Overordnede kursusmål:

Medicotekniske systemer er i meget stor udstrækning bl.a. baseret på måling og analyse af patienters fysiologiske data. Kursets mål er at introducere til grundlæggende analysemetoder samt deres anvendelse på hyppigt benyttede fysiologiske signaler.

Efter at have gennemført kurset, vil den studerende være i stand til at udføre følgende indenfor nedenstående områder.

Redegøre for den typiske opbygning af et biomedicinsk analysesystem, der indeholder måling(er), forstærkning og A/D konvertering af et fysiologisk signal samt efterfølgende analyse af signalet, der benyttes som hjælpemiddel ved monitorering af patient og ved en klinisk diagnose af sygdom.

Redegøre for begreberne stokastisk signal, middelværdi, varians, stationaritet, sandsynligheds-tæthedsfunktion, hvid støj, gaussisk støj samt anvende disse ved analyse og detektion af et biomedicinsk signal.

Redegøre for begreberne autokorrelation, autokovarians, kryds-korrelation, krydskovarians samt anvende disse ved analyse af et biomedicinsk signal.

Redegøre for begrebet spektralanalyse af et signal og anvende Fast Fourier Transform (FFT) ved analyse af biomedicinsk signal.

Redegøre for begrebet filtrering af et signal og anvende det ved analyse af et biomedicinsk signal.

Redegøre for begrebet adaptivt system samt anvende det ved modelbaseret analyse/filtrering af biomedicinsk signal.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Redegøre for grundlæggende repræsentationer af kontinuerte og diskrete deterministiske signaler og anvende disse, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for grundlæggende repræsentationer af kontinuerte og diskrete stokastiske signaler og anvende disse, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for auto- og krydskorrelation og anvende disse metoder, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for metoder til spektralanalyse og anvende disse, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for metoder til filtrering af et signal og anvende disse, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for metode til mindste kvadraters parameterestimering og anvende denne, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for metoder til adaptiv filtrering og anvende disse, svarende til det specifikke kursusindhold.
• Redegøre for og anvende principperne for opbygning af et biomedicinsk analysesystem svarende til det specifikke kursusindhold.

Kursusindhold:

Fysiologiske signaler fx temperatur, blodtryk, puls, iltmætning, elektrokardiogram, elektromyogram, elektroencefalogram, talesignal.

Et fysiologisk måle- og analysesystem bestående af analog sensor, forstærker, filter, A/D konvertering samt analyse og præsentation af analyseresultat.

Stokastiske signaler, sandsynlighedstæthedsfunktion, middelværdi, varians, stationaritet, hvid støj, gaussisk støj, autokorrelation, autocovarians, krydskorrelation, krydskovarians, detektion af signal i gaussisk støj, spektralanalyse med Fast Fourier Transform (FFT), vinduesfunktioner.

Anvendelser af filtrering til estimering af specifikke signalkomponenter fra fysiologiske signaler. Støjreduktion samt ekstraktion af parametre fra fysiologiske signaler for anvendelse til klinisk diagnose og monitorering.

Litteraturhenvisninger:

Glyn James, “Modern Engineering Mathematics”, Fourth Ed., Pearson 2010.

Li Tan, “Digital Signal Processing”, Elsevier, 2008.

Supplerende materiale distribueres i løbet af kurset.

Bemærkninger:

Mundtlig eksamen baseret på præsentation af miniprojekt, samt diskussion af spørgsmål fra kursets pensum.

Kursusansvarlig:

John Aasted Sørensen , Ballerup Campus, Bygning Ballerup, Tlf. (+45) 3588 5235 , jaas@dtu.dk