed tomography system](https://drive.google.com/file/d/1oQaT0Bq93YlvDaKiGC2TLivfIdIE8rMG/view?usp=share_link)

Artykuły zostaną wspólnie omówione na pierwszych zajęciach po przerwie świątecznej. Na kolokwium jedno z pytań będzie dotyczyło najważniejszych myśli zawartych w wybranym przez siebie artykule.

#### Sugestie: jak czytać artykuł naukowy?
1. Zastanów się, czego spodziewasz się po artykule na podstawie tytułu i abstraktu?
2. Obejrzyj rysunki i podpisy. Czy potrzebujesz jakichś dodatkowych informacji, aby je zrozumieć?
3. Przejrzyj tytuły rozdziałów i podrozdziałów. Czy potrafisz wskazać, który z nich opisuje najważniejszą metodę i najważniejszy uzyskany wynik?
4. Przeszukuj treść w poszukiwaniu elementów do układanki: jaka jest główna idea, którą autorzy chcieli nam przekazać?
5. Nie ma potrzeby czytać i rozumieć w artykule wszystkich szczegółów

:::warning
środa 21.12.2022
:::

## Procedura obrazowania MRI
### Omówiliśmy:
- [x] działanie cewek gradientowych
- [x] pobudzanie plastra o zadanej wartości z
- [x] rejestrowanie sygnału FID z częstością zależną od x
- [x] kodowanie fazowe zależne od y

:::warning
piątek 16.12.2022
:::

## Stałe relaksacji T1, T2, T2*
### Omówiliśmy:
- [x] synchronizację i desynchronizację precesji protonów
- [x] sens stałych relaksacji poprzecznej (spin-spin) T2 i T2*
- [x] przekazywanie energii między spinem a siecią
- [x] zależność stałej relaksacji podłużnej (spin-sieć) T1 od własności mechanicznych badanej substancji i wartości indukcji pola magnetycznego

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadania 23 i 24 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing)

:::warning
środa 14.12.2022
:::

## MRI
### Omówiliśmy:
- [x] budowę skanera MRI
- [x] działanie cewki głównej i cewki nadawczo - odbiorczej
- [x] zachowanie magnetyzacji w czasie

:::warning
piątek 09.12.2022
:::

## Wypadkowy moment magnetyczny (magnetyzacja)
### Omówiliśmy:
- [x] wyprowadzenie wzoru na magnetyzację próbki w zewnętrznym polu magnetycznym B w temperaturze T
- [x] porównanie podejścia falowego i kwantowego w opisie rezonansu magnetycznego
- [x] sposób pomiaru poprzecznej składowej magnetyzacji

:::warning
środa 07.12.2022
:::

## Rezonans spinowy
### Omówiliśmy:
- [x] własności kwantowe spinów
- [x] doświadczenie Sterna-Gerlacha
- [x] energię potencjalną magnesu w zewnętrznym polu magnetycznym
- [x] przechodzenie spinów między stanami o niższej i wyższej energii potencjalnej

:::warning
piątek 02.12.2022
:::

## Precesja protonu w polu magnetycznym
### Omówiliśmy:
- [x] moment magnetyczny protonu i jego związek z momentem pędu
- [x] klasyczne wyprowadzenie częstości precesji namagnesowanego bąka w zewnętrznym polu magnetycznym

:::warning
środa 30.11.2022
:::

## PET

:::warning
piątek 25.11.2022
:::

## Kamera gamma
### Omówiliśmy
- [x] aktywność i czas połowicznego rozpadu radioizotopów
- [x] radiofarmaceutyki gamma promieniotwórcze
- [x] budowę i działanie kamery gamma
- [ ] zasadę powstawania obrazu i rozdzielczość kamery gamma

---

:::warning
środa 23.11.2022
:::

## Rekonstrukcja w tomografii
### Omówimy
- [x] rekonstrukcję metodą filtrowanej projekcji wstecznej
- [x] iteracyjną metodę rekonstrukcji
- [x] rekonstrukcję z wykorzystaniem transformaty Fouriera
- [x] twierdzenie o plasterku
- [x] zadania 12 i 18

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 17 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---
:::warning
piątek 18.11.2022
:::

## Tomografia komputerowa
### Omówiliśmy
- [x] działanie tomografu rentgenowskiego
- [x] pojęcia projekcji, profilu projekcji i sinogramu
- [x] rekonstrukcję metodą projekcji wstecznej

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 12 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

:::warning
środa 16.11.2022
:::

## Kolokwium I

---

:::warning
Środa 9.11.2022
:::
## Wykład 10. Różne zadania
### Omówiliśmy

- [x] zadania 6, 8, 9, 10, 15, 19 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 15 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---

:::warning
Piatek 5.11.2022
:::

## Wykład 9. Diagnoza
### Omówiliśmy
- [x] podejmowanie decyzji klinicznych na podstawie obrazowania
- [x] sposoby oceny skuteczności algorytmu klasyfikacyjnego
- [x] zagadnienie segmentacji obrazu
- [x] rewolucję głębokich konwolucyjnych sieci neuronowych

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 10 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---
:::warning
Piątek 28.10.2022
:::

## Wykład 8. Oddziaływanie fotonów X z materią
### Omówiliśmy
- [ ] skalę podwójnie logarytmiczną na wykresach
- [ ] pochłanianie na drodze efektu fotoelektrycznego w zależności od
- [ ] energii fotonów $h\nu$
- [ ] liczby atomowej przeszkody $Z$
- [ ] rozpraszanie comptonowskie
- [ ] Zrobilismy zadanie 13 ze zbiorku zadań

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 13 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---

:::warning
Środa 26.10.2022
:::

## Wykład 7. Rozdzielczość obrazowania
### Omówiliśmy
- [x] Rozdzielczość obrazu
- [x] funkcję rozmycia punktu (PSF) lub linii (LSF)
- [x] funkcję przenoszenia modulacji (MTF)
- [ ] Zadania ze zbiorku
- [x] 1
- [x] 2
- [x] 5
- [ ] 6
- [x] 7
- [x] 8

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 5 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---

:::warning
Piątek 21.10.2022
:::

## Wykład 6. Jakość zdjęcia rentgenowskiego
### Omówiliśmy
- [x] Szum poissonowski
- [x] Porównanie zapisu na błonie fotograficznej i zapisu cyfrowego
- [x] Rozdzielczość geometryczną zdjęcia rentgenowskiego
- [x] Pojęcia opisujące jakość obrazowania:
- [x] stosunek sygnału do szumu (SNR)
- [x] stosunek kontrastu do szumu (CNR)
- [x] błąd kwantyzacji

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 7 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---

:::warning
Środa 19.10.2022
:::

## Wykład 5. Zdjęcie rentgenowskie
### Omówiliśmy
- [x] Interpretację płaskiego zdjęcia rentgenowskiego
- [x] Zjawisko osłabiania wiązki w materiale
- [x] pojęcie przekroju czynnego
- [x] pojęcie współczynnika osłabienia
- [x] pojęcie warstwy połowiącej HVL (Half-value layer)
- [x] wyprowadzenie wzoru $I=I_0 e^{-\mu x}$
- [x] Mechanizm powstawania promieniowania rentgenowskiego
- [x] budowa lampy rentgenowskiej
- [x] promieniowanie charakterystyczne
- [x] promieniowanie hamowania
- [x] widmo promieniowania w funkcji energii i długości fotonów
- [x] Zjawisko tzw. filtrowania i utwardzania wiązki
- [x] efekt Heela

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 1 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---
:::warning
Piątek 14.10.2022
:::

## Wykład 4. Przegląd metod obrazowania medycznego. Odkrycie Rentgena.
### Omówiliśmy
- [x] Różne metody obrazowania wykorzystywane w medycynie
- [x] Historię odkrycia Rentgena
- [x] Zagadnienie standardu zapisu obrazów medycznych - DICOM

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 2 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---
:::warning
Środa 12.10.2022
:::
## Wykład 3. Częstość przestrzenna
### Omówiliśmy
- [x] Przechodzenie między reprezentacją przestrzenną i częstościową
- [x] Transformatę Fouriera 2D i widmo częstościowe obrazu
- [x] Filtrowanie cyfrowe
- [x] Zadania 3 i 4 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 3 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---
:::warning
Piątek 07.10.2022
:::

## Wykład 2. Matematyka
### Omówiliśmy
- [x] Znormalizowaną funkcję Gaussa
- [x] Deltę Diraca
- [x] Transformatę Fouriera 1D
- [x] Splot funkcji

### Zadanie domowe dla nieobecnych
Zadanie 4 ze [zbiorku zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing).

---
:::warning
Środa 05.10.2022
:::

## Wykład 1. Mikroskop.
### Omówiliśmy
- [x] Działanie soczewki i budowę mikroskopu
- [x] Rozchodzenie się światła za soczewką i pierścienie Airego
- [x] Rozdzielczość mikroskopu według Raileygha

---
## Informacje organizacyjne
- ==Uwaga!== W piątki wykłady rozpoczynają się o godzinie 8:30.
:::success
### Materiały
- Podręcznik znajduje się na [brain_wiki](https://brain.fuw.edu.pl/edu/index.php/Obrazowanie_Medyczne)
- Materiały z zajęć znajdują się na [dysku googla](https://drive.google.com/drive/folders/1_CWuoSK2bYSAdRMKQ8rPfsCRFQmTADRS?usp=sharing)
W szczególności jest tam [zbiorek zadań](https://drive.google.com/file/d/1nvTorTfEhL9RBwzu65O-EesJ29l9NGaz/view?usp=sharing) oraz [pytania na egzamin](https://drive.google.com/file/d/1j5voLLhfGLYrYPtpxRDdFDCWTy47XRZ-/view?usp=sharing).

### Zaliczenie
- Obecność na zajęciach jest obowiązkowa (trzy nieobecności są dozwolone).
- Przewidziane są dwa kolokwia i egzamin ustny.
- Jeśli ktoś uczestniczył w zajęciach, wówczas na koniec semestru otrzyma propozycję oceny. Ocena z przedmiotu będzie wyliczana według wzoru:
ocena = max ( ocena_z_kolokwiów, ocena_z_egzaminu )
- Można wymazać nieobecność oddając rozwiązanie odpowiedniego zadanie domowego.
- Osoby, które nie spełnią kryterium obecności na zajęciach uzyskają końcową ocenę wyliczoną ze wzoru:
ocena = mean ( ocena_z_kolokwiów, ocena_z_egzaminu )

:::