Faglig innhold

Faget er en introduksjon til medisinsk ultralydavbildning med hovedformål å gi kunnskap om grunnleggende prinsipper for hvordan en ultralydmaskin fungerer og ultralydbilder konstrueres, sentrale prinsipper for å oppnå god bildekvalitet og klinisk bruk av medisinsk ultralyd i dag. I tillegg gir emnet en grundig innføring i bølgeteori og hvordan teoretisk beskrive og modellere bildedannelse i ultralydmaskiner.

Hovedområdene som dekkes i faget er:

• Hva er de viktigste kliniske anvendelsesområdene for medisinsk ultralyd i dag.
• Introduksjon til hvordan en ultralydmaskin fungerer og ultralydbilder dannes.
• Enkel innføring i hvordan ultralydprober fungerer.
• Bølgeteori for en-dimensjonale og tre-dimensjonale bølger i vev.
• Stråleforming med arrayer.
• Spredning, absorpsjon og attenuasjon av ultralydbølger i vev.
• Bildedannelse med puls-ekko prinsippet.
• Sentrale prinsipper for bildekvalitet.
• Rekonstruksjon og fremvisning av ultralydbilder.

Læringsutbytte

Kunnskap

Etter å ha gjennomført emnet kan studenten:

• Forklare hvordan en medisinsk ultralydmaskin fungerer og lager bilder.
• Beskrive de viktigste anvendelsesområdene for medisinsk ultralydavbildning i dagens samfunn, kunne diskutere viktigheten av disse anvendelsene, samt relatere disse til generelle utviklingstrender i verden.
• Beskrive grunnleggende prinsipper for bølger som frekvens, interferens, transmisjon, refleksjon, diffraksjon, absorpsjon, attenuasjon, og spredning av kontinuerlige bølger og puls-bølger.
• Utlede en-dimensjonal og tre-dimensjonal bølgeligning samt beherske flere løsningsteknikker for disse.
• Kunne og diskutere ligningene som beskriver utsendt ultralydfelt fra en flate og arrayer.
• Regne ut fokusering og styring av ultralydstråler fra flater og arrayer og kunne diskutere hva som er viktig for å oppnå god fokusering og styring av disse.
• Modellere spredning av ultralyd og forklare bølgeligningen med spredning og hva de forskjellige leddene beskriver, samt forklare og diskutere forskjellen på spekulær og diffus spredning.
• Diskutere puls-ekko-ligningen og hva som er viktig for å oppnå god bildekvalitet.
• Forklare hva punktsprederfunksjonen er og diskutere hva den beskriver.
• Kunne rekonstruere bilder og videoer fra data samlet inn med en ultralydmaskin.
• Kunne standard prinsipper og teknikker for ultralydbildefremvisning, kompresjon av bilder, hvordan endre dynamikk og lysstyrke i ultralydbilder, og kunne diskutere hvordan dette påvirker analyse av slike bilder.

Ferdigheter

Etter å ha gjennomført emnet har studenten utviklet følgende ferdigheter:

• Kunnskap til å forklare bruk av medisinsk ultralyd i dagens samfunn, hvorfor dette er viktig, og hvilke samfunnstrender som vil påvirke dette feltet i årene som kommer.
• Evne til å beskrive sentrale bølgefenomener og en utviklet intuisjon for hva bølger er og hvordan de kan anvendes for avbildning med ultralyd.
• Kunne, kunne anvende, og analysere relevant teori for hvordan beskrive, modellere og designe bildedannelse med ultralydmaskiner.

Generell kompetanse

Etter å ha gjennomført emnet har studenten følgende generelle kompetanse:

• Basiskunnskap for å kunne jobbe for selskaper eller organisasjoner som utvikler, anvender, eller forsker på medisinske ultralydmaskiner i dagens samfunn.
• Grunnleggende kompetanse om bølgeteori og avbildning med bølger i medisinsk ultralyd. Dette er kunnskap som også kan relateres til andre metoder for avbildning som Sonar, Radar, Magnetisk Resonans (MR), Røntgen, osv. Dette betyr at kunnskapen utviklet i dette emnet er delvis overførbar og generell for mange typer avbildningssystemer basert på bølger.

Læringsformer og aktiviteter

Langsgående undervisning gjennom hele semesteret. Forelesninger, regneøvinger, demonstrasjoner og gruppeoppgave (datamaskin nødvendig for denne).

Regneøvinger med løsningsforslag gjøres tilgjengelig gjennom semesteret for individuell gjennomgang av studentene. Disse er ikke obligatoriske, men danner et godt grunnlag for regnetekniske øvelser og forståelse som er nyttig for eksamen.

Det blir gjennomført en gruppeoppgave (grupper på 2-4 studenter avhengig av antallet som tar emnet) som går over 2 uker hvor studentene skal samle inn data med en ultralydmaskin og lage bilder og videoer av disse.

Emnet vil undervises på engelsk dersom internasjonale studenter melder seg opp.

Anbefalte forkunnskaper

Matematikk 1-4, TFY4115 Fysikk, grunnleggende ferdigheter i signalbehandling (fra f.eks. IELET2110 - Signalbehandling, TTT4120 - Digital signalbehandling eller TFY4280 - Signalanalyse)eller tilsvarende kunnskaper.

Grunnleggende programmeringskunnskap i Matlab eller Python.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.

Studiepoengreduksjon