 | Кафедра біомедичної інженерії |
[BMm 02] Системи відображення біомедичної інформації
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Другий (магістерський) |
| Галузь знань | 16 - Хімічна інженерія та біоінженерія |
| Спеціальність | 163 - Біомедична інженерія |
| Освітня програма | 163Мп МІ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 28922)163Мп МІ+ - Медична інженерія (ЄДЕБО id: 58775) |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | 1 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 5 кред. (Лекц. 18 год, Практ. 36 год, Лаб. год, СРС. 96 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Екзамен |
| Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська / Англійська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Соломін А. В., Практ.: Соломін А. В., СРС.: Соломін А. В. |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=2283 |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Навчальна дисципліна «Системи відображення біомедичної інформації» належить до циклу нормативних навчальних дисциплін циклу загальної підготовки магістрів. Вона розрахована на студентів, які отримали ступінь бакалавра з інженерних спеціальностей.
Основою роботи будь-якого діагностичного обладнання є перетворення інформації різної фізичної природи до форми, яку може сприймати та інтерпретувати біомедичний фахівець-діагност. За фізичною природою досліджень сучасне діагностичне обладнання дуже різниться, але отримання зручної і достовірної діагностичної інформації в сучасних умовах неможливо без її обробки спеціальними інформаційними системами з елементами штучного інтелекту. Розробка і експлуатація таких систем наразі дуже актуальна у всіх біомедичних галузях. Це вимагає підготовки фахівців, що здатні застосовувати набуті знання щодо отримання і обробки діагностичної інформації при дослідницькій, проектувальній та сервісно-експлуатаційній діяльності у всіх сферах біомедицини.
Мета дисципліни
Основною метою навчальної дисципліни «Системи відображення біомедичної інформації» є формування у студентів здатності використовувати методи, принципи, технології та засоби здобування, обробки та візуалізації біомедичної інформації різної фізичної природи, що має діагностичне та дослідницьке значення.
Програмні компетентності
Інтегральна компетентність
|
ІК |
Здатність розв’язувати складні задачі та проблеми у біомедичній інженерії або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або здійснення інновацій та характеризується невизначеністю умов і вимог |
Загальні компетентності
|
ЗК 1 |
Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу. |
|
ЗК 2 |
Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел. |
|
ЗК 3 |
Вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми. |
|
ЗК 4 |
Здатність працювати в команді. |
|
ЗК 5 |
Здатність працювати в міжнародному контексті. |
Спеціальні (фахові) компетентності:
|
ФК 1 |
Здатність вирішувати комплексні проблеми біомедичної інженерії із застосовуванням методів математики, природничих та інженерних наук. |
|
ФК 2 |
Здатність розробляти робочу гіпотезу, планувати і ставити експерименти для перевірки гіпотези і досягнення інженерної мети за допомогою відповідних технологій, технічних засобів та інструментів. |
|
ФК 3 |
Здатність аналізувати складні медико-інженерні та біоінженерні проблеми та здійснювати їх формалізацію для знаходження кількісних рішень із застосуванням сучасних математичних методів та інформаційних технологій. |
|
ФК 5 |
Здатність розробляти технічні завдання на створення, а також моделювати, оцінювати, проектувати та конструювати складні біоінженерні та медико-інженерні системи і технології. |
|
ФК 6 |
Здатність досліджувати біологічні та технічні аспекти функціонування та взаємодії штучних біологічних і біотехнічних систем. |
|
ФК 7 |
Здатність працювати в багатопрофільному колективі. |
|
ФК 11 |
Здатність розробляти, планувати і застосовувати математичні методи в аналізі, моделюванні функціонування живих організмів, систем і процесів в біології та медицині. |
|
ФК 12 |
Здатність проводити дослідження та спостереження щодо взаємодії біологічних, природних та штучних систем (протези, штучні органи та ін.), планувати біотехнічні випробування штучних протезів та систем. |
Програмні результати навчання:
|
ПРН 1 |
Вміти аналізувати, розробляти та застосовувати технології та обладнання для дослідження фізіологічних і патологічних процесів людини, засобів сучасної діагностичної апаратури та систем відображення біомедичної інформації, відповідного програмного забезпечення, обґрунтовувати адекватні теоретичні моделі |
|
ПРН 2 |
Застосування методів розрахунку та вибору класичних та новітніх конструкцій біоматеріалів, елементів приладів і систем медичного призначення. |
|
ПРН 3 |
Застосування методів і засобів проектування комп’ютерних мереж. |
|
ПРН 4 |
