17PBIGZS - Geneze a zpracování biologických signálů

Vlastnosti biologických signálů. Způsoby vzniku, snímání a základní parametry biosignálů nutné pro diagnostiku. Signály srdce, mozku, svalů, nervového systému. Metody a algoritmy zpracování a vyhodnocování nejdůležitějších biologických (zejména elekrofyziologických) signálů, předzpracování, filtrace, analýza v časové i frekvenční oblasti. Využití moderních metod spektrální analýzy. Zobrazení výsledků, topografické mapování, metoda zhuštěných spektrálních kulis. Adaptivní segmentace nestacionárních signálů. Aplikace metod umělé inteligence. Metody automatické klasifikace signálů - učení bez učitele, shluková analýza. Neuronové sítě. Praktické aplikace zpracování biosignálů.

Požadavky na klasifikovaný zápočet jsou uvedeny v souboru, který je k dispozici na www stránce předmětu níže.

1. Úvod do zpracování biosignálů.. Charakteristika základních biosignálů nervové soustavy. Spontánní EEG aktivita. Epileptické paroxysmy, spánková polygrafie. Artefakty. Původ, zdroje, diagnostické využití.

2. Statistické charakteristiky biosignálů. Pravděpodobnostní rozložení. Stochastické procesy, analýza časových řad. Nestacionarita EEG. Frekvenční rozsah a pásma. Uživatelský interface. Formáty dat.

3. Sběr a předzpracování biologických dat. Základní řetězec převodu do počítače. A/D převodníky, problémy vzorkování a kvantizace signálu. Nyquistův teorém. Aliasing. Filtrace. Trendy.

4. Spektrální analýza biosignálů I. - Základní metody. Parametrické a neparametrické metody. Periodogram, AR model. LDR algoritmus. Koherence a fáze. Filtrace, odstraňování šumu. Windowing.

5. Spektrální analýza biosignálů II. - Aplikace. Metoda zhuštěných spektrálních kulis (CSA). Lokální koherence. Měření fáze.

6. Topografické mapování elektrofyziologické aktivity. Vizualizace. Amplitudové a frekvenční mapování. Interpolace. Iterativní vytváření mapy.

7. Další signály nervové a kardiovaskulární soustavy -přehled. EEG, EKG, EOG, EP, EMG. Základní metody zpracování signálu EKG.

1.Artefakty při snímání biosignálů. Měření elektrických vlastností snímacích elektrod.

2.Měření na EKG přístroji.

3.Měření na EMG přístroji.

4.Měření na EEG přístroji.

5.Měření RAŠ.

6.Snímání evokovaných EEG potenciálů.

7.Audiometrická měření.

[1] Krajča V., Mohylová J. Číslicové zpracování neurofyziologických signálů, ČVUT Praha, 2011

[2] Biologicke Signaly: e-learning na www.skolicka.fbmi.cvut.cz, heslo signaly

[3] Krajča V., Petránek S., Počítačová elektroencefalografie. Úvod do problematiky. Česká a Slovenská Neurologie a Neurochirurgie. Supplementum, 1995, pp. 1-38

[4] Mohylová,J., Krajča, V.: Zpracování biosignálů. Skriptum VŠB TUO, 2007.

[5] Mohylová J., Krajča V. Zpracování signálů v lékařství. Žilinská universita 2005. ISBN 80-8070-341-8. Skriptum na CD.

[6] Rozman J. a kol. Elektronické přístroje v lékařství, (kapitola v knize: Petránek S., Krajča V., Diagnostika mozku ). Academia Praha 2006, pp. 53-67

[7] Svatoš J., Biologické signály I. Geneze, zpracování a analýza. Skriptum ČVUT FEL,1995

• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinně volitelný předmět)