• Edizioni di altri A.A.:
  • 2025/2026
  • 2026/2027
  • 2027/2028

  • Lingua Insegnamento:

    Italiano.

     
  • Testi di riferimento:

    Practical Guide for Biomedical Signals Analysis Using Machine Learning Techniques: A MATLAB® Based Approach. Abdulhamit Subasi. Elsevier Academic Press R.M. Rangayyan, Biomedical signal analysis, IEEE Press, 2002;

    Dispense e materiali fornite dal docente sulla piattaforma e-learning.

     
  • Obiettivi formativi:

    Il corso fornisce le basi teoriche e metodologiche per l’analisi dei segnali biomedici nel dominio del tempo, della frequenza e tempo-frequenza, con particolare attenzione a:

    • acquisizione e digitalizzazione del segnale fisiologico;
    • filtraggio e preprocessing;
    • analisi spettrale;
    • estrazione di feature per diagnosi e monitoraggio;
    • introduzione all’analisi di segnali non stazionari.

    Al termine del corso lo studente sarà in grado di:

    • modellare un segnale biomedico discreto;
    • applicare trasformate e filtri digitali;
    • interpretare risultati in chiave fisiologica;
    • implementare semplici algoritmi in MATLAB o Python.

     
  • Prerequisiti:

    Conoscenza elementi di fisiologia, analisi matematica e fisica. Elementi di programmazione Matlab

     
  • Metodi didattici:

    Il programma sarà sviluppato mediante lezioni frontali ed esercitazioni. E' prevista l'esecuzione di project work.

     
  • Modalità di verifica dell'apprendimento:

    La verifica finale consiste in un test scritto a risposta multipla, aperta e risoluzione di semplici problemi. La verifica ha l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di applicare le conoscenze metodologiche a scenari applicativi, in linea con i risultati di apprendimento previsti La valutazione attribuita allo studente sarà basata sui seguenti giudizi: una conoscenza di base sufficiente ma lacunosa (votazione 18-22/30), una conoscenza discreta con capacità di illustrare con chiarezza gli argomenti (23-25/30), buona capacità di illustrare gli argomenti con padronanza della materia (26-28/30), ottima conoscenza della materia muovendosi con dimostrando padronanza nell’organizzare conoscenze multidisciplinari, anche individuando connessioni e differenze tra i diversi metodi di anlaisi dei segnali (28-30/30). La lode è riservata a chi supera test scritto rispondendo correttamente a tutte le domande formulate. Il test è da completare in 120 minuti. I punteggi di ogni esercizio sono indicati nella consegna.


    Gli studenti e le studentesse con disabilità, DSA o altri bisogni educativi speciali possono usufruire di un trattamento individualizzato in sede di esame, nel rispetto della normativa e di quanto previsto nella Carta dei Servizi di Ateneo (https://www.unich.it/sites/default/files/2024-02/carta_dei_servizi_0.pdf), previa intesa con il docente della materia. Per richiedere le misure compensative e dispensative è necessario afferire al Servizio CON_TE_STO seguendo la procedura indicata nella Carta dei Servizi.
    Si invitano gli studenti e le studentesse a prendere contatti con la/il docente durante lo svolgimento delle lezioni, o comunque con largo anticipo rispetto alla data dell’appello, per conoscere le modalità di esame e le misure che sono accettate.
    Per essere orientati e indirizzati ai diversi servizi offerti dall’Ateneo è possibile contattare il Docente Referente del Dipartimento: Prof.ssa Laura Marzetti.



     
  • Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile:

    Il corso utilizzerà materiali digitali, con l'adozione di libri di testo e dispense disponibili in formato digitale

     
  • Altre Informazioni:

    Tutte le tecniche presentate nel corso dell'insegnamento vedranno un'applicazione pratica a segnali biologici reali. A tale scopo, verranno presentate le caratteristiche dei seguenti segnali biomedici: - ECG; - EEG; - EMG; - EGG; - fNIRS; - PPG. Per ogni tipologia di segnale verranno evidenziati i presupposti fisiologici e verranno introdotte le tecniche di elaborazione normalmente impiegate in clinica o nell'ambito di ricerca. RICEVIMENTO: Il docente riceve gli studenti il Martedi, dalle 13 alle 15, o previo appuntamento via email: arcangelo.merla@unich.it

     

1. Segnali Biomedici 2. Tecniche per l'acquisizione di segnali biomedici 2. Tipologie di segnali biomedici 3. Tecniche di elaborazione dei segnali biomedici 4. Analisi spettrali e per decomposizione 5. PCA-ICA 6. Filtri FIR-IIR

Modulo 1 – Richiami e fondamenti (6 ore)

  • Classificazione dei segnali biomedici (deterministici/stocastici, stazionari/non stazionari)
  • Segnali continui e discreti
  • Campionamento e Teorema di Nyquist-Shannon
  • Quantizzazione e rumore

Applicazioni: ECG, EMG, EEG, PPG, fNIRS

Modulo 2 – Analisi nel dominio del tempo (8 ore)

  • Parametri statistici: media, varianza, RMS
  • Autocorrelazione e cross-correlazione
  • Convoluzione
  • Risposta impulsiva di sistemi LTI

Esempi: analisi variabilità RR nell’ECG.

Modulo 3 – Analisi in frequenza (10 ore)

  • Serie e Trasformata di Fourier
  • DFT e FFT
  • Densità spettrale di potenza (PSD)
  • Interpretazione fisiologica dello spettro

Applicazioni:

  • Bande EEG (delta, theta, alpha, beta, gamma)
  • Spettro EMG
  • Analisi respiratoria

Modulo 4 – Filtraggio digitale (8 ore)

  • Filtri FIR e IIR
  • Progettazione filtri passa-basso, passa-alto, notch
  • Rimozione rumore di rete (50 Hz)
  • Filtraggio adattativo (cenni)

Esempio pratico: pulizia segnale ECG.

Modulo 5 – Analisi tempo-frequenza (8 ore)

  • STFT e spettrogramma
  • Introduzione alle wavelet
  • Segnali non stazionari
  • Applicazioni a EEG ed EMG dinamici

Modulo 6 – Feature extraction e introduzione al pattern recognition (8 ore)

  • Estrazione caratteristiche nel tempo e frequenza
  • Riduzione dimensionale (cenni a PCA)
  • Introduzione a classificazione supervisionata (cenni)
  • Collegamento con dispositivi medicali e AI

Attività di laboratorio (12 ore)

Esercitazioni in MATLAB / Python:

  • Simulazione campionamento
  • Calcolo FFT e PSD
  • Progettazione filtro digitale
  • Analisi spettrogramma

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