Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów biologicznych
Koordynator przedmiotu:
Antoni GRZANKA
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
CPSB
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
125: wykł. 30, lab. 30, projekt 50, praca sam. 15
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Ogólna wiedza o cyfrowym przetwarzaniu sygnałów.
Limit liczby studentów:
15-36
Cel przedmiotu:
Przekazanie wiedzy o specyficznych właściwościach sygnałów biologicznych, quasi-deterministycznych i stochastycznych. Nabycie umiejętności analizy wybranych sygnałów. Nabycie umiejętności realizacji wybranych celów przetwarzania sygnałów biomedycznych.
Treści kształcenia:
Wykład: Źródła, charakter i podstawy fizjologiczne sygnałów pobieranych z żywych organizmów jako naturalne sygnały elektryczne lub sygnały dające się przekształcić na sygnały elektryczne. Są to przebiegi jak np.: sieci neuronalnej, elektromiograficzne, elekroencefalograficzne, kochleograficzne, reograficzne, wokalne, szumy krwi, ciśnienia tętniczego, żylnego wewnątrzczaszkowego itp. Dotyczy to przebiegów tak samoistnych jak i ewokalnych. Krótki przegląd ogólny stosowanych metod przetwarzania sygnałów dla celów diagnostyki medycznej, eliminacji artefaktów, kompresji informacji i wydobywania ich spod szumów. Zostaną omówione metody statystyczne i morfologiczne stosowane dla biologicznych sygnałów stochastycznych. Szczegółowe omówienie metod przetwarzania stosowanych dla określonych sygnałów obejmuje: sygnały mięśniowe (EMG); metodę nieinwazyjnego wykrywania deformacji naczyń krwionośnych mózgu; metodykę badania i analizy sygnałów ci śnienia śródczaszkowego (ICP), perfuzyjnego (CPP), sygnałów określających przepływ krwi mózgowej, kompensację objętościową i autoregulację, modele przestrzeni wewnątrzczaszkowej i metody identyfikacji ich parametrów, analizy sygnałów EEG metodami predykcji liniowej, potencjałów wywołanych i analizy częstotliwościowej; sygnały neuronalne; sygnały kochleograficzne i otoemisyjne Laboratorium: Analiza składowych sygnału ciśnienia wewnątrzczaszkowego (ICP). Metody rozdzielania składowych przez filtrację. Analiza sygnału z testu infuzyjnego. Przetwarzanie sygnałów emisji otoakustycznej. Badanie porównawcze pseudoszeptu ludzi po resekcji krtani z szeptem osób zdrowych. Zagadnienie sygnałowe związane z ultradźwiękowym przepływomierzem doplerowskim. Realizacja wybranych funkcji przetwarzania sygnałów, w tym nośnej obrazów biomedycznych. Projekt: Zadania projektowe polegają na samodzielnym rozwiązywaniu przykładowych problemów z dziedziny przetwarzania sygnałów biomedycznych. Na podstawie określonego w zadaniu celu, podanych modeli zjawisk i przykładowych przebiegów rzeczywistych sygnałów student wybiera metodę przetwarzania, opracowuje odpowiedni program przetwarzania w jednym z następujących języków: MATLAB, SCILAB, C lub PASCAL. W ostatnim etapie projektu wykonywane są eksperymenty numeryczne potwierdzające prawidłowość przyjętego rozwiązania. Sygnały testowe do projektu, to n.p., ciśnienie śródczaszkowe, dźwięk tonu krtaniowego, sygnał transjentowy otoemisji, sygnał czynności skurczowej macicy wraz z tokogramem. Metody przetwarzania stosowane w projekcie to filtracja i klasyfikacja sygnałów, rozpoznawanie wzorców, aproksymacja, elementy modelowania i symulacji, analiza i wnioskowanie statystyczne.
Metody oceny:
Wykład – 2 testy i ocena dyskusji na wykładzie Laboratorium – ocena sprawozdania Projekt – ocena rozwiązania zadania
Egzamin:
nie
Literatura:
1. W. Traczyk, Fizjologia człowieka w zarysie, PZWL, wyd. VI, Warszawa 1997. 2. Nowe metody w badaniach mózgu, Ossolineum; 3. W. Brodziewicz , K. Jaszczak, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WNT; 4. J. I M. Jankowscy, M. Dryja, Przegląd metod i algorytmów numerycznych, PWN; 5. Moczko J., Kramer L.: Cyfrowe metody przetwarzania sygnałów biomedycznych. Wydawnictwo Naukowe UAM. Poznań 2001; 6. Zieliński T.P.: Od teorii do cyfrowego przetwarzania sygnałów. AGH 2002.
Witryna www przedmiotu:
https://studia.elka.pw.edu.pl/pl/... http://www.ise.pw.edu.pl/~antekg/cpsb.htm
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
Źródła, charakter i podstawy fizjologiczne sygnałów pobieranych z żywych organizmów
Weryfikacja: test, dyskusja
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W06, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W2
Przetwarzanie sygnałów w medycynie, eliminacja artefaktów, kompresja i odszumianie
Weryfikacja: test, dyskusja
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W3
Szczególne metody przetwarzania stosowanych dla sygnałów EMG, ICP, CPP, EEG
Weryfikacja: dyskusja, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W10, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W4
Identyfikacja modelu jako narzędzie diagnostyczne korzystające z sygnałów
Weryfikacja: test, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W04, K_W10, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
Zastosowanie metod czasowo-częstotliwościowych
Weryfikacja: test, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U2
Specyficzne potrzeby medycyny w zakresie wykorzystania techniki CPSB
Weryfikacja: laboratorium, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U3
Wykorzystanie narzędzi programistycznych do realizacji celów przetwarzania
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10, K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K1
Umiejętność poszukiwania kreatywnych rozwiązań problemów biomedycznych
Weryfikacja: test, projekt, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01, K_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: