Modul 1   |   Modul 2   |   Modul 3 Det Virtuelle Klasserom


STUDIEPLAN  (PDF)

 Medisinsk digital bildebehandling

Videreutdanning 10 vt


Godkjent i høgskolestyret 15.12.99 
Forslag til faglig innhold er i hovedsak utarbeidet av: 
  Arvid Lundervold, Fysiologisk institutt, Det medisinske fakultet, Universitetet i Bergen 
  Bergliot Strøm, Radiografutdanningen, Avdeling for helse- og sosialfag, Høgskolen i Bergen 

Bakgrunn:
Endringer i den medisinsk-tekniske utvikling skjer i dag fort og i et betydelig omfang. Det innebærer at radiografer, stråleterapeuter, radiologer og andre som arbeider med digital bildebehandling, står overfor stadig nye utfordringer i sin arbeidssituasjon. Ikke minst innenfor området digitalisering og digital bildebehandling går utviklingen raskt og behovet for ny, oppdatert og utvidet kunnskap på området er påkrevet, og vil være et kontinuerlig behov. Ledelsen i praksisfeltet har uttrykt ønske om slikt tilbud. 
  På dette grunnlaget er det utarbeidet et videreutdanningtilbud i medisinsk digital bildebehandling for radiografer og andre yrkesgrupper. 
  Studietilbudet er utviklet i et samarbeid mellom Universitetet i Bergen (UiB) og Høgskolen i Bergen (HiB), henholdsvis Det medisinske fakultet og Avdeling for helse- og sosialfag, innenfor rammen av samarbeidsprosjektet om etter- og videreutdanning mellom HiB, NHH, og UiB, Nettverk Videreutdanning Bergen.

Overordnet mål: 
Utdanningen skal gi nye kunnskaper og ferdigheter innen digitalisering og digital bildebehandling. Studiet skal fremme en utforskende, reflekterende, kritisk og kreativ innstilling til den digitale bildebehandling Utfra et økende behov for kunnskap innen digital bildebehandling med perspektiv på medisinsk diagnostikk og terapi vil det medisinske aspektet i bildebehandling bli spesielt vektlagt . 

Studiet skal kvalifisere til: 
Studiet skal kvalifisere til å kunne forstå og utnytte muligheter og begrensninger i digitalt utstyr og
programsystemer i sin utøvelse som radiograf, eller andre fagstillinger, overordnede, ledende, administrative, pedagogiske eller i utviklings- og forskningsstillinger. 
 Fullført studium utgjør ett semesters normert studietid gir en uttelling på 10 vekttall i høgskole og
universitetssystemet og kan inngå som grunnlag for tildeling av cand.mag graden. 

Målgruppe og opptakskrav: 
Det stilles krav til utdanning som offentlig godkjent radiograf, stråleterapeut, radiolog eller medisiner. Hele eller deler av studiet er også åpent for hovedfagsstudenter som arbeider med medisinsk bildemateriale (informatikk, fysiologi)
  Studiekompetanse må dokumenteres ved kopi av vitnemål. 

Søkere må: 

  • ha tilgang til PC og Internett. 
  • ha generelle forkunnskaper om bruk av PC til tekstbehandling, e-post, WWW, etc. 
  • være villig til å arbeide med stoff som tidvis kan kreve mobilisering av matematikkunnskaper fra gymnas/videregående skole (funksjoner, vektorregning, sannsynlighetsteori). 
  • kunne tilegne seg fagstoff på engelsk 
Varighet og omfang:
Studiet har et omfang på 10 vekttall, og organiseres som et deltidsstudium og vil kunne gjennomføres over ett år. Utdanningen er oppbygget av 3 moduler: 

   1. Informasjonsteknologi og bildedata (3 vt) 
   2. Grunnleggende biomedisinske emner med relasjon til digitale bilder (2 vt) 
   3. Medisinsk billedbehandling (5 vt) 

Modulene kan gjennomføres enkeltvis og uavhengig av hverandre. Det anbefales å gjennomføre utdanningen i angitt rekkefølge dersom en ønsker å gjennomføre hele studiet. 

