Jak zajrzeć do wnętrza człowieka? Sekrety obrazowania medycznego

Cele kursu

Celem kursu jest przedstawienie podstawowych metod obrazowania medycznego z perspektywy fizyki i technologii. Uczestnicy poznają zasady działania najważniejszych technik diagnostycznych, dowiedzą się, jakie zjawiska fizyczne wykorzystują oraz jakie są ich możliwości i ograniczenia. Szczególny nacisk zostanie położony na zrozumienie mechanizmów powstawania obrazów diagnostycznych, a nie na ich interpretację kliniczną.
Kurs nie wymaga specjalistycznej wiedzy medycznej ani fizycznej. Jest przeznaczony dla wszystkich osób zainteresowanych nowoczesnymi technologiami, nauką oraz zastosowaniami fizyki w medycynie.

Tematyka kursu

Współczesna medycyna pozwala zajrzeć do wnętrza ludzkiego organizmu bez użycia skalpela. Zdjęcia rentgenowskie, tomografia komputerowa, rezonans magnetyczny, ultrasonografia czy pozytonowa tomografia emisyjna stały się nieodłącznym elementem diagnostyki i badań naukowych. Jednak powstaje pytanie w jaki sposób urządzenia te „widzą” tkanki, narządy i procesy zachodzące w organizmie?

1. Jak zajrzeć do wnętrza człowieka? Narodziny obrazowania medycznego

• Dlaczego wnętrze organizmu jest trudne do obserwacji?
• Od anatomii sekcyjnej do obrazowania nieinwazyjnego
• Odkrycie promieni X i początek rewolucji diagnostycznej
• Jak powstaje obraz medyczny?
• Przegląd współczesnych metod obrazowania

2. Obrazowanie za pomocą promieni X: rentgenodiagnostyka (RTG) i tomografia komputerowa (TK)

• Czym są promienie rentgenowskie?
• Jak promieniowanie X przechodzi przez tkanki?
• Radiografia – najstarsza i wciąż najczęściej stosowana metoda obrazowania
• Diagnostyka rentgenowska tkanek i kości
• Tomografia komputerowa – tworzenie trójwymiarowych obrazów wnętrza organizmu
• Bezpieczeństwo i dawki promieniowania

3. Obrazowanie za pomocą fal: ultrasonografia (fale dźwiękowe - USG) i rezonans magnetyczny (fale radiowe - MR)

• Jak fale ultradźwiękowe tworzą obrazy narządów?
• Obrazowanie w czasie rzeczywistym
• Magnetyzm w służbie medycyny
• Jak działa rezonans magnetyczny?
• Co można zobaczyć dzięki MR, a czego nie pokaże RTG?

4. Obrazowanie aktywności metabolicznej: PET i SPECT

• Radioizotopy w diagnostyce
• PET, SPECT – obrazowanie procesów metabolicznych
• Łączenie informacji anatomicznej i funkcjonalnej
• Obrazowanie mózgu, serca i nowotworów
• Obrazowanie multimodalne

5. Obrazowanie funkcji organizmu: PET, SPECT, fMRI, MRS, DSCT, Angio, D-USG,

• Dlaczego czasem ważniejsze jest to, jak działa organizm, niż jak wygląda?
• PET, SPECT – ocena zaburzeń i nasilenia procesów metabolicznych tkanek
• fMRI – obrazowanie aktywności neuronalnej / funkcji mózgu
• MRS – ocena składu molekularnego, rodzajów i ilości metabolitów
• DSCT – dwu-źródłowa tomografia TK w ocenie pracy serca
• Angio – metody obrazowania układów krążenia
• D-USG – obrazowanie budowy i ocena funkcjonalności układu krążenia
• Diagnostyka obrazowa a diagnostyka interwencyjna

6. Od obrazu do informacji – teraźniejszość i przyszłość diagnostyki obrazowej

• Jak ocenia się jakość obrazów medycznych?
• Fizyczne ograniczenia metod diagnostyki obrazowej
• Komputerowa analiza obrazów medycznych
• Sztuczna inteligencja w diagnostyce obrazowej
• Technologie przyszłości: obrazowanie molekularne, hybrydowe i personalizowane

Podsumowanie kursu i dyskusja

Efekty uczenia się

Po ukończeniu kursu uczestnik:

Wiedza

·         wyjaśnia podstawowe zasady działania najważniejszych metod obrazowania medycznego (RTG, TK, USG, MR, PET);

·         rozumie rolę zjawisk fizycznych wykorzystywanych do uzyskiwania obrazów wnętrza organizmu;

·         zna możliwości i ograniczenia poszczególnych technik obrazowania;

·         rozumie różnicę między obrazowaniem anatomicznym i funkcjonalnym;

·         zna najważniejsze kierunki rozwoju współczesnej diagnostyki obrazowej.

Umiejętności

·         porównuje różne metody obrazowania pod względem sposobu działania i zastosowań;

·         potrafi wyjaśnić, dlaczego do różnych problemów diagnostycznych wykorzystuje się różne techniki obrazowania;

·         interpretuje podstawowe informacje dotyczące badań obrazowych pojawiające się w mediach i przestrzeni publicznej;

·         dostrzega związki między osiągnięciami fizyki, techniki i medycyny.

Kompetencje społeczne

·         docenia znaczenie badań naukowych i rozwoju technologii dla postępu medycyny;

·         wykazuje gotowość do krytycznej oceny informacji dotyczących nowych technologii medycznych;

·         dostrzega społeczne i etyczne aspekty wykorzystania nowoczesnych metod diagnostycznych.

Metody pracy

Wykłady popularnonaukowe wzbogacone przykładami rzeczywistych obrazów medycznych, demonstracjami oraz dyskusją nad najnowszymi osiągnięciami technologicznymi w diagnostyce obrazowej.