Nazwa przedmiotu:
Zaawansowane techniki przetwarzania obrazowych danych medycznych
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Beata Leśniak-Plewińska
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Przedmioty zaawansowane kierunku - obowiązkowe
Kod przedmiotu:
ZTPDM
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) laboratorium - 15 godz. ; c) egzamin – 2 godz. ; d) konsultacje - 3 godz. ; 2. Praca własna studenta 60, w tym: a) przygotowanie do i egzaminu - 20 godz. ; b) przygotowanie do ćwiczeń - 20 godz. ; c) opracowanie sprawozdań laboratoryjnych - 20 godz. ; Suma: 110 h (4 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,82 punktów ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 50, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) laboratorium - 15 godz. ; c) egzamin – 2 godz. ; d) konsultacje - 3 godz. ;
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1. Liczba godzin bezpośrednich 50, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) laboratorium - 15 godz. ; c) egzamin – 2 godz. ; d) konsultacje - 3 godz. ; 2. Praca własna studenta 60, w tym: a) przygotowanie do i egzaminu - 20 godz. ; b) przygotowanie do ćwiczeń - 20 godz. ; c) opracowanie sprawozdań laboratoryjnych - 20 godz. ; Suma: 110 h (4 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów i obrazów, podstaw obrazowania medycznego,
Limit liczby studentów:
nd
Cel przedmiotu:
Zapoznanie teoretyczne i praktyczne studentów z zaawansowanymi metodami przetwarzania i analizy obrazowych danych medycznych, w szczególności danych pochodzących z technik obrazowania ultradźwiękowego i tomograficznego.
Treści kształcenia:
Wykład: Przegląd podstawowych technik obrazowania medycznego i metod przetwarzania obrazowych danych medycznych. Miary jakości obrazów (obiektywne i subiektywne). DFT. Filtracja: poprawa jakości obrazu (wygładzanie, usuwanie spekli, detekcja krawędzi) i odtwarzanie obrazów (filtr Wienera). Metody oceny jakości filtracji. Segmentacja: przez progowanie (metody automatycznego wyznaczania progu, progowanie wielowymiarowe), przez podział, łączenie oraz podział i łączenie obszarów, metodą wododziałów, z użyciem aktywnych modeli i konturów. Metody oceny jakości segmentacji (współczynniki podobieństwa: Jaccarda, Sørensena i Dicea). Detekcja kształtu:. (transformacja Hougha). Geometryczne dopasowanie medycznych danych obrazowych (algorytmy analityczne i iteracyjne). Obrazowanie parametryczne (analiza tekstury). Wizualizacja obrazowych danych medycznych: obrazowanie 3D, wizualizacja wielkości tensorowych. Metody estymacji prędkości przepływu krwi, ich właściwości i ograniczenia. Obrazowanie prędkości przepływu krwi. Obrazowanie CFM, TVI/TDI. Zastosowania. Elastografia ultradźwiękowa i badanie właściwości mechanicznych tkanek. Metody estymacji przemieszczeń, odkształceń i szybkości odkształcenia. Zastosowania w diagnostyce medycznej. Obrazowanie tłumienia fali ultradźwiękowej. Obrazowanie z emisją kodowaną. Ew. inne metody specjalne. Laboratorium: Filtracja. Segmentacja struktur tkankowych. Iteracyjne metody dopasowania danych. Estymacja przemieszczeń i odkształceń.
Metody oceny:
Wykład: egzamin pisemny. Laboratorium: kartkówki i sprawozdania.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. Bankman IN Handbook of Medical Image Processing and Analysis, Elsevier Inc, 2008 2. Birkfellner W Applied medical image processing, CRC Press, 2011 3. Burger W, Burge MJ Principles of Digital Image Processing. Advanced Methods, Springer, 2013 4. Dhawan AP Medical image analysis, Wiley & Sons, 2011 5. Gonzalez RC, Woods RE Digital Image Processing, Pearson, 2018 6. Guy Ch, ffytche D An introduction to the principles of medical imaging, Imperial College Press, 2008 7. Haidekker M.A. Advanced Biomedical Image Analysis, Wiley, 2011 8. Jensen J.A. Estimation of Blood Velocities using Ultrasound - a Signal Processing Approach, Cambridge University Press, 1996 9. Loizou Ch, Pattichis CS, D’hooge (eds) J Handbook of speckle filtering and tracking in cardiovascular ultrasound imaging and video, .IET Healthcare Technologies Series, 2018 10. Malina W., Smiatacz M. Metody cyfrowego przetwarzania obrazów, Exit, 2005 11. Nowicki A. Ultradźwięki w medycynie, Wydawnictwo IPPT Pan, 2010 12. Petrou M., Petrou C. Image processing. The fundamentals, Wiley, 2010 13. Pruszyński B (red.) Diagnostyka obrazowa. Podstawy teoretyczne i metodyka badań, PZWL, 2000 14. Rangayyan RR Biomedical image analysis, CRC Press, 2005 15. Sonka M, Hlavac V, Boyle R Image processing, analysis, and machine vision, PWS Publishing 1999 16. Śliwiński A. Ultradźwięki i ich zastosowania, WNT, 2001 17. Tadeusiewicz R, Śmietański J Pozyskiwanie obrazów medycznych oraz ich przetwarzanie, analiza, automatyczne rozpoznawanie i diagnostyczna interpretacja, Wyd Studenckiego Towarzystwa Naukowego,Kraków, 2011 18. Teonnies KD Guide to Medical Image Analysis Methods and Algorithms, Springer, 2017 19. Zieliński T.P. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKiŁ 2005 20. J A Jensen, S Ivanov Nikolov, A C H Yu, D Garcia Ultrasound Vector Flow Imaging—Part I: Sequential Systems, IEEE Trans UFFC 2016 21. J A Jensen, S Ivanov Nikolov, A C H Yu, D Garcia Ultrasound Vector Flow Imaging—Part II: Parallel Systems, IEEE Trans UFFC 2016 22. Montaldo G et al, Coherent Plane-Wave Compounding for Very High Frame Rate Ultrasonography and Transient Elastography IEEE Trans UFFC 2009 23. Jensen J.A. Estimation of blood velocities using ultrasound, Cambridge Univ. Press,1996 24. J. D’hooge, A. Heimdal , F. Jamal , T. Kukulski , B. Bijnens , F. Rademakers , L. Hatle, P. Suetens G. R. Sutherland, Regional Strain and Strain Rate Measurements by Cardiac Ultrasound: Principles, Implementation and Limitations, Eur J Echocardiography (2000) 1, 154–170 25. M.H.Pedersen, T.X.Misaridis, J.A.Jensen, Clinical evaluation of chirp-coded excitation in medical ultrasound, Ultrasound in Medicine & Biology, 29, 6, 2003 26. R.Y.Chiao, X.Hao Coded Excitation for Diagnostic Ultrasound: A System Developer Perspective, 2003 IEEE Ultrasonic Symposium, 437-448 27. 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,
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ZTPDM_2st_W01
Zna i rozumie główne tendencje rozwojowe metod przetwarzania obrazowych danych medycznych
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, I.P7S_WK
Charakterystyka ZTPDM_2st_W02
Ma ogólną wiedzę z zakresu pojęć i problematyki przetwarzania cyfrowych obrazowych danych medycznych.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_02, W_03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, I.P7S_WK, III.P7S_WG, III.P7S_WK
Charakterystyka ZTPDM_2st_W03
W pogłębionym stopniu zna wybrane metody przetwarzania cyfrowych obrazowych danych medycznych
Weryfikacja: Egzamin, sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_02, W_03
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P7S_WG, III.P7S_WK, P7U_W, I.P7S_WG.o, I.P7S_WK
Charakterystyka ZTPDM_2st_W04
Zna metody filtracji, segmentacji i geometrycznego dopasowania obrazowych danych medycznych oraz ich wizualizacji
Weryfikacja: Egzamin, sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Charakterystyka ZTPDM_2st_W05
Zna metody estymacji prędkości i przemieszczeń stosowane w badaniach ultradźwiękowych
Weryfikacja: Egzamin, sprawozdania
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ZTPDM_2st_U01
Potrafi dobrać właściwą metodę filtracji, segmentacji, geometrycznego dopasowania i wizualizacji obrazowych danych medycznych
Weryfikacja: Ocena zadań realizowanych podczas zajęć laboratoryjnych. Sprawozdania.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U_01, U_02, U_03, U_04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO
Charakterystyka ZTPDM_2st_U02
Potrafi dobrać parametry estymacji przemieszczeń i odkształceń na podstawie danych
Weryfikacja: Ocena zadań realizowanych podczas zajęć laboratoryjnych. Sprawozdania.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U_04, U_01, U_02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UK, I.P7S_UO, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Charakterystyka ZTPDM_2st_U03
Potrafi zrealizować wybrane metody przetwarzania obrazowych danych medycznych z użyciem dostępnego oprogramowania (MATLAB/PMOD)
Weryfikacja: Ocena zadań realizowanych podczas zajęć laboratoryjnych. Sprawozdania.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U_01, U_02, U_03, U_07
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, I.P7S_UO, I.P7S_UU

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka ZTPDM_2st_K01
Potrafi współpracować w zespole uwzględniając potrzeby jego członków oraz przestrzegając zasad etyki studenta PW.
Weryfikacja: Obserwacja, ocena aktywności podczas zajęć
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_01, K_04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK, I.P7S_KO, I.P7S_KR
Charakterystyka ZTPDM_2st_K02
Potrafi komunikować się na tematy specjalistyczne ze różnymi kręgami odbiorców, w tym przedstawicielami sektora ochrony zdrowia.
Weryfikacja: ZTPDM_2st_K01
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_01, K_02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK, I.P7S_KO