UNIVERSITATEA DE MEDICINA SI FARMACIE Victor Babe TIMISOARA

UNIVERSITATEA DE MEDICINA SI FARMACIE “Victor Babeş” TIMISOARA DISCIPLINA DE INFORMATICA MEDICALA http: //moodle. umft. ro

CURSUL 7

SEMNALE BIOLOGICE ACHIZITIE. FILTRARE. SEMNALE PERIODICE.

1. ACHIZITIA SEMNALELOR BIOLOGICE

1. 1. DEFINITIE EVOLUTIA IN TIMP A UNEI VARIABLE BIOLOGICE Etapele de culegere a unui semnal biologic

• 1. 2. CLASIFICARE • a) DUPA NATURA: – ELECTRICE (ECG, EEG, EMG etc) – NE-ELECTRICE (presiune, concentratie etc) • b) DUPA EVOLUTIE: – PERIODICE (ECG) – NEPERIODICE (EEG)

• 1. 3. SISTEME DE ACHIZITIE • SEMNALE ELECTRICE : electrozi • NEELECTRICE: traductori (p. H, presiune etc)

1. 4. CONVERSIA ANALOG - NUMERICA a) ESANTIONAREA • DISCRETIZARE PE AXA OX (- timp -) • PERIOADA DE ESANTIONARE: Te (s) – Intervalul de timp intre 2 “citiri” consecutive ale semnalului • FRECVENTA DE ESANTIONARE : fe (Hz) – Nr. de “citiri” in unitatea de timp (nr. cit / sec) fe = 1 / T e (1)

Exemplu: semnal inregistrat

ESANTIONARE

ESANTIONARE

ESANTIONARE

• TEOREMA DE ESANTIONARE (Shannon) fe >= 2. Fmax (2) • Frecventa de esantionare trebuie sa fie cel putin egala cu dublul frecventei maxime a semnalului • FRECVENTA NYQUIST : 2. Fmax (Hz)

Esantionare corecta

b) CUANTIZAREA • DISCRETIZAREA INTENSITATII: AXA OY • INTERVALUL INTRE VMAX SI VMIN ESTE IMPARTIT IN “N” TREPTE DE AMPLITUDINE • VALOAREA UNEI CUANTE (trepte de ampl. ): D V = (V Max - V min ) / N (3) • REL. NUMARUL DE TREPTE – NR. DE BITI: n N = 2 n (4)

Cuantizarea

1. 5. CONVERTOARE A-N (CAN) • FRECVENTA MAXIMA DE ESANTIONARE (100 Hz - 1 MHz) • NUMARUL DE BITI (8, 10, 12, 16) • DOMENIUL DE INTRARE -10/+10 V, -1/+1 V, -0. 01/+0. 01 V) • NUMARUL DE CANALE (MULTIPLEXARE) (

1. 6. REPREZENTAREA FRECVENTIALA • a) REPREZENTAREA SEMNALELOR: – TEMPORAL Ampl = f (timp) – FRECVENTIAL (spectru) Ampl = f (frecv)

Exemplu: semnal sinusoidal de 1 Hertz si spectrul sau

Semnal de 2 Hz

Semnal mixt - suprapunere

Spectrele diferitelor semnale

ANALIZA FOURIER • Definitie: DESCOMPUNEREA SEMNALELOR IN COMPONENTELE LOR FRECVENTIALE • Tipuri de spectre: – AMPLITUDINE – PUTERE (proportionala cu A 2)

• REZOLUTIA SPECTRALA – Unui semnal discret ii corespunde un spectru discret – DEFINITIE: distanta intre doua puncte vecine in spectru – RELATIA CU LUNGIMEA EPOCII (durata semnalului inregistrat, in secunde) Df=1/DT (5)

1. 7. Exemplu - problema • Inregistram un semnal EMG folosind un CAN pe 10 biti, cu o frecventa de esantionare de 500 Hz, preluand epoci de cate 2 secunde. Semnalul de intrare valori intre 0 si 100 m. V. Calculati: A) perioada de esantionare (in ms) B) Frecventa maxima in spectru C) Rezolutia spectrala D) Numarul treptelor de amplitudine E) Precizia de citire (valoarea unei cuante, cati m. V corespund unui bit)

• DEF: filtrare = eliminarea (diminuarea) zgomotelor • 2. 1. CLASIFICAREA ZGOMOTELOR (perturbatii): PERIODICE (zgomot roz = frecvente joase) NEPERIODICE (zgomot alb) • 2. 2. RAPORTUL SEMNAL / ZGOMOT (decibeli d. B) • 2. 3. MODURI DE FILTRARE – FILTRE ELECTRONICE (inainte de CAN) – FILTRE NUMERICE (dupa CAN)

2. 4. TIPURI DE FILTRE: Ox = frecv. , Oy = % iesire

PRELUCRAREA SEMNALELOR BIOLOGICE PERIODICE SI NEPERIODICE

3. 1. UNDELE CARACTERISTICE

3. 2. DEFINIREA PERIOADEI

3. 3. FAZELE PRELUCRARII SEMNALULUI ECG

• b) ELIMINAREA ARTEFACTELOR • LINIA DE ZERO • NETEZIREA (0. 25 + 0. 25)

• c) TIPIFICAREA QRS • RECUNOASTEREA FORMELOR DE COMPLEXE QRS

d) Tipificarea ST - boli coronariene e) Detectia undelor P f) Selectia ciclului tipic pentru calcule

• 3. 4. ANALIZA ECG STANDARD: • RITM • PARAMETRII GEOMETRICI: – INTERVALE – AMPLITUDINI – PANTE 3. 5. ALTE ANALIZE: • VECTOCARDIOGRAME • MAPPING CARDIAC • POTENTIALE TARDIVE • ANALIZA ARITMIILOR

-pauza-