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 che spesso 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

Il corso si svolgerà prevalentemente in aula con lezioni frontali e seminari applicativi, utilizzano slide delle lezioni, appunti e fotocopie di materiale didattico, link a siti di interesse
Alcune lezioni saranno sostituite da visite presso cliniche specialistiche e sale operatorie dove gli studenti potranno interagire direttamente con il personale medico.
Il corso sarà integrato da seminari offerti da ricercatori e studiosi di discipline di interesse biomedico, visite a centri di ricerca, cliniche specialistiche.

Seminari e visite saranno preventivamente comunicati agli studenti e l'annuncio di sede e orario sarà inserito nelle comunicazioni della Scuola di Ingegneria

La verifica si apprendimento sarà costituita da una parte volta a verificare le conoscenze acquisite dallo studente durante il corso relativamente a:
- Capacità di analizzare gli aspetti clinici del segnale allo studio
- capacità di effettuare una ricerca bibliografica suoo stato dell’arte relativo allo specifico problema allo studio
- capacità di implementare funzioni Matlab per la soluzione del problema
- capacità di interpretare i risultati dell’analisi, anche tramite tecniche statistiche
- capacità di interagire con l’ambiente clinico
- in generale, sviluppare uno spirito critico tale da poter affrontare un ampia gamma di problematiche nell’analisi dei segnali biomedici

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
Caratteristiche dei segnali e sistemi biomedici
Variabili aleatorie, processi stocastici e stima di parametri.
Densità spettrale di potenza (PSD).
Trasformata Z, trasformata discreta di Fourier: Richiami teorici, pregi e limiti nelle applicazioni biomediche
stazionarietà, finestraggio dei dati, metodi di stima di parametri temporali e spettrali
Teoria dei sistemi lineari: identificazione parametrica, stima spettrale parametrica: pregi e limiti nelle applicazioni biomediche
Processi non-stazionari
Analisi tempo-frequenza: Short-Time Fourier Transform, spettrogramma, wavelets
Filtraggio e stima del rumore
confronto fra FFT e PSD parametrica su segnali biomedici stazionari e non stazionari
Esempi: EEG, ECG, ossimetria, flusso sanguigno, ultrasonografia, analisi della voce umana
Sistemi non lineari
sistemi caotici, frattali
applicazioni all’analisi di dati biomedici
Verifica del modello e analisi dei dati
Richiami di statistica
Sono previsti seminari applicativi da parte di clinici e ingegneri biomedici con cui sono attive collaborazioni scientifiche.