Cyfrowe przetwarzanie sygnałów biomedycznych

Moduł umożliwia zdobycie wiedzy dotyczącej metod cyfrowego przetwarzania i analizy wybranych sygnałów biomedycznych oraz nabycie umiejętności ich stosowania. Wybrane algorytmy do parametryzacji m. in. sygnału EKG i  sygnału mowy (zarejestrowanych z udziałem studenta) są implementowane w środowisku LabVIEW podczas ćwiczeń laboratoryjnych.

Treści kształcenia

- Klasyfikacja sygnałów biomedycznych (m.in. EKG, EEG, EMG, PPG, FKG).

Typowe źródła zakłóceń i szumów w biopomiarach oraz metody ograniczania ich wpływu (uśrednianie w czasie, filtry cyfrowe, filtracja adaptacyjna, podstawowe struktury filtrów adaptacyjnych). Filtracja zakłóceń występujących w sygnale EKG.

- Metody kompresji liczności danych (na przykładzie EKG).

- Reprezentacja sygnału w dziedzinie czas-częstotliwość (m.in. STFT) oraz w dziedzinie czas-skala (podstawy teoretyczne analizy falkowej, DWT, CWT). Analiza cepstralna.

- Podstawowe metody przetwarzania sygnału mowy prawidłowej i  patologicznej (model generowania mowy dźwięcznej i bezdźwięcznej, metody wyznaczania częstotliwości podstawowej tonu krtaniowego i charakterystyki amplitudowo - częstotliwościowej traktu głosowego, parametry opisujące mowę patologiczną).

- Przetwarzanie i analiza EKG (morfologia sygnału EKG, detekcja charakterystycznych punktów, typowe struktury detektorów zespołów QRS, wykrywanie późnych potencjałów).

- Metody oceny zmienności rytmu serca, HRV (metody statystyczne)

- Parametryzacja sygnału PPG reprezentującego falę tętna obwodowego (ocena sztywności naczyń tętniczych).

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

Augustyniak P. - Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych - AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-dydaktyczne, Kraków . - 2001

Zieliński T. P. - Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań - WKŁ. - 2009

Drozdek A. - Wprowadzenie do kompresji danych - WNT. - 2000

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

Świsulski D. - Przykłady cyfrowego przetwarzania sygnałów w LabVIEW - Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk. - 2012

Literatura do samodzielnego studiowania

e-czasopisma - np. Biomedical Signal Processing and Control - . -

Kuniszyk-Jóźkowiak W. - Przetwarzanie sygnałów biomedycznych - Instytutu Informatyki UMCS, Lublin (dostęp on-line). - 2011

Literatura uzupełniająca

Nałęcz M. (red.) - Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000, t.2 Biopomiary - Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa . - 2001

Czyżewski A., Kostek B., Skarżyński H. - Technika komputerowa w audiologii, foniatrii i logopedii - Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa . - 2002

Augustyniak P. - Transformacje falkowe w zastosowaniach elektrodiagnostycznych - AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-dydaktyczne, Kraków . - 2003

Moczko J.A., Kramer L. - Cyfrowe metody przetwarzania sygnałów biomedycznych - Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań . - 2001

Bronzino I.D. (ed.) - The Biomedical Engineering Handbook - Davis University of California CRC Press . - 2000

Rangaraj M. Rangayyan - Biomedical Signal Analysis - IEEE Press. - 2002

Bruce E.N. - Biomedical Signal Processing and Signal Modeling - New York, Willey . - 2001

Publikacje naukowe

M. Augustyn; B. Wilk; G. Wilk - Algorithm for Human Fall Detection Based on Acceleration Measurement - IEEE. - 2020

B. Wilk - Metoda oceny autonomicznego układu nerwowego na podstawie analizy fluktuacji rytmu serca oraz zmian przewodności skóry w czasie testów diagnostycznych - . - 2019

M. Augustyn; B. Wilk - Parameterization of the Acceleration Signals Recorded During Handwriting - Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). - 2019

R. Hanus; B. Wilk - Blood flow in the brachial artery compressed by a cuff - . - 2019

R. Hanus; M. Jaszczur; D. Świsulski; B. Wilk; M. Zych - Signals features extraction in radioisotope liquid-gas flow measurements using wavelet analysis - . - 2019

P. Post; B. Wilk - Ocena zmienności rytmu serca pod wpływem muzyki na podstawie sygnału fotopletyzmograficznego - . - 2018

R. Hanus; L. Petryka; D. Świsulski; B. Wilk; M. Zych - Comparison of noise reduction methods in radiometric correlation measurements of two-phase liquid-gas flows - . - 2018

B. Wilk - Parametryzacja sygnału mowy reprezentującego samogłoskę o przedłużonej fonacji w celu oceny zmęczenia głosu - . - 2017

S. Olbrycht; B. Wilk - Assessment of hand tremor based on analysis of the accelerometer signal - . - 2016

S. Olbrycht; B. Wilk - Ocena drżenia kończyny górnej na podstawie analizy sygnału z akcelerometru - Politechnika Lubelska. - 2016