Володіння методами проектування цифрових мікропроцесорних і біотехнічних систем медичного призначення. |
|
ПРН 5 |
Володіння методами дослідження, проектування і конструювання об’єктів біомедичної техніки, аналіз і обробку експериментальних даних. |
|
ПРН 6 |
Знання загальних вимог до умов виконання інженерних, технологічних та наукових проектів. |
|
ПРН 7 |
Знання принципів розвитку і сучасних проблем створення біосумісних матеріалів в медичній практиці. |
|
ПРН 8 |
Аналізувати і враховувати у професійній діяльності тенденції науково-технічного розвитку галузі біомедичної інженерії та на стику різних галузей. Розуміти та застосовувати принципи інноваційної діяльності, зокрема в контексті дослідницької роботи, володіти навичками адаптації в ситуаціях, пов’язаних з роботою за фахом |
|
ПРН 10 |
Володіння іноземною мовою в обсязі, достатньому для загального та професійного спілкування |
|
ПРН 18 |
Презентувати результати досліджень і розробок державною та іноземною мовами у вигляді заявок на винахід, наукових публікацій, доповідей на науково-технічних заходах |
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Дисципліна «Системи відображення біомедичної інформації» має міждисциплінарний характер. Вона інтегрує відповідно до свого предмету знання з інших навчальних дисциплін (програми підготовки бакалавра): «Фізика», «Основи інформатики», «Інженерна та комп’ютерна графіка», «Біофізика», «Радіаційна безпека і дозиметрія», «Біомедичні прилади, апарати і комплекси», «Експертиза та інженерний супровід медичного обладнання», «Прилади контролю фізіологічних параметрів людини», тощо. За структурно-логічною схемою програми підготовки магістра дисципліна пов’язана паралельними зв’язками з іншими дисциплінами професійної підготовки: «Медична фізика», «Високотехнологічні системи для діагностики та терапії».
Отримані практичні навички та засвоєні теоретичні знання під час вивчення навчальної дисципліни «Системи відображення біомедичної інформації» можна використовувати в подальшому:
- при проходженні переддипломної практики, для підготовки магістерської дисертації та в подальшій практичній роботі за фахом.
Необхідні навички
1. Знання та практичні навички розв’язування задач з фізики.
2. Володіння знаннями і методологією з біофізики
3. Знання основ клінічної інженерії та радіології.
4. Володіння методологією реєстрації і обробки біосигналів і медичних зображень.
3. Зміст навчальної дисципліни
Основні розділи та теми, що розглядатимуться в процесі вивчення курсу:
Розділ 1. Вступ в дисципліну. Принципи дії сучасної діагностичної апаратури та систем відображення біомедичної інформації, основ відповідного програмного забезпечення Дискретні та безперервні сигнали та зображення.
Тема 1.1. Зміст дисципліни.
Тема 1.2. Фундаментально-прикладні, медико-фізичні та біоінженерні основи технологій та обладнання для дослідження фізіологічних і патологічних процесів людини.
Тема 1.3. Засади одержання та обробки безперервних та дискретних сигналів.
Тема 1.4. Теорема Котельникова. Ядро, імпульсна характеристика лінійної системи.
Розділ 2. Сучасні методи програмного забезпечення для наукових досліджень.
Цифрова обробка сигналів та зображень.
Тема 2.1. Сучасні методи програмного забезпечення для наукових досліджень. Виконання практичних робіт дисципліни на базі сучасної програмної платформи NI LabVIEW.
Тема 2.2. Дискретне перетворення Фур’є. Спектральний аналіз.
Тема 2.3. Фільтр, ядро фільтра.
Тема 2.4 Згортка. Кореляція.
Тема 2.5 Приклади застосувань в біомедичній інженерії..
Розділ 3. Засоби аналізу і обробки експериментальних даних в біомедицині.
Доказова медицина.
Тема 3.1. Елементи теорії вимірювань.
Тема 3.2. Типові задачі аналізу даних в біомедичному експерименті. Методи обробки даних.
Тема 3.3. Методи проектування цифрових мікропроцесорних і біотехнічних систем медичного призначення (з використанням технологій програмної платформи NI LabVIEW на практичних заняттях).
Тема 3.4. Критерії визначення достовірності результатів. Доказова медицина.
Тема 3.5. Елементи розпізнавання образів.
Розділ 4. Формування та аналіз зображень в біомедицині. Застосування методів і засобів проектування комп’ютерних мереж на прикладі систем DICOM
Тема 4.1. Загальні характеристики зображень. Джерела отримання зображень в біомедицині.
Тема 4.2. Дискретні зображення і особливості їх обробки та аналізу.
Тема 4.3. Формати зображень, відповідні стандарти. Формати файлів. DICOM.
Тема 4.4. Методи обробки та аналізу цифрових зображень, програмні засоби
Тема 4.5. Методи ІЧ візуалізації.
Тема 4.6. Апаратура для ІЧ візуалізації. Тепловізори.
Тема 4.7. Клінічні застосування.
Розділ 5. Акустичні та ультразвукові дослідження в біомедичній інженерії. Фізичні принципи та засоби електромагнітних досліджень
Тема 5.1. Застосування методів розрахунку та вибору класичних та новітніх конструкцій елементів приладів і систем медичного призначення.
