Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Metody akustyczne w biologii i medycynie
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIAK-1-609-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Akustyczna
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Kłaczyński Maciej (mklaczyn@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Metody analizy i rozpoznawania sygnałów akustycznych wykorzystujące metody sztucznej inteligencji. Zastosowane w diagnostyce medycznej ( kardiologii, otolaryngologii, foniatrii i logopedii).

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 Ma ogólną wiedzę z zakresu metrologii akustycznej, zna i posługuje się aparaturą do pomiarów dźwięków, badania mowy, badań fonokardiograficznych. IAK1A_W09, IAK1A_W16, IAK1A_W08 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Wykaże się znajomością metod numerycznych stosowanych w algorytmach diagnostyki stanów obiektów biologicznych na podstawie sygnału akustycznego. IAK1A_W16, IAK1A_W20 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi dobrać aparaturę i wykonać testy akustyczne związane z aparatem mowy oraz sercem i płucami człowieka. IAK1A_U17, IAK1A_U08, IAK1A_U15 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi sparametryzować wielkości mające zastosowanie w ocenie stanu obiektów biologicznych. IAK1A_U22 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi współdziałać w grupie i pracować zespołowo w zakresie przygotowania, realizacji i raportowania wyników kontroli stanu obiektów biologicznych. IAK1A_K01, IAK1A_K06 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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
27 14 0 13 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 Ma ogólną wiedzę z zakresu metrologii akustycznej, zna i posługuje się aparaturą do pomiarów dźwięków, badania mowy, badań fonokardiograficznych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Wykaże się znajomością metod numerycznych stosowanych w algorytmach diagnostyki stanów obiektów biologicznych na podstawie sygnału akustycznego. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi dobrać aparaturę i wykonać testy akustyczne związane z aparatem mowy oraz sercem i płucami człowieka. - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi sparametryzować wielkości mające zastosowanie w ocenie stanu obiektów biologicznych. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi współdziałać w grupie i pracować zespołowo w zakresie przygotowania, realizacji i raportowania wyników kontroli stanu obiektów biologicznych. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 57 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 27 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 8 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (14h):
Program wykladów:

1. Podstawowe wiadomości z generacji sygnałów akustycznych w obiektach biologicznych, model wytwarzania dźwięków mowy
2. Metody pomiaru, opisu i parametryzacji sygnałów akustycznych generowanych przez obiekty biologiczne,
3. Przetwarzanie sygnałów (deterministycznych, losowych) akustycznych w dziedzinie czasu, częstotliwości oraz przetwarzanie czasowo-częstotliwościowe, ukierunkowane na wspomaganie diagnostyki medycznej
4. Metody wyboru przestrzeni cech, określenie (w zależności od postawionego zadania diagnostycznego) struktury przestrzeni cech dystynktywnych,
5. Metody weryfikacji poprawności wyboru przestrzeni cech, metody redukcji jej wymiarowości, metyzacja (stosowanie wybranych metryk),
6. Fonokardiografia,
7. Tworzenia obrazów akustycznych różnych sygnałów (np. mowy – mowa prawidłowa, mowa zdeformowana, mowa zdeformowana patologicznie, treści mowy, mówców, fonokardiograficznych i inne sygnały akustyczne generowane przez obiekty biologiczne),
8. Przykłady zastosowań profesjonalnych metod przetwarzania i analizy sygnałów i technik sztucznej inteligencji w diagnostyce i terapii medycznej, w klasyfikacji sygnałów).

Ćwiczenia laboratoryjne (13h):
Program ćwiczeń laboratoryjnych:

1. Zajęcia wprowadzające
2. Testy fonetyczne. Nagrania akustyczne sygnału mowy, drgań fałdów głosowych (EGG).
3. Wyznaczanie tonu krtaniowego F0 drgań fałdów głosowych.
4. Parametry Jitter, Shimmer i F0 w ocenie mowy prawidłowej i zdeformowanej.
5. Analiza cepstralna sygnałów.
6. Dźwięki zwierząt – obrazy akustyczne i ich rozpoznawanie.
7. Fonokardiografia.
8. Zajęcia zaliczeniowe

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:

Ocena z zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest średnia arytmetyczna ocen cząstkowych: oceny z kartkówek wstępnych i oceny ze sprawozdań. Aktywność na zajęciach jest dodatkowo punktowana i podwyższa ocenę z zaliczenia laboratorium. Brakujące oceny z kartkówek wstępnych są uzupełniane na zajęciach zaliczeniowych.
Brak egzaminu.

