Bi5445 Zpracování a analýza biosignálů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2012
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.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Bi5440 Signály a lineární systémy
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
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.
Osnova
  • 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.
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
Výukové metody
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.
Metody hodnocení
zápočet, požadavek pro zápočet: vypracování písemné studie o metodách zpracování a analýzy biologických signálů, o kterých nebyla zmínka na přednáškách
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2011 - akreditace, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015.