Тема 5.2. Короткі відомості про фізіологічну акустику.
Тема 5.3. Основи фізики ультразвуку.
Тема 5.4. Генерація акустичних полів.
Тема 5.5. Основи УЗ-візуалізації.
Тема 5.6. Дія ультразвуку на біологічні об'єкти.
Тема 5.7. Допплер-УЗД.
Тема 5.8. Принципи та засоби електричних, магнітних та електромагнітних вимірювань в біомедицині.
Тема 6.1. Загальні вимоги до умов виконання інженерних, технологічних та наукових проектів.
Тема 6.2. Фізичні принципи отримання рентгенівських зображень.
Тема 6.3. Фізика взаємодії рентгенівських променів з тканинами
Тема 6.4. Апаратура для здобуття зображень рентгенодіагностики.
Тема 6.5. Фізичні основи здобуття зображень за допомогою радіоізотопів.
Тема 6.6. Приймачі рентгенівського та гама-випромінення.
Розділ 7. Комп’ютерна томографія.
Тема 7.1. Принципи побудови зображень в рентгенівській комп'ютерній томографії. Режими сканування.
Тема 7.2. Структура комп'ютерного томографу.
Тема 7.3. Реконструкція зображень в комп'ютерній томографії.
Тема 7.4. Клінічні застосування рентгенівської комп'ютерної томографії..
Розділ 8. Магнітно-резонансна томографія.
Тема 8.1. Концептуальні принципи, які є основою для оригінального мислення та інноваційної діяльності (на прикладі ідей, реалізованих при створенні МРТ).
Тема 8.2. Фізичні основи МРТ.
Тема 8.3. Блок-схема МР томографа.
Тема 8.4. Основні принципи формування зображень.
Тема 8.5. Градієнти. Зчитуючий та фазокодуючий градієнт.
Розділ 9. Позитронно-емісійна томографія.
Тема 9.1. Фізичні основи. Принципи розвитку і сучасні проблеми створення біосумісних матеріалів в медичній практиці.
Тема 9.2. Блок-схема ПЕ-томографа.
Тема 9.3. Основні принципи реконструкції зображень.
Тема 9.4. Переваги і недоліки ПЕТ.
Тема 9.5. Клінічні застосування.
Комп’ютерний практикум
|
Основні завдання циклу комп’ютерних практикумів: формування вмінь оптимального і ефективного застосування сучасних інформаційних технологій для вирішення задач візуалізації біомедичної інформації, а також знайомство та опанування навичок роботи з відповідними комп’ютерними пакетами прикладних програм. |
Теми практичних робіт:
- Розв’язування задач з обробки сигналів та зображень
- Обробка зображень в пакеті Vision Assistant. Експорт проекту в LabVIEW
- Гістограмна обробка зображень. Бінаризація та сегментація. Профілі та проекції.
- Лінійна фільтрація зображень. Побудова ядра фільтра
- Нелінійна рангова фільтрація зображень
- Перетворення Фур’є. Лінійна фільтрація в частотній області
- Вейвлет-аналіз при дослідженні зображень
- Автоматичне виділення контурів в зображеннях
- Операції математичної морфології Серра при дослідженні зображень
- Виділення зв’язних областей при обробці та дослідженні зображень
- Виділення геометричних примітивів на основі перетворення Хафа
- Виявлення на зображеннях об’єктів, що задані еталонами
- 3D-реконструкція медичних зображень по даним комп’ютерної томографії
- 3D-реконструкція медичних зображень по даним магніто-резонансної томографії
- Розв’язування задач з обробки сигналів та зображень
Курсова робота є фінальним контрольним заходом, який охоплює всі програмні результати навчання з дисципліни. Термін виконання: визначення тематики – до 3-го тижня, публічний захист – 17-18-ий тиждень (див. окремий силабус).
4. Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
- Основи реєстрації та аналізу біосигналів. Навчальний посібник / О.Г. Аврунін, В.В. Семенець, В.Г. Абакумов, З.Ю. Готра, С.М. Злепко, А.В. Кіпенський, С.В. Павлов. – Харків: ХНУРЕ, 2019. – 400 с. – Режим доступу: https://openarchive.nure.ua/bitstream/document/8514/3/Avruninbiosignal2019.pdf
- Біофізика: підручник/ М. Ф.Терещенко, Г. С. Тимчик, І. О. Яковенко. - Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, Вид-во «Політехніка», 2019. – 444 с.
https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/27589/1/Biophysics.pdf - Інтелектуальні технології в медичній діагностиці, лікуванні та реабілітації: монографія / [С. В Павлова, О.Г. Авруніна, С.М.Злепка, Є.В.Бодянського та ін.]; за редакцією С.Павлова, О.Авруніна. – Вінниця: ПП «ТД «Едельвейс і К», 2019. – 260 с. – Режим доступу:
https://openarchive.nure.ua/bitstream/document/8838/3/1Intel_Tech_Avrunin_2019.pdf - Біофізичні та математичні основи інструментальних методів медичної діагностики: Навч. Посібник / Є.В. Сторчун, Я.М. Матвійчук. – Львів: Вид. «Растр-7», 2009. – 216 с. – Режим доступу: http://ena.lp.edu.ua/bitstream/ntb/22788/3/InstrMetMedDiagn.pdf
- Матвійчук А.О., Чеховой М.В., Кисельова О.Г., Шликов В.В., Яценко В.П. Методи клінічної діагностики та терапії. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт – К.: НТУУ „КПІ”, 2014. – 76 с. – Режим доступу: https://do.ipo.kpi.ua/pluginfile.php/286938/mod_resource/content/
1/%21%21_Matvijchuk_KPI_Metody%20clinichnoyi%20diagnostyky.pdf
Допоміжна література
- Eric J.Hall, Amato J.Giaccia. Radiobiology for the Radiologist. – Philadelphia: Wolters Kluwer, 2019. – 1161p. https://filesdo.com/b2f4187148758478
- N.Smith, A.Webb. Introduction to Medical Imaging. – New York: Cambridge University Press, 2011. – 300p. https://filesdo.com/0f91bc937cbbbeef?pt=wgXSuKpo9gyTI8wGqONIWW9rjay%2B3KE5yXw73nsJXew%3D
- J.D.Bronzino. The Biomedical Engineering Handbook. – USA: Taylor & Francis Group, 2006. – 1404p.https://www.academia.edu/42026274/The_Biomedical_Engineering_Handbook_Third_Edition_Biomedical_Engineering_Fundamentals
Інформаційні ресурси
1. Платформа дистанційного навчання "Сікорський". – Режим доступу: https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=2283
2. Форум з комп’ютерної обробки зображень. – Режим доступу: https://forums.ni.com/t5/Machine-Vision/bd-p/200.
3. Клуб користувачів LabVIEW. – Режим доступу: http://www.labviewportal.org.
В переліку інформаційних ресурсів наведено джерела їх отримання.
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Навчання з дисципліни «Системи відображення біомедичної інформації» здійснюється на основі студентоцентрованого підходу та стратегії взаємодії викладача і студента з метою засвоєння студентами матеріалу та розвитку у них практичних навичок.
Оскільки дисципліна «Системи відображення біомедичної інформації» вважається складною в засвоєнні і такою, що дуже стрімко розвивається, а також маючи на увазі вимоги галузевого стандарту і специфіку медико-біологічних застосувань та суттєво неоднорідний характер загальної підготовки слухачів, при її викладанні передбачено керуватись наступними засадами.
Методична модель викладання дисципліни заснована на застосуванні активних методів навчання. В основу організації навчального процесу покладені наступні принципи:
- обирання методів викладання залежно від різних чинників, що впливають на організацію учбового процесу, від контингенту студентів;
- евристичні методи (методи створення ідей, методи вирішення творчих завдань, методи активізації творчого мислення);
- активна участь слухачів в учбовому процесі;
- наведення прикладів використання теоретичного матеріалу до реальних практичних ситуацій;
- підкреслення особливостей предмету стосовно медичного і біологічного аспектів використання, зацікавлення новими досягненнями і технологіями;
- гнучкий і диференційований підхід до кожного студента з урахуванням ступеню загальної підготовки;
- прогнозування напрямів розвитку технологій в майбутньому.
Під час навчання та для взаємодії зі студентами використовуються сучасні інформаційно-комунікаційні та мережеві технології, розроблений та постійно вдосконалюється відповідний он-лайн курс в системі Сікорський (Moodle).
