Detail předmětu

Analýza biologických signálů

FEKT-AABSAk. rok: 2009/2010

Předmět je orientován na nativní a evokované biologické signály (biosignály) člověka. Zaměřuje se na typy a vlastnosti elektrických, magnetických, zvukových a mechanických signálů generovaných jednotlivými systémy lidského organismu a jejich způsoby zobrazení, včetně polygrafických metod. Klade důraz na využití obecných i specifických metod pro předzpracování, analýzu a interpretaci biosignálů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Pochopení podstaty geneze jednotlivých typů biosignálů, seznámení se s jejich základními vlastnostmi, způsoby zobrazení, specifickými metodami analýzy a interpretace

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Klasifikace biosignálů. Signály kardiovaskulárního systému (EKG, VKG, HRV, FeEKG, PKG), nervové soustavy (EEG), kosterních svalů (EMG), trávicího systému (EGG), zrakového systému (ERG, EOG), sluchového systému (ECochG, ENG). Archivace a přenos biosignálů.

Učební cíle

Získání technického pohledu na funkci jednotlivých systémů lidského organismu a jejich aktivní projevy v podobě generovaných biosignálů.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Svatoš, J.: Biologické signály I. Geneze, zpracování a analýza. Skripta FEL ČVUT, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BTBIO-A bakalářský

    obor A-BTB , 2. ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Základní klasifikace biosignálů. Význam polygrafických metod. Evokované biosignály.
Geneze biosignálů. Akční potenciál a jeho šíření. Artefakty technického a biologického původu.
Kardiovaskulární systém a jeho signály (EKG, VKG). Vlastnosti, snímání a zobrazení.
Detekce komplexů QRS. Potlačení rušení, rozměření kmitů a vln v EKG, klasifikační systémy.
Zátěžové EKG. Monitorované EKG. Komorové pozdní potenciály. Alternace vlny T.
Variabilita srdečního rytmu (HRV). Fonokardiogram (PKG).
Nervová soustava a signál EEG, grafoelementy, artefakty. Evokované EEG. Analýza v časové oblasti.
Analýza EEG ve frekvenční oblasti a v časově-frekvenční oblasti.
Elektromyogramy (EMG), vlastnosti a zpracování v časové a ve frekvenční oblasti.
Trávicí systém a elektrogastrogram (EGG).
Zrakové ústrojí a jeho biosignály. Elektroretinogram (ERG), elektrookulogram (EOG).
Sluchový systém a audiometrie. Elektrokochleogram (ECochG). Elektronystagmogram (ENG).
Archivace a přenos biosignálů, principy metod neztrátové a ztrátové komprese signálových dat.

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D.
Ing. Martin Vítek, Ph.D.

Osnova

(2 hod./2 týdny: Využití Matlabu pro zpracování biosignálů)
Využití Matlabu pro filtraci a spektrální analýzu signálů
Návrhy filtrů pro potlačení rušení v signálech EKG
VKG a výpočet srdeční osy
Návrhy detektorů komplexů QRS
Analýza HRV
Spektrální analýza signálů EEG
Analýza signálů EMG
Odevzdání projektů

Ostatní aktivity

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

(13 hod./sem., zpracování signálů v prostředí Matlab. Výběr 1 projektu, veřejná prezentace výsledků)
Témata projektů:
Lineární a nelineární filtrace signálů EKG
Detekce komplexů QRS v signálech EKG
Potlačení driftu a brumu v signálech EKG
Analýza variability srdečního rytmu ve frekvenční oblasti
Detekce alternací vlny T signálu EKG
Spektrální analýza signálu EEG
Zpracování evokovaných potenciálů
Zpracování povrchového signálu EMG