Bi5445 Zpracování a analýza biosignálů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2010
Rozsah
2/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: z.
Vyučující
prof. Ing. Jiří Holčík, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ladislav Dušek, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Ing. Jiří Holčík, CSc.
Rozvrh
Út 19:00–20:50 G2,02003
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Anotace
Po absolvování předmětu student: - má základní teoretické a metodologické znalosti principů metod algoritmů zpracování a analýzy biosignálů; - dokáže vysvětlit souvislosti a vzájemné vztahy mezi vlastnostmi reálných procesů a jimi generovaných dat a použitými metodami a algoritmy; - umí aplikovat různé metody a algoritmy zpracování dat k dosažení požadovaných výsledků; - navrhnout různé modifikace popisovaných algoritmů vhodné pro zpracování dat specifických vlastností.
Klíčová témata
1. Signál - definice, vlastnosti. Vznik a charakter biomedicínských signálů. Obecné blo-kové schéma zpracování a analýzy biosignálů. Základní vlastnosti biomedicínských signálů v časové a frekvenční oblasti - signály repetiční, nerepetiční a vázané na vnější události. 2. Signály kardiovaskulárního systému. EKG - princip vzniku a základní parametry popi-su celého signálu a jeho částí v časové a frekvenční oblasti. Typy rušení EKG a jeho vlastnosti. 3. Algoritmy odstranění základních typů rušení - principy odstranění kolísání izoelek-trické linie a síťového rušení. 4. Algoritmy odstranění myopotenciálů. Redukce dat. 5. Analýza EKG, principy detekce jednotlivých typů vln v EKG. Různé typy záznamů signálu EKG (krátkodobý záznam, dlouhodobý záznam, průběžné monitorování), po-žadavky na jejich zpracování. 6. Fetální elektrokardiogram, vlastnosti v časové a frekvenční doméně. Metody jeho od-dělení od EKG matky - prostorové zprůměrnění. Fonokardiogram – základní vlastnosti popisu v časové a frekvenční doméně, vazba na EKG. 7. Variabilita srdečního rytmu (HRV) - princip vzniku. Způsoby popisu HRV a vlastnosti frekvenčního spektra ve vazbě na procesy řízení KVS a způsoby popisu HRV. Varia-bilita srdečního rytmu ve vazbě na další informace o činnosti KVS. 8. Signály elektrické aktivity mozku. Spontánní aktivita EEG. Rušení EEG. Vlastnosti v časové a frekvenční doméně. Spektrální hustota výkonu a algoritmy jejího výpočtu. Diagnostické vlastnosti frekvenčního spektra signálu EKG. 9. Grafoelementy EEG, jejich vlastnosti s časové doméně, detekce a využití v diagnosti-ce. Mapy spontánní elektrické aktivity mozku. 10. Evokované potenciály. Kumulační metody pro odstranění šumu. Akusticky evokované potenciály. Vlastnosti, detekce významných útvarů a bodů. Vizuálně evokované po-tenciály. Vlastnosti a detekce významných parametrů. 11. Elektromyogram. Definice. Geneze. Snímání. Vlastnosti. Využití. 12. Okulografické signály. Vlastnosti v časové a frekvenční doméně, zpracování, diagnos-tické využití. Elektronystagmogram.
Studijní zdroje a literatura
  • Holčík,J.: Biologické a lékařské signály. [Elektronické studijní texty], http://www.fbmi. cvut.cz/predmety/bbls/
  • Bruce, E.N. Biomedical Signal Processing and Signal Modelling. New York, J.Willey & sons 2001
  • Baura G.D. System Theory and Practical Applications of Biomedical Signals. Piscataway, IEEE Press 2002
  • Cohen, A. Biomedical Signal Processing. Vol. I Time and Frequency Domains Analysis. Vol. II Compression and Automatic Recognition. Boca Raton, CRC Press 1986
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Přednášky podporované Power Pointovými prezentacemi, přičemž je kladem důraz na pochopení základních principů popisovaných metod a algoritmů. Během přednášek jsou studenti průběžně interaktivně oslovováni s cílem kontrolovat míru jejich pochopení přednášené látky.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení
zápočet, požadavek pro zápočet: vypracování písemné studie o metodách zpracování a analýzy biologických signálů, o kterých nebyla zmínka na přednáškách
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2011 - akreditace, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015.