Detail předmětu

Lékařská diagnostická technika

FEKT-BPC-LDTAAk. rok: 2021/2022

Předmět je věnován principům funkce a konstrukčnímu řešení diagnostických přístrojů a systémů pro snímání elektrických signálů a neelektrických veličin z organismu (EKG,EEG,EMG, EGG, impedanční měření, snímání krevního tlaku, měření průtoku krve, pletysmografie, meření teploty). Praktické zkušenosti získají studenti s prostředím LabView, které bude využito pro akvizici a zpracování biosignálů spolu s převodníky od firmy Vernier a akvizičními kartami National Instruments.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Jiří Sekora, MBA

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Posluchač získá základní vědomosti o funkci a o vlastnostech nejčastěji používané lékařské diagnostické techniky. Bude schopen je aplikovat v praxi především při interpretaci naměřených dat, při výběru přístrojové techniky a specifikaci požadavků. Student je schopen:
- popsat princip zesilovačů pro biologické aplikce,
- vyjmenovat a diskutovat jejich vlastnosti,
- popsat a vysvětlit principy přístrojů pro měření EKG, EEG a EMG,
- popsat a vysvětlit principy neinvazivního a invazivního měření krevního tlaku,
- vyjmenovat metody měření průtoku krve,
- vysvětlit diluční metodu pro měření průtoku,
- aplikovat Dopplerův princip pro měření průtoku,
- vysvětlit podstatu pletysmografických měření,
- duskutovat a definovat zdroje chyb u vybraných diagnostických technik,
- vysvětlit pojem "monitory životních funkcí".

Prerekvizity

Student by měl být schopen popsat chování základních pasivních elektronických součástek (odpor, kapacitor, induktor) a dále by měl mít přehled o základních fyzikálních zákonech a vlastnostech fyzikálních polí na úrovni bakalářského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává tři samostatné protokoly.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení laboratorních cvičení - až 20 bodů.
Zápočtový test - až 30 bodů.
Písemná závěrečná zkouška - až 50 bodů.
Zápočtový test je orientován na zjištění znalostí o základních pojmech.
Závěrečná zkouška ověřuje orientaci v problematice jednotlivých přístrojů pro lékařskou diagnostiku a pochopení významu příslušných parametrů přístrojů.

Osnovy výuky

1. Záznamové elektrody, polarizace elektrod, druhy elektrod.
2. Zesilovače pro biologické signály, požadavky na zesilovače a jejich řešení.
3. Elektrokardiografie, vlastnosti EKG, princip činnosti a vlastnosti přístroje, .
4. Elektroencefalografie, vlastnosti EEG, princip a vlastnosti přístroje, způsoby snímání mozkových signálů,doplňková zařízení k elektroencefalografu (fotostimulátor, fonostimulátor)..
5. Elektromyografie, vlastnosti EMG signálů, princip a vlastnosti přístroje, stimulátory.
6. Fonokardiografie - princip přístroje pro snímání zvukových projevů srdce.
7. Pletysmografie - impedanční a optické měření objemových změn.
8. Měření krevního tlaku, měření invazivní i neinvazivní, princip použitých metod.
9. Přístroje pro měření dýchání, 'apnea alarm', dechové objemy.
10. Přístroje pro měření průtoku krve.
11. Měření teploty.
12. Základy monitorovací techniky, funkce monitorů a jejich vazba na nemocniční informační systém.
13. Obecné parametry meřících přístrojů.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům základní orientaci v oblasti měření základních elektrických i neelektrických biologických signálů a informace o významu parametrů udávaných u jednotlivých přístrojů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní výuka je povinná. Řádně omluvené zameškané hodiny lze nahradit po domluvě s vyučujícícm.

Základní literatura

Chmelař M.: Lékařská laboratorní technika, skriptum VUT 2000 (CS)
Chmelař M.: Lékařská přístrojová technika 1, Akademické nakladatelství CERM, 1995 (CS)
Kolář, R: Lékařská diagnostická technika, elektronická skripta VUT, 2007 (CS)
Navrátil,L., Rosina,J.: Medicínská biofyzika, Grada, 2005 (CS)
Navrátil,L., Rosina,J.: Medicínská biofyzika, Grada, 2019 (CS)
Rozman, J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství, Academia, 2006 (CS)
Webster, J.G., Nimunkar, A.J.: Medical Instrumentation: Application and Design, Wiley, 2020 (CS)

Doporučená literatura

Bronzino, J.D. The Biomedical engineering Handbook, CRC Press, Boca Raton 1995 (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-BTB bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Sekora, MBA
doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D.

Osnova

1. Záznamové elektrody, polarizace elektrod, druhy elektrod.
2. Zesilovače pro biologické signály, požadavky na zesilovače a jejich řešení.
3. Elektrokardiografie, vlastnosti EKG, princip činnosti a vlastnosti přístroje, používané registrační systémy, analýza a hodnocení EKG, automatické elektrokardiografy s diagnostikou.
4. Elektroencefalografie, vlastnosti EEG, princip a vlastnosti přístroje, způsoby snímání a hodnocení mozkových signálů,doplňková zařízení k elektroencefalografu (fotostimulátor, fonostimulátor)..
5. Další elektrické biologické signály – elektromyograf, elektroretinogram, elektrooculogram, elektrokochleogram, elektrogastrogram.
6. Fonokardiografie.
7. Pletysmografie - měření objemových změn.
8. Měření krevního tlaku, měření invazivní i neinvazivní, princip použitých metod.
9. Přístroje pro měření dýchání, 'apnea alarm', dechové objemy.
10. Přístroje pro měření průtoku krve.
11. Měření teploty.
12. Základy monitorovací techniky, funkce monitorů a jejich vazba na nemocniční informační systém.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Hracho

Osnova

1. LabVIEW - Úvod, základní matematické operace.
2. Filtrace signálu, spektrální analýza v prostředí LabVIEW a využití v lékařské diagnostice.
3. Práce se soubory a s měřicími kartami v prostředí LabVIEW.
4. Samostatná práce - zpracování EEG signálu.
5. Rozhraní LabPro a jeho využití pro návrh detektor R-vlny.
6. Samostatná práce -detektor R-vlny I.
7. Samostatná práce -detektor R-vlny II.
8. Samostatná práce -detektor R-vlny III.
9. Úvod do elektrotechnických měření.
10. Návrh antialiasingového filtru.
11. Hardwarová realizace antialiasingového filtru
12. Praktická cvičení s lékařskými diagnostickými systémy (ultrazvukové zobrazovací systémy, fundus kamery, spirometrie, audiometrie).
13. Zápočtový test.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz