Poslední úprava: Mareš Jan doc. Ing. Ph.D. (14.06.2018)
Předmět zahrnuje vybrané metody modelování biomedicínských dat a jejich analýzy s využitím příslušných informačních systémů. Vlastní tématika zahrnuje popis pořizování a analýzy vícekanálových biomedicínských dat a obrazů s jejich následným modelováním. Těžiště předmětu je v matematickém zpracování dat a ve fundovaném posouzení výsledků. Umožňuje tak studentům sjednocující pohled na zpracování biodat z inženýrského, biomedicínského a matematického hlediska s využitím prostředků výpočetní techniky a databázových systémů pro třídění informací.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (20.04.2018)
The course includes selected methods of the biomedical modeling and data analysis using relevant information systems. Custom theme includes a description of the acquisition and analysis of multichannel biomedical data and images with their subsequent modeling. The focus of the course is on mathematical data processing and well-researched assessment results. It allows students to unify view on the biological data processing by using computer technology and database systems.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (20.04.2018)
Studenti budou po absolvování předmětu umět modelovat základní biologické procesy na úrovni jednotlivých buněk, interakcí supin buněk, orgánů a celého organismu. K modelování biologických procesů v prostoru a čase budou schopní zpracovávat 1D, 2D a 3D signály. K testování odezvy organismu na vnější podněty budou schopni připravovat samostatně experimenty na zařízení Vernier (ke snímání teploty, tlaku, EKG, ventilačních parametrů a svalové aktivity) a Walter (ke snímání zrakových a kognitivních evokovaných potenciálů a EEG).
Poslední úprava: Pátková Vlasta (20.04.2018)
Students completing the course will be able to model basic biological processes at the single-cell level, interactions of cells group, organs and the whole organism. For the modeling of biological processes in space and time they will be able to process 1D, 2D and 3D signals. To test the response of the organism to external stimuli they will be able to prepare experiments on the Vernier equipment (for sensing temperature, pressure, ECG, ventilation parameters and muscle activity) and Walter (to capture visual and cognitive evoked potentials and EEG).
Literatura -
Poslední úprava: Mareš Jan doc. Ing. Ph.D. (14.06.2018)
Z: Reddy D.C.: Biomedical Signal Processing � Principles and Techniques, McGraw Hill, 2005,ISBN: 0070583889
D: Weitkunat R.: Digital Biosignal Processing, Elsevier, 1991, ISBN-10: 0444891447, ISBN-13: 978-0444891440
Z: Drongelen W., Signal Processing for Neuroscientists: An Introduction to the Analysis of Physiological Signals, Elsevier, 2007, ISBN-10: 0123708672
ISBN-13: 978-0123708670
D: Izhikevich E. M., Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting (Computational Neuroscience), The MIT Press, 2007, ISBN 0262090430, 9780262090438
Poslední úprava: Pátková Vlasta (20.04.2018)
R: Reddy D.C.: Biomedical Signal Processing � Principles and Techniques, McGraw Hill, 2005,ISBN: 0070583889
A: Weitkunat R.: Digital Biosignal Processing, Elsevier, 1991, ISBN-10: 0444891447, ISBN-13: 978-0444891440
Z: Drongelen W., Signal Processing for Neuroscientists: An Introduction to the Analysis of Physiological Signals, Elsevier, 2007, ISBN-10: 0123708672
ISBN-13: 978-0123708670
A: Izhikevich E. M., Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting (Computational Neuroscience), The MIT Press, 2007, ISBN 0262090430, 9780262090438
Studijní opory
Poslední úprava: Mareš Jan doc. Ing. Ph.D. (26.04.2018)
www.honeywellprocess.com/
www.mathworks.com/
www.ni.com/
Sylabus -
Poslední úprava: Knociková Juliana Alexandra RNDr. Ing. Ph.D. (18.09.2023)
1. Biologické signály jako zdroje medicínskych dat, homeostáza, geneze a charakteristika vybraných biosignalů (EKG, EEG, EMG, ENG, EOG…)
2. Rozdělení biosignálů dle fyzikální podstaty a rytmicity průběhu. Vlastnosti biosignálů a odpovídající metody zpracování. Formáty biologických signálů.
3. Generování a prenos biosignálů. Pasivní a aktivní transport na buněčné úrovni, akční potenciál.
4. Snímání biosignálů. Vzorkování, kvantování, digitální filtrace, druhy fitrů a metody odstraňování rušivých složek.
5. Zobrazování signálů v časové a frekvenční oblasti, spektrální analýza, periodogram a FFT
7. Elektrokardiografie, variabilita srdeční frekvence a elektrická osa srdce. Nelineární dynamika v analýze parametrů normálního a patologického EKG.
8. Chaos a dynamická analýza biologických signálů. Teorie entropického mozku.
9. Kvantitativní elektroencefalografie, automatická detekce paternů. Analýza změn EEG v různých neuropsychiatrických stavech.
10. Diskriminační a shluková analýza, fuzzy množiny.
11. Topografické mapování elektrické aktivity mozku - amplitudové, frekvenční, fázové.
12. Biostatistika a testování hypotéz v biomedicínských studiích.
13. Umělé neuronové sítě, úvod do metod umělé inteligence.
14. Biosignály a detekce kvantitativních biomarkerů ve fyziologických i patofyziologických podmínkách.
Poslední úprava: Knociková Juliana Alexandra RNDr. Ing. Ph.D. (18.09.2023)
1. Biological signals as a source of medical data, homeostasis, genesis and characteristics of featured biosignals (ECG, EEG, EMG, ENG, EOG…)
2. Different biosignals according to the phyisical essence and rhytmicity. Properties of biosignals and adequate methods of analysis.
3. Generation and transfer of biosignals. Passive and active transport at a cellular level, action potential.
4. Recording of biosignals. Sampling, quantizing and digital filtration. Variety of filters and methods of the noise elimination.
5. Processing of signals in time and frequency domain, spectral analysis, periodogram and FFT.
6. Non-stationarity and modification of the time-frequency resolution. Wavelet analysis of biosignals.
7. Electrocardiography, heart rate variability, electrical axis of the heart. Nonlinear dynamics in analysis of parameters of normal and pathological ECG.
8. Chaos a dynamical analysis of biosignals. The entropic brain theory.
9. Quantitative electroencephalography, automatic detection of patterns. Analysis of EEG changes under different neuropsychiatric conditions.
10. Discriminant and cluster analysis, fuzzy sets.