Processamento de Sinais Fisiológicos

Código:

EBE0052

Sigla:

PSFI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Engenharia Biomédica

Ocorrência: 2009/2010 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://moodle.fe.up.pt/0910/course/view.php?id=668
Unidade Responsável:	Telecomunicações
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MEB	11	Plano de estudos oficial 2009/2010	1	-	5	60	135
MIB	12	Plano de estudos oficial	3	-	5	60	135
PRODEB	1	Plano de estudos oficial	1	-	5	60	135

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se que os estudantes se familiarizem com a natureza e diversidade dos sinais fisiológicos (e.g. EMG, EEG, ECG) e que adquiram e apliquem conhecimentos na área do processamento digital de sinal, nomeadamente os processos de aquisição de sinal fisiológico, condicionamento, filtragem, análise e representação da informação associada. A frequência bem sucedida nesta unidade curricular permitirá aos estudantes a utilização esclarecida de técnicas e tecnologias de processamento de sinal fisiológico, potenciando não só a sua aplicação a objectivos de diagnóstico, terapia ou reabilitação, mas fomentando também o aprofundamento das competências de inovação nestas áreas.

Programa

1. Introdução à electrofisiologia
conceito de electrofisiologia
membranas, correntes bioeléctricas, polarização de membranas
potenciais de acção, propagação, sinais extracelulares
sistemas fisiológicos
princípios de electrocardiografia (ECG), electromiografia (EMG) e electroencefalografia (EEC)

2. Sinais e sistemas
caracterização e representação de sinais discretos
caracterização e representação de sistemas discretos

3. Análise de Fourier
as quatro formas de análise de Fourier
revisões sobre a transformada de Fourier discreta em n
A DFT como amostragem da transformada de Fourier
Propriedades da DFT
O cálculo rápido da DFT através da FFT

4. Amostragem e reconstrução de sinais
amostragem periódica de sinais contínuos
análise nas frequências da amostragem periódica
reconstrução de sinais contínuos a partir de amostras
processamento discreto de sinais contínuos

5. A transformada Z
definição, região de convergência, propriedades, transformada Z inversa

6. Filtros discretos
vocação e tipos de filtros
função de transferência e resposta em frequência
noção de atraso de grupo e sistema inverso
filtros de fase mínima e de fase linear
projecto de filtros IIR
projecto de filtros FIR
estruturas de realização de filtros discretos

7. Sinais aleatórios
processos aleatórios estocásticos
definições básicas (independência estatística, estacionaridade, ergodicidade)
representação de Fourier de sinais aleatórios
função correlação, densidade espectral e densidade de probabilidade em sinais determinísticos e aleatórios
resposta de um sistema LIT a um sinal aleatório
correlação cruzada entre a entrada e saída de um sistema LIT
fontes de ruído e interferência na captação de sinais fisiológicos
estratégias de redução e cancelamento de ruído

8. Representação tempo-frequência de sinais fisiológicos
estimação espectral usando a DFT (periodograma, espectrograma)
análise espectral multiresolução

9. Processamento de sinais fisiológicos
filtragem adaptativa
exemplos de aplicações

Bibliografia Obrigatória

Oppenheim, Alan V.; Discrete-Time Signal Processing. ISBN: 0-13-216771-9

Bibliografia Complementar

Bronzino, Joseph Daniel, 1937- 340; The biomedical engineering handbook
Enderle, Joseph Bronzino John; Introduction to Biomedical Engineering. ISBN: 0-12-238662-0
Bruce, Eugene N.; Biomedical signal processing and signal modeling. ISBN: 0-471-34540-7

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A metodologia de ensino baseia-se em aulas teórico-práticas que incluem: a) a apresentação teórica e ilustração dos conteúdos da unidade curricular usando suporte multimédia, b) resolução convencional ou em ambiente Matlab de exercícios propostos para um domínio esclarecido dos conteúdos, e c) realização no final de algumas aulas de mini-testes individuais. Os conteúdos desta unidade curricular motivarão alguns dos trabalhos laboratoriais a realizar no âmbito de Laboratório Integrado em Engenharia Biomédica I.

Software

Matlab 6 R12.1

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Aulas da disciplina (estimativa)	Participação presencial	42,00
Exame final	Exame	3,00
	Total:	-	0,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Acompanhamento regular	Estudo autónomo	56
Estudo mini-testes/exame	Estudo autónomo	34
	Total:	90,00

Obtenção de frequência

A classificação de frequência (F), indispensável para acesso ao exame final, é atribuída a todos os estudantes que não excedam o limite de faltas (previsto nas Normas Gerais de Avaliação) e que tenham realizado um mínimo de dois mini-testes ao longo do semestre. É calculada como a média das duas melhores classificações obtidas no conjunto dos mini-testes realizados.

Fórmula de cálculo da classificação final

O exame final consta de uma prova escrita com a duração de 2 horas, sem consulta de apontamentos, para além do formulário da unidade curricular.
A classificação final (C) será obtida da classificação da frequência (F) e da classificação da prova escrita (E) através da fórmula:

C = 0.25F + 0.75E.

Todas as classificações na escala [0, 20]. Ajustes residuais poderão ter lugar em função da assiduidade e participação do estudante nas aulas.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Ao abrigo do número 6 do Artigo 5° da Normas Gerais de Avaliação, os estudantes sem classificação de frequência devem realizar uma prova prática adicional com a utilização da ferramenta Matlab.