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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
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2022
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
216ESERCITAZIONE
18LABORATORIO
ROCCO RESTAINO T Curriculum
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
PROPEDEUTICITÀ: ANALISI MATEMATICA 2 E ALGEBRA LINEARE

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).
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: 8/4/0)
2 (2H LEZ): SEGNALI ELEMENTARI. SEGNALI PERIODICI. OPERAZIONI ELEMENTARI E PROPRIETÀ DEI SEGNALI
3 (2H LEZ): SEGNALI ESPONENZIALI. SEGNALI IMPULSIVI.
4 (2H LEZ): SPAZIO DEI SEGNALI. MEDIE TEMPORALI. ENERGIA E POTENZA. TECNICHE DI CONFRONTO DI FORME D’ONDA PER LA RIVELAZIONE DI COMPORTAMENTI FISIOLOGICI/PATOLOGICI.
5 (2H ESE): ESERCIZI SU SEGNALI NEL DOMINIO DEL TEMPO, ENERGIA E POTENZA
6 (2H LEZ): PROPRIETÀ DEI SISTEMI. SISTEMI LTI. SOMMA E INTEGRALE DI CONVOLUZIONE
7 (2H ESE): ESERCIZI SU PROPRIETÀ DEI SISTEMI E FILTRAGGIO LTI NEL TEMPO
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
ANALISI E FILTRAGGIO DEI SEGNALI NEL DOMINIO DEL TEMPO.
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.

UD2: CONCETTI BASE DI PROBABILITÀ E VARIABILI ALEATORIE (LEZ/ESE/LAB: 8/4/0)
8 (2H LEZ): DATI ALEATORI. ELEMENTI BASE DI PROBABILITA’. ASSIOMI E LORO IMPLICAZIONI
9 (2H LEZ): PROBABILITÀ CONDIZIONATA E INDIPENDENZA. TEOREMA DELLE PROBABILITÀ TOTALI. TEOREMA DI BAYES
10 (2H ESE): ESERCIZI SU PROBABILITÀ DI BASE E INDIPENDENZA
11 (2H LEZ): VARIABILI ALEATORIE E MODELLI PROBABILISTICI DI USO COMUNE. VARIABILI ALEATORIE CONTINUE E DISCRETE. DISTRIBUZIONI, DENSITÀ DI PROBABILITÀ E FUNZIONE MASSA DI PROBABILITÀ
12 (2H LEZ): MOMENTI DELLE VARIABILI ALEATORIE (MEDIA, VARIANZA, COVARIANZA)
13 (2H ESE): ESERCIZI SU VARIABILI ALEATORIE
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE
COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI DI BASE PER IL CALCOLO DELLA PROBABILITÀ E MANIPOLAZIONE DI VARIABILI ALEATORIE
CONOSCENZE E CAPACITA DI COMPRENSIONE APPLICATE
APPLICARE TECNICHE DI BASE PER LA MODELLAZIONE DI DATI BIOMEDICI.

UD3: ANALISI DEI SEGNALI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA (LEZ/ESE/LAB: 6/4/0)
14 (2H LEZ): SEGNALI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA. RISPOSTA IN FREQUENZA. TRASFORMATA DI FOURIER. ANALISI DEI SISTEMI LTI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA.
15 (2H LEZ): PROPRIETÀ DELLA TRASFORMATA DI FOURIER. CARATTERIZZAZIONE ENERGETICA NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA.
16 (2H ESE): ESERCIZI SU TRASFORMATA DI FOURIER E PROPRIETÀ
17 (2H LEZ): CAMPIONAMENTO E REPLICAZIONE. SPETTRO DI SEGNALI PERIODICI E SERIE DI FOURIER
18 (2H ESE): ESERCIZI SU CAMPIONAMENTO E REPLICAZIONE
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

UD4: ELABORAZIONE NUMERICA (LEZ/ESE/LAB: 6/0/6)
19 (2H LEZ): PRINCIPI DI ELABORAZIONE NUMERICA. CAMPIONAMENTO E RICOSTRUZIONE. TEOREMA DEL CAMPIONAMENTO UNIFORME
20 (2H ESE): ESERCIZI SU CAMPIONAMENTO E RICOSTRUZIONE
21 (2H LEZ): ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI. SIMULAZIONE DI SISTEMI ANALOGICI. IMPLEMENTAZIONE NUMERICA DELLA TRASFORMATA DI FOURIER.
22 (2H ESE): ESERCIZI SU TRASFORMATE NUMERICHE DI FOURIER DI SEGNALI ANALOGICI
23 (2H LEZ): 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

UD5: TRATTAMENTO DI SEGNALI BIOMEDICI DI COMUNE IMPIEGO (LEZ/ESE/LAB: 6/0/6)
25 (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. ANALISI IN FREQUENZA DELLA DENSITÀ SPETTRALE DI POTENZA DI SEGNALI BIOMEDICI
26 (2H LAB): ESEMPI DI SEGNALI BIOMEDICI DIGITALI. ANALIZZATORI DI SPETTRO DIGITALI.
27 (2H LEZ): ELABORAZIONE DI SEGNALI BIOMEDICI: PREPROCESSING
28 (2H LAB): IMPLEMENTAZIONE DI TECNICHE DI PREPROCESSING
29 (2H LEZ): ELABORAZIONE DI SEGNALI BIOMEDICI: ESTRAZIONE DELL’INFORMAZIONE
30 (2H LAB): IMPLEMENTAZIONE DI TECNICHE DI ESTRAZIONE DELL’INFORMAZIONE
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

UD6: 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 CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA CON QUESITI DI NATURA SIA NUMERICA CHE TEORICA. 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 MANCATO SUPERAMENTO DELLA PROVA SCRITTA RICHIEDE LA RIPETIZIONE DELLA PROVA IN UNA SUCCESSIVA SEDUTA. L’INSUFFICIENZA DELLA PARTE TEORICA OBBLIGA A SOSTENERE UNA PROVA ORALE SUGLI ARGOMENTI DI TEORIA.

IN LINEA CON LE DISPOSIZIONI DEL CONSIGLIO DIDATTICO, IL CORSO PREVEDE UNA PROVA IN ITINERE CON QUESITI NUMERICI, RISERVATA AI SOLI CORSISTI, CHE CONSENTE L’ACCESSO AD UNA PROVA SCRITTA FINALE CON UN NUMERO RIDOTTO DI QUESITI, FISSATA NELLA SESSIONE DI ESAMI IMMEDIATAMENTE SUCCESSIVA AL CORSO. LA SECONDA PROVA COMPRENDE QUESITI SULLE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO E SULLA TEORIA. L’INSUFFICIENZA DELLA PARTE TEORICA OBBLIGA A SOSTENERE UNA PROVA ORALE SUGLI ARGOMENTI DI TEORIA.
Testi
G. GELLI, F. VERDE, SEGNALI E SISTEMI. FONDAMENTI DI ANALISI DEI SEGNALI ANALOGICI E DIGITALI, LIGUORI 2014
S.M. ROSS, PROBABILITA' E STATISTICA PER L'INGEGNERIA E LE SCIENZE (4TH ED.), MAGGIOLI EDITORE, 2023
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: 2024-11-29]