Біомедичні сигнали та методи їх дослідження
Спеціальність: Електроніка
Код дисципліни: 6.171.02.E.058
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Електронна інженерія
Лектор: Доктор філософії, асистент Мельников Сергій Олександрович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Спеціальні (фахові, предметні) компетентності:
СК5 Здатність застосовувати відповідні математичні, наукові й технічні методи, інформаційні технології і комп’ютерне забезпечення, навички роботи з комп’ютерними мережами, базами даних та Інтернет-ресурсами для вирішення інженерних задач в галузі електроніки.
Фахові компетентності професійного спрямування (ФКС):
ФКС2.2. Здатність обґрунтовано вибирати і використовувати існуючі методи обробки та аналізу сигналів в біомедичних системах.
Результати навчання: Програмні результати навчання:
Р2. Застосовувати знання і розуміння диференційного та інтегрального числення, алгебри, функціонального аналізу дійсних і комплексних змінних, векторів та матриць, векторного числення, диференційних рівнянь в звичайних та часткових похідних, ряду Фур’є, статистичного аналізу, теорії інформації, чисельних методів для вирішення теоретичних і прикладних задач електроніки.
Р5. Використовувати інформаційні та комунікаційні технології, прикладні та спеціалізовані програмні продукти для вирішення задач проектування та налагодження електронних систем, демонструвати навички програмування, аналізу та відображення результатів вимірювання та контролю.
Р7. Аналізувати складні цифрові та аналогові інформаційно-вимірювальні системи з розширеною архітектурою комп’ютерних та телекомунікаційних мереж з урахуванням специфікації вибраних технічних засобів електроніки та відповідної технічної документації.
Р8. Визначати та ідентифікувати математичні моделі технологічних об’єктів при розробці у комп’ютерному середовищі нових складних електронних систем та виборі оптимального рішення.
Р12. Використовувати документацію, пов’язану з професійною діяльністю, із застосуванням сучасних технологій та засобів офісного устаткування; використовувати англійську мову, включаючи спеціальну термінологію, для спілкування з фахівцями, проведення літературного пошуку та читання текстів з технічної та фахової тематики.
Р16. Застосовувати розуміння теорії стохастичних процесів, методи статистичної обробки та аналізу даних при розв’язанні професійних завдань.
Комунікація:
К3. Використання засобів масової комунікації, інформаційно-комунікативних технологій для отримання, перероблення та створення актуальної інформації у вигляді документів, рефератів, доповідей, статей, інтерв’ю.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити: Квантова електроніка та лазерна техніка. Основи біомедичної інженерії.
Кореквізити: Медичне матеріалознавство. Експертні системи в медицині.
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна "Біомедичні сигнали та методи їх дослідження" призначена для ознайомлення студентів з основними аспектами аналізу біомедичних сигналів, які виникають у живих організмах. У рамках курсу розглядаються різноманітні типи біомедичних сигналів, фізіологічні основи цих сигналів, їх характеристики та методи їхньої обробки. Основна увага приділяється теоретичним та практичним аспектам цифрової обробки сигналів, включаючи фільтрацію, спектральний аналіз, методи просторової та часової обробки сигналів. Курс також включає в себе вивчення сучасних методів та технологій, що використовуються в біомедичних дослідженнях і клінічній практиці, таких як методи штучного інтелекту для аналізу сигналів, алгоритми для автоматизованої діагностики та моніторингу стану пацієнтів.
Опис: ВСТУП ДО БІОМЕДИЧНИХ СИГНАЛІВ: Визначення біомедичних сигналів та їх класифікація. Фізіологічні основи виникнення біомедичних сигналів. Вивчення механізмів виникнення та передачі сигналів у біологічних системах.
ЕЛЕКТРОФІЗІОЛОГІЧНІ СИГНАЛИ: Електроенцефалограма (ЕЕГ): основні характеристики і застосування. Електрокардіограма (ЕКГ): аналіз кардіальних циклів та патологій.
ЕЛЕКТРОМІОГРАФІЯ (EMG): Принципи реєстрації м'язових сигналів. Використання EMG у клінічній діагностиці та реабілітації.
ОБРОБКА БІОМЕДИЧНИХ СИГНАЛІВ: Основи цифрової обробки сигналів: фільтрація, дискретне перетворення Фур'є. Аналіз часових та частотних характеристик біомедичних сигналів.
СУЧАСНІ МЕТОДИ ОБРОБКИ БІОМЕДИЧНИХ ДАНИХ: Використання машинного навчання для аналізу біомедичних сигналів. Алгоритми для автоматизованої класифікації патологічних станів.
ЗАСТОСУВАННЯ У КЛІНІЧНІЙ ТА НАУКОВІЙ ПРАКТИЦІ: Роль біомедичних сигналів у медичних дослідженнях. Використання біомедичних сигналів у моніторингу пацієнтів та діагностиці заворювань.
АЛГОРИТМИ ОБРОБКИ ТА КЛАСИФІКАЦІЇ: Застосування методів штучного інтелекту для аналізу та класифікації біомедичних даних.
ЗАСТОСУВАННЯ У МЕДИЧНІЙ ПРАКТИЦІ ТА НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ: Вивчення ролі біомедичних сигналів у діагностиці, моніторингу стану пацієнтів та розробці нових медичних технологій.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль: контрольні та лабораторні та практичні роботи, виконання індивідуальних домашніх завдань.
Підсумковий контроль: диференційований залік.
Критерії оцінювання результатів навчання: Розподіл балів у 100-бальній шкалі.
Поточний контроль:
лабораторні заняття – 20 балів;
практичні заняття – 20 балів;
контрольна робота – 60 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Абакумов В.Г., Рибін О.І., Сватош Й. Біомедичні сигнали. Генезис, обробка, моніторинг. Навчальний посібник. - К.: Нора-прінт, 2001. - 516 с.
2. Біомедичні сигнали та їх обробка: Навч. посібник / В.Г.Абакумов, В.О.Геранін, О.І.Рибін, Й.Сватош, Ю.С.Синєкоп. - К.: ВЕК+, 1997. – 352 с.
3. Сторчун Є.В., Матвійчук Я.М. Біофізичні та математичні основи інструментальних методів медичної діагностики: Навч. посібник. Львів: Видавництво “Растр-7”, 2009. – 216 с.
4. Доброва В.Є. Біофізика та медична аппаратура; навч. Посібник / В.Є. Доброва, В.О. Тіманюк. – К.: ВД «Професіонал», 2006. – 200 с.
5. Основи біомедичного радіоелектронного апаратобудування / С.М. Злепко, С.В. Павлов, Л.Г. Коваль, І.С. Тимчик. – Вінниця: ВНТУ, 2011. – 133с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).