|
№ з/п |
Тема |
Програмні результати навчання |
Основні завдання |
|
|---|---|---|---|---|
|
Контрольний захід |
Термін виконання |
|||
|
1. |
Вступ в дисципліну. Принципи дії сучасної діагностичної апаратури та систем відображення біомедичної інформації, основ відповідного програмного забезпечення Дискретні та безперервні сигнали та зображення |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18
|
Практична робота 1-2 |
1-2-й тиждень |
|
2. |
Сучасні методи програмного забезпечення для наукових досліджень. Цифрова обробка сигналів та зображень |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 3-4 |
3-4--й тиждень |
|
3. |
Засоби аналізу і обробки експериментальних даних в біомедицині. Доказова медицина |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 5-6 |
5-6-й тиждень |
|
4. |
Формування та аналіз зображень в біомедицині. Застосування методів і засобів проектування комп’ютерних мереж на прикладі систем DICOM |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 7-8 |
7-8-й тиждень |
|
5. |
Акустичні та ультразвукові дослідження в біомедичній інженерії. Фізичні принципи та засоби електромагнітних досліджень |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 9-10 |
9-10--й тиждень |
|
6. |
Особливості та основні засади одержання біомедичної інформації через використання рентгенівського, гама- та ядерних випромінювань |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 11-12 |
11-12--й тиждень |
|
7. |
Комп’ютерна томографія |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 13 |
13-14--й тиждень |
|
8. |
Магнітно-резонансна томографія |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 14 |
15-16--й тиждень |
|
9. |
Позитронно-емісійна томографія |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Практична робота 15 |
17-й тиждень |
|
10. |
Модульна контрольна робота |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Написання МКР |
18-й тиждень |
|
11. |
Курсова робота (див. окремий силабус) |
ІК, ПРН 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 18 |
Захист КР |
18-й тиждень |
Платформа дистанційного навчання:
Для більш ефективної комунікації з метою розуміння структури навчальної дисципліни «Системи відображення біомедичної інформації» і засвоєння матеріалу використовується електронна пошта, телеграм-канал, платформа дистанційного навчання "Сікорський" на основі системи Moodle КПІ-Телеком та сервіс для проведення онлайн-нарад Zoom, за допомогою яких:
- підвищується оперативність спілкування зі студентами, забезпечується зручний зворотній зв’язок;
- спрощується розміщення, доступ та обмін навчальним матеріалом;
- оцінюються навчальні завдання студентів;
- аналізується активність студентів.
6. Самостійна робота студента
Заплановано наступні види самостійної роботи: підготовка до аудиторних занять; виконання, обробка результатів практичних робіт, оформлення звіту; підготовка до модульної контрольної роботи та екзамену; виконання курсової роботи. Всього на самостійну роботу заплановано 96 годин.
6.1. Теми для самостійного опрацювання – не заплановані (але рекомендовано розширене опрацювання тематики дисципліни за матеріалами підручників та дистанційного курсу).
6.2. Підготовка до лекційних та комп’ютерних практикумів. Для підготовки до лекційних та КП студенту необхідно опрацювати заплановану базову та допоміжну літературу, рекомендовані джерела та підготувати матеріал для його обговорення на заняттях, а також підготувати до захисту звіт з КП. На це студенту виділяється 62 години СРС.
6.3. Модульна контрольна робота. На підготовку до МКР відводиться 4 години СР.
6.4. Екзамен. Для підготовки до екзамену відводиться 30 годин СР. Перелік контрольних запитань для підготовки до екзамену наведено в Додатку 1.
Щодо виконання курсової роботи – передбачено окремий силабус з рекомендованою тематикою, відповідними методичними рекомендаціями, планом виконання, системою оцінок.
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
7.1. Заохочувальні та штрафні бали*
|
Заохочувальні бали |
Штрафні бали* |
||
|
Критерій |
Ваговий бал |
Критерій |
Ваговий бал |
|
Вдосконалення практичних робіт (за кожну таку роботу) |
+ 1 бали |
Порушення термінів виконання практичної роботи (за кожну таку роботу) |
- 1 бал |
|
Проходження дистанційних курсів за темами, які узгоджені з викладачем |
+ 5 балів |
|
|
|
Оформлення наукової роботи для участі у конкурсі студентських наукових робіт |
+ 10 балів |
|
|
|
Написання тез, статті, участь у міжнародних, всеукраїнських та/або інших заходах або конкурсах за тематикою навчальної дисципліни |
+ 5 балів |
|
|
Однак, згідно положення https://osvita.kpi.ua/node/37 п.2.7, сума заохочувальних/ штрафних балів не може перевищувати 10% рейтингової шкали
* якщо контрольний захід був пропущений з поважної причини (хвороба, яка підтверджена довідкою встановленого зразку) – штрафні бали не нараховуються.
7.2. Правила відвідування занять
Відвідування лекційних та практичних занять не є обов’язковими, але бажаними, оскільки саме через оволодіння лекційного матеріалу формуються системні компетенції, які потім закріплюються на практичних заняттях.
Система оцінювання орієнтована на отримання балів за активність студента, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.
Пропущене практичне заняття можна виконати і захистити на протязі тижня без штрафних балів (можливий дистанційний варіант). Інакше застосовується штрафний бал «-1».
7.3. Правила виконання індивідуального завдання
Основна ціль виконання індивідуального завдання (курсової роботи) – вирішення практичного завдання з використанням засвоєного на лекціях та самостійно теоретичного матеріалу, та практичних навичок, отриманих на КП.
Передбачено окремий силабус з рекомендованою тематикою, відповідними методичними рекомендаціями, планом виконання, системою оцінок.
Термін виконання: визначення тематики – до 3-го тижня, публічний захист – 17-18-ий тиждень.
7.4. Політика крайніх термінів та перескладань
Пропущені контрольні заходи (захист практичних робіт) обов’язково відпрацьовуються на наступних заняттях за умови виконання завдання, яке заплановано на поточному занятті, або на консультаціях.
