B019067 - ELABORAZIONE DEI SEGNALI BIOMEDICI

italiano

M.Luise, G.M.Vitetta, "Teoria dei segnali", McGraw-Hill, Milano, IT, 2009
G.D. Baura, "System theory and practical applications of biomedical signals", Wiley & Sons, Inc., Pub., IEEE Press, USA, 2002
E.N.Bruce, "Biomedical signal processing and signal modelling", Wiley & Sons, Inc., Pub., USA, 2001
R.B.Northrop, "Signals and systems analysis in biomedical engineering", CRC 2003
A.B.Ritter, S.Reisman, B.B.Michniak, "Biomedical Engineering principles", CRC 2005.
J.Enderle, Blanchard, Bronzino: “Introduction to Biomedical Engineering”, Elsevier, 2005.
Wiley Enciclopedia of Biomedical Engineering, (Metin Akay Ed.), Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2006
M. Akay. "Biomedical Signal Processing", Academic Press, San Diego, 1994.
S.L.Marple, "Digital Spectral Analysis with Applications", Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, USA, 1987

Il corso si propone di approfondire alcuni aspetti sia teorici che pratici dell'ingegneria biomedica, nella quale bisogna saper identificare, formulare e risolvere, anche in modo innovativo, problemi complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare.
Verranno quindi fornite nozioni relativamente al trattamento di informazioni di interesse medico, cioè dati e segnali in ambito biomedico, con richiami sui concetti di base, sviluppo di tecniche di analisi ed esempi applicativi per l'acquisizione, l'elaborazione numerica e la classificazione di segnali di interesse medico-biologico. Allo studente saranno fornite le conoscenze teoriche sui segnali tempo-discreto, sui processi stocastici, sui metodi non-stazionari, sugli stimatori spettrali e le tecniche innovative di analisi dei segnali biomedici, mettendolo in grado di approfondire ulteriori tematiche valutandone pregi e difetti.

analisi matematica, algebra lineare, elementi di elaborazione segnali, elementi di fisiologia

slide delle lezioni
appunti e fotocopie di materiale didattico

seminari

due prove scritte in itinere
una prova pratica (Matlab)alla fine del corso

Elementi di fisiologia
il corpo umano: principali apparati e sistemi fisiologici
Il corpo umano come un sistema dinamico. Cos’è un sistema dinamico.
Modelli, segnali e sistemi biomedici
dati, loro acquisizione e caratteristiche, parametri rilevanti nel tempo e in frequenza Variabili aleatorie, processi stocastici e stima di parametri. Densità spettrale di potenza (PSD).
Tipi di modelli matematici: lineari e non lineari
Caratteristiche dei segnali e sistemi biomedici
I processi stocastici e gli spettri di potenza
stazionarietà, finestraggio, metodi di stima di parametri temporali e spettrali
Esempi: EEG, ECG, ossimetria, flusso sanguigno, ultrasonografia, ecc
Trasformata Z, trasformata discreta di Fourier
Richiami teorici, pregi e limiti nelle applicazioni biomediche
Teoria dei sistemi lineari
identificazione parametrica, stima spettrale parametrica: pregi e limiti nelle applicazioni biomediche
Esempi
confronto fra FFT e PSD parametrica su segnali biomedici stazionari e non stazionari
Applicazioni in Matlab
Processi non-stazionari
Analisi tempo-frequenza: Short-Time Fourier Transform, spettrogramma, wavelets
Sistemi non lineari
sistemi caotici, frattali
applicazioni all’analisi di dati biomedici
Filtraggio e stima del rumore
Verifica del modello e analisi dei dati
Richiami di statistica
Curve ROC
Sono previsti seminari applicativi da parte di clinici e ingegneri biomedici con cui sono attive collaborazioni scientifiche.