Биомедициналық сенсорлар мен сигналдар
Сипаттама: Пән қазіргі заманғы биомедициналық технологияның негіздерін, құрылыс принциптерін, күрделі физикалық-техникалық кешендер мен құрылғылардың, датчиктердің, микроэлектрондық және наноэлектронды датчиктердің сипаттамаларын диагностикалауын және зерттеуге арналған.
Кредиттер саны: 5
Пререквизиты:
- Интегралдық және микропроцессорлық сұлбатехника
Пәннің еңбек сыйымдылығы:
| Жұмыс түрлері | сағат |
|---|---|
| Дәрістер | 15 |
| Практикалық жұмыстар | |
| Зертханалық жұмыстар | 30 |
| СӨЖО | 30 |
| СӨЖ | 75 |
| Қорытынды бақылау нысаны | емтихан |
| Қорытынды бақылауды жүргізу нысаны | емтихан |
Компонент: Таңдау бойынша компонент
Цикл: Базалық пәндер
Мақсат
- Пәннің мақсаты білім алушылардың әртүрлі биомедициналық сигналдарды, бейнелер мен деректерді (адам ағзасының әртүрлі жүйелерінің мысалында) талдау, сондай-ақ визуализация және функционалдық диагностика әдістерін (алдын ала сүзу әдісі, объектінің тән нүктелерін бөлу, сегменттеу, электрлік потенциалдарды тіркеу әдісі және т.б.) қолдана отырып алынған кескіндерді өңдеу бойынша білім мен практикалық дағдылар кешенін игеру.
Міндет
- Биомедициналық сигналдарды, кескіндерді өңдеу және талдау принциптерін, әдістері мен алгоритмдерін, сондай-ақ медициналық жүйелерде қолданылатын тиісті бағдарламалық-алгоритмдік құралдарды синтездеу әдістерін зерттеу.
- Ақпараттық технологияларды дамытудың заманауи бағыттарын және оларды медицинада қолдану перспективаларын қарастыру.
- 4.Осы білім саласындағы ғылыми-зерттеу және қолданбалы мәселелерді өз бетінше шешу үшін ғылыми әдебиеттермен жұмыс істеу дағдыларын игеру.
Оқыту нәтижесі: білу және түсіну
- Сигнал сапасына қатысты мәселелерді және артефактілерді жою жолдарын сипаттаңыз.
- Биосигналдарды цифрлық өңдеудің заманауи әдістерін атаңыз (сүзгілеу, уақыттық-жиілік талдау, болжамды модельдеу).
Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану
- Сигналдарды өңдеудің цифрлық құралдарын қолданыңыз (Python, MATLAB).
- Биосигналды сүзуді орындаңыз және артефактілерді жойыңыз (желі кедергісі, сигналдың дрейфі, физиологиялық шу).
- Фурье және вейвлет түрлендірулерін пайдаланып биосигналды талдауды жүргізу.
Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру
- Биомедициналық сигналдардың сапасын талдау және алынған мәліметтердің сенімділігін бағалау.
- Сенсор түріне және зерттеу мақсатына байланысты деректерді өңдеудің ең жақсы әдістерін таңдаңыз.
Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер
- Биомедициналық сенсорлардың жұмыс істеу принциптерін және оларды медицинада мамандарға да, маман еместерге де сипаттаңыз және түсіндіріңіз
Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі
- Сандық сигналдарды өңдеудің және машиналық оқытудың жаңа әдістерін меңгеру.
- Биосигналдарды өңдеу үшін заманауи аналитикалық құралдарды қолданыңыз.
Оқыту әдістері
интерактивті лекция (оқытудың келесі белсенді түрлерін қолдану: жетекшілік ететін (бақыланатын) пікірталас немесе әңгімелесу; модерация; слайдтар немесе оқу фильмдерін көрсету);
ізденіс пен зерттеу (оқу процесі кезіндегі студенттердің өз бетінше зерттеушілік әрекеті).
Білім алушының білімін бағалау
Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.
