МЕТОДИЧНА ВКАЗІВКА ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ
ДЛЯ СТУДЕНТІВ ННІ МЕДСЕСТРИНСТВА
ЗАНЯТТЯ № 4 (практичне)
Тема: Методи обробки медичної інформації. Системи кодування та класифікації інформації. Аналіз біосигналів. Методи обробки біосигналів.
Мета: Інтерпретувати принципи класифікації та кодування медико-біологічної інформації. Визначати поняття інформації та різних форм її представлення, орієнтованих на машинну обробку. Розглянути питання теорії кодування, різні види кодів, їхню оптимальність, надійність передачі. Ознайомитися із теоретичною основою сучасних ЕОМ. Показати, як на базі найпростіших елементів можна будувати більш складні рішення. Розглянути розподілені обчислювальні системи і рівнобіжну обробку даних.
|
|
Професійна орієнтація студентів.
Будь-який діагностичний прилад можна поєднати з комп’ютером. Це дозволяє оптимізувати його діяльність, розширити діапазон діагностичних можливостей, запам’ятовувати і зберігати отриману інформацію в пам’яті комп’ютера з подальшим її використанням. Використовуючи спеціальні програми аналізу можна покращувати ефективність розстановки медичних кадрів, оптимізувати розподіл матеріального забезпечення медичних закладів тощо.
Біомедична інженерія відноситься до області техніки і наукових знань, що включають у себе сукупність засобів, способів і методів людської діяльності, спрямованих на організацію і проведення досліджень в області медичної й екологічної техніки і технологій, створення й обслуговування інструментальних засобів для діагностики, лікування, реабілітації і профілактики захворювань людини, для біологічного експерименту, і розробку програмного забезпечення для рішення практичних і теоретичних задач медико-біологічної практики.
1. Програма самопідготовки студентів до заняття
1. Принципи передачі інформації.
2. Принцип запису чисел у позиційній системі числення, уміти переводити величини з однієї системи в іншу (зокрема, для систем з підставою 10, 2, 8, 16.
3. Принцип дискретного (цифрового) представлення інформації.
4. Кодування та форми подання інформації в комп’ютері.
5. Класифікаційна система кодування.
6. Реєстраційна система кодування.
7. Класифікація об’єктів; класифікатори.
8. Генезис біосигналів та їх основні властивості.
9. Основні типи біосигналів поширені в медичній практиці.
10. Характеристику біологічних систем як об’єктів дослідження.
11. Технічне забезпечення медико-біологічних досліджень.
12. Комплекси для збору, обробки, збереження і пред’явлення біосигналів, даних обстежень, медичних зображень.
2. Зразки тестових завдань та ситуаційних задач
1. Коди, що формуються, розширюючи існуючий код на один або більшу кількість додаткових символів для кожного додаткового рівня деталізації – це
A. числові коди
B. мнемонічні коди
C. ієрархічні коди
D. коди зіставлення
E. порівняльні коди
2. Обробка біосигналів полягає:
A. у вимірюванні або спостереженні;
B. у виявленні сигналів;
C. в перетворенні й зменшенні сигналів;
D. в обчисленні сигнальних параметрів, які є діагностично істотними;
E. всі відповіді правильні;
3. Для обробки біосигналів використовують:
A. функціональний аналіз;
B. скринінгові дослідження;
C. on-line аналіз;
D. фундаментальні дослідження;
E. всі відповіді правильні;
ANSWER: E
4. В якій системі числення представлені електричні сигнали?
A. в двійковій системі числення
B. в трійковій системі числення
C. в десятковій системі числення
D. в римській системі числення
E. в арабській системі числення
ANSWER: A
5. До якого забезпечення відносяться математичні методи обробки медико-біологічної інформації, алгоритми й власне програми, що забезпечують функціонування всієї системи?
A. апаратного
B. медичного
C. програмного
D. дискретного
E. цифрового
ANSWER: C
3. Правильні відповіді на тести і ситуаційні задачі:
1. C. 2. E. 3. E. 4. A. 5. C.
4. Джерела інформації:
Основні:
1. Пентус А.Е., Пентус М.Р. Теория формальных языков: учебное пособие М.: изд-во ЦПИ при механико-матаматическом факультете МГУ. 2004., 80 с.
2. Герасевич В.А. Компьютер для врача. Самоучитель. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.- 512 с.
