Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Electronic Medical Devices
Course of study:
2018/2019
Code:
JFM-2-103-DE-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Dozymetria i elektronika w medycynie
Field of study:
Medical Physics
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Augustyniak Piotr (august@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Augustyniak Piotr (august@agh.edu.pl)
dr inż. Grabska-Chrząstowska Joanna (asior@agh.edu.pl)
dr inż. Smoleń Magdalena (msmolen@agh.edu.pl)
dr inż. Broniec-Wójcik Anna (abroniec@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 Zna rolę systemów elektronicznych i informatycznych w poprawie zakresu i jakości usług medycznych FM2A_K01 Activity during classes,
Project
Skills
M_U001 Wybrać i zaargumentować wybór właściwej metody pomiaru diagnostycznego w podstawowym zakresie FM2A_U04, FM2A_U01, FM2A_U05 Project,
Report
M_U002 Rozwiązać prosty problem konstrukcyjny dotyczący aparatury medycznej metodami elektroniki, informatyki i telekomunikacji, oraz wykazać, że rozwiązanie spełnia oczekiwania medyczne FM2A_U09, FM2A_U04 Project,
Report
M_U003 Ocenić działanie elektronicznej aparatury medycznej w zakresie przydatności w konkretnym zastosowaniu oraz poprawności funkcjonowania FM2A_U08 Project,
Report
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę dotyczącą praktycznych rozwiązań technicznych wspomagających praktykę medyczną oraz zakresu zastosowań podstawowej aparatury diagnostycznej, terapeutycznej i protetycznej FM2A_W02, FM2A_W01 Test
M_W002 Zna podstawowe metody technicznego wsparcia medycyny wykorzystujące rozwiązania elektroniczne i teleinformatyczne FM2A_W02, FM2A_W05 Test
M_W003 Zna zasady fizyczne podstawowych procedur diagnostyki (elektrodiagnostyka, diagnostyka obrazowa itp.) i terapii medycznej FM2A_W04, FM2A_W01 Test
M_W004 Zna zasady projektowania, prototypowania, testowania i wdrażania do produkcji aparatury medycznej oraz normy i procedury certyfikacji FM2A_W06, FM2A_W07 Test
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 Zna rolę systemów elektronicznych i informatycznych w poprawie zakresu i jakości usług medycznych + - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Wybrać i zaargumentować wybór właściwej metody pomiaru diagnostycznego w podstawowym zakresie - - + + - - - - - - -
M_U002 Rozwiązać prosty problem konstrukcyjny dotyczący aparatury medycznej metodami elektroniki, informatyki i telekomunikacji, oraz wykazać, że rozwiązanie spełnia oczekiwania medyczne - - + + - - - - - - -
M_U003 Ocenić działanie elektronicznej aparatury medycznej w zakresie przydatności w konkretnym zastosowaniu oraz poprawności funkcjonowania - - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Posiada wiedzę dotyczącą praktycznych rozwiązań technicznych wspomagających praktykę medyczną oraz zakresu zastosowań podstawowej aparatury diagnostycznej, terapeutycznej i protetycznej + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna podstawowe metody technicznego wsparcia medycyny wykorzystujące rozwiązania elektroniczne i teleinformatyczne + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna zasady fizyczne podstawowych procedur diagnostyki (elektrodiagnostyka, diagnostyka obrazowa itp.) i terapii medycznej + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna zasady projektowania, prototypowania, testowania i wdrażania do produkcji aparatury medycznej oraz normy i procedury certyfikacji + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Podstawowe zagadnienia elektrodiagnostyki medycznej, źródła sygnałów elektrycznych w organizmach żywych i uwarunkowania ich pomiarów.
2. Zasady konstrukcyjne rejestratora biopotencjałów, odmiany rejestratorów EKG, EEG, EOG i ich specyfikacje techniczne, pomiary jakościowe i akredytacja aparatury elektrodiagnostycznej.
3. Pomiar położenia i rejestracja trajektorii ruchu gałki ocznej metodą optyczną, zastosowanie sygnału okoruchowego w medycynie i badaniu własności sceny
4. Stymulacja serca, warunki stosowania, rodzaje stymulatorów i sposoby ich testowania w długoczasowym zapisie EKG, programowanie kardiostymulatorów automatycznych.
5. Fizjoterapia, zakres zastosowań, podstawy fizyczne elektroterapii – urządzenia i ich projektowanie z uwzględnieniem bezpieczeństwa pacjenta. Testowanie układów zabezpieczeń.
6. Metodologia obrazowania ultrasonograficznego, projekt ultrasonografu, rodzaje zobrazowań w ultrasonografii. Wykorzystanie ultrasonografu i pomiary ilościowe w diagnostyce dobrostanu płodu.
7. Interfejsy multimodalne. Alternatywne projekty urządzeń wejściowych. Zastosowania komunikacyjne człowiek-komputer dedykowane dla osób niepełnosprawnych.
8. Diagnostyka i wspomaganie słuchu. Podstawy konstrukcyjne audiometru. Standardowe i programowalne urządzenia dla słabo słyszących. Audiometria obiektywna na podstawie sygnałów wywołanych pnia mózgu (ABR).
9. Przetwarzanie sekwencji czasowych w długoczasowym zapisie EKG. Analiza zmienności rytmu serca, detekcja choroby niedokrwiennej na podstawie analizy odcinka ST, detekcja arytmii.
10. Przetwarzanie sygnału elektroencefalograficznego, diagnostyka padaczki. Przetwarzanie potencjałów wywołanych z pnia mózgu (ABR) i określanie progu słyszalności.
11. Polisomnografia i polikardiografia jako przykłady multimodalnych zapisów elektrodiagnostycznych. Pokaz różnych aspektów tego samego zjawiska fizjologicznego.
12. Diagnostyka mowy patologicznej. Wytwarzanie głosu przez człowieka, opisy patologii narządu mowy i artykulacji. Metody detekcji mowy patologicznej
13. Sztuczna nerka. Podstawy fizyczne i cel terapeutyczny dializy pozaustrojowej. Rodzaje i funkcjonowanie dializatorów, automatyka i zabezpieczenia aparatu sztucznej nerki.
14. Tomografia komputerowa, zasady fizyczne tomografii rentgenowskiej. Budowa i projekt tomografu, algorytmy rekonstrukcji obrazu, pomiary na obrazie. Ocena jakości obrazu tomograficznego.
15. Podstawowe pojęcia telemedycyny. Zasady archiwizowania, udostępniania i transmisji rekordów medycznych. Standaryzacja protokołów w telemedycynie (HL7 i DICOM). Aspekty telemedycyny mobilnej

