МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет)»

МИРЭА

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета Кибернетики
_________________________

«____» ______________ 20____ г.

СОГЛАСОВАНО

Учебно-методический
совета факультета кибернетики

_____________________

«____» ______________ 20____ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Б.3.В. ДВ.01.01«Диагностические приборы и системы»

Направление подготовки

201000 Биотехнические системы и технологии

Профиль подготовки

Биотехнические и медицинские аппараты и системы

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

Москва 2012

1.  Цель освоения дисциплины

Дисциплина «Диагностические приборы и системы» имеет своей целью формирование у обучающихся общекультурных (ОК-1, ОК-3, ОК-4, ОК-6, ОК-7, ОК-10, ОК-13) и профессиональных (ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-6, ПК-18, ПК-20, ПК-21) компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 201000 «Биотехнические системы и технологии» (квалификация (степень) «Бакалавр»).

Цель освоения дисциплины «Диагностические приборы и системы» является получение представления об основах некоторых физических методов, используемых в медицинской технике для исследования функционального состояния организма человека.

-  знаний математических основ восстановления изображений, свойствах биотканей при различных физических воздействиях;

-  умений применять математические и физические принципы для разработки и совершенствования медицинской техники.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

·  физические принципы формирования изображений при использовании «невидимого» излучения,

·  математические основы восстановления изображений,

·  свойства биотканей при различных физических воздействиях

Уметь:

·  применять физические принципы формирования изображений для разработки и совершенствования медицинской техники;

·  применять математические принципы восстановления изображения для разработки и совершенствования программного обеспечения, применяемого в медицинской технике.

Владеть:

·  навыками работы с современными программными средствами, используемыми в медицинской технике при визуализации изображений.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Диагностические приборы и системы» относится к вариативной части профессионального цикла (дисциплина по выбору).

При освоении дисциплины «Диагностические приборы и системы» обучающимся необходимо:

Знать:

·  технологию разработки алгоритмов и программ, методы отладки и решения задач на ЭВМ в различных режимах;

·  теоретические основы механика, методы составления и исследования уравнений статики, кинематики и динамики;

Уметь:

·  использовать знание английского языка в профессиональной деятельности;

·  применять вычислительную технику для решения практических задач;

·  ставить задачу и разрабатывать алгоритм ее решения, использовать прикладные системы программирования, разрабатывать основные программные документы;

·  использовать технические средства для измерения различных физических величин.

Владеть:

·  основами математического программирования и моделирования медико-биологических процессов.

Эти знания, умения и навыки должны быть приобретены в результате освоения следующих дисциплин, предшествующих дисциплине «Диагностические приборы и системы»:

·  Биофизика.

·  Физика.

·  Математический анализ.

·  Основы биологии человека и животных.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)

В результате освоения дисциплины «Диагностические приборы и системы» обучающийся частично обладает следующими компетенциями в виде знаний, умений, владений:

·  владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке целей и выбору путей ее достижения (ОК-1):

-  умеет обобщать и конкретизировать понятия предметной области для анализа систем визуализации изображений в медицине;

-  умеет анализировать предметную область для выбора алгоритмов реконструкции изображений;

·  готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3):

-  умеет работать в группе разработчиков медицинского оборудования;

·  способен находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовностью нести за них ответственность (ОК-4);

-  способен эффективно организовать коллективную разработку;

·  готов стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

-  умеет работать с мировой и отечественной литературой в области медицинской техники;

-  готов следить за новейшими научными достижениями в данной области;

·  готов критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

-  готов считаться с мнением коллег, прислушиваться к рекомендациям по исправлению недостатков;

·  готов использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

-  знает законы физики живых систем;

-  владеет методами математического моделирования;

·  способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);

-  владеет навыками использования специализированного программного обеспечения для поиска, размещения и извлечения информации из глобальных компьютерных сетей;

·  способен представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);

-  умеет давать математическое описание законов естественных наук в медико-биологических системах;

·  способен выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

-  умеет использовать физические модели и математически аппарат для решения медико-биологических проблем;

·  готов учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

-  готов использовать новые достижения вычислительной техники и информационных технологий для эффективного решения биофизических и медицинских задач;

·  готов использовать основные приемы обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

-  готов использовать и применять методы обработки и анализа данных, полученных в ходе медико-биологических экспериментов;

·  способен собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

-  способен анализировать и систематизировать научно-техническую информацию отечественной и зарубежной печати для решения поставленных задач;

·  способен осуществлять сбор и анализ медико-биологической и научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в сфере биотехнических систем и технологий, проводить анализ патентной литературы (ПК-18);

·  готов к участию в проведении медико-биологических, экологических, и научно-технических исследований с применением технических средств, информационных технологий и методов обработки результатов (ПК-20);

·  готов формировать презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований в виде статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК-21);

-  умеет подготовить научно-технические презентации и отчеты по результатам работы с использованием компьютерных средств презентации материала;

-  способен оформить результаты исследований в виде статей для публикации в научных журналах и представления на научных конференциях.

4. Содержание дисциплины (модуля)

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы (144 часа).

4.1. Наименование и содержание разделов дисциплины (модуля)

№ раздела

Наименование раздела

Содержание раздела

1   

Введение в курс.

1.1. Общие принципы визуализации медицинских изображений

1.2. Основы формирования изображений в различных физических полях

2   

Рентгенодиагностическая аппаратура

2.1. Рентгеновская установка и формирование изображений

2.2. Взаимодействие рентгеновских квантов. Основные физические параметры.

2.3. Рентгеновские трубки. Спектры рентгеновского излучения.

