B031372 - BIOIMAGES

Principi fisici e tecnologie per la formazione di immagini mediche (radiologia, medicina nucleare, ultrasuoni, bioimmagini ottiche, risonanza magnetica, ricostruzione di tomografie)

- Bioimmagini di G. Coppini, S.Diciotti, G. Valli, Pàtron ed., Bologna, 2012.


- PDF delle diapositive presentate a lezione ed esercitazione.

Conoscere le tecniche di formazione delle immagini mediche;
approfondifre le conoscenze sul trattamento delle immagini mediche

1)CARATTERIZZAZIONE DEI SISTEMI DI IMMAGINE: frequenza spaziale e MTF, contrasto, risoluzione, rapporto segnale/rumore, immagini fotoniche e diseguaglianza di Rose, efficienza di rivelazione, fattori di distorsione. Teoria del rilevamento del segnale, curve ROC, curve FROC.

2)ELABORAZIONE di BASE DELLE IMMAGINI NUMERICHE: Campionamento e quantizzazione. Obiettivi e fasi di elaborazione. Operazioni su immagini: puntuali, locali, geometriche, algebriche e logiche. Istogramma dei grigi, soglia, equalizzazione, amplificazione della dinamica, finestra dei grigi. Filtraggi a media mobile: smoothing, gradiente, laplaciano, ecc.
Esercitazioni al laboratorio in linguaggio C e OpenGL.



3) FORMAZIONE di IMMAGINI MEDICHE: cenni alle onde elettromagnetiche (propagazione, assorbimento, diffusione) e alle radiazioni ionizzanti (sorgenti, dose, radioprotezione). Generazione e rivelazione di immagini: immagini per emissione, per trasparenza, per riflessione. Agenti di contrasto. Immagini 2D, 3D e 4D. Immagini anatomiche e/o funzionali, tecniche complementari. Cenni alle applicazioni di interesse medico.



4) IMMAGINI A RAGGI X: tubo radiogeno e spettro di raggi X, problemi radiologici diretto e inverso, radiazione diffusa. Radiografia proiettiva: problemi. Radiografia convenzionale su pellicola (immagini statiche) e con intensificatore di brillanza (immagini dinamiche); radiografia numerica (videoradiografia e DSA, rivelatori a pannelli piatti).
La tomografia computerizzata: vantaggi, principio di funzionamento, evoluzioni.



5) IMMAGINI RADIOISOTOPICHE: confronto tra medicina nucleare e radiologia, radiofarmaci, collimatori e rivelatori. Componenti e funzionamento della gamma-camera.
Cenni alla tomografia ad emissione: SPECT e PET.



6) IMMAGINI ECOGRAFICHE: Generazione e propagazione di ultrasuoni, ecografo ad impulsi, tecniche di scansione e focalizzazione, prestazioni e applicazioni, ecocardiografia con agente di contrasto, ecografia doppler.



7) IMMAGINI OTTICHE
Immagini di fluorescenza: molecular imaging, fluoroangiografia. Tomografia a coerenza ottica (OCT): nel dominio del tempo o della frequenza, prestazioni e applicazioni.

8)
METODI di RICOSTRUZIONE delle IMMAGINI TOMOGRAFICHE
Limiti della radiografia convenzionale. Il problema della ricostruzione e visualizzazione 3D. Generazione di proiezioni: tomografia per trasmissione, tomografia per emissione. Ricostruzione matematica di tomografie. Cenni ai metodi iterativi. Metodi analitici: algoritmo di retroproiezione filtrata. Complementi.



9) IMMAGINI di RISONANZA MAGNETICA
Principi fisici. Il segnale RM e le sequenze di eccitazione. Risonanza Magnetica funzionale.
Ricostruzione di immagini in tomografia RM.