Laboratory classes:

Laboratorium, pokazy – próby uruchomienia i posługiwania się aparaturą medyczną, zgodne z tematyką wykładów. Tam, gdzie to dopuszczalne, studenci pod nadzorem prowadzącego wykonują proste czynności diagnostyczne. Podczas ćwiczeń szczególna uwaga zwracana jest na warunki podczas diagnozy i przygotowanie terapii i wpływ tych warunków na poprawność medyczną (np. uzyskanie niezakłóconego zapisu EKG). Ćwiczenia laboratoryjne mają na celu atrakcyjne uzupełnienie wykładów ze szczególnym uwzględnieniem praktycznych aspektów użytkowania elektronicznej aparatury medycznej.
Efekty kształcenia:
- student potrafi samodzielnie skompletować wiedzę niezbędną do rozwiązania zadanego problemu,
- student potrafi samodzielnie rozwiązać postawiony problem przy użyciu udostępnionych metod pomiarowych, konstrukcyjnych i informatycznych,
- student potrafi dokonać zestawienia otrzymanych rezultatów i sformułować wnioski końcowe.

Project classes:

Studenci realizują projekty w warunkach narzuconego środowiska programistycznego, zdefiniowanych struktur wymiany informacji oraz unormowanych procedur testów poprawności rezultatów diagnostycznych. Projekty dotyczą m.in.:
1. Detekcja zespołów QRS za pomocą zespolonego przekształcenia Hilberta.
2. Klasyfikacja typów uderzeń serca,
3. Identyfikacja symptomów choroby niedokrwiennej w wysiłkowym zapisie EKG
4. Adaptacyjne metody detekcji izolinii w sygnale EKG.
5. Ekstrakcja sygnału oddechu z elektrokardiogramu.
6. Detekcja migotania przedsionków w sygnale EKG.
7. Analiza skurczów macicy w oparciu o sygnał EMG.
Efekty kształcenia:
- student potrafi zebrać informacje niezbędne do realizacji samodzielnego zadania inżynierskiego, sporządzić harmonogram realizacji, dokonać analizy dostępnych rozwiązań, przedstawić i zaargumentować podjęte decyzje, wykonać prototyp sprzętu lub oprogramowania, ocenić jego funkcjonalność i zgodność z założeniami i przygotować raport z realizacji zadania,
- student potrafi współpracować w zespole powołanym do realizacji określonego zadania inżynierskiego,
- student potrafi przeprowadzić publiczną prezentację osiągniętego efektu za pomocą narzędzi audiowizualnych i wziąć udział w krytycznej dyskusji (z uwzględnieniem terminologii branżowej).

