Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Elektronika w medycynie
Course of study:
2014/2015
Code:
IET-1-618-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Korohoda Przemysław (korohoda@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Korohoda Przemysław (korohoda@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i wzajemnego poszanowania, rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działania inżyniera. ET1A_K03, ET1A_K02, ET1A_K06 Involvement in teamwork,
Activity during classes
M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się, podnoszenia swoich kompetencji zawodowych oraz pracy w zespole ET1A_K04, ET1A_K01 Involvement in teamwork,
Activity during classes
Skills
M_U001 Student umie zaplanować i zrealizować pomiar dla wybranych sygnałów lub parametrów medycznych oraz zaplanować i zrealizować laboratoryjny pomiar typowego elektrycznego sygnału medycznego ET1A_U02, ET1A_U06, ET1A_U01 Involvement in teamwork,
Execution of laboratory classes,
Report,
Activity during classes
M_U002 Student umie realizować konwersję danych pomiarowych oraz przetwarzać zarejestrowane sygnały w sposób dostosowany do potrzeb diagnostyki medycznej ET1A_U12, ET1A_U10 Involvement in teamwork,
Execution of laboratory classes,
Report,
Activity during classes
Knowledge
M_W001 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie organizowania pomiaru medycznego w aspekcie inżynierskim oraz technik archiwizowania i prezentowania pozyskiwanych wyników ET1A_W21, ET1A_W14, ET1A_W20 Test results,
Report,
Activity during classes
M_W002 Student zna podstawowe zasady konstruowania i funkcjonowania aparatury medycznej powszechnego użytku (np. EKG, EEG, USG) oraz zna zasadę działania urządzeń do zaawansowanego obrazowania medycznego ET1A_W02, ET1A_W12, ET1A_W01 Test results,
Report,
Activity during classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i wzajemnego poszanowania, rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działania inżyniera. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się, podnoszenia swoich kompetencji zawodowych oraz pracy w zespole - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student umie zaplanować i zrealizować pomiar dla wybranych sygnałów lub parametrów medycznych oraz zaplanować i zrealizować laboratoryjny pomiar typowego elektrycznego sygnału medycznego - - + - - - - - - - -
M_U002 Student umie realizować konwersję danych pomiarowych oraz przetwarzać zarejestrowane sygnały w sposób dostosowany do potrzeb diagnostyki medycznej - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie organizowania pomiaru medycznego w aspekcie inżynierskim oraz technik archiwizowania i prezentowania pozyskiwanych wyników + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe zasady konstruowania i funkcjonowania aparatury medycznej powszechnego użytku (np. EKG, EEG, USG) oraz zna zasadę działania urządzeń do zaawansowanego obrazowania medycznego + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Tematy szczegółowe wymienione są poniżej

Uwaga: kolejność tematów może być w trakcie realizacji nieco zmieniona.

1. Wymagania stawiane aparaturze medycznej.

Warunki bezpieczeństwa, inwazyjność badań, regulacje prawne, założenia i podstawowe rozwiązania konstrukcyjne dla prądowo-napięciowych badań kontaktowych.

2. Analiza bioimpedancji i elektrofizjoterapia.

Założenia i metodyka pomiarów oraz terapii z wykorzystaniem generatorów prądowych o zadanych parametrach czasowo-częstotliwościowych. Modele elektryczne, problemy pomiarowe, interpretacja wyników. Parametry techniczne stosowanych urządzeń. Inne techniki stosowane w fizjoterapii z wykorzystaniem światła, pola magnetycznego oraz mikrofal.

3. Modelowanie w medycynie, wyznaczanie wzorów diagnostycznych.

Podstawy terapii nerkozastępczych, stosowane modele hemodializy, podstawowe modele żywieniowe, metodyka wyznaczania wzorów diagnostycznych na przykładzie parametru eGFR stosowanego do oceny sprawności nerek, wybrane elementy statystyki medycznej stosowane do analizy badań klinicznych.

4. Pomiary i analiza sygnałów EKG, rozruszniki i defibrylatory.

Podstawy fizjologiczne i medyczne badania EKG, metodyka pomiaru, cechy sygnałów EKG, założenia konstrukcyjne aparatury pomiarowej, zasada działania rozruszników i defibrylatorów, stosowane rozwiązania i parametry techniczne, metody i algorytmy do analizy sygnałów EKG, zastosowania telemedycyny. Pomiary innych sygnałów elektrycznych na przykładzie EMG,

5. Pomiary, analiza i terapia z wykorzystaniem sygnałów EEG.

Podstawy fizjologiczne i medyczne badania EEG, metodyka pomiaru, cechy sygnałów EEG, założenia do konstrukcji aparatury pomiarowej, zasada działania terapii typu „biofeedback”, metodyka analizy sygnałów EEG z wykorzystaniem technik przetwarzania sygnałów.

6. Pasywne i aktywne zastosowania sygnału USG.

Cechy fizyczne fal akustycznych wysokiej częstotliwości, zasada działania pomiaru w obrazowaniu USG z wykorzystaniem różnych typów sond w badaniu klasycznym i dopplerowskim, zastosowania sygnałów wymuszających USG w fizjoterapii. Wybrane techniki przetwarzania obrazów cyfrowych w zastosowaniu do obrazów USG.