Пропущений контрольний захід (МКР) можна виконати на додатковому (консультаційному) занятті, але тільки у випадку пропуску з поважних причин.
7.5. Процедура оскарження результатів контрольних заходів
Студенти мають можливість підняти будь-яке питання, яке стосується процедури контрольних заходів та очікувати, що воно буде розглянуто згідно із наперед визначеними процедурами.
Студент має право оскаржити результати контрольного заходу згідно затвердженого положення Про апеляції в КПІ імені Ігоря Сікорського (затверджено наказом №НОН/128/2021 від 20.05.2021 р.) - https://osvita.kpi.ua/index.php/node/182
7.6. Дистанційне навчання
Дистанційне навчання відбувається через Платформу дистанційного навчання «Сікорський».
Дистанційне навчання через проходження додаткових он-лайн курсів за певною тематикою допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти он-лайн курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у навчальній дисципліні.
Список курсів пропонується викладачем після виявлення бажання студентами (оскільки банк доступних курсів поновлюється майже щомісяця).
Студент надає документ, що підтверджує проходження дистанційного курсу (у разі проходження повного курсу) або надає виконані практичні завдання з дистанційного курсу та за умови проходження усної співбесіди з викладачем за пройденими темами може отримати оцінки за контрольні заходи, які передбачені за вивченими.
Виконання комп’ютерних практикумів, а також виконання індивідуального завдання, здійснюється під час самостійної роботи студентів у дистанційному режимі (з можливістю консультування з викладачем через електронну пошту, соціальні мережі).
7.7. Навчання іноземною мовою
Навчання англійською мовою здійснюється лише для студентів-іноземців.
За бажанням студентів, допускається вивчення матеріалу за допомогою англомовних онлайн-курсів за тематикою, яка відповідає тематиці конкретних занять.
7.8. Політика університету
Академічна доброчесність
Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Норми етичної поведінки
Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
7.9. Інклюзивне навчання
Навчальна дисципліна «Системи відображення біомедичної інформації» може викладатися для більшості студентів з особливими освітніми потребами, окрім студентів з серйозними вадами зору, які не дозволяють виконувати завдання за допомогою персональних комп’ютерів, ноутбуків та/або інших технічних засобів.
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Поточний контроль: здійснюється під час навчальних занять і має на меті перевірити рівень підготовки студентів до навчальних занять та поточного виконання навчальної програми. Під час комп’ютерних практикумів проводиться виконання та захист звітів з КП. Також передбачено виконання модульної контрольної роботи та індивідуального завдання.
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Є два можливих результати календарного контролю: атестований (а) та неатестований (н/а). Результат залежить від кількості набраних балів на момент проведення календарного контролю. В РСО зазначається необхідна кількість балів для атестації під час першого та другого календарного контролю.
|
Критерій |
Перший КК |
Другий КК |
||
|
Термін календарних контролів |
8-ий тиждень |
14-ий тиждень |
||
|
Умови отримання позитивного результату з календарного контролю |
Поточний рейтинг |
≥ 10 балів* |
≥ 20 балів* |
|
|
Виконання практичних робіт |
ПР №№ 1-7 |
+ |
+ |
|
|
ПР №№ 8-13 |
- |
+ |
||
|
Модульна контрольна робота |
Оцінена МКР |
- |
- |
|
*- 50% від результатів «Ідеального студента»
Оцінювання та контрольні заходи
Система оцінювання контрольних заходів:
|
№ з/п |
Контрольний захід |
% |
Ваговий бал |
Кіл-ть |
Всього |
|
1. |
Виконання та захист практичних робіт |
45 |
3 |
15 |
45 |
|
2. |
Модульна контрольна робота |
15 |
15 |
1 |
15 |
|
4. |
Екзамен |
40 |
40 |
1 |
40 |
|
|
Всього |
100 |
|||
Результати оголошуються кожному студенту окремо у присутності або в дистанційній формі (на платформі Сікорський або е-поштою)
8.1. Виконання та захист звітів з комп’ютерних практикумів
Заплановано 15 звітів з КП.
Ваговий звіту – 3 бали. Максимальна кількість балів за звіти - 3 бали * 15 звітів - 45 балів.
Критерій оцінювання звіту:
|
«Відмінно»: робота виконана безпомилково, в повному обсязі, при захисті продемонстровані повні і міцні знання відповідного матеріалу Звіт –надано своєчасно та дотримано усіх вимог по його оформленню. |
3 бали |
|
«Добре»: в роботі допущені несуттєві неточності, при захисті продемонстровані знання відповідного матеріалу з несуттєвими неточностями Звіт –надано своєчасно та дотримано усіх вимог по його оформленню |
2 бали |
|
«Не задовільно»: в роботі допущені принципові помилки, неповний (невірний) розрахунок, неповна або неточна (невірна) відповідь на теоретичні питання. Звіт з роботи не здана і незахищена без поважної причини. |
0 балів |
8.2. Модульна контрольна робота
Ваговий бал МКР – 15 балів.
