ELABORAZIONE DI SEGNALI E DATI BIOMEDICI

Rocco RESTAINO ELABORAZIONE DI SEGNALI E DATI BIOMEDICI

0612800011
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE PER LA MEDICINA DIGITALE
2023/2024

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2022
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
216ESERCITAZIONE
18LABORATORIO
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO FORNISCE ALLO STUDENTE GLI STRUMENTI DI BASE PER ESTRARRE DA SEGNALI E DATI BIOMEDICI INFORMAZIONI UTILI NEI PROCESSI CLINICI DI PREVENZIONE, DIAGNOSTICA O CURA.
CONOSCENZE E COMPRENSIONE
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
•CARATTERISTICHE DEI PRINCIPALI SEGNALI BIOMEDICI.
•ANALISI DEI SEGNALI NEL DOMINIO DEL TEMPO.
•TRASFORMATA DI FOURIER CONTINUA E DISCRETA.
•ANALISI SPETTRALE.
•DIGITALIZZAZIONE E TRATTAMENTO NUMERICO DEI SEGNALI.
•FILTRAGGIO.
•TEST DI IPOTESI.


APPLICAZIONE DELLE CONOSCENZE E DELLA COMPRENSIONE
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE
•IMPLEMENTARE ALGORITMI PER RICONOSCERE IL COMPORTAMENTO FISIOLOGICO/PATOLOGICO DI SEGNALI BIOMEDICI DI INTERESSE PRATICO.
•EFFETTUARE L’ANALISI SPETTRALE DI UN SEGNALE BIOMEDICO.
•REALIZZARE FILTRI DIGITALI PER IL TRATTAMENTO DI SEGNALI BIOMEDICI.
•REALIZZARE UN TEST DI IPOTESI A PARTIRE DA DATI BIOMEDICI, PER IL SUPPORTO A UNA DECISIONE CLINICA.
Prerequisiti
PREREQUISITI: DERIVATE E INTEGRALI IN UNA DIMENSIONE. FUNZIONI DI VARIABILE COMPLESSA. FUNZIONI PERIODICHE. ELEMENTI DI BASE DI ALGEBRA LINEARE (SPAZI VETTORIALI, MATRICI, AUTOVALORI E AUTOVETTORI).

PROPEDEUTICITÀ: ANALISI MATEMATICA 2 E ALGEBRA.
Contenuti
TOTALE ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO (LEZ/ESE/LAB): 48/24/0
1 (2H LEZ): INTRODUZIONE AL CORSO. ESEMPI DI DATI E SEGNALI RILEVANTI PER APPLICAZIONI BIOMEDICHE. SEGNALI MONODIMENSIONALI (ECG, EEG), BIDIMENSIONALI (RADIOGRAFIE), TRIDIMENSIONALI (TAC, MRI).
UD1: ANALISI DEI SEGNALI NEL DOMINIO DEL TEMPO (LEZ/ESE/LAB: 14/8/0)
2 (2H LEZ): SEGNALI ELEMENTARI. SEGNALI PERIODICI. OPERAZIONI ELEMENTARI E PROPRIETÀ DEI SEGNALI
3 (2H LEZ): SPAZIO DEI SEGNALI. MEDIE TEMPORALI. ENERGIA E POTENZA. TECNICHE DI CONFRONTO DI FORME D’ONDA PER LA RIVELAZIONE DI COMPORTAMENTI FISIOLOGICI/PATOLOGICI.
4 (2H ESE): ESERCIZI SU SEGNALI NEL DOMINIO DEL TEMPO, ENERGIA E POTENZA
5 (2H LEZ): PROPRIETÀ DEI SISTEMI. SISTEMI LTI. SOMMA E INTEGRALE DI CONVOLUZIONE
6 (2H ESE): ESERCIZI SU PROPRIETÀ DEI SISTEMI E FILTRAGGIO LTI NEL TEMPO
7 (2H LEZ): DATI ALEATORI. ELEMENTI BASE DI PROBABILITA’. ASSIOMI E LORO IMPLICAZIONI
8 (2H LEZ): PROBABILITÀ CONDIZIONATA E INDIPENDENZA. TEOREMA DELLE PROBABILITÀ TOTALI. TEOREMA DI BAYES
9 (2H ESE): ESERCIZI SU PROBABILITÀ DI BASE E INDIPENDENZA
10 (2H LEZ): VARIABILI ALEATORIE E MODELLI PROBABILISTICI DI USO COMUNE. VARIABILI ALEATORIE CONTINUE E DISCRETE. DISTRIBUZIONI, DENSITÀ DI PROBABILITÀ E FUNZIONE MASSA DI PROBABILITÀ
11 (2H LEZ): MOMENTI DELLE VARIABILI ALEATORIE (MEDIA, VARIANZA, COVARIANZA)
12 (2H ESE): ESERCIZI SU VARIABILI ALEATORIE

CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
ANALISI DEI SEGNALI NEL TEMPO. COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI DI BASE PER IL CALCOLO DELLA PROBABILITÀ E MANIPOLAZIONE DI VARIABILI ALEATORIE
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE
SAPER ANALIZZARE UN SEGNALE BIOMEDICO NEL DOMINIO DEL TEMPO E VALUTARE LE PROPRIETA’ DI UN SISTEMA PER L’ELABORAZIONE NEL DOMINIO DEL TEMPO. APPLICARE TECNICHE DI BASE PER LA MODELLAZIONE DI DATI BIOMEDICI.