Organisering og arbeidsformer: 
Studiet består av tre kursemner og vil bli tilrettelagt for fjernundervisning via Internett, kombinert med samlinger. Hver modul beregnes å ha en arbeidsbelastning for deltakerne på 40 studietimer pr. vekttall. Det inkluderer undervisning/ lærerkontakt/veiledning, øvelser, gruppearbeid og privat studietid. Det blir gitt obligatoriske prosjektoppgaver mellom samlingene eller som en del av hver samling. I tiden mellom samlingene må studenten arbeide med stoffet mest på egenhånd. Resymé fra forelesninger, øvelsesoppgaver, tilbud om veiledning mm vil være tilgjengelig over Internett. 

Eksamen: 
Det vil bli gjennomført eksamen etter hver av modulene. Eksamen etter modul 1 og 2 vil bli gitt 
som hjemmeeksamen med vurdering bestått/ ikke bestått, mens modul 3 avsluttes med skriftlig skoleeksamen. 

Karakterskala: 
Det vil for modul 3 bli benyttet gradert karakterskala fra A til F, med A som beste karakter og E som dårligste. F er strykkarakter. Skalaen er basert på European Transfer Credit System (ECTS). 
(Last ned ECTS Users' Guide som  PDF )

Innhold: 
Videreutdanningstilbudet fordeles på tre moduler / kursemner: 

   1.  Informasjonsteknologi og bildedata (3 vt) 
   2.  Grunnleggende biomedisinske emner med relasjon til digitale bilder (2 vt)
   3.  Medisinsk bildebehandling (5 vt) 



MODUL 1 

INFORMASJONSTEKNOLOGI OG BILDEDATA - 3 vt 

Mål
Studenten skal kunne forklare prinsippene om bruk av digitalt utstyr og programsystemer som benyttes i moderne medisinsk bildebehandling. Studenten skal også kunne forklare forhold knyttet til datakvalitet, datasikkerhet og personvern. 

Innhold:

  • Introduksjon 
  • Biologisk syn / synsergonomi 
  • Digitalt bildedannende utstyr 
  • Datamaskinens oppbygning og virkemåte 
  • Lagring og kommunikasjon av digitale bilder i det medisinske miljø 
  • Datakvalitet, datasikkerhet, personvern, lovgivning, etikk 
  • Innledende bildebehandling med Matlab, 
Arbeidsformer og arbeidskrav: 
Bruk av operativsystem (MS Windows og Unix), enkel programmering (Matlab) av
brukergrensesnittprogram, rutiner for bildeinnlesning og bildefremvisning og av algoritmer for bildeforbedring vil inngå i eksempler, praktiske øvelser og oppgaver. Likeledes overføring av bilder mellom datamaskiner. 
  To obligatoriske prosjektoppgaver. 

Eksamen:
Avsluttende individuell hjemmeeksamen mee vurdering bestått/ ikke bestått. 

Litteratur: 
Oppslagsbok ved bruk av Matlab generelt 
  E. Pärt-Enander, A. Sjöberg. The Matlab 5 Handbook. Addison-Wesley, Essex, 1999 
  ISBN 0-201-39845-1 559 pp. 
Utvalgte kapitler: 
  Huang, H. K. PACS: basic principles and applications. (ca.200 s.) –  New York ,Wiley 1999 
   SBN 0-471–2539 –6 
Utvalgte artikler fra: 
  Journal of Digital Imaging (The Journal of the Society for Computer Applications in Radiology)
  (ca.100 s.) 
Utvalgte artikler fra : 
  Bjarte G. Solheim og Arne Lie :Informasjonsteknologi i helesektoren. Universitetsforlaget AS 
  1994 . ISBN 82.00-21889-9 
  Bente Ohnstad: Taushetsplikt, personvern og informasjonssikkerhet i helse- og sosialsektoren
  Kap 6 – 9 . (Ca.100 s). Ad notam Gyldendal, 1997. ISBN: 82-417-0823-8. 
Dicom standard: Hentes fra nettet http://www.xray.hmc.psu.edu/ (30s.) 



