Ingegneria Clinica

EDSB1 costituisce il secondo modulo (6CFU) del corso integrato SEGNALI DETERMINISTICI E STOCASTICI ED ELABORAZIONE DATI E SEGNALI BIOMEDICI I (12 CFU). Il primo modulo di tale corso (Segnali Deterministici e Stocastici - SDS) da 6 CFU è erogata dal Prof. Lorenzo Piazzo. 1. Catena di misura di un biosegnale 1.1. Introduzione: biosegnali, misure e rumore 1.2. Sistemi di misura 1.3. Trasduttori 1.4. Processamento segnali analogici 1.5. Rumore 1.6. Conversione ADC 1.7. Analisi di Fourier 2. Stima dello spettro di densità di potenza 2.1. Segnali discreti 2.2. Trasformata Discreta di Fourier 2.3. Fast Fourier Transform 2.4. Stima spettrale Non-parametrica 2.4.1. Intro 2.4.2. Serie stocastiche 2.4.3. Teoria della stima 2.4.4. Windowing 2.4.5. Periodogramma classico 2.4.6. Periodogramma modificato 2.4.7. Periodogramma di Bartlett 2.4.8. Periodogramma di Welch 2.4.9. Periodogramma di Blackman-Tukey 2.5. Stima spettrale parametrica 2.5.1. Metodi parametrici 2.5.2. Modelli autoregressivi 2.5.3. Equazioni di Yule-Walker 3. Segnale Elettroencefalografico 3.1. Fisiologia alla base del segnale EEG 3.2. Strumentazione per l’acquisizione del segnale EEG 3.3. Processamento del segnale EEG 4. Segnale Elettromiografico 4.1. Fisiologia alla base del segnale EEG 4.2. Strumentazione per l’acquisizione del segnale EEG 4.3. Processamento del segnale EEG

I principali prerequisiti necessari ad affrontare il corso sono: 1. Principi di base di teoria dei segnali (indispensabile): 1.1 Segnali deterministici e stocastici 1.2 Segnali di energia e di potenza 1.3 Teorema di Nyquist 1.4 Trasformata di Fourier (proprietà e caratteristiche) 2. Statistica e Probabilità (indispensabile): 2.1 Distribuzioni di densità di probabilità 2.2 Statistica descrittiva 2.3 Stazionarietà e ergodicità di un processo aleatorio 3. Teoria della stima (importante) 3.1 Definizione di uno stimatore 3.2 Valutazione delle principali proprietà di uno stimatore 4. Analisi Matematica (utile): 4.1 Integrali 4.2 Correlazione 4.2 Sistemi di equazioni 5. Principi di base di anatomia e fisiologia umana (importante): 5.1 funzionamento della cellula con particolare riferimento al neurone e ai muscoli 5.2 anatomia del sistema nervoso centrale 5.3 anatomia dell’apparato muscolo-scheletrico

Si riportano i testi adottati in relazione agli argomenti trattati durante il corso. 1. Catena di misura di un biosegnale - Semmlow and Griffel, “Biosignal and Medical Image Processing”, CRC Press, 2014 - Smith, “The scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing”, Second Edition, California Technical Publishing, San Diego, California, 1999 2. Stima dello spettro di densità di potenza - Prabhu, “Window functions and their application in Signal Processing”, CRC Press, 2014 - Rangayyan, “Biomedical Signal Analysis”, Second Edition, Wiley IEEE Press, 2015 3. Segnale Elettroencefalografico - Mecarelli, “Clinical Electroencephalograpy”, Springer, California, 2019 4. Segnale Elettromiografico - Kamen and Gabriel, “Essentials of Electromiography”, Human Kinetics, 2010

Il corso viene erogato interamente in presenza (vedi orario delle lezioni sul sito di ateneo per avere info su luogo e ora). La frequenza delle lezioni è libera, non vengono registrate le presenze.

L’esame consiste in una prova scritta così organizzata: 33 quesiti a risposta chiusa (vero/falso) su 11 argomenti diversi trattati durante l’intero corso (3 per argomento) --> max 33 punti 2 esercizi relativi all'analisi spettrale --> max 5 punti 1 domanda a risposta aperta breve --> max 10 punti Per ognuna delle 33 frasi che si trovano nel compito lo studente dovrà indicare se l'affermazione è vera o falsa, oppure potrà scegliere di non dare la risposta. Verrà assegnato: 1pt per ogni risposta corretta, -0.8pt per ogni risposta errata e 0pt per ogni risposta non data. Ad ognuno dei due esercizi verrà dato un punteggio da 0 a 3 punti. Il voto finale dello scritto sarà dato dalla somma pesata dei voti presi nelle tre sezioni: 70% sezione1, 10% sezione 2, 20% sezione 3. La prova si passa con voto >18. Coloro i quali superano l’esame con un voto superiore a 28 possono richiedere una prova orale (1 domanda aperta sul programma del corso) a cui il docente potrà assegnare o detrarre un massimo di 3 punti (rispetto al voto dello scritto). Il voto verbalizzato sarà dato dalla media aritmetica tra i voti ottenuti nei due moduli (SDS+EDSB1). Il candidato dovrà superare i due moduli nello stesso anno solare, altrimenti dovrà risostenere il modulo superato.

L’insegnamento verrà erogato per 60 ore (6CFU) suddivise in: 1. 48 ore (80%) di lezioni frontali 2. 9 ore di esercitazioni 3. 3 ore dedicate a seminari che descrivono le principali linee di ricerca relative all’analisi dei biosegnali (EEG e EMG)