UD2: ANALISI DEI SEGNALI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA (LEZ/ESE/LAB: 10/4/0)
13 (2H LEZ): SEGNALI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA. RISPOSTA IN FREQUENZA. TRASFORMATA DI FOURIER
14 (2H LEZ): PROPRIETÀ DELLA TRASFORMATA DI FOURIER
15 (2H ESE): ESERCIZI SU TRASFORMATA DI FOURIER E PROPRIETÀ
16 (2H LEZ): CAMPIONAMENTO E REPLICAZIONE
17 (2H LEZ): SPETTRO DI SEGNALI PERIODICI E SERIE DI FOURIER
18 (2H ESE): ESERCIZI SU SEGNALI PERIODICI
19 (2H LEZ): ANALISI DEI SISTEMI LTI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA. CARATTERIZZAZIONE ENERGETICA NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA. DENSITÀ SPETTRALI DI ENERGIA E POTENZA. ANALISI SPETTRALE.
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
COMPRENSIONE DELLE CARATTERISTICHE DEI SEGNALI IN FREQUENZA E DEL FILTRAGGIO MEDIANTE SISTEMI LTI.
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE
SAPER ANALIZZARE UN SEGNALE BIOMEDICO NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA E MODIFICARNE LE CARATTERISTICHE FREQUENZIALI MEDIANTE SISTEMI LTI

UD3: ELABORAZIONE NUMERICA (LEZ/ESE/LAB: 6/4/0)
20 (2H LEZ): PRINCIPI DI ELABORAZIONE NUMERICA. CAMPIONAMENTO E RICOSTRUZIONE. TEOREMA DEL CAMPIONAMENTO UNIFORME
21 (2H ESE): ESERCIZI SUL CAMPIONAMENTO
22 (2H LEZ): ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI. IMPLEMENTAZIONE NUMERICA DELLA TRASFORMATA DI FOURIER.
23 (2H LEZ): SIMULAZIONE DI SISTEMI ANALOGICI. TECNICHE DI REALIZZAZIONE DI FILTRI DIGITALI.
24 (2H ESE): PROGETTO DI UN FILTRO DIGITALE

CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
COMPRENSIONE DEI PRINCIPI DEL CAMPIONAMENTO E DELL’ELABORAZIONE NUMERICA
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE
SAPER PROGETTARE UN SEMPLICE SISTEMA DI DIGITALIZZAZIONE ED ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI

UD4: TRATTAMENTO DI SEGNALI BIOMEDICI DI COMUNE IMPIEGO (LEZ/ESE/LAB: 6/0/6)
26 (2H LEZ): SEGNALI ELETTROFISIOLOGICI, EMODINAMICI E BIOMECCANICI. RAPPRESENTAZIONE E PROPRIETÀ DI ALCUNI SEGNALI NOTEVOLI, ES., SEGNALE ELETTROCARDIOGRAFICO (ECG). SEGNALE ELETTROENCEFALOGRAFICO (EEG). SEGNALI SPONTANEI E SEGNALI INDOTTI
26 (2H LAB): ESEMPI DI SEGNALI BIOMEDICI DIGITALI.
27 (2H LEZ): APPLICAZIONI DI ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO, ANALISI SPETTRALE
28 (2H LAB): ANALIZZATORI DI SPETTRO DIGITALI
29 (2H LEZ): ELABORAZIONE E FILTRAGGIO DI SEGNALI BIOMEDICI.
30 (2H LAB): ESEMPI DI ELABORAZIONE E FILTRAGGIO DI SEGNALI BIOMEDICI.
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
SAPER ANALIZZARE ED ELABORARE UN SEGNALE BIOMEDICO
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE
IMPLEMENTARE SEMPLICI SISTEMI PER L’ELABORAZIONE DIGITALE E L’ANALISI SPETTRALE

UD5: ANALISI DI DATI PER L'AUSILIO ALLA DECISIONE CLINICA (LEZ/ESE/LAB: 6/0/6)