3. В.Г. Абакумов, В.О. Геранін, О.І. Рибін Біомедичні сигнали та їх обробка. Київ. Навчальний посібник 350 с.
Додаткові:
1. Гельман В.Я. Медицинская информатика: практикум. – Спб: Питер, 2001.- 480 с.
2. Лидовский В.В. Теория информации: Учебное пособие. – М.: Компания Спутник +, 2004. – 111 с.
5. Методика виконання практичної роботи (1630-1800)
Методика виконання практичної роботи.
Робота 1. Приклад 1.1. Всю інформацію про університет можна класифікувати по численних інформаційних об’єктах, що буде характеризуватися загальними властивостями, класифікуйта їх на прикладі стоматологічного кабінету.
Приклад 1.2. Інформація про кожного студента у відділі кадрів університету систематизована і представлена за допомогою однакових реквізитів. На заданому прикладі представте необхідну інформацію.
Приклад 1.3 Як ознаку класифікації вибирається вік, що складається з трьох значень: до 20 років, від20 до 30 років, понад 30років. Можна як ознаку класифікації використовувати: вік до 20 років, від 20 до 30 років, понад 30 років. Класифікуйте задану вибірку за відповідними ознаками.
Приклад 1.4. Створити ієрархічну систему класифікації для інформаційного об’єкта “Факультет”, що дозволить класифікувати інформацію про всіх студентів по наступних класифікаційних ознаках: факультет на якому він учиться, віковий склад студентів, стать студента, для жінок наявність дітей. Створена ієрархічна система класифікації має мати глибину класифікації, рівну чотирьом.
Приклад 1.5. Звернетеся до змісту приклада 1.4., де показана побудова ієрархічної системи класифікації. Для зіставлення розробити фасетную систему класифікації. Згрупувати та представити у виді таблиці всі класифікаційні ознаки по фасетах:
· фасет назва факультету з п’ятьма назвами факультетів;
· фасет вік із трьома віковими групами;
· фасет піл із двома градаціями;
· фасет діти з двома градаціями.
Структурну формулу будь-якого класу можна представити у виді:
Кs= (Факультет, Вік, Стать, Діти). Привласнюючи конкретні значення кожному фасетові, одержіть відповідні класи.
Приклад 1.6. Проведіть кодування інформації, класифікованої за допомогою ієрархічної схеми Кількість кодових угруповань буде визначатися глибиною класифікації і дорівнює 4, Перш ніж почати кодування, необхідно визначитися з алфавітом, тобто які будуть використовуватися символи. Для більшої наочності виберемо десяткову систему числення -10 арабських цифр. Аналіз схеми показує, що довжина коду визначається 4 десятковими розрядами, а кодування угруповання на кожнім рівні можна робити шляхом послідовної нумерації ліворуч праворуч. У загальному виді код можна записати як ХХХХ, де Х – значення десяткового розряду. Запишіть згідно прикладу задані варіанти.
· 1-й (старший) розряд виділений для класифікаційної ознаки “назва факультету” і має наступні значення: 1 – комерційний; 2 – інформаційні системи; 3 – для наступної назви факультету і т.д.;
· 2-й розряд виділений для класифікаційної ознаки “вік” і має наступні значення: 1 – до 20 років; 2 – від 20 до 30 років; 3 – понад 30 років;
· 3-й розряд виділений для класифікаційної ознаки “піл” і має наступні значення: 1 – чоловіка; 2 – жінки;
· 4-й розряд виділений для класифікаційної ознаки “наявність дітей у жінок” і має наступні значення; 1 – є діти; 2 – немає дітей, 0 – для чоловіків, тому що подібної інформації не потрібно.
· інформація про студентів у виді інформаційного об’єкта “Студент”;
· інформація про викладачів – у виді інформаційного об’єкта “Викладач”;
· інформація про факультети у виді інформаційного об’єкта “Факультет” і т.п.
Приклад 1.7. Проведіть кодування інформації, класифікованої за допомогою фасетной схеми (див. метод. вказ.). Кількість кодових угруповань визначається кількістю фасетів і дорівнює 4. Виберемо десяткову систему числення як алфавіт кодування, що дозволить для значень фасетів виділити один розряд і мати довжину коду, рівну 4. На відміну від послідовного кодування для ієрархічної системи класифікації в даному методі не має значення порядок кодування фасетів. У загальному виді код можна записати як ХХХХ, де Х – значення десяткового розряду. Розгляньте задану структуру коду, починаючи зі старшого розряду.
