Fandom

Science Wiki

Ιατρική Πληροφορική

63.274pages on
this wiki
Add New Page
Talk1 Share

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Ιατρική Πληροφορική

Medicene Information



Είναι ένας Διεπιστημονικός Κλάδος της Πληροφορικής και της Ιατρικής.


ΕτυμολογίαEdit

Η ονομασία " Πληροφορική" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη " πληροφορία".



ΓενικάEdit

Μετρήσεις Βιολογικών Σημάτων για ερευνητικούς σκοπούς ή καθημερινή κλινική χρήση

Βιοχημικά tests αίματος

Ηλεκτρικά καρδιακά, εγκεφαλικά, μυϊκά σήματα

Οι ιδιότητες των καταγραφών χρησιμοποιούνται για να χαρακτηρίσουν την κατάσταση του ασθενούς

Οι ιδιότητες των σημάτων πρέπει να καθοριστούν:

  • Το μέγεθος της αξιοπιστίας των δεδομένων
  • Οι ιδιότητες που μπορούν να χαρακτηρίσουν τη φυσιολογική ή μη κατάσταση του ασθενούς


Επεξεργασία Βιοϊατρικού ΣήματοςEdit

Η επεξεργασία του σήματος έχει ως σκοπό να φιλτράρει το σήμα που ενδιαφέρει από το υπόβαθρο θορύβου και να μειώσει το πλεόνασμα δεδομένων σε λίγες παραμέτρους.

Οι παράμετροι που προκύπτουν μπορεί να έχουν ενδιαφέρον στην υποστήριξη της ιατρικής διάγνωσης, ή στη διερεύνηση της βιολογικής διαδικασίας.

Γενικά, η επεξεργασία σήματος έχει ως σκοπό την εξαγωγή πληροφορίας από τα δεδομένα


ΣήματαEdit

  • α) Επιφανειακό EMG
  • β) ECG
  • γ) EMG (canine intestinal)


Στάδια Επεξεργασίας Βιοϊατρικού ΣήματοςEdit

Μέτρηση ή Ανάκτηση Σήματος:

χημικά, μηχανικά ή άλλα σήματα μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα μέσω μετατροπέων (transducers)

Ο λόγος σήματος προς θόρυβο πρέπει να είναι μεγάλος

Το σήμα πρέπει να ψηφιοποιηθεί

Μετασχηματισμός ή Μείωση του σήματος - Προεπεξεργασία για την ελάττωση του θορύβου ή τη μείωση του αριθμού των δεδομένων

Εύρεση χαρακτηριστικών - στατιστικά σημαντικών παραμέτρων του σήματος

Ταξινόμηση με βάση τις παραμέτρους


Είδη ΣημάτωνEdit

  • Συνεχές στο χρόνο και στις τιμές
    • Διαφορά Δυναμικού σε νευρικές ίνες
    • Πίεση υγρού
  • Διακριτό στο χρόνο
    • RR interval
  • Δυαδικό (τιμές 0-1)
    • Διακοπτικός μηχανισμός, όπως άνοιγμα-κλείσιμο ματιών

Στασιμότητα (Stationarity)Edit

- Αυστηρά Στάσιμο Σήμα:

η στατιστική του σήματος δεν αλλάζει με το χρόνο

- Στάσιμο με την ευρεία έννοια:

Η μέση στατιστική τιμή και μεταβλητότητα καθώς και η αυτοσυσχέτιση του σήματος δεν εξαρτάται από το χρόνο

Παράδειγμα:

Γκαουσιανός Θόρυβος: στάσιμος

Καρδιογράφημα: στάσιμο σε φυσιολογική κατάσταση, ενδεχομένως μη στάσιμο σε μεταβατική κατάσταση

EEG: μη ορισμένη διαδικασία, στάσιμη όταν ο ασθενής είναι σε σταθερή κατάσταση


Αιτιοκρατία (Determinism)Edit

Κάθε μελλοντική τιμή μπορεί να οριστεί επακριβώς από τη γνώση παρελθοντικών τιμών

πχ

  • x(t) = A cos(ωt + θ) + B cos(3ωt + 3θ)

Εάν η πρόβλεψη δεν είναι δυνατή, η διαδικασία ονομάζεται Μη ορισμένη (Indeterministic process) πχ θόρυβος

Φυσικές ΔιαδικασίεςEdit

Οι πραγματικές διαδικασίες στη βιολογία και ιατρική περιέχουν ορισμένες και μη ορισμένες συνιστώσες και συχνά πρέπει αυτές οι συνιστώσες να διαχωριστούν για να αναλυθούν.


Πχ.