31 (2H LEZ): STATISTICA DESCRITTIVA: CENNI. TEST DI IPOTESI. RISCHIO DI I E DI II SPECIE DI UN TEST D’IPOTESI. CENNI ALLA CURVA ROC. VERIFICA DI IPOTESI SULLA MEDIA DI UNA POPOLAZIONE NORMALE. CENNI AL CONCETTO DI P-VALUE.
32 (2H LAB): ANALISI DI DATI BIOMEDICI UNIVARIATI. APPLICAZIONI DEI TEST DI IPOTESI AL PROCESSO DIAGNOSTICO.
33 (2H LEZ): VARIABILI ALEATORIE DOPPIE E MULTIPLE. MOMENTI CONGIUNTI. COEFFICIENTE DI CORRELAZIONE E MATRICE DI COVARIANZA.
34 (2H LAB): ESEMPI DI DATI BIOMEDICI MULTIVARIATI. ANALISI DI CORRELAZIONE.
35 (2H LEZ): TECNICHE DI REGRESSIONE: REGRESSIONE LINEARE SEMPLICE. CENNI ALLA REGRESSIONE LINEARE MULTIPLA. TEST DI FISHER E COEFFICIENTE DI DETERMINAZIONE.
36 (2H LAB): ANALISI DI DATI BIOMEDICI MULTIVARIATI MEDIANTE SOFTWARE.
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
COMPRENDERE GLI ELEMENTI DI BASE DELL’ANALISI STATISTICA DEI DATI BIOMEDICI
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE
IMPLEMENTARE SEMPLICI TECNICHE DI CLASSIFICAZIONE E STIMA UTILI AI SISTEMI BIOMEDICI
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO PREVEDE LEZIONI TEORICHE, ESERCITAZIONI NUMERICHE E DI LABORATORIO.
Verifica dell'apprendimento
L’ESAME È FINALIZZATO A VALUTARE IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI, NONCHÉ L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO E LA CAPACITÀ DI ORGANIZZARE E PRESENTARE I CONCETTI APPRESI.
L’ESAME SI ARTICOLA IN UNA PROVA SCRITTA CON QUESITI NUMERICI E IN UNA PROVA ORALE.
ALLA PROVA SCRITTA È ATTRIBUITA UNA VALUTAZIONE IN DIPENDENZA DELLA CORRETTEZZA ED EFFICACIA DELL'IMPOSTAZIONE, DEI RISULTATI CONSEGUITI, DELL’ORDINE E DELLA CHIAREZZA ESPOSITIVA, DEL LIVELLO DI COMPRENSIONE ORGANICA DELLA MATERIA. IL NON SUPERAMENTO DELLA PROVA SCRITTA IMPEDISCE L'ACCESSO ALLA PROVA ORALE E RICHIEDE LA RIPETIZIONE DELLA PROVA SCRITTA.
LA PROVA ORALE MIRA A RAFFINARE LA VALUTAZIONE, ED È PREVALENTEMENTE TESA AD ACCERTARE LA CONOSCENZA DELLA MATERIA OGGETTO DEL CORSO ANCHE SULLE PARTI NON COINVOLTE DIRETTAMENTE NELLA PROVA SCRITTA. LA PROVA ORALE SI ARTICOLA NELLA DISCUSSIONE DI UNO O PIU’ ESERCIZI DI LABORATORIO E SULL’ESPOSIZIONE DEGLI ARGOMENTI DI TEORIA. IL MANCATO SUPERAMENTO DELLA PROVA ORALE OBBLIGA ALLA RIPETIZIONE DELLA PROVA SCRITTA.
IN LINEA CON LE DISPOSIZIONI DEL CONSIGLIO DIDATTICO, IL CORSO PREVEDE UNA PROVA IN ITINERE, RISERVATA AI SOLI CORSISTI, CHE, IN CASO DI SUPERAMENTO, SOSTITUISCE LA PROVA SCRITTA E CONSENTE L’ACCESSO ALLA PROVA ORALE FISSATA NELLA SESSIONE DI ESAMI IMMEDIATAMENTE SUCCESSIVA AL CORSO.
Testi
G. GELLI, F. VERDE, SEGNALI E SISTEMI. FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI ANALOGICI E DIGITALI, LIGUORI 2014
S.M. ROSS, INTRODUCTION TO PROBABILITY AND STATISTICS FOR ENGINEERS AND SCIENTISTS (6TH ED.), ELSEVIER ACADEMIC PRESS, 2021
L. LANDINI. FONDAMENTI DI ANALISI DI SEGNALI BIOMEDICI. CON ESERCITAZIONI IN MATLAB. PISA UNIVERSITY PRESS, 2013.
MATERIALE DIDATTICO INTEGRATIVO SARÀ DISPONIBILE NELLA SEZIONE DEDICATA DELL'INSEGNAMENTO ALL'INTERNO DELLA PIATTAFORMA E-LEARNING DI ATENEO (HTTP://ELEARNING.UNISA.IT) ACCESSIBILE AGLI STUDENTI DEL CORSO TRAMITE LE CREDENZIALI UNICHE DI ATENEO.
Altre Informazioni
L'INSEGNAMENTO È EROGATO IN ITALIANO
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-05]