Medical Physics in Nuclear Medicine (MPNM)2.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Medical Physics in Nuclear Medicine)

Lehrveranstaltungen:

• • Medical Physics in Nuclear Medicine
    (Vorlesung, Philipp Ritt et al., Mi, 10:00 - 12:00, Besprechungsraum C U1 566; Besprechungsraum Nuklearmedizin, Raum C U1 566, im Internistischen Zentrum, Bauteil C, Stockwerk U1, Ulmenweg 18)

Inhalt:

Die Studierenden sollen mithilfe dieses Moduls ihr Wissen und Verständnis über medizinische Physik im Anwendungsbereich Nuklearmedizin ausbauen und festigen. Hierzu werden die nötigen physikalischen Grundlagen vermittelt, so dass die Studierenden diese erläutern, interpretieren und anwenden können (z.B. Beispielrechnungen zur Photonen- und Elektroneninteraktion in Materie). Anhand dieser Grundlagen vergleichen die Studierenden unterschiedliche Detektortypen für ortsaufgelösten Photonennachweis, erarbeiten die Basis der nuklearmedizinischen Bildgebung und übertragen diese Erkenntnisse auf den Bereich der 3-dimensionalen Emissions-Computer-Tomographie. Die Studierenden unterscheiden hier Positronen-Emissionstomographie (PET) und Einzelphotonentomographie (SPECT) und verstehen das Prinzip der 3-D Bildrekonstruktion aus Projektionsdaten. Sie erarbeiten Unterscheidungskriterien und Qualitätsmerkmale von Bilddaten und bewerten mithilfe dieser Rekonstruktions- und Korrekturverfahren von PET und SPECT. Das Wissen über Emissionstomographie und andere bildgebende Modalitäten wie CT und MRT benutzen sie um die Funktionsweise von multimodalen Geräten (SPECT/CT, PET/CT, PET/MRT) zu erläutern, sowie Vor- und Nachteile zu bewerten. Die Studierenden differenzieren relevante Anwendungen der nuklearmedizinischen Bildgebung in Therapie, Diagnostik und prä-klinischer Forschung und interpretieren die zugehörigen Bilddaten. Auf Basis der erworbenen Kompetenzen und Literaturrecherche entwickeln die Studierenden Beispielansätze für die bildgestützte Dosimetrie von nuklearmedizinischen Therapien und berechnen für repräsentative Datensätze die Organdosen. Die Studierenden übertragen das Prinzip und den Zweck von Qualitätskontrollen an nuklearmedizinischen Bildgebungsgeräten in die praktische Durchführung und erklären die zugrundeliegenden Effekte. Anhand einschlägiger Regelwerke und Grundprinzipien verstehen die Studierenden die Grundzüge und Rahmenpunkte des Strahlenschutzes und wenden dies auf den spezifischen Bereich der Nuklearmedizin an.

With this module, participating students should increase and consolidate their knowledge and understanding of medical physics in the field of Nuclear Medicine. For this, all necessary physical foundations and principles will be taught in order that the students are able to explain, interpret, and apply these (for example calculations for the interaction of photons and electrons with matter). With these foundations, the students compare different types of detectors for spatially-resolved photon detection, formulate the principles of imaging in nuclear medicine, and transfer this knowledge to 3-dimensional emission computed tomography. The students differentiate Positron Emission Tomography (PET) and Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT) and understand the principle of 3-D image reconstruction from projection data. They acquire differentiating criteria and quality metrics for image data and use them for assessing reconstruction- and correction methods of PET and SPECT. The students use their acquired knowledge of emission tomography and other imaging modalities such as CT and MRI in order to explain the function principle of multimodal devices such as SPECT/CT, PET/CT, and PET/MRI and in order to evaluate their pros and cons. The students differentiate the relevant application fields of Nuclear Medicine imaging, which are therapeutic, diagnostic and pre-clinical research and interpret the according image data. Based on the acquired competences and with methods obtained from literature review, the students develop solutions for image based dosimetry in Nuclear Medicine therapies and calculate radiation organ doses for representative data. The students translate theory, principle, and rationale of quality assurance of imaging devices to practice and explain the underlying effects. With help of rules and standards, the students understand principles and core of radiation protection and apply these to the field of Nuclear Medicine.

Lernziele und Kompetenzen:

Kompetenzen: Die Studierenden erwerben Fach- und Methodenkompetenz in folgenden Punkten:
Sie können

• die physikalischen Grundlagen der Nuklearmedizin erläutern und anwenden.

• verschiedene Ansätze der ortsaufgelösten Photonendetektion unterscheiden und diese auf die 3-dimensionale Emissionsbildgebung (PET, SPECT) anwenden.

• unterschiedliche Rekonstruktionsmethoden (u.a. Rückprojektion, iterative Rekonstruktion) erläutern und unterscheiden.

• die wichtigsten bildbeeinflussenden, physikalischen Wechselwirkungen unterscheiden (Partialvolumen, Abschwächung, Streuung) und zugehörige Korrekturansätze darstellen.

• multimodale Geräte (z.B. SPECT/CT, PET/CT) charakterisieren und deren Vor-, sowie Nachteile benennen und einschätzen.

• die wichtigsten klinischen und prä-klinischen Anwendungen der Emissionsbildgebung beschreiben und differenzieren.

• Methoden zur bildgestützte Dosimetrie für nuklearmedizinische Therapien ermitteln und anwenden.

• Geeignete Verfahren zur Qualitätskontrolle von Bildgebungsgeräten benennen und die zugrundeliegenden Effekte charakterisieren und differenzieren.

• die gesetzlichen und methodischen Grundlagen des Strahlenschutzes wiedergeben und auf den Bereich Nuklearmedizin anwenden.

Competences: The students acquire professional and methodical competences in the following aspects:
They are able to

• understand and apply the physical principles of nuclear medicine

• differentiate the multiple approaches of spatially resolved photon detection and apply them to 3-D emission tomography (PET, SPECT)

• explain and differentiate multiple reconstruction methods such as e.g. back-projection and iterative reconstruction

• distinguish the most important image-influencing effects (partial volume, attenuation, scattering) and outline according correction methods

• characterize multimodal imaging devices (e.g. SPECT/CT, PET/CT), name and assess their pros and cons

• describe and differentiate the most important clinical and pre-clinical applications of emission tomography

• deduce and apply methods for image based dosimetry in Nuclear Medicine therapies

• name appropriate quality control procedures of imaging devices and characterize/differentiate the underlying effects

• report the legal and methodical principles of radiation protection and apply them to the field of Nuclear Medicine

Organisatorisches:

The lecture can be held in English if needed. The language of instruction will be decided upon at the first meeting.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Medizintechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Grundcurriculum für alle Studienrichtungen | M1 Medizinische Vertiefung | M1 Medizinische Vertiefungsmodule)
2. Medizintechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2018w | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Grundcurriculum für alle Studienrichtungen | Medizinische Vertiefung | M1 Medizinische Vertiefungsmodule)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Medical Physics in Nuclear Medicine (Prüfungsnummer: 355271)

(englischer Titel: Medical Physics in Nuclear Medicine)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 2.5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2018/2019, 1. Wdh.: SS 2019

1. Prüfer:

Philipp Ritt