FRF120 Rentgenová diagnostika

Přírodovědecká fakulta
jaro 2022
Rozsah
2/1/0. 3 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Ing. Lucie Súkupová, PhD. (přednášející)
Garance
Ing. Lucie Súkupová, PhD.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Dušan Hemzal, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Student by měl ovládat základní poznatky z atomové a jaderné fyziky. Rovněž se předpokládají znalosti z vyšší matematiky na úrovní bakalářského studia na fakultách přírodovědného zaměření.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Předmět se zabývá fyzikálními a fyzikálně-technickými aspekty rentgenové diagnostiky. Během výuky je studentům vysvětlena funkce rentgenového zařízení, vznik rentgenového záření (brzdného a charakteristického), tvorba rentgenového obrazu a je podán přehled jednotlivých zobrazovacích metod a jejich specifik z pohledu získání potřebné diagnostické informace a radiační zátěže pacienta. Pozornost je rovněž věnována na problematice spojené s dodržováním základních principů radiační ochrany osob (pacient/personál) v souladu s legislativními požadavky SÚJB. Cílem předmětu je představit studentům rentgenovou trubici jako zdroj ionizujícího záření, které je hojně využívané ve zdravotnictví a vytvořit tak kvalitní teoretický základ pro budoucí uplatnění v oboru – radiologický fyzik v radiodiagnostice. V rámci přednášek se studenti seznámí se základními fyzikálními a technickými aspekty konstrukce rentgenové trubice, s parametry a principy vzniku rtg záření (brzdného a charakteristického), základní teorii interakce rtg záření s látkou, systémem tvorby rtg obrazu a možnými typy detektorů rtg záření. Dále se studenti seznámí se specifiky jednotlivých zobrazovacích metod (zobrazovacích řetězců) - skiagrafie, skiaskopie, mamografie, angiografie, tomografie a dentální radiografie včetně příslušenství (monitory, kazety, čtečky apod.) Studenti získají přehled o řízení kontroly kvality a jakosti v rámci požadavků na radiační ochranu pracovníků, pacientů a dalších osob v souladu s platnou legislativou. Během cvičení se studenti (v návaznosti na přednášky) zaměří na některé praktické aspekty související s generací a vlastnostmi rtg záření, interakcí rtg záření s látkou, kvalitou obrazu, stanovením dávky nebo výpočtem stínicích parametrů rtg záření. Náplní letní praxe (viz odpovídající předmět) je spojení všech nabytých teoretických znalostí s praxí. Ukázka pracovišť, jak v klinickém provozu, tak po skončení klinického provozu, kdy jsou prováděny všechny potřebné kontroly a nutná měření dle platné legislativy. Student tímto dostane možnost, udělat si velmi reálný obraz o jeho případném budoucím povolání.
Výstupy z učení
Po absolvování tohoto předmětu by měl student mít základní představu o všech metodách (z fyzikálního, technického i matematického pohledu) zobrazování pomocí zdroje ionizujícího záření používaných v radiodiagnostice, o jejich použití v klinické praxi a základních pravidlech chování při jejich používání, jak z hlediska uživatele, tak z hlediska vyšetřovaného.
Po absolvovaní tohoto kurzu a související praxe bude student schopen samostatně řešit specifické problémy spojené s prací radiologického fyzika na pracovištích zabývajících se rentgenovou diagnostikou.
Osnova
  • Osnova přednášek:
  • 1. Historie rentgenové diagnostiky, rentgenová trubice – části a jejich funkce, charakteristiky.
  • 2. Vlastnosti záření generované rentgenkou, spektrum záření (charakteristické, brzdné), vliv parametrů na tvar spektra, kvalitativní rozdíly spekter pro různé zobrazovací metody, kolimace, filtrace.
  • 3. Interakce záření s látkou s ohledem na využití v radiodiagnostice – jejich vliv na dávku a kvalitu obrazu, rozptýlené záření a jeho redukce, kontrastní látky.
  • 4. Přehled receptorů rtg obrazu (včetně příslušenství) a principy vzniku obrazu I. – radiografický film (vyvolávací automat), paměťová fólie (čtečka), zesilovač obrazu.
  • 5. Přehled receptorů rtg obrazu (včetně příslušenství) a principy vzniku obrazu II. – digitální receptor obraz (přímá digitalizace) s přímou a nepřímou konverzí, CCD.
  • 6. Hodnocení kvality obrazu – artefakty, šum, kontrast, rozlišení, vztahy mezi parametry popisujícími kvalitu obrazu, ROC analýza, zpracování obrazu.
  • 7. Přehled základních zobrazovacích metody I. – skiagrafie, mamografie, dentální radiologie.
  • 8. Přehled základních zobrazovacích metody II. – skiaskopie, angiografie.
  • 9. Přehled základních zobrazovacích metod III. – tomografie – expoziční parametry, optimalizace, rekonstrukční algoritmy (sinogram, Radonova a Fourierova transformace).
  • 10. Dozimetrie v radiodiagnostice, používané dávkové veličiny, optimalizace a odhad radiační zátěže pro různé metody.
  • 11. Legislativní požadavky, "Atomový zákon", Vyhláška SÚJB o radiační ochraně. Radiační ochrana v rentgenové diagnostice – princip ALARA, princip zdůvodnění.
  • 12. Řízení jakosti (QC), praktická realizace – kontrola parametrů rentgenového zařízení a zobrazovacího procesu, optimalizace dle platné legislativy, diagnostické referenční úrovně, radiologické standardy.
  • Osnova cvičení:
  • 1. Teplotní zatížení rentgenky - analýza a využití charakteristik (katodová charakteristika rentgenky, zatěžovací charakteristiky a tepelné charakteristiky).
  • 2. Charakteristika spektra a pronikavých schopností rtg záření – polotloušťka, efektivní energie, koeficient homogenity.
  • 3. Kvalita obrazu – kontrast, rozlišení, šum, vliv protirozptylové mřížky, polostín, celková neostrost obrazu.
  • 4. Hodnocení kvality obrazu – vysoký a nízký kontrast, křivka kontrast detail, ROC analýza.
  • 5. Dávkové veličiny – K, KAP, Dg, CTDI, DLP, SSDE, způsoby výpočtu dávky na pacienta pro různé modality pomocí ZDS
  • 6. Hodnocení radiační zátěže – různé způsoby výpočtu (programy, konverzní faktory), výpočet mDRÚ/DRÚ, odhad dávky na plod.
Literatura
  • [1] Bushberg JT. The essential physics of medical imaging. 3. ed., Internat. Ed.S.1.: Lippincott Williams And W, 2011. ISBN 1451118104.
  • [2] Dance DR. et al. Diagnostic radiology physics – A handbook for teachers and students. IAEA, Vienna, 2014. Online: http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1564webNew-74666420.pdf
  • [3] Seidl Z. a kol. Radiologie pro studium i praxi. Grada 2012. ISBN 978-80-247-4108-6
  • [4] Nekula J. Radiologie, Olomouc, UP, 2001, ISBN 80-244-0259-9
  • [5] Armstrong P, Wastie M, Rocjal AG. Diagnostic imaging. Wiley-Blackwell: 2009. 480 p. ISBN-10: 1405170395
  • [6] Mettler F.A. Essentials of Radiology. Saunders: 2004, ISBN 07 21 60 52 73
  • [7] Singh H, Neutze J. (Eds.). Radiology fundamentals. Springer: 2012. 362 p. ISBN 978-1-4614-0943-4 or eBook ISBN 978-1-4614-0944-1.
Výukové metody
přednášky, cvičení
Metody hodnocení
ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2020, jaro 2021, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.