Biomedical Imaging

 

Diese Vorlesung bietet eine umfassende Einführung in die grundlegenden Prinzipien, Physik und Rekonstruktionsmethoden, die modernen biomedizinischen Bildgebungsverfahren zugrunde liegen. Die Studierenden werden erkunden, wie physikalische Wechselwirkungen zwischen Energie und biologischem Gewebe die Basis der diagnostischen Bildgebung über mehrere Modalitäten bilden.

Die Vorlesung deckt ein breites Spektrum an Bildgebungstechnologien ab, darunter:

• Positronen-Emissions-Tomographie (PET): Prinzipien des radioaktiven Zerfalls, Koinzidenzdetektion, tomografische Bildrekonstruktion und deren Verwendung in der funktionellen und metabolischen Bildgebung.
• Ultraschall (US): Wellenausbreitung im Gewebe, Reflexion, Streuung und Bilderzeugung unter Verwendung von Beamforming und Signalverarbeitung, einschließlich der Stärken in der Echtzeitbildgebung sowie der Grenzen in Bezug auf Eindringtiefe und Auflösung.
• Röntgen- und Computertomographie (CT): Röntgenerzeugung, Abschwächung, Detektordesign und Rekonstruktionsalgorithmen sowie Diskussionen über Strahlendosisüberlegungen und klinische Anwendungen in der anatomischen Bildgebung.
• Magnetresonanztomographie (MRT/MRI): Physik der Kernspinresonanz, Relaxationsmechanismen, Gradientenkodierung, k-Raum-Rekonstruktion sowie Bewertung von Bildgeschwindigkeit, Kontrastmechanismen und praktischen Einschränkungen.
• Mikroskopie: Prinzipien der optischen Bildgebung, Auflösungsgrenzen und moderne Kontrastmechanismen mit Betonung auf ihrer Rolle bei zellulärer und molekularer Visualisierung.
• Endoskopie: Design optischer Systeme, Beleuchtung und Techniken zur Bilderfassung in minimalinvasiven Diagnosen mit Hervorhebung ihres klinischen Nutzens und räumlichen Einschränkungen.
• Magnetpartikelbildgebung (MPI): Verhalten magnetischer Nanopartikel, Signalkodierung und Rekonstruktionsansätze mit Diskussion über ihre aufkommenden Anwendungen und aktuellen technischen Herausforderungen.

Im Verlauf der Vorlesung wird Wert darauf gelegt, nicht nur die grundlegende Physik und die Methoden zur Bildrekonstruktion zu begreifen, sondern auch die Einschränkungen, Kompromisse sowie praktischen Anwendungen jeder Modalität zu verstehen.

Am Ende des Kurses werden die Studierenden ein solides Verständnis dafür erlangt haben, wie biomedizinische Bildgebungssysteme funktionieren, wie ihre Bilder erzeugt und rekonstruiert werden sowie wie verschiedene Modalitäten sich gegenseitig im gesamten Spektrum klinischer und Forschungsanwendungen ergänzen – von molekularer bis hin zur Ganzkörperbildgebung

 

Termine Vorlesung und Übung siehe RWTHOnline.