  • x(t) = Acos(ωt) + n(t) ,
  • n(t) = θόρυβος

Διαχωρισμός συνιστωσώνEdit

Μια στάσιμη διακριτή διαδικασία μπορεί να αναλυθεί σε ένα ζεύγος ασυσχέτιστων διαδικασιών από τις οποίες η μία είναι πλήρως ορισμένη και η άλλη είναι πλήρως μη ορισμένη.

Διαχωρισμός συνιστωσών: παράδειγμαEdit

Α)V(t)=2cos(7.5t+1)+n(t) gaussian

Β) V(t)=2cos(7.5t+1)+n(t) uniform

C) V(t)=0.5cos(7.5t+1)+n(t) gaussian


Εργοδικότητα (Ergodicity)Edit

Ορισμός: Οι χρονικές μέσες τιμές κλπ από διαδοχικά δείγματα είναι ίσες με τις αντίστοιχες στατιστικές τιμές.

Οι παράμετροι που περιγράφουν το σήμα, περιγράφουν και τον πληθυσμό από όπου προέρχεται.

Το σήμα είναι αντιπροσωπευτικό της διαδικασίας από την οποία προέρχεται.

Ψηφιοποίηση ΣήματοςEdit

Η μετατροπή της αναλογικής πληροφορίας σε ψηφιακά δεδομένα είναι απαραίτητη για την αποθήκευση και επεξεργασία της σε Η/Υ καθώς και για τη μετάδοση σε δίκτυα Η/Υ.

Η διαδικασία της ψηφιοποίησης είναι μη αντιστρεπτή διαδικασία.

Στάδια ΨηφιοποίησηςEdit

Διακριτοποίηση στο χρόνο (Δειγματοληψία - sampling)

Διακριτοποίηση στο πλάτος (Κβάντωση - Quantization)

ΔειγματοληψίαEdit

Θεώρημα Δειγματοληψίας (Shannon):

Ένα συνεχές σήμα με μέγιστη συχνότητα fc μπορεί να ανακτηθεί πλήρως από τα δείγματά του χωρίς παραμόρφωση, εάν η συχνότητα δειγματοληψίας fs είναι τουλάχιστον διπλάσια από τη μέγιστη συχνότητα του σήματος,

δηλ fs >= 2fc

Η συχνότητα fs=2fc ονομάζεται Nyquist frequency

Αν fs< 2fc, υπάρχει μια περιοχή φασματικής επικάλυψης που παραμορφώνει το φάσμα και έτσι το αρχικό σήμα δεν μπορεί να ανακτηθεί (ALIASING).

Ψηφιακή ΑναπαράστασηEdit

Με n bits μπορούν να αναπαρασταθούν 2n σύμβολα.

πχ 1 bit -> 2 σύμβολα 8 bits -> 256 σύμβολα

Αντιστοιχία δεκαδικής-δυαδικής αναπαράστασης

δεκαδικός αριθμός: (an-12n-1+ an-22n-2+.. a121+ a020 )decimal = (an-1an-2an-3... a1a0 )binary

πχ 35 = 1*32+1*2+1= 0*27+ 0*26+ 1*25 + 0*24 +0*23+ 0*22 + 1*21+ 1*020= 00100011


ΚβάντωσηEdit

Το δειγματοληπτημένο σήμα x(nΔT) λαμβάνει συνεχείς τιμές πλάτους.

Κβάντωση είναι η διαδικασία απεικόνισης της ακολουθίας x(n) συνεχών τιμών πλάτους σε μια ακολουθία διακριτών τιμών.

Συνεχείς Τιμές που ανήκουν σε ένα διάστημα (a,b) αντιστοιχούνται στην ίδια διακριτή τιμή.

Οι διακριτές τιμές αναπαρίστανται με σύμβολα πεπερασμένου μήκους.


Σφάλμα ΚβάντωσηςEdit

Η κβάντωση εισάγει σφάλμα, εφόσον μια ολόκληρη περιοχή τιμών [xk, xk+1] αντιστοιχίζεται σε μια τιμή yk.

Θόρυβος κβάντωσης

α) Διακύμανσης (σήμα εντός των ορίων του κβαντιστή)

β) Υπερφόρτωσης (σήμα πάνω από τα όρια του κβαντιστή)

SNR(db)=10*log10(sx2/sq2) (σηματοθορυβική σχέση στην έξοδο του κβαντωτή)


Γενικό σύστημα δειγματοληψίαςEdit

Τυπικό σύστημα μετατροπής αναλογικού σήματος σε ψηφιακό.