2.4. Приемники изображения. Рентгеновские пленки.

3   

Рентгеновский компьютерный реконструктивный томограф (КТ)

3.1. Необходимость получения изображений заданных сечений

3.2. Физические принципы получения изображений заданного сечения

3.3. Основные компоненты КТ сканера.

4   

Математические основы процессов формирования и обработки изображений

4.1. Информация, содержащаяся в проекциях. Теорема о центральном сечении.

4.2. Реконструкция методом двумерного преобразования Фурье.

4.3. Метод свертки и обратного проецирования с использованием Фурье-преобразования. Практическая реализация метода.

4.4. Итерационные методы реконструкции.

5   

Устройства радиоизотопной визуализации.

5.1. Детекторы излучения. Сцинтилляционные детекторы. Полупроводниковые детекторы.

5.2. Радионуклиды, применяемые для визуализации. Получение радионуклидов.

5.3. Аппаратура для визуализации с помощью радиоизотопов.

6   

Физические основы получения изображений с помощью изотопов.

6.1. Статическая и динамическая планарная сцинтиграфия. Гамма-камера.

6.2. Позитронно-эмиссионная компьютерная томография.

6.3. Методы реконструкции изображений

6.4. Клинические приложения методов радиоизотопной визуализации

4.2. Разделы дисциплины (модуля), виды учебной работы и формы аттестации

№
раздела

Семестр*

Неделя семестра

Виды учебной работы и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости
(по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Макс.

Кол-во

баллов

ЛК

ЛБ

ПР

СР

1.   

6

1-3

4

4

9

Устный опрос на практическом занятии

5

2.   

6

3-6

4

4

9

Устный опрос на практическом занятии

5

3.   

6

6-8

4

4

9

Устный опрос на практическом занятии

Контрольная работа №1

5

15

4.   

6

9-12

5

5

9

Устный опрос на практическом занятии

5

5.   

6

12-15

5

5

9

Устный опрос на практическом занятии

Контрольная работа №2

5

15

6.   

6

15-18

5

5

9

Устный опрос на практическом занятии

5

1-6.

27

0

27

54

Экзамен

40

ИТОГО:

100

* Столбец включается в таблицу при 2-х и более семестрах изучения дисциплины (модуля).

4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы планом не предусмотрены.

4.4. Практические занятия

№
п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудоемкость
(в часах)

  1   

2

Принципы работы рентгенодиагностической техники

9

  2   

3

Принципы работы компьютерного томографа

9

  3   

4

Расчет изображения по проекциям с помощью Фурье-преобразований и метода итераций

9

Всего:

27

5. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 201000 Биотехнические системы и технологии (квалификация (степень) «бакалавр») удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, должен составлять не менее 20% общего объема аудиторных занятий, при этом занятия лекционного типа не могут составлять более 40% общего объема аудиторных занятий.

На практических занятиях широко используется метод активного и интерактивного обучения – анализ и решения конкретной ситуации.

Примеры конкретных ситуаций на практических занятиях: математический расчет обратных проекций изображения с применяем Фурье-анализа.

Выполняется в компьютерном классе при интерактивном взаимодействии преподавателя и студентов.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

По дисциплине «Методы визуализации изображений в медицине» в качестве самостоятельной работы предусмотрена подготовка к устному опросу и контрольным работам на практических занятиях.

Примерные задания контрольных работ и устных опросов для проведения текущего контроля

1.  Виды электромагнитного и другого вида “невидимого” излучения.

2.  Механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом.

3.  Устройство и принцип работы рентгеновской трубки.

4.  Радионуклиды. Способы получения радионуклидов.

5.  Принцип получения изображений с помощью Гамма камеры.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)

а) Основная литература

1.  P. Suetens Fundamentals of Medical Imaging. Cambridge university press. 2009

2.  Д. Арсвольд, М. Верник Эмиссионная томография: основы ПЭТ и ОФЭКТ. Техносфера. Москва, 2009

3.  В. Календер Мир биологии и медицины. Компьютерная томография. //Техносфера Москва, 2006

б) дополнительная литература

1.  Физика визуализации изображений в медицине. Том 1,2. Под ред. С. Уэбба. Москва. Мир. 1991г

2.  Технические средства медицинской интроскопии. Под ред. . Москва. Медицина. 1989г.

3.  . Вычислительная томография. Москва. МИЭТ. 1995г

2. Рентгенотехника. Справочник. Книга 1 и 2. Москва. Машиностроение. 1992г

3. и др. Медицинские приборы. Разработка и применение. Москва, “Стормовъ-Медицина”, 2004.

4. Brown et al. Medical physics and biomedical engineering. Taylor&Francis. New York 1999.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы

Хорнак, Основы МРТ http://www. cis. rit. edu/htbooks/mri/inside-r. htm

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Лекционная аудитория должна быть оснащена презентационным оборудованием (персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, программа для создания и проведения презентаций, например, Microsoft Office PowerPoint).

Компьютерный класс ИПУ РАН.

Процессор

Pentium 4, 1 ГГц и выше.

Операционная система

Windows XP или более поздняя версия.

Память

1 ГБ ОЗУ

Дисковое пространство

40 ГБ,.

Монитор

Super VGA (800 ´ 600) или более высокое разрешение с 256 цветами.

Указывающее устройство

Microsoft Mouse, Microsoft IntelliMouse или совместимое указывающее устройство.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 201000 Биотехнические системы и технологии и профилю подготовки Биотехнические и медицинские аппараты и системы.

Автор (ы)

Программа одобрена на заседании кафедры № 000

(протокол № ___ от «___» _______ 20__ г.)

Заведующий кафедрой БМЭ