MODUL 2

GRUNNLEGGENDE BIOMEDISINSKE EMNER MED RELASJON TIL DIGITALE BILDER - 2 vt

Mål: 
Studenten skal kunne redegjøre for ulike strukturelle forhold, fysiologiske og patofysiologiske prosesser, samt biokjemiske tilstander som kan avbildes med moderne bildemodaliteter, med vekt på dynamiske prosesser hvor bildedannende teknikker kan avdekke sykdom eller dysfunksjon og hvor bildeanalyse inngår i tolkning av måledata. 

Innhold: 
De biomedisinke emner som behandles vil i stor grad være relatert til MRI og nukleærmedisinske teknikker som PET og SPECT samt andre bildedannende teknikker. 

  • Cellefysiologi 
  • Fysiologiske systemer 
  • Biologiske/biofysiske kontrastmekanismer 
  • Måling av fysiologiske parametre 
  • Patofysiologi og bildediagnostikk ved utvalgte sykdomstilstander 
Arbeidsformer og arbeidskrav: 
Praktiske øvelser/simuleringer (Matlab) 
To obligatoriske prosjektoppgaver 

Eksamen: 
Avsluttende individuell hjemmeeksamen med vurdering bestått/ ikke bestått 

Litteratur: 
 Med forbehold om endringer. 

Cellefysiologi: 
  Guyton and Hall: Textbook of Medical Physiology, kap. 2 og 4. Ninth ed., W.B. Saunders
  Company (14 + 14 sider). 
  Berne, R. and Levy, M.: Physiology, kap. 5. Fourth ed., Mosby (17 sider) 

Fysiologiske system:
 1. En liten oversikt: 
    Guyton and Hall: Textbook of Medical Physiology, kap. 1. Ninth ed., W.B. Saunders Company
    (6  sider). 
 2. Sirkulasjonsfysiologi: 
    Levick, J.R.: An introduction to Cardiovascular Physiology, kap 1, 2, 4, 9, 10 og 13. Second ed.,
    BUTTERWORTH HEINEMANN (omlag 70 sider). 
 3. Nevrofysiologi: 
    Brodal, P.: Sentralnervesystemet, bygning og funksjon, s.17-18 og del 1; kap.1:s.21-68 og 
    s.79-84.1995, TANO A.S (55 sider). 
 4. Nyrefysiologi: 
    Haug, E. et al: Menneskets FYSIOLOGI, kap. 12. 1997, Universitetsforlaget (44 sider). 
 5. Endokrinologi: 
    Haug, E. et al: Menneskets FYSIOLOGI, kap. 5. 1997, Universitetsforlaget (40 sider). 

Biologiske / Biofysiske kontrastmekanismer:
  Beauchamp, N. J. et al: Imaging of Acute Cerebral Ischemia. Radiology, 212: 307-324 (1999). 
  andre foreleserer sitt pensum 

Patofysiologi:
  Reed et al: Integrins and Control of Interstitial Fluid Pressure News Physiol. Sci, vol.:12, feb
  1997  (omlag 8 sider). 
  Molls, M. and Vaupel, P.:Blood Perfusion and Microenvironment of Human Tumors
  – Implications of Clinical Radiooncology, kap 2 og 4. 1998, Springer-Verlag (20 sider). 
  andre foreleserer sitt pensum 

(Hjemmeside for MODUL 2, Vår 2000)



MODUL 3 

MEDISINSK BILDEBEHANDLING - 5 vt 

Mål: 
Studenten skal kunne demonstrere teoretisk forståelse og praktisk erfaring med bruk av algoritmer og implementasjon innen grunnleggende signalbehandling, bildeprosessering og bildeanalyse. 
Noe av innholdet i Modul 3 vil bygge videre på, og bearbeide teoretisk stoff fra Modul 2 

Innhold
Modulen skal gi grunnlag for fordypning i sentrale emner i medisinsk bildebehandling. 

  • Bildediagnostiske problemstillinger knyttet til struktur og funksjon 
  • Grunnleggende signalbehandling 
  • Bildedannelse og bilderekonstruksjon 
  • Bildeforbedring og bilderestaurering 
  • Artefakter 
  • Bildeanalyse / segmentering 
  • Bilderegistrering 
  • Visualisering i rom og tid 
  • Fremtidsperspektiver 
Arbeidsformer og arbeidskrav:
Praktiske øvelser (Matlab) 
Tre obligatoriske prosjektoppgaver 

Eksamen: 
Avsluttende individuell skriftlig skoleeksamen 5 timer. 

Litteratur:
Med forbehold om endringer.
I tillegg til utdelt forelesningsmateriell (notater, transparenter, lysbilder - tilgjengelig fra Internett) vil følgende støttelitteratur være pensum. Merk at noe av dette lærebok-stoffet kan bli bearbeidet og 
tilrettelagt for Internett. Totalt antall sider: ca. 750 

Måling og sampling av signal: 
  Erik Huche. Digital Signalbehandling, Teknisk Forlag as., 1986, ISBN 87-571-0874-9 
  Utvalgte deler, tilsammen ca. 60 sider. 

Bildedannelse og bilderekonstruksjon:
  Krestel, E. (ed.) Imaging Systems for Medical Diagnostics. Siemens Aktiengesellschaft, Berlin,
  1990 Utvalgte deler, tilsammen ca. 60 sider (CT, MRI, Ultralyd, Nukleærmedisin) 

Innledning om kompleks informasjons-bearbeiding i menneske og maskin
  D. Marr. Vision. W. H. Freeman and Company, New York, 1982 ISBN 0-7167-1567-8 
  pp. 19-27 - Understanding complex information-processing systems 

Introduksjon til bildeanalyse
  C. A. Glasbey, G. W. Horgan. Image Analysis for the Biological Sciences. 
  John Wiley & Sons, Chichester, 1995 ISBN 0-471-93726-6  pp. 1-22 - Introduction 
  G. Lohmann. Volumetric Image Analysis, Wiley & Teubner,  Chichester, 1998
  ISBN 0-471-96785-8  pp. 1-6 - Introduction; pp. 9-17,19-28 - Basics & Connected components 

Bildeforbedring:
  G. Lohmann. Volumetric Image Analysis, Wiley & Teubner, Chichester, 1998 
  ISBN 0-471-96785-8  pp. 105-115 - Image enhancement - litt om anisotrop diffusjon

Segmentering: 
  C. A. Glasbey, G. W. Horgan. Image Analysis for the Biological Sciences. John Wiley & Sons,
  Chichester, 1995 ISBN 0 471 93726 6  pp. 93-107 - Thresholding; pp.113-116 - Edge-based
  segmentation; pp.117-123 - Region-based segmentation 
  G. Lohmann. Volumetric Image Analysis, Wiley & Teubner, Chichester, 1998 
  ISBN 0-471-96785-8  pp. 129-135 - Surface segmentation 

Multispektral analyse / Klassifikasjon:
  W. Niblack. An Introduction to Digital Image Processing. Prentice-Hall, New Jersy, 1986. 
  ISBN 0-13-480600-X  pp. 167-184,186-190 - Classification 

Aktive konturer:
  A. Blake, M. Isard. Active Contours. Springer-Verlag, London, 1998 ISBN 3-540-76217-5 
  pp. 1-3, 5-23 - Introduction, Applications; pp. 25-37 - Active shape models 

