UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

INSTITUTO DE FÍSICA

Declaração

Disciplina: Física de Imagens Médicas
Código: IFI0224
Carga Horária Total: 64h
Núcleo: Específico Optativo
Unidade: IF

Ementa

Radiografia; Fluoroscopia; Mamografia; Tomografia Computadorizada (CT); Imagem por Medicina Nuclear; Imagem por Ressonância Magnética (MRI); Imagens por Ultrassom; Imagens Termográficas (Termografia).

Programa

1. INTRODUÇÃO:
1.1 História das imagens médicas e noções de Radiografia;
1.2 Fluoroscopia;
1.3 Mamografia;
1.4 Medicina Nuclear e de novas modalidades de imagens médicas.
2. TEORIA DA FORMAÇÃO DE IMAGENS:
2.1 - Características gerais de imagem, aquisição de dados e reconstrução de imagem;
2.2 - Especificidade, Sensibilidade e a Característica de Operação do Receptor (ROC);
2.3. Resolução espacial: frequência espacial, função de espalhamento linear (LSF), função de espalhamento pontual (PSF), função de transferência de modulação;
2.4 - Relação Sinal-Ruído (SNR);
2.5 - Relação Contraste-Ruído (CNR);
2.6 - Filtros de imagem;
2.7 - Aquisição de dados: Conversor Analógico-Digital (ADC). Faixa dinâmica e resolução. Frequência de amostragem e largura de banda. Sobreamostragem digital;
2.8. Artefatos de imagem;
2.9. Transformadas de Fourier: Transformada de Fourier de sinais no domínio do tempo e frequência espacial. Propriedades usuais da transformada de Fourier;
2.10. Retroprojeção, Sinogramas e Retroprojeção filtrada.
3. IMAGEM POR ULTRASSOM (IUS):
ParTE I - Princípios Físicos:
3.1. Equação de onda acústica, reflexão, transmissão, atenuação, refração, absorção e espalhamento;
3.2. Campo de radiação acústico: contínuo e excitação por pulsos, zonas de Fraunhofer e de Fresnel;
3.3. Ultrassom pulso-eco, formação de imagem e resposta da point spread function;
3.4. Execução de um algoritmo de formação de imagem;
PARTE II - Princípios de Engenharia:
3.5. Projeto e propriedades de transdutores;
3.6. Transdutores multielemento: direção do feixe, foco dinâmico e configurações comuns;
3.7. Eletrônica do ultrassom pulso-eco;
3.8. Formas de varredura e exibição de imagens: modo-A, modo-M, modo-B, modo-C, duplex, colorido; Ultrassom Doppler:
3.9. Princípio Doppler, deslocamento e espectro Doppler;
3.10. Instrumentação do ultrassom Doppler: Onda contínua: filtragem de banda lateral, demodulação da portadora, demodulação de onda pulsada em fase e quadratura;
3.11. Visita à sala de um equipamento de ultrassom clínico;
3.12. Simulação e Aplicações Clínicas.
4. IMAGEM POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA (IRM):
4.1. Spin e momento de dipolo magnético;
4.2. Descrição clássica e quântica da ressonância magnética nuclear (RMN);
4.3. Equações de Bloch, experimento básico de RMN e Decaimento de Indução Livre (FID);
4.4. RMN pulsada e sequências de pulsos;
4.5. Processos de relaxação e suas medidas: spin-rede (T1) e spin-spin (T2);
4.6. Formação e reconstrução da imagem:
4.6.1. Gradiente de campo magnético;
4.6.2. Retroprojeção filtrada usando excitação seletiva e codificação em frequência;
4.6.3. Reconstrução da imagem por transformada de Fourier direta;
4.7. Segurança em RMN, efeitos biológicos e perigos;
4.8. Visita à sala de um tomógrafo de ressonância magnética;
4.9. Simulação e Aplicações Clínicas.
5. IMAGEM POR TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA (ITC) DE RAIO-X:
5.1. Introdução e história;
5.2. Instrumentação da tomografia computadorizada e tecnologia dos tubos de raios-X;
5.2.1. Sistemas detectores: artefatos de imagem; TC quantitativa; tomografia de alta velocidade: TC janelada, TC espiral, TC por feixe de elétrons;
5.3. Visita à sala de um tomógrafo computadorizado de raios-X.
5.4. Simulação e Aplicações Clínicas;
5.4.1. Reconstrução imagem por projeções:
5.5. Séries de Fourier, Integral de Fourier e Transformada de Fourier;
5.6. Equação da retroprojeção filtrada continua para dados paralelos;
5.7. Efeitos finitos da largura de banda na reconstrução da imagem;
5.8. Execução de um algoritmo de retroprojeção filtrada;
5.9. Projeções direcionais de feixes (fanbeam);
5.10. Métodos algébricos de reconstrução de imagem;
5.11. Exibição de imagem: renderização volumétrica;
5.12. Reconstrução de imagens de feixes difratados;
5.13. Visita à sala de um equipamento de tomografia de raios-x;
5.14. Simulação e Aplicações Clínicas.

Bibliografia Básica

BUSHBERG, J. T.; SEIBERT, J. A.; LEIDHOLFT JUNIOR, E. M.; BOONE, J. M. The essential physics of medical imaging, 3 a ed., Lippincott Willians & Wilkins, 2011.
HENDEE, W. R; RITENOUR, E. R. Medical Imaging Physics, New York: John Wiley & Sons, 2003.
BUSHONG, C. S. Ciência Radiológica Para Tecnólogos, 9a ed., Elsevier, 2010.

Bibliografia Complementar

BROWN, M. A.; SEMEIKA, R. C. MRI: Basic Principles and Applications, 3 a ed., New York: John Wiley & Sons, 2005.
ATTIX, F. H. Introduction to radiological physics and radiation dosimetry, New York: John Wiley & Sons, 1986.
JOHNS, H. E.; CUNNINGHAN, J. R. The physics of radiology, 4 a ed., Charles C. Thomas, 1983.
POWSNER, R. A.; POWSNER, E. R. Essential Nuclear Medicine Physics, 2 a ed., John Wiley & Sons, 2008.
BOURNE, R. Fundamentals of Digital Imaging in Medicine, 1 a ed., Springer, 2010.

Documento assinado eletronicamente por Rodrigo Massanori Vilela Utino, Secretário, em 11/11/2021, às 11:26, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no § 3º do art. 4º do Decreto nº 10.543, de 13 de novembro de 2020.

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