Detail předmětu

Lékařská diagnostická technika

FEKT-BPC-LDTAk. rok: 2022/2023

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.
Absolvent předmětu je schopen:
- popsat principy zesilovačů pro snímání biologických signálů,
- vyjmenovat jejich vlastnosti,
- popsat principy měření EKG, EMG a EEG,
- popsat principy neinvazivního měření krevního tlaku,
- vyjmenovat metody pro měření průtoku,
- posat diluční metodu,
- uvést aplikaci Dopplerova jevu pro měření průtoku,
- vyjmenovat a definovat principy metod pro měření změn objemu tkáně,
- diskutovat zdroje chyb u uvedených diagnostických metod,
- vysvětlit princip RTG zobrazovacích systémů,
- vysvětlit princip CT RTG zobrazovacích systémů,
- vysvětlit princip PET/SPECT zobrazovacích systémů,
- vysvětlit princip ultrazvukových zobrazovacích systémů.

Prerekvizity

Student by měl být schopen analyzovat jednoduché elektronické obvody s pasivními a aktivními součástkami; měl by mít přehled o funkci tranzistorů a operačních zesilovačů; měl by mít přehled o základních fyzikálních zákonech a vlastnostech fyzikálních polí na úrovni bakalářského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, 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

V průběhu semestru je hodnocena účast a aktivita na laboratorních cvičení, při kterých může student získat až 30 bodů do celkového hodnocení. Laboratorní výuka je zakončena zápočtovým testem s váhou 10 bodů do celkového hodnocení. Získané znalosti ověřuje závěrečná zkouška s celkovou váhou 60 bodů. Bližší informace specifikuje aktualizovaná vyhláška garanta předmětu vydávaná před začátkem příslušného semestru.

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 v oblasti akvizice základních lékařských zobrazovacích modalit.

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

Bronzino, J.D. The Biomedical engineering Handbook, CRC Press, Boca Raton 1995
Drastich A.: Zobrazovací systémy v lékařství, VUT FEI, Brno 1989
Drastich A.:Netelevizní zobrazovací systémy, UBMI FEI VUT v Brně 2001
Chmelař M.: Lékarská laboratorní technika, skriptum VUT 2000
Chmelař M.: Lékařská přístrojová technika 1, Akademické nakladatelství CERM1995
Krstel E.: Imaging Systems for Medical Diagnostics, Siemens aktiengesellschaft, Berlin 1990
Rozman,J. a kol. Elektronické přístroje v lékařství, Academia, 2006

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program BPC-EKT bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program BPC-AMT bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Sekora, MBA

Osnova

1. Snímání biologických signálů - záznamové elektrody, polarizace elektrod,druhy elektrod.
2. Zesilovače pro biologické signály, požadavky na zesilovače a jejich řešení.
3. Elektroencefalografie, princip a vlastnosti přístroje, způsoby snímání a hodnocení mozkových signálů,doplňková zařízení k elektroencefalografu.
4. Elektrokardiografie, princip činnosti a vlastnosti přístroje, analýza a hodnocení EKG.
5. Elektromyografie, princip činnosti přístroje, snímání a hodnocení signálů ze svalových skupin, vlastnosti přístroje a doplňkových zařízení.
6. Měření krevního tlaku, měření invazivní i neinvazivní, princip použitých metod.
7. Měření průtoku krve - diluční metody, Dopplerův princip.
8. Pletysmografie - kapacitní princip, fotoelektrická metoda, Impedanční měření.
9. Základy monitorovací techniky, funkce monitorů a jejich vazba na nemocniční informační systém, snímané a vyhodnocované veličiny.
10. Rentgenové zobrazovací systémy, základní principy konstrukce konvenčních a digitálních skiaskopických a skiagrafickcých systémů.
11. Výpočetní rentgenová tomografie, základní principy konstrukce standardních a helical- výpočetních tomografů, jejich diagnostické využití.
12. Gamazobrazovací systémy, principy konstrukce planárních gamazobrazovacích systémů, základní principy konstrukce SPECT a PET zobrazovacích systémů, diagnostické využití.
13. Ultrazvukové zobrazovací systémy, základní principy konstrukce a jejich diagnostické využití.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jana Kolářová, Ph.D.
Ing. Jiří Sekora, MBA
Ing. Martin Králík

Osnova

1. LabVIEW - Úvod, základní matematické operace.
2. Základní programové struktury v prostředí LabVIEW
3. Filtrace a spektrální analýza biologických signálů v prostředí LabVIEW.
4. Rozhraní DAQ a LabPro a jejich využití pro diagnostické üčely.
5. Samostatná práce -detektor R-vlny I.
6. Samostatná práce -detektor R-vlny II.
7. Samostatná práce -detektor R-vlny III.
8. Prostředky pro lékařskou diagnostiku - spirometrie.
9. Návrh a konstrukce jednoduchého zesilovače pro EKG I.
10. Návrh a konstrukce jednoduchého zesilovače pro EKG II.
11. Návrh a realizace antialiasingového filtru I.
12. Návrh a realizace antialiasingového filtru II.
13. Zápočtový test.