Dynamisk avbildning:
  T. Buddinger et al. Mathematics and Physics of Emerging Biomedical Imaging. National
  Academy of Sciences, Washington D.C., 1996 ISBN 0-309-05387-0  pp. 62-83 - Applications 
  of dynamic MRI 
  P. A. Bandettini et al. Processing strategies for time-course data sets in functional MRI of the
  brain. Magnetic Resonance in Medicine 1993;30:161-173. 
  T. Hagen et al. Correleation of regional cerebral blood flow measured by stable xenon CT
  and perfusion MRI. Journal of Computer Assisted Tomography 1999;23(2):257-264 

Bilderegistrering:
  G. Lohmann. Volumetric Image Analysis, Wiley & Teubner, Chichester, 1998 
  ISBN 0-471-96785-8  pp. 117-121 - Affine linear transformations; pp. 121-127 - Interpolation 
  pp. 203-214 - Registration 

Visualisering:
  W. Schroeder, K. Martin, B. Lorensen. The Visualization Toolkit: An Object-Oriented Approach 
  to 3D Graphics. 2nd ed. Prentice-Hall,  New Jersey, 1998 ISBN 0-13-954694-4 
  pp. 1-7 - What is visualization? ; pp. 35-62 - Computer graphics primer 
  pp. 211-214 - Transparency and alpha values; pp. 214-216 - Texture mapping 
  pp. 216-235,241-246 - Volume rendering 
  B. Lichtenbelt, R. Crane, S. Naqvi. Introduction to Volume Rendering. Printice Hall /
  Hewlett-Packard Company, New Jersey, 1998 ISBN 0-13-861683-3  pp. 1-33 - Introduction
  pp. 35-51 - Volume Rendering Framework; pp. 65-85 - Illumination and Shading 
  pp.135-138 - Maximum Intensity Projection, X-ray Projection 
  G. Lohmann. Volumetric Image Analysis, Wiley & Teubner, Chichester, 1998 
  ISBN 0-471-96785-8  pp. 215-224 - Displaying volumetric images 

Fremtidsperspektiver (Orienterende stoff): 
  T. Buddinger et al. Mathematics and Physics of Emerging Biomedical Imaging. National 
  Academy of Sciences, Washington D.C., 1996 ISBN 0-309-05387-0 
  pp. 187-197 - Frontiers of processing for medicine 
  W. E. L. Grimson, R. Kikinis, F. A. Jolesz, P. M. Black. Image-Guided Surgery. Scientific
  American, June 1999, pp. 54-61. 

Litt anvendt matematikk (bakgrunnstoff): 
  E. Trucco, A. Verri. Introductory Techniques for 3-D Computer Vision. Prentice-Hall, New Jersy,
  1998. ISBN 0-13-261108-2  pp.307-31 - Experiments: Good practice hints 
  pp.311-314- Numerical differentiation 
  D. S. Sivia. Data Analysis: A Bayesian Tutorial. Clarendon Press, Oxford, 1996 
  ISBN 0-19-851889-7 pp. 1-10 - The basics 

Oppslagsbok ved bruk av Matlab generelt (ikke direkte pensumstoff) 
  E. Pärt-Enander, A. Sjöberg. The Matlab 5 Handbook. Addison-Wesley, Essex, 1999 
  ISBN 0-201-39845-1 559 pp. 

  Brukerveiledning / eksempelsamling i bruk av Image Processing TLBX  Mathworks Inc. Image
  Processing Toolbox, User's Guide, Version 2. 

  • Eksempler/Demo: Matlab 5.x 
  • AFNI (VolPack, tidsserieanalyse) 
  • VTK  (Visualisering) 
(Hjemmeside for MODUL 3, Høst 2000)

Sist oppdatert:  19. september 2000  (al)     http://www.uib.no/med/avd/miapr/arvid/hib10vt.html