Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Technika ultradźwiękowa w diagnostyce medycznej
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. inż. Krzysztof Kałużyński, dr inż Szymon Cygan
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Obieralne
Kod przedmiotu:
TUD
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2021/2022
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. liczba godzin kontaktowych – 32 godz., w tym obecność na wykładach 18 godz., obecność na laboratorium 12 godz., konsultacje 2h 2. praca własna studenta – 43 godz., w tym przygotowanie do kolokwium 23 godz., przygotowanie do laboratorium 10 godz, opracowanie sprawozdań 10 godz., Łączny nakład pracy studenta wynosi 75 godz., co odpowiada 3 pkt. ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,28 pkt. ECTS, co odpowiada 32 godz. kontaktowym.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0.96 pkt. ECTS, co odpowiada 12 godz. ćwiczeń laboratoryjnych plus 10 godz. opracowania wyników laboratorium, konsultacje 2godz
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
znajomość matematyki i fizyki, podstaw teorii sygnałów i systemów, podstaw elektroniki na poziomie kursu dla studiów inżynierskich kierunku IB, zalecana znajomość środowiska MATLAB
Limit liczby studentów:
24
Cel przedmiotu:
nabycie podstawowej znajomości nt. wykorzystania techniki ultradźwiękowej w diagnostyce medycznej
Treści kształcenia:
Podstawowe pojęcia związane z ruchem falowym. Rodzaje fal. Przemieszczenie i prędkość cząstki. Impedancja akustyczna. Ciśnienie i natężenie fali. Rozwiązania równania falowego. Równanie Eulera. Przekształcenie Fouriera – rola w technice ultradźwiękowej. Podstawy obrazowania w ujęciu systemowym. Propagacja fali akustycznej w tkankach. Źródło elementarne fali kulistej. Całka Kirchhoffa. Przykłady źródeł. Bliska i daleka strefa promieniowania. Kierunkowość źródła. Przekształcenie Fouriera jako narzędzie określania właściwości rozkładu ciśnienia w strefie dalekiej. Przetwornik płaski. Rozkład ciśnienia generowanego przez przetwornik płaski i jego przekrój. Przetwornik liniowy. Układy źródeł elmentarnych i liniowych. Elektroniczne ogniskowanie i odchylanie wiązki przy nadawaniu w strefie dalekiej i w strefie bliskiej. Elektroniczny beamforming przy odbiorze. Podstawowe wiadomości nt. budowy sond do obrazowania. Podstawowe metody obrazowania – A, 2D, M i C. Funkcjonalny schemat blokowy ultrasonografu. Pomiary prędkości przepływu krwi. Zjawisko Dopplera i pomiar metodą fali ciągłej. Podstawowe zależności i schematy blokowe. Pomiar prędkości metodą impulsową. Podstawowe zależności i schematy blokowe. Analiza widmowa sygnałów dopplerowskich prędkości przepływu krwi i podstawowe parametry diagnostyczne. Wstęp do obrazowania rozkładu prędkości przepływu krwi. Zjawisko piezoeleketryczne. Schemat zastępczy przetwornika. Dopasowanie. Współpraca przetwornika z układami elektronicznymi. Pomiary parametrów przetworników ultradźwiękowych. Przykłady budowy przetworników. Sondy wieloelementowe – typologia i właściwości. Zjawiska termiczne i mechaniczne związane z ekspozycję na działanie ultradźwięków. Parametry stosowane w ocenie poziomu emisji i skutków ekspozycji. Indeksy cieplny i mechaniczny. Tendencje rozwojowe. Elastografia. Obrazowanie harmoniczne. Obrazowanie kodowane. Kontrasty ultradźwiękowe. Inne techniki. Laboratorium 1. Analiza sygnałów występujących w diagnostycznej aparaturze ukltradźwiękowej 2. Obsługa ultrasonografu. Badanie fantomów ultradźwiękowych. Badanie tłumienia w fantomie i w tkankach w funkcji drogi propagacji i częstotliwości. 3. Badanie właściwości przetworników ultradźwiękowych. 4. Przepływomierz dopplerowski - pomiary wybranych parametrów. Dopplerowskie pomiary przepływów w naczyniach, analiza widmowa sygnałów, wyznaczanie parametrów diagnostycznych.
Metody oceny:
zaliczenie/kolokwium
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Śliwiński A. Ultradźwięki i ich zastosowania, WNT, 2001 2. Nowicki A. Podstawy ultrasonografii dopplerowskiej, PWN, 1995 3. Nowicki A. Ultradźwięki w medycynie, Wyd.IPPT, 2010 4. Łypacewicz G. Piezoelektryczne układy nadawczo-odbiorcze dla celów ultrasonografii, Prace IPPT, 1995 5. Jensen J.A. Ultrasound imaging and its modeling, w :”Imaging of Complex Media with Acoustic and Seismic Waves”, Springer Verlag, 2000 6. Jensen J.A. Estimation of blood velocities using ultrasound, Cambridge Univ. Press,1996 7. Opieliński K. Zastosowanie transmisji fal ultradźwiękowych do charakteryzowania i obrazowania struktury ośrodków biologicznych, Oficyna Wyd. P.Wroc. 2011 8. Jensen JA, S Ivanov Nikolov, A C H Yu, D Garcia Ultrasound Vector Flow Imaging—Part I: Sequential Systems, IEEE Trans UFFC 2016 9. Jensen JA, S Ivanov Nikolov, A C H Yu, D Garcia Ultrasound Vector Flow Imaging—Part II: Parallel Systems, IEEE Trans UFFC 2016 10. Montaldo G et al, Coherent Plane-Wave Compounding for Very High Frame Rate Ultrasonography and Transient Elastography IEEE Trans UFFC 2009 11. Pedersen MH, T.X.Misaridis, J.A.Jensen, Clinical evaluation of chirp-coded excitation in medical ultrasound, Ultrasound in Medicine & Biology, 29, 6, 2003, 895-905 12. Wells PN, Liang HD Medical ultrasound: imaging of soft tissue strain and elasticity. Journal of the Royal Society, Interface, Jun 2011, 8(64):1521-1549, DOI: 10.1098/rsif.2011.0054 13. Cikes M, L Tong, GR Sutherland J D’hooge Ultrafast Cardiac Ultrasound Imaging: Technical Principles, Applications, and Clinical Benefits JACC: Cardiovascular Imaging Volume 7, Issue 8, August 2014, Pages 812-823 https://doi.org/10.1016/j.jcmg.2014.06.004
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
zna specyfikę tkanek biologicznych jako medium propagacji fal i wynikające zeń implikacje dla aparatury
Weryfikacja: Zaliczenie wykładu, kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG.o, P6U_W
Charakterystyka W02
ma elementarną wiedzę w zakresie architektury ultradźwiękowych urządzeń diagnostycznych
Weryfikacja: zaliczenie/kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_W, I.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
potrafi obsłużyć ultrasonograf i przeprowadzić badanie fantomów
Weryfikacja: ocena przebiegu zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10, K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Charakterystyka U02
Potrafi przeprowadzić pomiar podstawowych parametrów przepływomierza ultradźwiękowego
Weryfikacja: Ocena przebiegu zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
potrafi pracować w zespole
Weryfikacja: ocena przebiegu zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P6U_K, I.P6S_KR