Αποτελείται από

  • αισθητήρες,
  • ενισχυτές,
  • πολυπλέκτες,
  • χαμηλοπερατό φίλτρο,
  • SH κύκλωμα, και
  • το σύστημα μετατροπής A/D


ΠαράδειγμαEdit

Καταγραφή ECG 10 min, 500Hz , 2 bytes /sample, 2 κανάλια.

αρχείο μεγέθους :

10*60 sec * 500 Samples/sec * 2 bytes / sample * 2(channels) = 1200000 bytes

Συμβιβασμός ανάμεσα στην ποιότητα και το κόστος


Μέθοδοι Ανάλυσης Βιοϊατρικού ΣήματοςEdit

  • Στατιστική Ανάλυση στοχαστικών σημάτων
  • Μονοδιάστατη κατανομή (ιστόγραμμα, εύρεση ροπών)
  • Δισδιάστατη κατανομή και συσχέτιση (covariance, cross-correlation)
  • Φασματική Ανάλυση και Φίλτρα (χαμηλοπερατά-υψιπερατά--ζωνοπερατά)
  • Χρονο-φασματική ανάλυση (Wavelets)


Στατιστικές ΠαράμετροιEdit

Χρονικές ΠαράμετροιEdit


ΣυσχέτισηEdit

  • Συνδιακύμανση
  • Διασυσχέτιση
  • Αυτοσυσχέτηση


Μετασχηματισμός FourierEdit

Η βασική ιδέα του φάσματος συχνοτήτων είναι ότι το σήμα θεωρείται ως ένα άθροισμα ημιτόνων και συνημιτόνων

Με το μετασχηματισμό Fourier καθορίζεται ποιες συνιστώσες είναι παρούσες σε ένα σήμα

Κάποια χαρακτηριστικά του σήματος είναι πιο φανερά στο φάσμα παρά στη κυματομορφή του σήματος


Φιλτράρισμα (Filtering)Edit

Για την απομάκρυνση ανεπιθύμητων συνιστωσών του σήματος, πχ του θορύβου

Εύρεση Μέσου Σήματος (Signal Averaging)Edit

Καταγραφή

  • yk(t) = x(t) + n k(t),

δηλ. σταθερό σήμα + θόρυβος

Με εύρεση μέσου όρου N επαναλήψεων προκύπτει y(t)=(1/N)Σyk(t)=x(t)+(1/N)Σnk(t) Αποτέλεσμα: Διατήρηση των σταθερών συνιστωσών του σήματος και μείωση της μεταβλητότητας του θορύβου κατά (1/N). Επίσης, βελτίωση της σχέσης πλάτους σήματος προς θόρυβο κατά sqrt(N).

==Μέσο Σήμα (Signal Averaging) Διαδοχικές καταγραφές EEG, μετά από το ίδιο οπτικό ερέθισμα, ευθυγραμμισμένες ως προς τη στιγμή του ερεθίσματος προστίθενται διαδοχικά.

Η μείωση του θορύβου είναι εμφανής.


Εφαρμογές της Ανάλυσης Βιοϊατρικού ΣήματοςEdit

  • Function Analysis (EMG, ECG, EEG)
  • On-line Analysis (ICU, surgery)
  • Basic Research


Διαφορετικές προσεγγίσειςEdit

  • Output Signals
  • Evoked Signals
  • Provocative Tests
  • Modeling


Εσωτερική ΑρθρογραφίαEdit

ΒιβλιογραφίαEdit

  • Oppenheim, A.V. and Schafer 1975. Digital Signal Processing, Prentice Hall, NJ.
  • K.S. Shanmugam. Ψηφιακά και Αναλογικά Συστήματα Επικοινωνίας, Γ. Πνευματικός, Αθήνα.
  • Σ. Πανάς. Επεξεργασία Αναλογικών Σημάτων. University Studio Press
  • Σ. Πανάς. Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων. University Studio Press
  • Σ. Πανάς. Ανάλυση Στοχαστικών λογικών Σημάτων. University Studio Press


ΙστογραφίαEdit


Ikl.jpg Κίνδυνοι ΧρήσηςIkl.jpg

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες
σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια
ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι
η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη,
την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει.

"Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα
να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο,
η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης"
του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει."

Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι
όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς,
και για μακρά χρονική περίοδο,
αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία,
ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε.



Επίσης,
Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)"
(όχι μόνον, της Sciencepedia
αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)),
αν και άκρως απαραίτητοι,
είναι αδύνατον να ελεγχθούν
(λόγω της ρευστής φύσης του Web),
και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν
σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο.
Ο αναγνώστης πρέπει να είναι
εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

IonnKorr-System-00-goog.png



>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)


Also on Fandom

Random Wiki