Numerische & physikalische Grundlagen von Bildgebungsalgorithmen für die CT basierte Strahlentherapie Planung (NumerikCTinRT)2.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Numerical & physical fundamentals of imaging algorithms for CT-based radiotherapy planning)
(Prüfungsordnungsmodul: Numerische und physikalische Grundlagen von Bildgebungsalgorithmen für die CT-basierte Strahlentherapieplanung)

Lehrveranstaltungen:

• • Numerische & physikalische Grundlagen von Bildgebungsalgorithmen für die CT basierte Strahlentherapie Planung
    (Vorlesung, 2 SWS, Christian Hofmann, Do, 16:00 - 18:00, SR)

Inhalt:

Ziel dieses Moduls ist es eine praxisorientierte numerische and physikalische Einführung in verschiedene Algorithmen und Anwendungen zu geben, die bei der CT basierten Strahlentherapie Planung zum Einsatz kommen (z.B. Metallartefakt Reduktion, atemkorrelierte 4DCT Bildgebung, Elektronendichte Berechnung basierend auf „Single Energy“ und „Dual Energy“ Daten, erweiterte Messfeldrekonstruktion und Bildrekonstruktion im Allgemeinen). Hierbei wird in diesem Modul der Fokus auf Aspekte gelegt, die bei anderen Modulen häufig ausgelassen werden: Durch „Live-Programmierung“ und durch anschauliches Herleiten der numerischen Umsetzung mathematischer Zusammenhänge direkt auf dem „Whiteboard“ anstatt durch vorgefertigte Präsentationen lernen die Studierenden die numerische Realisierung mathematischer und physikalischer Problemstellungen in einer anschaulichen und praxisbezogenen Herangehensweise.
Das Modul besteht aus:
• Einleitendenden Präsentationen • „Live“ Herleitungen der numerischer Umsetzung ausgehend von der mathematischen Theorie • „Live Programmierung“ (auf einfache und anschaulichen Weise unter Zuhilfenahme einer Bibliothek die den Studierenden kostenlos zur Verfügung gestellt wird, welche sie frei zur eigenen Weiterbildung und Vertiefung der Inhalte verwenden können) • Praktisches und interaktives Programmieren (Studierende werden während der Vorlesung mit Unterstützung eine numerische Aufgabe lösen) • Technische Voraussetzungen: MATLAB Lizenz der FAU und ein Laptop (Python ist für die Zukunft ebenfalls angedacht). Eine Algorithmen Bibliothek wird kostenlos zur Verfügung gestellt.
Das Modul hat Synergien mit dem Modul „Computertomographie – eine theoretische und praktische Einführung“ von Christoph Bert und Kollegen. Es ergänzt dieses Modul durch den klaren Fokus auf die Aspekte der numerische Umsetzung und schließt somit die Lücke zwischen Theorie und Praxis was häufig von den Studierenden gewünscht wurde. Dieses Modul hat keine anderen Module als Vorbedingungen. Es kann alleinstehend besucht werden.

Lernziele und Kompetenzen:

• Erklären und Wiedergeben numerischer und physikalischer Grundlagen von Algorithmen and Anwendungen der CT Bildgebungs-Technologien, die für die Strahlentherapie Planung eingesetzt werden • Verstehen der Relevanz dieser Techniken in klinischer Praxis der Strahlentherapie Planung • Lernen selbstständig mathematische und physikalische Probleme numerisch zu implementieren • Verstehen wie ein numerisches Framework zur Simulation und Entwicklung verwendet wird (in MATLAB und mit git als Versionskontrolle)

Literatur:

• Thorsten Buzug, Computed Tomography From Photon Statistics to Modern Cone-Beam CT, Springer 2008 • Rene Werner, StrahlenTherapie atmungsbewegter Tumore, Springer 2013 • Bjorn Heismann, Bernhard Schmidt, Thomas Flohr, Spectral Computed Tomography, SPIE Press 2012 • Ping Xia, Andrew Godley, Chirag Shah, Gregory Videtic, John Suh, Strategies for Radiation Therapy Treatment Planning, Lehmans 2018 • Willi Kalender, Computertomographie, Publicis 2011

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Nichtphysikalische Wahlfächer | Numerische und physikalische Grundlagen von Bildgebungsalgorithmen für die CT-basierte Strahlentherapieplanung)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Numerische und physikalische Grundlagen von Bildgebungsalgorithmen für die CT-basierte Strahlentherapieplanung (Prüfungsnummer: 76151)

(englischer Titel: Numerical & physical fundamentals of imaging algorithms for CT-based radiotherapy planning)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 60, benotet, 2.5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023

1. Prüfer:

Christian Hofmann