Курсовая работа. 51 час

Из них 3 часа на консультации и защиту. Курсовая работа посвящена изучению методов спектрального анализа, дискретного преобразования Фурье (ДПФ) и цифровой фильтрации биомедицинских сигналов в задачах проектирования программно-алгоритмического обеспечения и аппаратных средств медицинской техники. Защита выполненной работы производится на 17 неделе комиссии в составе не менее 2 преподавателей по расписанию. В течение первых двух недель учебного семестра оформляется и подписывается руководителем курсовой работы лист задания, содержащий дату выдачи задания, тему и краткое содержание (по нескольким пунктам) задания.

На защиту представляются:

- 1-3 листа иллюстративно-графического материала, поясняющие принцип действия приборов или алгоритмов, параметры которых улучшаются или разрабатываются, характеристики и вид исходного и преобразованного сигналов;

- 25-35 листов расчетно-пояснительной записки, программа и алгоритм решения задачи на ЭВМ из 150-250 операторов (помимо стандартных процедур) на языке высокого уровня (предпочтительнее Pascal, Delphi, LabView) в виде приложения.

Теоретическая часть расчетно-пояснительной записки должна содержать:

- описание биомедицинского сигнала, его количественные характеристики, методики получения сигналов, области применения в практической медицине, недостатки прибора(ов), которые могут быть скорректированы, например, с помощью ДПФ или цифровых фильтров, обзор аналогов (для оригинальных приборов), обоснование необходимости пре­обра­зо­вания сигнала, описание работы прибора(ов), параметры которого(ых) улучша­ются, описание используемых алгоритмов (быстрое преобразование Фурье, двумерное дискретное ПФ, цифровая фильтрация) при решении конкретной задачи, графики исходного и преобра­зованного сигналов и список литературы из 15 - 20 источников.

При приеме зачетов оцениваются: качество оформления представляемого материала,
умение обосновать выбор методов решения, знание принципов работы анализируемого прибора, обзор существующих аналогов, знание теории спектров и свойств преобразований Фурье, Лапласа, Z-преобразования, правильность составления программ, умение анализировать полученные результаты, знание особенностей применения анализируемого сигнала в практической медицине.

Выдача заданий 1-2 неделя учебного семестра. Контроль выполнения на 9-11 неделе
учебного семестра. Зачет с оценкой на 17 неделе учебного семестра.

Раздел 3. Учебно-методические материалы по дисциплине

3.1. Основная литература

1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. -М.: Высшая школа, 1983.

2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. -3-е изд. -М.: Высшая школа, 2000. – 462 с.

3. Карташев В.Г. Основы теории дискретных сигналов и цифровых фильтров. -М.: Высшая школа, 1982.

4. Теория электрической связи: учебник для вузов/ А.Г.Зюко, Д.Д.Кловский, В.И.Коржик, М.В.Назаров; Под ред. Д.Д.Кловского.- М.: Радио и связь, 1999. - 432 с.: 204 ил.

5. Гутников В.С. Фильтрация измерительных сигналов. -Л.: Энергоатомиздат, 1990.

6. Гольденберг Л.М., Матюшин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. -М.: Радио и связь, 1985.

7. Морозов А.А. Анализ и преобразование биомедицинских сигналов. Часть I.: Учебное пособие. //М.: Изд-во МГТУ, 1999. - 16 с.

8. Квашнин С.Е. Автоматизированная обработка и распознавание зубцов и сегментов электрокардиосигналов: Методические указания. // М.: Изд-во МГТУ, 1993. - 20 с.

9. Квашнин С.Е., Фомин А.Г., Автоматизированный анализ ЭЭГ: Методические указания. // Под ред. С.Е.Квашнина. - М.: Изд-во МГТУ, 1989. - 12 с.

10.Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978

3.2. Дополнительная литература

1. Введение в цифровую фильтрацию / Под ред. Р.Богнера и А.Константинидиса. М.: Мир, 1976.

2. Адаптивные фильтры: Пер.с анл./Под ред. К.Ф.Н.Коуэна и П.М.Гранта.-М.:Мир, 1988.-392 с., ил.

3. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ: Учеб.пособие для вузов/ А.Л.Барановский, А.Н.Калиниченко, Л.А.Манило и др. Под ред. А.Л.Барановского и А.П.Немирко. - М., Радио и Связь,1993.- 248 с.

4. Микропроцессорные медицинские системы. /Под ред. У.Томпкинса, пер. с англ. -М.: Мир, 1983.

5. Гуревич М.И. и др. Импедансная реоплетизмография. // М.И.Гуревич, А.И.Соловьев, Л.П.Литовченко, Л.Б.Доломан. - Киев: Наукова думка, 1982. - 186 с.

6. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы: в 2-х ч. /Пер. с англ. -М.: Мир, 1988.

7. Ронкин М.А., Иванов Л.Б. Реография в клинической практике. - Москва, МБН, 1997.-403с., библ.67 назв.

8. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений. /Под ред. Т.С.Хуанга, пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1984.

3.3. Перечень пособий

Для демонстрации на лекциях используются следующие наглядные пособия:

1. Отфильтрованные и исходные сигналы ЭКГ, ЭЭГ и др. МБС.

2. Передаточные характеристики цифровых фильтров для обработки медико-биологических сигналов.

3.4. Использование ЭВМ

Для выполнения аудиторной самостоятельной работы необходимо выделение 8-ми часов на IBM РС для каждого студента. Для выполнения курсовой работы - 18 часов на IBM РС. Для выполнения лабораторных работ - 10 часов на IBM РС (для каждого студента).

3.5. Примеры заданий и тем для выполнения курсовой работы

1. По известной передаточной функции (АЧХ и ФЧХ) фотоплетизмографического устройства и полученному на выходе сигналу восстановить вид исходного сигнала.

2. Исследование возможностей автоматизированного анализа реографического сигнала.

3. Исследование возможностей автоматизированного измерения амплитудно-фазочастотных
 характеристик диагностической аппаратуры на примере электрокардиографа или реографа.

4. Используя дискретное преобразование Фурье предложить математическую модель реального реоплетизмографического сигнала. Сделать выводы о необходимом (достаточном) числе гармонических составляющих для представления сигнала.

5. Составить программу, реализующую фильтр нижних частот БМС с частотой среза,
соответствующей заданной доле полной энергии сигнала.

6. Используя обобщенное преобразование Фурье в базисе кусочно-постоянных функций Уолша синтезировать заданные сигналы с нормированными искажениями.

7. Исследование возможностей фильтров Винера в задачах сжатия цифровых данных ЭКГ.

8. Исследовать метод эффективного хранения реографических сигналов на основе оптимальных предикторов.

9. Исследование линейности амплитудной характеристики и температурной стабильности
импедансного измерительного преобразователя.

10.Измерение калибровочных характеристик импедансного измерительного преобразователя.

11.Исследование влияния емкостных свойств  кабельной системы пациента на точность реографических измерений.

12.Исследование хаотической деятельности сердца. Вариационная электрокардиография.

13.Адаптивная цифровая фильтрация в задачах подавления дыхательных волн в реографии.

14.Фильтрация сетевых помех в задачах мониторинга низкочастотных БМС.

15.Автоматизированная синхронизация биоадекватного низкочастотного электромагнитного
 воздействия по реографическим сигналам и оценка параметров гемодинамики.

16.Исследование возможностей и выбор параметров адаптивной дельта-модуляции в устройствах задержанной речи.

17.Использование возможностей ММХ-процессоров для повышения эффективности цифрового спектрального анализа БМС и вычисления взаимных ковариационных функций.

18.Автоматизированный мониторинг фотоплетизмограмм.

19.Синтез цифровых фильтров ВЧ на основе билинейного Z -преобразования для снижения
 дыхательных волн в реографии.

20.Оценка энергетических спектров БМС на основе авторегрессионной модели сигнала.