Критерій оцінювання МКР
|
«Відмінно»: відповіді повні та правильні (не менше за 90% потрібної інформації) |
15-14 балів |
|
«Добре»: достатньо повні відповіді (не менше за 75% потрібної інформації) |
13-11 балів |
|
«Достатньо»: неповні відповіді (не менше за 60% потрібної інформації) |
10–9 балів |
|
«Не задовільно»: відповіді відсутні або невірні (менше за 60% потрібної інформації) |
0 балів |
Результати оголошуються кожному студенту окремо у присутності на контрольному заході або в дистанційній формі (е-поштою, в системі «Сікорський»). Також фіксуються в системі «Електронний кампус».
Для того, щоб отримати найвищий рейтинг, студенту потрібно: своєчасно та якісно виконувати, оформлювати та захищати звіти з КП та відповідно виконати МКР.
Студент може оскаржити оцінку викладача, подавши відповідну скаргу викладачу не пізніше наступного дня після ознайомлення студента з виставленою оцінкою. Скарга розглядатиметься за процедурами, встановленими університетом.
Умови допуску до семестрового контролю: наявність не менше 30 балів та виконання МКР, а також виконання і захист всіх звітів з КП та реферату не менше, ніж на «достатньо».
|
Обов’язкова умова допуску до екзамену |
Критерій |
|
|
1 |
Поточний рейтинг |
RD ≥ 30 |
|
2 |
Захищено всі практичні роботи |
Більше 27 балів |
|
3 |
Виконання модульної контрольної роботи |
Більше 9 балів |
|
4 |
Виконання і захист курсової роботи |
Більше 60 балів |
8.3. Екзамен
Ваговий бал екзамену – 40 балів.
Контрольне завдання з екзамену складається з двох частин: теоретичні питання (3 питання); практичне завдання (1 завдання):
Екзаменаційне теоретичне питання – ваговий бал 10;
Екзаменаційне практичне завдання – ваговий бал 10.
Максимальна кількість балів: 10 балів х 1 прак.завдання+10 балів х 3 теор. питання = 40 балів
|
Критерій оцінювання залікового теоретичного питання - |
|
|---|---|
|
«Відмінно», відповідь правильна (не менше 90% потрібної інформації) |
10-9 балів |
|
«Добре», є несуттєві помилки у відповіді (не менше 75% потрібної інформації) |
8-7 балів |
|
«Достатньо», є недоліки у відповіді та певні помилки (не менше 60% потрібної інформації). |
6 балів |
|
«Незадовільно»,відповідь відсутня або не відповідає вимогам до «Задовільно» |
0 балів |
|
Критерій оцінювання залікового практичного завдання - |
|
|---|---|
|
«Відмінно», виконані всі вимоги завдання (не менше 90% потрібної інформації) |
10 -9 балів |
|
«Добре», виконані всі вимоги до завдання, або є несуттєві помилки (не менше 75% потрібної інформації) |
8 - 7 балів |
|
«Достатньо», є недоліки щодо виконання вимог до завдання і є певні помилки. (не менше 60% потрібної інформації). |
6 балів |
|
«Незадовільно», відповідь відсутня або не відповідає вимогам до «Задовільно» |
0 балів |
Екзамен проводиться в письмовій формі.
На екзамені студентам дозволяється користуватись наступним:
- комп’ютер з установленим пакетом IMAQ NI Vision.
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Перелік запитань для підготовки до модульної контрольної роботи, а також для підготовки до екзамену наведено у додатку 1.
З дисципліни «Системи відображення біомедичної інформації» заплановане виконання курсової роботи. Для цього передбачено окремий силабус з рекомендованою тематикою, відповідними методичними рекомендаціями, планом виконання, системою оцінок.
Можливість зарахування сертифікатів проходження дистанційних курсів
1. Проходження онлайн-курсів у системі Moodle
Дистанційне навчання через проходження онлайн-курсів у системі Moodle за певною тематикою допускається за умови погодження зі студентами. У разі, якщо невелика кількість студентів має бажання пройти онлайн-курс за певною тематикою, вивчення матеріалу за допомогою таких курсів допускається, але студенти повинні виконати всі завдання, які передбачені у силабусі навчальної дисципліни (практичні роботи, модульна контрольна робота, КР).
2. Проходження онлайн-курсів на платформі Coursera
Студентам пропонуються курси на платформі Coursera, які дають їм можливість отримання кредитів у якості змішаного чи додаткового навчання, а також отримати додаткові бали з навчальної дисципліни.
