Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Elektronika w medycynie
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETP-1-605-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika i Telekomunikacja
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Korohoda Przemysław (korohoda@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Student poznaje zasadę działania podstawowych metod diagnostycznych w medycynie, wykorzystujących sygnały elektryczne (EKG, EEG, BIA), techniki obrazowe (np. USG, termografia) oraz wykonuje pomiary i analizuje otrzymane wyniki.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie organizowania pomiaru medycznego w aspekcie inżynierskim oraz technik archiwizowania i prezentowania pozyskiwanych wyników ETP1A_W10, ETP1A_W16, ETP1A_W07 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wynik testu zaliczeniowego
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 ETP1A_W05, ETP1A_W01, ETP1A_W02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student umie realizować konwersję danych pomiarowych oraz przetwarzać zarejestrowane sygnały w sposób dostosowany do potrzeb diagnostyki medycznej ETP1A_U09 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
M_U002 Student umie zaplanować i zrealizować pomiar dla wybranych sygnałów lub parametrów medycznych oraz zaplanować i zrealizować laboratoryjny pomiar typowego elektrycznego sygnału medycznego ETP1A_U03, ETP1A_U02 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student wie, iż istotne jest właściwe zachowywanie się w grupie w trakcie realizowania zadań, zarówno w warunkach współpracy jak i konkurencyjności. Ma świadomość, jakie formy zachowania są wskazane, a jakich należy unikać lub są niedopuszczalne. ETP1A_K05, ETP1A_K02, ETP1A_K03 Aktywność na zajęciach,
Zaangażowanie w pracę zespołu
M_K002 Student rozumie konieczność uzupełniania i integrowania wiedzy pozyskiwanej na różnych przedmiotach, w ramach studiów indywidualnych ale w szczególności przez współpracę w grupie studenckiej – zarówno całej jak i w zespołach dwuosobowych. ETP1A_K04, ETP1A_K01 Sprawozdanie
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
38 24 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
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 + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie realizować konwersję danych pomiarowych oraz przetwarzać zarejestrowane sygnały w sposób dostosowany do potrzeb diagnostyki medycznej - - + - - - - - - - -
M_U002 Student umie zaplanować i zrealizować pomiar dla wybranych sygnałów lub parametrów medycznych oraz zaplanować i zrealizować laboratoryjny pomiar typowego elektrycznego sygnału medycznego - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student wie, iż istotne jest właściwe zachowywanie się w grupie w trakcie realizowania zadań, zarówno w warunkach współpracy jak i konkurencyjności. Ma świadomość, jakie formy zachowania są wskazane, a jakich należy unikać lub są niedopuszczalne. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student rozumie konieczność uzupełniania i integrowania wiedzy pozyskiwanej na różnych przedmiotach, w ramach studiów indywidualnych ale w szczególności przez współpracę w grupie studenckiej – zarówno całej jak i w zespołach dwuosobowych. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 76 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 38 godz
Przygotowanie do zajęć 8 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (24h):
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.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):
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, komputerowe przetwarzanie otrzymanych obrazów cyfrowych w pakiecie Matlab.
6. Studium badania termograficznego, ze szczególnym uwzględnieniem artefaktów oraz czynników wpływających negatywnie na jakość badania. Komputerowe przetwarzanie otrzymanych obrazów cyfrowych w pakiecie Matlab.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Przeprowadzone pomiary oraz sposób przetwarzania i analizy wyników studenci opisują w sprawozdaniach.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej (OK) jest: 1) udział w zajęciach laboratoryjnych potwierdzający zainteresowanie przedmiotem, 2) aktywne uczestniczenie w pomiarach, 3) przedstawienie odpowiednio opracowanych danych pomiarowych oraz 4) zaliczenie testu końcowego.
2. Obliczamy średnią arytmetyczną (AV) z wyrażonych w punktach ocen za wymienione wyżej cztery elementy i normalizujemy do 100%.
3. Możliwe jest uzyskanie dodatkowych punktów podnoszących wartość średniej za wyróżniające się indywidualne zaangażowanie w wybrane tematy lub opracowanie wyników zbiorczych dla całej grupy.
4. Ocena końcowa wyznaczana jest na podstawie zależności:
jeżeli AV>=90%, to OK=5.0, w przeciwnym przypadku:
jeżeli AV>=80%, to OK=4.5, w przeciwnym przypadku:
jeżeli AV>=70%, to OK=4.0, w przeciwnym przypadku:
jeżeli AV>=60%, to OK=3.5, w przeciwnym przypadku:
jeżeli AV>=50%, to OK=3.0,w przeciwnym przypadku: OK=nzal

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W razie potrzeby możliwe jest umówienie się z prowadzącym na dodatkowe spotkanie w celu przeprowadzenia pomiarów.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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.
6. R.Tadeusiewicz, P.Augustyniak (red.): „Podstawy inżynierii biomedycznej", TOM I i TOM II, Wyd. AGH, Kraków 2009.
7. P.Augustyniak: “Elektroniczna aparatura medyczna”, Wyd. AGH, Kraków 2015.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

M.Miklaszewska, P.Korohoda, K.Zachwieja, M.Wolnicki, M.Mizerska-Wasiak, D.Drożdż, J.A.Pietrzyk: Can we further improve the quality of nephro-urological care in children with myelomeningocele? International Journal of Environmental Research and Public Health. vol. 13 iss. 9 art. no. 876, pp. 1–13. 2016.

K.Zachwieja, P.Korohoda, J.Kwinta-Rybicka, M.Miklaszewska, A.Moczulska, J.Bugajska, J.Berska, D.Drożdż, J.A.Pietrzyk: Modification of the Schwartz equations for children increases their accuracy at eGFR > 60 mL/min/1.73. Renal Failure, vol. 38 no. 5, pp. 787–798. 2016.

A.Jung, P.Krisper, P.Korohoda, V.Stadlbauer- Köllner, R.Stauber, D.Schneditz: Single compartment model for kinetics of bile acids during extracorporeal liver support therapy. The International Journal of Artificial Organs, vol. 39 no. 7, p. 368, 2016.

P.Korohoda, A.Dąbrowski, P.Pawłowski: Tensorowa detekcja kanalików potowych w opuszkach palców z obrazów OCT. Mat. XIV Krajowej Konf. Elektroniki, Darłowo, s. 552-557, 2015.

K.Zachwieja, P.Korohoda, J.Kwinta-Rybicka, M.Miklaszewska, A.Moczulska, J.Bugajska, J.Berska, D.Drożdż, J.A.Pietrzyk: Which equations should and which should not be employed in calculating eGFR in children? Advances in Medical Sciences, vol. 60 iss. 1, pp. 31–40, 2015.

M.Miklaszewska, P.Korohoda, A.Sobczak, A.Horbaczewska, A.FIlipiak, K.Zachwieja, K.Kobylarz, M.Tkaczyk, D.Drożdż, J.A.Pietrzyk: Acute kidney injury in a single pediatric intensive care unit in Poland: a retrospective study. Kidney & Blood Pressure Research, vol. 39, no. 1, pp. 28–39, 2014.

P.Korohoda, D.Schneditz: Analytical solution of multicompartment solute kinetics for hemodialysis. Computational and Mathematical Methods in Medicine, art. no. 654726, 2013.

Informacje dodatkowe:

Brak