Робота 2. Приклад 2.1. Здійсніть та обгрунтуйте схему перекладу з двоичной системи в десяткову.
Приклад 2.2. (100011)2 = 1*25 + 0*24 + 0*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20 = (35)10.
Приклад 2.3. приведіть приклад непозиційної системи числення – римська система.
Частина ІІ. Робота 1. Сигнали серця. Генезис електричного поля серця. Планарна електрокардіограма. Векторкардіографія. Ізопотенціальні карти.
Робота 2. Біосигнали м’язів. М’язи та моторичний елемент. Генезис біосигналів м’язів. Електроміографія (ЕМГ). Фонограми м’язів.
Робота 3. Органи зору та їх біосигнали. Властивості зору . Сітківка та орган зору. Електроретінограма. Відгуки сітківки (визвані зором) на структуровані світлові стимули. Зорові викликані відповіді мозку на структуровані світлові стимули (Р-ВЕП). Порівняння діагностичного використання спалахової ЕРГ, Р-ЕРГ, Р-ВЕП. Рухи очей. Електроокулографія. Генезис та зчитування електроокулограми (ЕОГ).
Робота 4. Слухорівноважні органи та їх біосигнали. Механічні процеси у слуховому апараті. Властивості людського слуху. Деякі властивості слуху тварин, птахів, комах та риб. Звукова аудіометрія. Аудіометрія мовна. Імпедансна аудіометрія. Рефлексна аудіометрія. Пристрій рівноваги та електронистограма.
Робота 5. Компресія біосигналів. Засоби для архівації медичної інформації. Можливості редукції даних біосигналів при їх передачі та запису. Властивості несуттєвої(ірелевантної) інформації. Властивості редундантної інформації. Деякі способи компресії даних, що використовують в медичній практиці. Кумулятивні методи обробки сигналів.
Аналіз найбільш поширених біосигналів у частотній області.
Аналіз ЕКГ у частотній області.
Аналіз ЕЕГ у частотній області.
Аналіз ЕМГ у частотній області.
Аудіометрія. Оптимізація тонового імпульсу.
6. Семінарське обговорення теоретичних питань і практичної роботи (1815-1945)
7. Самостійна робота студентів (2000-2035).
8. Вихідний рівень знань та вмінь перевіряється шляхом розв’язування ситуаційних задач з кожної теми, відповідями на тести типу “Крок”, конструктивні запитання тощо (2035-2120)
9. Студент повинен знати:
1. Принципи передачі інформації.
2. Види інформаційних процесів, приклади джерел і приймачів інформації.
3. Знати властивості інформації, одиниці її виміру.
4. Кодування і декодування, сигнал, перекручування інформації при передачі, швидкість передачі інформації.
5. Характеристику біологічних систем як об’єктів дослідження.
6. Системні аспекти проведення медико-біологічних досліджень.
7. Технічне забезпечення медико-біологічних досліджень.
8. Медичні електронні прилади, апарати, системи і комплекси, області їхнього застосування та перспективи розвитку;.
9. Комплекси для збору, обробки, збереження і пред’явлення біосигналів, даних обстежень, медичних зображень.
10.Вимірювальні перетворювачі для медико-біологічних застосувань.
10. Студент повинен вміти:
1. Оцінювати числові параметри інформаційних об’єктів і процесів: обсяг пам’яті, необхідний для збереження інформації; швидкість передачі інформації.
2. Класифікувати поняття інформації та різних форм її представлення, орієнтованих на машинну обробку.
3. Уміти переводити величини з однієї системи в іншу (зокрема, для систем з підставою 10, 2, 8, 16).
4. Аналізувати біотехнічні та медичні системи; Принципи побудови й узагальнена структура.
5. Вміти працювати з автоматичними й автоматизованими системами аналізу зображень.
6. Характеризувати медико-біологічну інформацію.
7. Обробляти біологічні сигнали. Їхні властивості.
8. Працювати з математичними моделями біосигналів.
9. Використовувати аналітичні співвідношення оптимальної обробки багатомірних сигналів.
10. Виконувати цифрову обробку зображень.
11. Проводити аналіз сигналів.
Автори: 
асист. Н.М.Басовська
Затверджено на засіданні кафедри
“27” серпня 2009 р. Протокол № 1
Переглянуто на засіданні кафедри
“____”______________200__р. Протокол № ____