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 110 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in laboratory classes 45 h
Participation in project classes 15 h
Preparation for classes 20 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych (33%), ocena projektów (33%), ocena z kolokwiów na wykładach (33%)

Prerequisites and additional requirements:

Umiejętność posługiwania sie literaturą medyczną w zakresie podstawowym, umiejętność pisania raportów i sprawozdań, umiejętności prezentacji, obsługa komputera, znajomość zagadnień informatycznych, znajomość podstaw elektroniki,

Recommended literature and teaching resources:

- Augustyniak P. “Elektroniczna aparatura medyczna”, Wydawnictwa AGH, 2016
- Bronzino J., “Biomedical engineering”.
- Tadeusiewicz R. “Wprowadzenie do inżynierii biomedycznej”
- Nałęcz T., “Inżynieria Biomedyczna”
- Blinowska KJ, Żygierewicz J. “Practical Biomeduical Signal Analysis using Matlab”. CRC Press, 2011

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

1. Piotr Augustyniak, Grażyna Ślusarczyk Graph-based representation of behavior in detection and prediction of daily living activities Computers in Biology and Medicine, DOI: 10.1016/j.compbiomed.2 017.11.007 2017 IF=1,953
2. Tomasz Moszkowski, Daniel W. Kauff, Celine Wegner, Roman Ruff, Karin H. Somerlik-Fuchs, Thilo B. Krüger, Piotr Augustyniak, Klaus-Peter Hoffmann, Werner Kneist Extracorporeal Stimulation of Sacral Nerve Roots for Observation of Pelvic Autonomic Nerve Integrity: Description of a Novel Methodological Setup IEEE Trans. Biomed. Eng. DOI: 10.1109/TBME.2017.27.03951 2017 IF=2,720
3. Jaromir Przybyło, Eliasz Kańtoch, Miroslaw Jabloński, Piotr Augustyniak Distant measurement of plethysmographic signal in various lighting conditions using configurable frame-rate camera Metrology and Measurement Systems, 23(4), pp. 579-592 2016 IF=1,203
4. Piotr Augustyniak Remotely Programmable Architecture of a Multi-Purpose Physiological Recorder Microprocessors and Microsystems 46PA (2016) pp. 55-66 2016 IF=0,861
5. Piotr Augustyniak, Eliasz Kańtoch Turning Domestic Appliances Into a Sensor Network for Monitoring of Activities of Daily Living J. Med. Imaging Health Inf. 5, 2015, pp.1662-1667 2015 IF=0,562
6. Piotr Augustyniak, Magdalena Smoleń, Zbigniew Mikrut, Eliasz Kańtoch Seamless tracing of human behavior using complementary wearable and house-embedded sensors Sensors 2014 vol. 14 iss. 5, pp. 7831–7856 2014 IF=2,964
7. Piotr Augustyniak Ranking of ECG diagnostic parameters based on objective evaluation of human system interaction Experimental & Clinical Cardiology, 2014 vol. 20 iss. 7, pp. 1199–1207 2014 IF=0,758
8. Eliasz Kantoch, Piotr Augustyniak, Marek Markiewicz, Dominik Prusak Monitoring activities of daily living based on wearable wireless body sensor network 36th Annual International Conference of the IEEEEngineering-in-Medicine-and-Biology-Society 586-589 2014
9. Eliasz Kantoch, Piotr Augustyniak Technical verification and analysis of implementation of wearable sensors for providing telemedical services in home environment Journal of Critical Care vol. 28 iss. 6, pp: e27-e43 2013 IF=2,707
10. Eliasz Kańtoch, Piotr Augustyniak Body Area Network System Based on ECG, GPS and Movement Signals J. Med. Imaging Health Inf. 2, 2012, pp.76-79 2012 IF=0,562

Additional information:

None