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:

Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych (60%), ocena z kolokwium z wykładów (40%).

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

Każdorazowo zasady wyrównywania zaległości ustalane są indywidualnie z prowadzącym zajęcia. Wszystkie laboratoria muszą być zaliczone.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Ogólna wiedza z matematyki i fizyki, automatyki, cyfrowego przetwarzania sygnałów, przetworniki i pomiary wielkości nieelektrycznych, podstawy metrologii, języki programowania ( w tym MATLAB lub OCTAVE lub LABVIEW).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Augustyniak P.: Transformacje falkowe w zastosowaniach elektrodiagnostycznych, Wyd. AGH, Kraków, 2003.
2. Augustyniak P.: Przetwarzanie sygnałów elektrodiagnostycznych Wyd. AGH, Kraków, 2001.
3. Basztura Cz.: Źródła, sygnały i obrazy akustyczne, Wyd. Komunikacji i Łączności, Warszawa 1988.
5. Jassem W.: Podstawy fonetyki akustycznej, PWN, Warszawa, 1973.
6. Pawłowski Z.: Foniatryczna diagnostyka wykonawstwa emisji głosu śpiewaczego i mówionego, Oficyna Wydawnicza Impuls, Kraków, 2005.
7. Rossing T.D. (ed.): Springer handbook of acoustics, New York: Springer, 2007.
8. Tadeusiewicz R.: Sygnał mowy, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1988.
9. Tadeusiewicz R. Flasiński M.: Rozpoznawanie obrazów. PWN, Warszawa, 1991.
10. pod red. nauk. Tadeusiewicza R., Augustyniaka P.: Podstawy inżynierii biomedycznej, T.1, T.2, Wyd. AGH, Kraków, 2009.
11. Wiesław Wszołek; Metody kognitywnej kategoryzacji w zastosowaniu do analizy i klasyfikacji wybranych przypadków mowy patologicznej, Monografia, Wydawnictwa AGH, Kraków 2011
12. Zieliński T.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKŁ, Warszawa, 2005.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Wszołek W., Kłaczyński M., Modrzejewski M., Study Of Effects Of Surgical Treatment In The Larynx Area On The Speech Signal, Archives Of Acoustics, vol. 33, issue 4, pp. 497-508, 2008
2. Wszołek W., Kłaczyński M., Estimation of the vocal folds vibration fundamental frequency by higher order spectrum, Archives Of Acoustics, vol. 33 issue. 4s., pp. 183–188, 2008
3. Wszołek W., Kłaczyński M., Modelowanie mechaniki wytwarzania głosu, Rozdział w książce: Podstawy inżynierii biomedycznej, T. 2 pod red. nauk. Ryszarda Tadeusiewicza, Piotra Augustyniaka, Wyd. AGH, Kraków, s. 339–353, 2009
4. Wiesław Wszołek; Metody kognitywnej kategoryzacji w zastosowaniu do analizy i klasyfikacji wybranych przypadków mowy patologicznej, Monografia, Wydawnictwa AGH, Kraków 2011
5. Konior M., Kłaczyński M., Wszołek W., Reduction of Speech Signal Deformation in Patients after Nasal Septum Surgery (Septolplasty), Acta Physica Polonica A, vol. 119, issue 6A, pp. 1000-1004, 2011
6. Kłaczyński M., Wszołek W., Electroacoustic methods of determining the parameters of speech sound generator, Vibroengineering Procedia, vol. 3, s. 278–282, 2014
7. Kłaczyński M., Vibroacoustic methods in diagnosis of selected laryngeal diseases, Journal Of Vibroengineering, vol. 17, issue 4, pp. 2089-2098, 2015

Informacje dodatkowe:

Brak