7. Nowoczesne techniki obrazowania medycznego i przetwarzania sygnałów.

Zasada działania i podstawowa charakterystyka aparatury stosowanej w metodach takich jak np.: termografia, rentgenografia klasyczna, angiografia, klasyczna tomografia komputerowa, rezonans magnetyczny, obrazowanie pozytronowe, gammakamera. Techniki biometrii, rejestracja i analiza ruchu, modelowanie układu oddechowego.

Laboratory classes:
Szczególowe rozpisanie tematów znajduje się poniżej

Uwaga: wybrane tematy mogą być realizowane równolegle w trakcie kilku spotkań.

1. Zastosowanie analizy bioimpedancji oraz modelowania kompartmentowego – wprowadzenie do ćwiczeń, przeprowadzenie kompletnego zestawu pomiarów bioimpedancyjnych 5kHz, 50kHz i 100kHz dla wybranych wariantów połączenia aparat-człowiek, analiza otrzymanych wyników z wykorzystaniem modelu Cole-Cole oraz modeli antropometrycznych, testy warunków pomiarowych, symulacja procesu hemodializ w pakiecie Matlab, przykład zastosowania modelu żywienia, obserwacje i wnioski.
2. Badania z wykorzystaniem sygnałów prądowo-napięciowych stosowanych w elektrofizjoterapii – przeprowadzenie pomiaru niskoczęstotliwościowych przebiegów prądowo-napięciowych w układzie aparat-człowiek, porównanie pomiaru dwu- i czterokońcówkowego dla dwóch typów elektrod, rejestracja i wstępna analiza przebiegów z wykorzystaniem metod przetwarzania sygnałów w pakiecie Matlab w celu oceny parametrów elektrycznych człowieka oraz zastosowanych elektrod.
3. Pomiar i analiza sygnałów EKG –przeprowadzenie pomiaru i rejestracja sygnałów EKG, porównawcza weryfikacja wymagań pomiarowych, przetwarzanie i analiza zarejestrowanych sygnałów w pakiecie Matlab.
4. Pomiar i analiza fal mózgowych (EEG) – przeprowadzenie pomiaru i rejestracja sygnałów EEG, porównawcza weryfikacja wymagań pomiarowych, przetwarzanie i analiza zarejestrowanych sygnałów w pakiecie Matlab.
5. Studium badania utrasonograficznego (USG) – przeprowadzenie badania USG z wykorzystaniem sondy równoległej i konweksowej, weryfikacja parametrów pomiaru USG z wykorzystaniem obiektów fantomowych oraz pomiaru sygnału KTG, komputerowe przetwarzanie otrzymanych obrazów cyfrowych w pakiecie Matlab.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 80 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Participation in laboratory classes 15 h
Preparation for classes 5 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 10 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej (OK) jest: 1) udział w wykładach i zajęciach laboratoryjnych wskazujący na zainteresowanie przedmiotem, 2) aktywne uczestniczenie w wybranych pomiarach, 3) przedstawienie odpowiednio opracowanych wybranych danych pomiarowych oraz 4) zaliczenie testu końcowego.
2. Obliczamy średnią ważoną (śr) z wyrażonych w punktach ocen za wymienione wyżej cztery elementy, przy czym żadne dwa elementy nie mogą zapewnić przekroczenia progu 50%.
3. Możliwe jest uzyskanie dodatkowych punktów podnoszących wartość średniej ważonej za wyróżniające się indywidualne zaangażowanie w wybrane tematy lub opracowanie wyników zbiorczych dla całej grupy.
4. Ocena końcowa wyznaczana jest na podstawie zależności:
jeżeli śr>=90%, to OK=5.0 w przeciwnym przypadku
jeżeli śr>=80%, to OK=4.5 w przeciwnym przypadku
jeżeli śr>=70%, to OK=4.0 w przeciwnym przypadku
jeżeli śr>=60%, to OK=3.5 w przeciwnym przypadku
jeżeli śr>=50%, to OK=3.0 w przeciwnym przypadku OK=2.0

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowa wiedza z zakresu przetwarzania sygnałów
Podstawowa wiedza na temat projektowania i właściwości układów elektronicznych
Podstawowa wiedza z zakresu miernictwa elektrycznego
Programowanie w pakiecie Matlab

Recommended literature and teaching resources:

1. D.Pruchi, M.Norris: „Design and development of medical electronic instrumentation”, John Wiley & Sons, Inc, New Jersey 2005.
2. P.Augustyniak: „Elektrokardiografia dla informatyka – praktyka”, Wyd. AGH, Kraków 2011.
3. B.Birkenfeld, M.Listewnik, „Medycyna nuklearna”, Wyd. Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego, Szczecin 2011.
4. A. Nowicki: „Ultradźwieki w medycynie – wprowadzenie do współczesnej ultrasonografii”, Wyd. PAN, Warszawa 2010.
5. I.N.Bankman (ed.): “Handbook of medical image processing and analysis”, 2 wyd., Elsevier, Amsterdam 2009.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None