Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Metody optyczne w medycynie

Koordynator przedmiotu:

prof. dr hab. inż. Andrzej Kołodziejczyk

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Fizyka Techniczna

Grupa przedmiotów:

Obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1050-FTFME-MSP-2MOM

Semestr nominalny:

1 / rok ak. 2020/2021

Liczba punktów ECTS:

4

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

wykład – 14 h, laboratorium 30 h, konsultacje – 2 h, studia literaturowe - 10 h, przygotowanie do laboratorium – 10 h, wykonanie sprawozdań z laboratorium - 20 h, przygotowanie do kolokwium - 10 h, kolokwium - 1 godz. Razem 97 h = 4 ECTS

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

wykład – 14 h, laboratorium – 30 h, konsultacje – 2 h, kolokwium – 1 h. Razem 47 h = 2 ECTS

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

laboratorium – 30 h, przygotowanie do laboratorium – 10 h, wykonanie sprawozdań z laboratorium – 20 h. Razem 60 h = 2,5 ECTS

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium30h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Elektrodynamika, Podstawy Optyki

Limit liczby studentów:

Cel przedmiotu:

Prezentacja zagadnień optycznych, które znajdują szerokie zastosowanie w diagnostyce i aparaturze medycznej, inżynierii biomedycznej oraz informatyce medycznej.

Treści kształcenia:

Wykład: 1. Koherencja czasowa i przestrzenna światła. Generacja podstawowych frontów falowych: sferycznych, płaskich, cylindrycznych. Omówienie doświadczenia Younga i interferometru Michelsona 2. Prezentacja układów interferometrycznych i ich zastosowań. Aberracje soczewek i ich analiza w układach interferometrycznych. 3. Funkcje odpowiedzi impulsowej i funkcje przenoszenia. Przybliżenie dyfrakcji Fresnela. Soczewka sferyczna w przybliżeniu Fresnela. 4. Podstawy fotometrii. Budowa ludzkiego oka i jego model. Optyka widzenia. 5. Ograniczenia i refrakcyjne wady wzroku. Starczowzroczność i jej korekcja. 6. Wzmacniacze obrazu i ich charakterystyki. Własności optyki dyfrakcyjnej i refrakcyjnej ze szczególnym uwzględnieniem aberracji chromatycznej. 7. Technika termowizyjna oraz jej zastosowania medyczne. Laboratorium: 1. Regulacja pinholi. Generacja fali płaskiej i sferycznej. Badanie jakości fali płaskiej na etalonie. Interferometr Michelsona. Doświadczenie Younga. 2. Interferometr Ronchiego - badanie jakości soczewek. Sensor Shack'a-Hartmann'a - badanie frontów sferycznych i płaskich. Interferometr Twymana-Greena. Test ostrza noża. 3. Badanie ostrości widzenia. Pomiary fotometryczne. Badanie przetworników optoelektronicznych (szum, rozdzielczość) - różne natężenie oświetlenia. Porównanie wyników. 4. Badanie aberracji chromatycznej soczewki refrakcyjnej i dyfrakcyjnej. Badanie odpowiedzi impulsowej oraz obrazowania przy użyciu soczewki sferycznej. Zbadanie głębi ostrości przy oświetleniu quasi monochromatycznym przy użyciu różnych elementów optycznych. Porównanie wyników. 5. Uruchomienie kamery termowizyjnej. Kalibracja i mody pracy. Dobór zakresu temperatur. Wykonanie pomiarów medycznych.

Metody oceny:

Kolokwium z wykładu: 50% punktów. Oceny z 5 ćwiczeń laboratoryjnych: 50% punktów. Ocena ostateczna – średnia z kolokwium i końcowej oceny z laboratorium.

Egzamin:

nie

Literatura:

1. Malacara D. Optical shop testing, 2nd ed. New York: Wiley, 1992. 2. Briers J.D. Optical testing: a review and tutorial for optical engineers, Optics and Lasers in Engineering 1999; vol.32;111-138. 3. Hecht E. Optics, 4th ed. San Francisco: Addison Wesley, 2002. 4. Mahajan V. E. Aberration theory made simple, Washington: SPIE, 1991. 5. Born M, Wolf E. Principles of optics, 6th ed. Oxford and New York: Pergamon Press, 1980. 6. Gross, H., Blechinger, F., & Achtner, B. (2008). Handbook of Optical Systems (Tom 4 Survey of Optical Instruments). (H. Gross, Red.) Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 7. Valberg, A. (2005). Light Vision Color. : John Wiley & Sons, Ltd. 8. Zając, M. (2007). Optyka okularowa. Wrocław: Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. 9. Skorko, M. (1971). Fizyka: PWN 10. John C. Russ "The Image Processing Handbook" CRC Press Inc. 2006. 11. E. R. Davies "Machine Vision" Academic Press 2006 12. Rafael C. Gonzales, Paul Wintz "Digital Image Processing " 2007 13. J. R. Parker „Algorithms for Image Processing and Computer Vision”, 2010

Witryna www przedmiotu:

http://www.if.pw.edu.pl/~labopt/.

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt MOM_W01

Ma podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu swojej specjalności.
Weryfikacja: Kolokwium, sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W03
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W03, X2A_W04, X2A_W05, T2A_W03, T2A_W04, InzA_W02, InzA_W05

Efekt MOM_W02

Ma wiedzę o tendencjach rozwojowych i najistotniejszych osiągnieciach z zakresu studiowanej specjalności.
Weryfikacja: Kolokwium, sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W06, T2A_W05, T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt MOM_U01

Potrafi określić kierunki dalszego uczenia się i zrealizować proces samokształcenia.
Weryfikacja: Kolokwium, sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U07, T2A_U05

Efekt MOM_U02

Potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski.
Weryfikacja: Sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U08
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U08

Efekt MOM_U03

Potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania nowych osiągnięć techniki i technologii w zakresie fizyki technicznej.
Weryfikacja: Kolokwium, sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U11
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U04, T2A_U12

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt MOM_K01

Potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy.
Weryfikacja: Sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_K01
Powiązane efekty obszarowe: X2A_K07, T2A_K06

Efekt MOM_K02

Potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania oraz identyfikować i rozstrzygać związane z tym dylematy.
Weryfikacja: Sprawozdania laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_K05
Powiązane efekty obszarowe: X2A_K03, T2A_K04, T2A_K05