| Кезең | Тапсырма түрі | Өлшем |
|---|---|---|
| 1 рейтинг | Зертханалық жұмыс "Функционалдық диагностика тапсырмаларындағы биомедициналық сигналдар: тіркеу және талдау" | 0-100 |
| Зертханалық жұмыс "Медициналық жүйелерде биомедициналық сигналдарды сақтау және өңдеу" | ||
| Зертханалық жұмыс "Өңдеу алдында биомедициналық сигнал параметрлерін бастапқы талдау " | ||
| Аралық бақылау 1 | ||
| 2 рейтинг | Зертханалық жұмыс "Өңдеуден кейінгі биомедициналық сигналдардың параметрлерін есептеу" | 0-100 |
| Зертханалық жұмыс "Биомедициналық сигналдарды өңдеудегі Фурье талдауы" | ||
| Зертханалық жұмыс "Биомедициналық сигналдардағы ауытқуларды анықтауға арналған толқындық " | ||
| Аралық бақылау 2 | ||
| Қорытынды бақылау | емтихан | 0-100 |
Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты
| Тапсырма түрі | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Өте жақсы | Жақсы | Қанағаттанарлық | Қанағаттанарлықсыз | |
| Практикалық жұмыстар бойынша әңгімелесу | жүйелік теориялық білімді көрсетеді, терминологияны біледі, құбылыстар мен процестердің мәнін логикалық және дәйекті түрде түсіндіреді, дәлелді тұжырымдар мен жалпылаулар жасайды, мысалдар келтіреді, монологиялық сөйлеуді еркін меңгергендігін және нақтылау сұрақтарына тез жауап беру қабілетін көрсетеді | ол күшті теориялық білімді көрсетеді, терминологияны біледі, логикалық және дәйекті түрде мәнін, құбылыстары мен процестерін түсіндіреді, дәлелді тұжырымдар мен жалпылаулар жасайды, мысалдар келтіреді, монологиялық сөйлеуді еркін меңгергендігін көрсетеді, бірақ сонымен бірге мұғалімнің өз бетінше немесе шамалы түзетуімен түзететін маңызды емес қателіктер жібереді | ол таяз теориялық білімді көрсетеді, құбылыстар мен процестерді талдаудың нашар қалыптасқан дағдыларын, дәлелді қорытынды жасай алмайтындығын және мысалдар келтіре алмайтындығын көрсетеді, монологиялық сөйлеуді, терминологияны, логиканы және презентация дәйектілігін жете білмейді, мұғалім түзеткен кезде ғана түзете алатын қателіктер жібереді | пәннің теориялық негіздерін білмегендігін, құбылыстар мен процестерді талдаудың қалыптаспаған дағдыларын көрсетеді, дәлелді қорытынды жасай алмайды және мысалдар келтіре алмайды, монологиялық сөйлеуді нашар меңгергендігін көрсетеді, терминологияны білмейді, презентацияның қисындылығы мен дәйектілігінің жоқтығын көрсетеді, тіпті мұғалім түзете алмайтын қателіктер жібереді, сабаққа жауап беруден бас тартады |
Бағалау нысаны
Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:
- Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
- Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.
Қорытынды бағаны есептеу формуласы:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;
Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.
Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:
Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:
| Әріптік жүйе бойынша бағалар | Балдардың сандық эквиваленті | Балдар (%-тік құрамы) | Дәстүрлі жүйе бойынша бағалар |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Өте жақсы |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Жақсы |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Қанағаттанарлық |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Қанағаттанарлықсыз |
| F | 0 | 0-24 |
Дәріс сабақтарының тақырыптары
- Қазіргі заманғы биомедициналық сенсорлар: жұмыс істеу принциптері және жіктелуі
- Биомедициналық сигналдарды тіркеу әдістері: мәселелер мен шешімдер
- Медицинадағы сымсыз сенсорлық жүйелер және IoT шешімдері
- Мультимодальдық жүйелер және мәліметтерді біріктіру
- Биомедициналық сигналдарды алдын ала өңдеу: сүзгілеу, қалыпқа келтіру, артефакттарды жою
- Биомедициналық сигналдарды уақыт пен жиілікті талдау
- Биосигналдардың өзгергіштігін және сызықты емес сипаттамаларды талдау әдістері
- Биосигналдарға негізделген болжамды модельдеу
- Биомедициналық сигналдарды талдау үшін машиналық оқыту әдістері
- Терең нейрондық желілер және олардың сигналды талдауда қолданылуы
- Биомедициналық кескінді өңдеудегі компьютерлік көру
- Мәліметтерді біріктіру және шешім қабылдау алгоритмдері
- Оқытылатын пациенттерді бақылау жүйелері және болжамды модельдеу
- Биометриялық сенсорлар және олардың медицинада қолданылуы
- Биомедициналық сенсорларды киілетін құрылғыларға біріктіру
- Биомедициналық сенсорлардың болашағы: перспективалы технологиялар мен қиындықтар
Негізгі әдебиет
- Фролов А.В. Цифровая обработка билмедицинских сигналов и изображений. - Москва: МГТУ им. Н.Э.Баумана ,2020.- 400с.
- Умняшкин, С.В. сигналдарды цифрлық өңдеу теориясының негіздері [Электрондық ресурс] : оқу құралы / С. В. Умняшкин. - Электрон. мәтіндік деректер. - М.: Техносфера, 2016. - 528 c.
- Скворцов, С.П. биомедициналық деректерді сүзу және қысу үшін толқындық түрлендіруді қолдану негіздері [Электрондық ресурс] : оқу құралы / С. П. Скворцов. - Электрон. мәтіндік деректер. - М.: н. э. Бауман атындағы Мәскеу мемлекеттік техникалық университеті, 2012. - 68 c.
- Смоленцев, Н. К.вейвлет теориясына кіріспе [Электрондық ресурс] / Н. К.Смоленцев. - Электрон. мәтіндік деректер. - Мәскеу, Ижевск: тұрақты және хаотикалық динамика, 2010. - 292 c.
Қосымша әдебиеттер
- Кубланов В.С., Долганов А.Ю., Костоусов В.Б.Биомедицинские сигналы и изображения в цифровом здравоохранении: хранение, обработка и анализ. – Екатеринбург: УрФУ, 2021. – 350 с.
- Гордон С., Холден С.Биомедицинские сенсоры и устройства. – Санкт-Петербург: Питер, 2019. – 280 с.
- Макарова Н.В.Статистический анализ медико-биологических данных. – Москва: Научный центр здоровья детей РАМН, 2018. – 320 с.
- Рабинович, Е.В. Методы и средства обработки сигналов [Электронный ресурс] : учебное пособие / Е.В. Рабинович. – Электрон. текстовые данные. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2009. – 144 c.