Курси з каталогу Coursera for Campus або он-лайн курси обрані самими студентами з більш широкого каталогу Coursera доповнюють навчальну програму з дисципліни. Перелік дистанційних курсів наведено на сайті кафедри біомедичної інженерії КПІ ім. Ігоря Сікорського: http://bmi.fbmi.kpi.ua/non-formal-education
Додаток 1 до силабусу дисципліни
«Системи відображення біомедичної інформації»
Перелік запитань для підготовки до модульної контрольної роботи,
а також для підготовки до екзамену
Питання І
- Розкрити поняття лінійної стаціонарної системи при обробці сигналів.
- Пояснити зміст теореми Котельникова і її практичні наслідки.
- Пояснити зміст явища аліасингу при обробці сигналів. Як з ним борються?
- Розкрити поняття імпульсної характеристики системи і її використання при обробці сигналів.
- Проаналізувати зміст застосування операції згортки сигналу з ядром.
- Розкрити зміст кореляції сигналів. Пояснити поняття «крос-кореляція» і «автокореляція».
- Пояснити зміст і призначення перетворення Фур'є для сигналів, принципу співвідношення невизначеностей, теореми згортки.
- Пояснити зміст і причини вживання зважуючих вікон при спектральному аналізі сигналів.
- Проаналізувати процес фільтрації сигналів. Що таке ядро фільтру?
- Розкрити зміст операції «Деконволюція», мету і порядок її застосування.
Питання ІІ
- Розкрити основні принципи (ідеї) комп'ютерної томографії.
- Пояснити різницю конструкції і принципів дії комп'ютерних томографів 1-го, 2-го, 3-го, 4-го поколінь.
- Описати загальну блок-схему сучасного комп'ютерного томографа, призначення його складових частин.
- Описати особливості рентгенівських джерел в КТ в порівнянні із звичайними медичними рентгенівськими апаратами, призначення фільтрів і коліматорів в них.
- Розкрити математичний вигляд і зміст застосування в комп'ютерній томографії перетворення Родона.
- Проаналізувати режими сканування комп'ютерних томографів, порівняти їх переваги і недоліки.
- Розкрити фізичні принципи (ідеї) магнітно-резонансної томографії (МРТ).
- Пояснити роль надпровідних котушок і градієнтних котушок в магнітно-резонансних томографах.
- Пояснити, чому власні частоти ядерного магнітного резонансу протонів розрізняються в різних атомах і молекулах (чому це є одним з головних фізичних принципів, на яких заснована МРТ).
- Розкрити фізичні принципи (ідеї) позитронно-емісійної томографії (ПЕТ).
- Описати загальну блок-схему сучасного позитронно-емісійного томографа, призначення його складових частин, основні етапи проведення ПЕТ дослідження.
- Пояснити, чому в ПЕТ у якості подій, що несуть корисну інформацію, виступають випадки одночасної реєстрації гамма-квантів двома детекторами, що знаходяться на лінії збігу (чому це є одним з головних фізичних принципів, на яких заснована ПЕТ).
Питання ІІІ
- Проаналізувати призначення і відмінності у вживанні програмних пакетів Vision Assistant і IMAQ Vision. Чи можна використовувати в IMAQ Vision віртуальні прилади, побудовані в Vision Assistant?
- Пояснити зміст поняття «гістограма» і види гістограмної обробки зображень. Що таке операції «Еквалізація», «Бінаризація» «гама-коррекція» ?
- Пояснити зміст понять «профіль» і «проекція» на зображеннях, їх відмінності і приклади використання при аналізі зображень.
- Пояснити зміст рангової нелінійної фільтрації зображень. Який алгоритм ухвалення рішення в медіанному і процентальному ранговому фільтрі для бінарних зображень?
- Пояснити зміст і переваги одного з різновидів рангової нелінійної фільтрації зображень - методу нормалізації фону. Навести приклади застосування.
- Пояснити зміст лінійної віконної фільтрації зображень. Її відмінності від рангової нелінійної фільтрації. Що таке ядро фільтру? Навести приклади.
- Пояснити, як за допомогою швидкого перетворення Фур'є виконується операція згортки.
- Пояснити зміст і описати різновиди морфологічних операцій Серра при обробці зображень. У яких випадках їх доцільно застосовувати?
Питання ІV. ЗАДАЧА (приклади).
- Система перетворює вхідний сигнал x(t) у вихідний сигнал у(t), де x(t)=sin(t)+sin(2t), а у(t)=cos(t)+sin(3t). Чи є система лінійною?
- На вхід невідомої лінійної системи подається сигнал x(t)=2sin(t)-cos(3t). Якого вигляду сигнали можна чекати на виході?
- Відомо, що для одержання розбірливо звучащої людської мови досить оцифровувати її з частотою 8 кГц. Який діапазон частот може бути правильно переданий таким цифровим записом? Що необхідно зробити при оцифруванні для правильної передачі цього діапазону?
Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
-
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Соломін А. В.;
Ухвалено кафедрою БМІ (протокол № 16 від 21.06.2024р. )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 9 від 26.06.2024р. )