ELI2600 Medisinske signaler og bilder Emneplan

Emnet omhandler analyse og behandling av signaler i frekvensdomenet og analyse og design av systemer for signalbehandling. Bilder er 2-dimensjonale signaler. Emnet omhandler innsamling av bildedata, rekonstruksjon av bilder og enkel bildebehandling av bilder for medisinsk diagnostikk.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte definert i form av kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse. Studenten kan:

Kunnskap:

Studenten kan

• forklare bruk og løsning av differensialligninger i modellering av praktiske systemer og utføre enkle analyser av slike modeller,
• gjøre rede for funksjonsbegrepet, den deriverte og bestemt og ubestemt integral,
• gjøre rede for sammenhenger mellom lineære ligningssystem og praktiske problemstillinger,
• løse likninger numerisk ved halveringsmetoden og Newtons metode.

Ferdigheter:

Studenten kan

• løse separable og lineære differensialligninger ved hjelp av antiderivasjon,
• løse homogene og inhomogene andreordens differensialligninger med konstante koeffisienter,
• regne med komplekse tall og løse likninger med komplekse løsninger,
• bruke grunnleggende regneoperasjoner for matriser som multiplikasjon, addisjon og invertering,
• løse lineære ligningssystemer ved reduksjon til trappeform og invertering,
• regne ut eksakte verdier for den deriverte og den antideriverte for visse elementære ,funksjoner,
• bruke det bestemte integralet til å regne ut størrelser som areal og volum,
• bruke derivasjon i anvendelser som optimering og koblede hastigheter.

Generell kompetanse:

Studenten kan

• overføre praktiske problem fra eget fagområde til matematisk form,
• skrive presise forklaringer og begrunnelser til framgangsmåter, og demonstrere korrekt bruk av matematisk notasjon,
• bruke matematiske metoder og verktøy som er relevante for sitt fagfelt,
• bruke matematikk til å kommunisere om ingeniørfaglige problemstillinger,
• gjøre rede for at endring og endring per tidsenhet kan måles, beregnes, summeres og inngå i likninger.

Konstruksjon og form gir studentene teoretisk kunnskap og praktiske ferdigheter innen grunnleggende konstruksjon og oppbygning av form, samt arbeid med form knyttet til idè/kontekst og visuelle og formale virkemidler. Formale virkemidler kan være volum/masse, struktur, akse, akseplan/aksesystemer, dimensjon, proporsjon. Metoder for utforsking, utvikling, og analyse av form og produkter er sentralt stoff i emnet. Kunnskaper om 2D og 3D form som basis for produktutvikling.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse. Studenten skal:

Kunnskap

· Forstå sammenhengen mellom systemers impulsrespons og frekvensrespons

· Forstå at bilder er 2D signaler og kan analyseres på tilsvarende måte som tidssignaler.

· Forstå sammenhengen mellom oppløsning, impulsrespons, punktspredefunksjon og frekvensrespons

· Vite hvordan bølger beskrives og forstå refleksjon, brytning og dempning av bølger

· Forstå hvordan et ultralydbilde blir dannet, hvordan signalene sendes og mottas

· Forstå hvordan Røntgenstråler genereres og et røntgenbilde blir dannet

· Forstå hvordan tomografiske data blir samlet inn og brukes til rekonstruksjon av CT bilder.

· Forstå prinsippene for magnetisk resonans og hvordan bildene dannes i MRI.

Ferdigheter

• Kan beskrive og analysere signaler vha. Fouriertransformen.

· Være i stand til å frekvensanalysere signaler og behandle de på en optimal måte

• Kan digitalisere signaler vha. sampling og A/D-konvertering.

· Kan forklare forskjellen mellom diagnostisk og teknisk bildekvalitet

· Forstå hvordan bilder rekonstrueres fra måledata

· Kan bruke en ultralydmaskin og sette innstillinger for optimal bildekvalitet

Generell kompetanse

· Være i stand til å behandle et målesignal for å optimere informasjonen

· Være i stand til å vurdere teknisk kvalitet av et bilde for å optimere diagnostisk kvalitet

Forelesninger og øvinger inkludert bruk av MATLAB

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• 4 øvinger
• 1 Ultralydmaskin oppgave
• 1 diagnostisk gruppeoppgave

Hver oppgave krever ca. 5 timer per student

Individuell skriftlig eksamen under tilsyn på 3 timer.

Eksamensresultatet kan påklages.

Ved eventuell ny og utsatt eksamen kan muntlig eksamen bli benyttet. Dersom muntlig eksamen benyttes kan eksamensresultatet ikke påklages.

Kalkulator uten kommunikasjonsmuligheter.

Gradert skala A-F

Ved å arbeide med emnet, vil studentene opparbeide innsikt i deler av matematikken som står sentralt når man skal modellere tekniske og naturvitenskapelige systemer og prosesser. Temaene som tas opp inngår i ingeniørutdanninger over hele verden. Temaene er nødvendige for at ingeniører skal kunne faglig kommunisere effektivt og presist, og for at de skal kunne delta i faglige diskusjoner og senere i studiet.

Ingen forkunnskapskrav.

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• Tre av fire individuelle skriftlige innleveringer må være godkjent.
• Hver innlevering er på ca. 6-8 arbeidstimer.