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
Obiettivi Formativi
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.
Prerequisiti
analisi matematica, algebra lineare, elementi di elaborazione segnali,
elementi di fisiologia
Metodi Didattici
Il corso si svolgerà con lezioni metodologiche ed applicative
applicativi, utilizzando slide delle lezioni.
Il corso sarà integrato da seminari offerti da ricercatori docenti di
discipline di interesse biomedico.
Altre Informazioni
Qualora la situazione lo permetta, alcune lezioni saranno sostituite da visite presso cliniche specialistiche e
sale operatorie dove gli studenti potranno interagire direttamente con il
personale medico.
Modalità di verifica apprendimento
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 sullo stato dell’arte
relativo allo specifico problema allo studio
- capacità di implementare ed utilizzare 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
Programma del corso
Il corpo umano come un sistema dinamico. Cos’è un sistema dinamico.
Modelli, segnali e sistemi biomedici.
Dati, loro acquisizione e caratteristiche. Conversione A/D, filtri. 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, 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 biomedica.