Geneze a vlastnosti biologických signálů

Garant předmětu:

Karel Roubík

Přednášející:

Karel Roubík

Cvičící:

Jan Hejda, Jakub Ráfl, Karel Roubík, Martin Rožánek

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Předmět se zabývá genezí, záznamem, popisem a zpracováním většiny biologických signálů elektrické i neelektrické povahy. U jednotlivých signálů jsou studovány principy jejich vzniku, vlivy stavu organismu na jejich charakteristiky, patologické změny a příznaky v signálech a vlastnosti biosignálů nutné pro jejich další zpracování. U každého biosignálu jsou prezentovány nejpoužívanější metody jejich předzpracování, analýzy a vyhodnocování. Studovány jsou i vzájemné vazby mezi signály. Náplní předmětu jsou také signály, které nejsou běžně klinicky využívány, a dále je do předmětu zahrnuta problematika studia signálů lidského těla doposud zkoumaných jen experimentálně.

Požadavky:

Standardně probíhá výuka kontaktní formou a předmět je zakončen ústní zkouškou, které předchází písemná příprava. V případě, že počet studentů je menší než 5, může výuka probíhat v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Dále je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma z oboru. Podmínkou pro připuštění ke zkoušce je absolvování dvou laboratorních cvičení (doloženo protokolem podepsaným studentem, vedoucím cvičení a garantem předmětu). Protokoly budou archivovány v referátu pro doktorské studium.

Osnova přednášek:

Osnova přednášek:

1.Biopotenciály, stimulace a evokované biosignály, rozdělení, parametry, snímání, artefakty.

2.Elektroneurogram, CMAP, SNAP. H-reflex, F-reflex. Biosignály kosterních svalů, EMG, MMG, reflexy šlach.

3.Vektor depolarizace srdečního svalu, svodové systémy EKG. Vznik křivky EKG, souvislost tvaru EKG křivky s alterací depolarizace srdečního svalu.

4.Vektorkardiografie, izopotenciálové mapování. Neelektrické projevy srdeční činnosti (úvod). Fonokardiografie, sfygmografie, apexkardiografie, MKG, polygrafické metody v kardiologii.

5.Elektrická aktivita mozku, geneze signálů mozku, elektrody a svodový systém pro EEG

6.Charakteristické EEG rytmy, EEG systém, evokované EEG, MEG.

7.Polysomnografie. Geneze signálů v oku, elektroretinogram, elektrookulogram.

8.Geneze signálů sluchového ústrojí, audiometrie, impedanční audiometrie, ERA, BERA. Signály rovnovážného ústrojí, nystagmus, biosignály v porodnictví, reografické metody.

9.Biosignály dalších orgánů a soustav (gastrointestinální trakt, kardiotokografie apod.). Souvislosti s hodnocením stavu organismu.

10.Experimentální snímání biosignálů, využití zobrazovacích metod pro odvození biosignálů (CT, EIT apod.), netradiční biosignály.

Osnova cvičení:

Témata cvičení:

1.Měření pomocí anesteziologického monitoru vitálních funkcí s analýzou plynů a následná analýza získaných dat.

2.Měření užitím monitoru regionální oxygenace tkáně a analýza získaných dat.

Cíle studia:

Předmět se zabývá genezí, záznamem, popisem a zpracováním většiny biologických signálů elektrické i neelektrické povahy. U jednotlivých signálů jsou studovány principy jejich vzniku, vlivy stavu organismu na jejich charakteristiky, patologické změny a příznaky v signálech a vlastnosti biosignálů nutné pro jejich další zpracování. U každého biosignálu jsou prezentovány nejpoužívanější metody jejich předzpracování, analýzy a vyhodnocování. Studovány jsou i vzájemné vazby mezi signály. Náplní předmětu jsou také signály, které nejsou běžně klinicky využívány, a dále je do předmětu zahrnuta problematika studia signálů lidského těla doposud zkoumaných jen experimentálně.

Studijní materiály:

Povinná:

[1] Bronzino JD, Peterson DR, editors. Biomedical signals, imaging, and informatics. CRC Press; 2014.

[2] Kolekar MH, Kumar V.: Biomedical Signal and Image Processing in Patient Care. IGI Global, 2017.

Doporučená:

[1] Blinowska KJ, Zygierewicz J. Practical Biomedical Signal Analysis Using MATLAB®. CRC Press; 2011.

[2] Akay, M. Detection and Estimation Methods for Biomedical Signals. New York: Academic Press, 1996

[3] Agah A, editor. Medical Applications of Artificial Intelligence. CRC Press; 2013.

Poznámka:

Modul E a G

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: