plik

1. sygnał - opis zmian jednego parametru w zależności od drugiego.

Sygnał czasowy - taki, w którym uzyskana informacja jest zależna od momentu jej otrzymania Np.
obraz - poziom szarości Lub kolor punktu powierzchni jest zależny od jego położenia

Sygnał uzyskujemy z urządzeń - przetworników - o różnej konstrukcji, których działanie jest tak

dobrane, że występująca na wyjściu wartość wielkości ﬁzycznej jest zależna od wartości mierzonego
parametru.

2. Podział ze względu na proces, w którym powstają:

a) Deterministyczne — raki sygnał, którego dalszy przebieg można określić po pewnym czasie
obserwacji



Okresowe — np. sygnał sinusoidalny



quasi-okresowe — np EKG



Nieokresowe - np. impulsowe (sygnał! depolaryzacji błony komórkowej)

b) Losowe — brak możliwości precyzyjnego przewidzenia dalszego przebiegu sygnały, możliwy jest
jedynie opis statyczny, np. EEG, EMG, szum



Stacjonarne — właściwości sygnału nie zmieniają się w czasie



Niestacjonarne - właściwości sygnału zmieniają się

II.Podział ze względu na budowę

a) Sygnał szumowy - nie charakteryzują go żadne ścisłe zależności, opisywany przez opis

statyczny, obecny w prawie każdym sygnale. tzw. Zakłócenie sygnału

b) sygnał impulsowy — w pewnych momentach sygnału pojawiają się charakterystyczne zaburzenia,
nie powtarzają sie w równych odstępach czasu, ale są do siebie podobne, np. sygnały elektryczne z
pojedynczego neuronu

c.) sygnał okresowy — sygnał którego przebieg powtarza sie dokładnie po określonym czasie, np.
sygnał impulsowy, gdzie odstępy miedzy impulsami są równe

d) sygnał sinusoidalny —- wyróżniony rodzaj sygnału okresowego, zmiany wartości sygnału opisuje
wzór Y=Asin(2Pi f t+ą)

e.)sygnał stały - ma stale jedna wartość, jeden ze składników rzeczywistych sygnału, powoduje, że

wartość danego sygnału zmienia sie w pobliżu pewnej wartości różnej od zera

f) Sygnał zerowy - brak sygnału

Stosunek sygnału do szumu — określa ile razy amplituda użytecznej części sygnału jest większa od

zawartego w nim szumu; im stosunek większy tym lepsza jakość sygnału

Amplituda — max. Wartość osiągana przez sygnał

Częstotliwość — jak często następują zmiany sygnału

Przesuniecie fazowe — opis położenia sygnału w czasie

3. sygnał analogowy — ciągła reprezentacja zmieniających się wartości jakiegoś parametru z dużą

dokładnością.

(+) - idealny ze względu na ilość i precyzje zawartych w nim informacji

(-) -trudności w zapisie sygnału i przesyłaniu go z duża dokładnością — sygnał zostaje zniekształcony
i obarczony zakłóceniami

sygnał cyfrowy — z góry zakłada się pewna graniczna dokładność reprezentacji sygnału analogowego
i wybiera się tylko niektóre momenty, w których sygnał jest określony równolegle; zapisywane na
nośniku lub przesyłane są tylko serie liczb; stosuje się zapis w systemie dwójkowym, gdzie dwa znaki
odpowiadają wartościom O i 1; kodowanie nadmiarowe gdzie zapisujemy większa nie konieczna ilość
informacji, która pozwala wykryć i poprawić najczęstsze błędy zapisu

4. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe (A/C) — gdy chcemy stworzyć sygnał cyfrowy odpowiadający
sygnałowi  analogowemu.  Przyjmujemy  założenia  co  do  sygnału  analogowego  —  określamy  zakres
wartości przetwarzanego sygnału (przy zbyt małym założonym zakresie przetwarzanie fragm. sygnału
cyfrowego  będą  obarczone  dużymi  bledami);  dokładność  przetwarzania  -  w  reprezentacji  cyfrowej
dopuszcza  się  występowanie  tylko  niektórych  wartości  sygnału,  jeżeli  sygnał  analogowy  ma  w
momencie  przetwarzania  inna  wartość  to  zapisywana  jest  najbliższa  wartość  przewidziana  przez
metodę  próbkowania;  szybkość  zmian  sygnału  –  aby  dokładnie  odwzorować  właściwości  sygnału
analogowego  trzeba  odpowiednio  często  pobierać  próbki,  w  sygnale  cyfrowym  pozostaje  jedynie
informacja o końcach przedziału, w którym sygnał analogowy ulegał zmianie.

5. Procesy składające się na przetwarzanie A/C:

-próbkowanie - wybieranie w równoległych momentach kolejnych próbek sygnału analogowego,

które maja go reprezentować .

- kwantyzacja - przybliżenie wartości wybranych próbek sygnału analogowego takimi wartościami,

które mogą zostać zakodowane w sygnale cyfrowym

-kodowanie - oddzielna operacja wykonywana na sygnale cyfrowym

6. Twierdzenie Nyquista — jeśli w sygnale najwyższa występująca częstotliwością jest f, aby zapisać
ten sygnał w wersji cyfrowej należy go próbkować z częstotliwością co najmniej dwukrotnie większą.
Taka częstotliwość daje możliwość rejestrowanie ,,gór i dolin” sygnału.

Częstotliwość Shannona - parametr sygnału. Jeśli sygnał był próbkowany z częstotliwością fs

(częstotliwość próbkowania) to najwyższa częstotliwość występująca w sygnale, którą możemy z

niego odczytać to O,5fs (częstotliwość Shannona)

8. Aliasy - nowe częstotliwości pojawiające się w sygnale cyfrowym, mieszczące się w zakresie

przetwarzanych częstotliwości, powstają w procesie aliasingu, czyli nakładania się częstotliwości gdy
w sygnale parobkowym wystąpiły zbyt duże częstotliwości.

Filtr antyaliasingowy - zapobiega powstawaniu aliasów.

10. Etapy procesu obrazowania:

- akwizycja obrazu -— uzyskiwanie informacji w wyniku działania procesów fizycznych, np. .p
promieniowanie

przechowywanie obrazu - na kliszy Lub w pamięci obrazu

transmisja obrazu, np. z odziali radiologii do kliniki przetwarzanie obrazu, np. wyostrzania

CAŁOŚCIOWE, SEGMENTACJA, WYKRWANIE CECH, KLASYFIKACJA,

- analiza obrazu, np. automatyczne odnajdywanie kom. nowotworowych na obrazie

11. Parametry cyfrowych obrazów medycznych

Piksel — punkty/kwadraciki budujące obraz; każdy ma określony kolor wybrany z palety kolorów Lub
odcieni szarości.

woksel - sześcianiki wycięte z przestrzeni trójwymiarowej, gdy mamy do czynienia z obrazem

przestrzennym.

- rozdzielczość przestrzenna - określa jak dobrze metoda obrazowania może rozróżnić punkty obiektu,
które leżą blisko siebie; mierzona liczba pikseli na jednostkę długości

- rozdzielczość kontrastowa — określa możliwość rozróżnienia małych różnic w intensywności

odpowiadających zmianom mierzalnych parametrów; określana liczba bitów przypadających na jeden
piksel

rozdzielczość czasowa - miara czasu potrzebna do wytworzenia obrazu; procedura obrazowania jest
wykonywana w czasie rzeczywistym gdy wytwarza kolejne obrazy w tempie co najmniej 30 na

sekundę; o niej decyduje liczba zdjęć wykonywanych na sekundę

12. Radiografia konwencjonalna i cyfrowa - obrazy rentgenowskie na kliszach mogą być skanowane
aby można było je przechowywać i przetwarzać w urządzeniach komputerowych Lub szpitalnych

systemach.  Nowoczesne  systemy  umożliwiają  przeprowadzanie  badan  rentgenowskich  bez  użycia
klisz. Urządzenia fluorograﬁczne wyposażone w wzmacniacz obrazu i systemy telewizji przemysłowej
umożliwiające zmniejszenie dawek promieniowania, taki obraz może być przetwarzany, prezentowany
i  zapisywany.  Innymi  źródłami  są  tez  obrazy  fotograﬁczne,  termograﬁczne,  obrazy  z  wzierników,
urządzeń  endoskopowych.  Powstający  obraz  jest  sumacyjny  tzn.  jest  sumą  cieni  różnych  narządów
nakładających się na siebie.

Tomograﬁa  komputerowa  —  automatyczna  rekonstrukcja  obrazu  rzeczywistego  przekroju  z  serii
obrazów  sumacyjnych.  Lampa  rentgenowska  wysyła  rozbieżna,  wąska  wiązkę  promieniowania,  a
detektory  wokół  pacjenta  zbierają  sygnały,  które  zależą  od  osłabienia  promieniowania  po  przejściu
przez pacjenta. Uzyskanie przekroju to rozwiązanie ogromnej liczby równań z wieloma niewiadomymi.

Angiograﬁa  rezonansu  magnetycznego  —  nie  wymaga  środków  kontrastujących,  różnica  wartości
pomiędzy  magnetyzacją  poprzeczną  krwi  wpływającej  do  naczyń  a  magnetyzacją  stacjonarnych
tkanek wystarcza do uzyskania odpowiedniego kontrastu. Uwidoczniamy morfologie układu

naczyniowego i określamy prędkość przepływu w wybranych naczyniach.

13. System PACS - System archiwizacji i przesyłania obrazu składa się z:

-sieci

- diagnostyczne stacje robocze — oddzielny komputer z monitorem wysokiej rozdzielczości służący
do wyświetlania i przetwarzania cyfrowych informacji graficznych

-serwer archiwizujący obrazy - powinien mieć pamięć o odpowiednio dużej pojemności, tu są
przechowywane obrazy.

-interfejsy urządzeń generacji obrazu — umożliwiają przekazywanie/konwersje obrazów do sieci

-interfejsy drukarek — umożliwiają konwersje/przekazywanie obrazów z sieci w celu dokonania

wydruku

-przeglądowe stacje robocze — służą do oglądania obrazów

14. Funkcje diagnostycznej stacji roboczej:

-wyświetlanie i formatowanie obrazów

-wyświetlanie dynamiczne

-regulacja kontrastu i wysycenia

-ręczne wprowadzanie komentarzy

-ﬁltry do wzmacniania i wygładzania obrazów

-konturowanie

-histogramowe korygowanie adaptacyjne

-pomiary morfologiczne

-obrysowanie interesującego obszaru

-wyświetlanie histogramów poprzecznych

-zestawianie obrazów: dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie dwóch różnych obrazów

-ciecie przez dane

-składanie modelu przestrzennego z obrazów

-wirtualne manipulowanie obiektem przestrzennym

-morphing

-łączenie ze sobą obrazów różnych technik

15. Standard DICOM - to standard wytwarzania, składowania i przesyłania obrazu miedzy służącymi
do  tego  urządzeniami  w  sieci  szpitalnej;  od  zgodności  urządzenia  ze  standardem  DICOM  będzie
zależeć, czy urządzenie obrazowania medycznego będzie współdziałać z innymi urządzeniami w sieci
komputerowej  szpitala  (nie  ważne  kto  wyprodukował  urządzenie  i  jakich  fal  używa,  musi  być  ono
zgodne ze standardem); warstwa sieciowa jest protokół internetowy TCP/IP.

Czy dwa urządzenia będą; ze sobą współpracować za pomocą standardu DICOM?

a.) Porównanie opisów aplikacji obu urządzeń

b.) Porównanie Listy rozpoznawanych przez urządzenia pół zapisu danych i ich identyﬁkatorów

c.) Sprawdzenie komunikacyjnej roli dwóch urządzeń

d.) Sprawdzenie max Liczby jednoczesnych połączeń, na jakie pozwala dane urządzenie

e.) Sprawdzenie kontekstu prezentacji

f.) Porównanie profilów komunikacyjnych

g.) Sprawdzenie dodatkowych i/Lub nietypowych atrybutów

17. Algorytmy kliniczne tzw. Protokoły — spis kolejnych czynności wykonywanych podczas
badania lub zabiegu, są dobrymi materiałami dydaktycznymi oraz narzędziami wspomagającymi prace
personelu medycznego. Opracowanie algorytmu:

-Opracowanie reguł diagnozy lub terapii w gr. specjalistów

- Zapis i testowanie protokołu w formie schematu blokowego na papierze

-Zapis w postaci skomputeryzowanej

-Testowanie na danych archiwalnych

-Testowanie i poprawianie podczas ciągłej pracy

Przygotowanie do rutynowego użytku klinicznego — dokumentacja, podręczniki, prezentacja

- Oddanie do rutynowego użytku klinicznego

Rola algorytmu:

-Zmniejszenie odchyleń od prawidłowych wzorców postepowania klinicznego - szybkie wykonanie

tylko potrzebnych czynności, eliminacja wahania, straty czasu

-Przypominanie o kolejnych czynnościach w opiece nad chorymi

-Podanie leku w odpowiednim czasie

-Taka sama intensywność opieki nad wszystkimi pacjentami

-Pomoc w procesach sadowych

-Polepszenie jakości usług medycznych

18.  Sieć  działań  -  sposób  zapisu  algorytmów  klinicznych,  zakres  stosowania  jest  nieograniczony,
mogą być użyte do przedstawienia np. programu komputerowego. Pokazuje ona w sposób logiczny i
przejrzysty ciąg wykonywanych czynności. Narysować sieć oznacza przemyśleć sposób postepowania
i przedstawić go w formie zrozumianej dla siebie i innych. Jest to powszechnie stosowany język zapisu
algorytmów. Składa się z symboli graﬁcznych i opisu. Maja charakter strukturalny — mogą zawierać
bardzo szczegółową  reprezentację wykonywanych działań, jak i  bloki reprezentujące procedury  oraz
połączenia z innymi fragmentami sieci.

19. System ekspercki — program komputerowy mający na celu zastąpienie pracy eksperta w danej

dziedzinie wiedzy. Wszystkie wiadomości z dziedziny wiedzy, będącej przedmiotem zainteresowania,
są zapisane w sformalizowany i uporządkowany sposób, tworząc strukturę bazy wiedzy. Przetwarzanie
wiadomości z bazy wiedzy jest dokonywane za pomocą odpowiednio skonstruowanej części programu
tzw. Maszyny wnioskującej. System zaopatrzony jest w mechanizmy umożliwiające porozumiewanie
się z użytkownikiem: przekazywanie pytań do systemu i uzyskiwanie odpowiedzi systemu tzw.
Interfejs użytkownika.

Zastosowanie systemów eksperckich:

- Medycyna - systemy diagnostyczne określające choroby na podstawie objawów, systemy

terapeutyczne wspomagające procesy leczenia

-Technika - systemy sterujące urządzeniami, systemy diagnostyczne wykrywające awarie,

wspomaganie projektowania urządzeń

-Chemia - identyﬁkacja struktur molekularnych związków

20. Sztuczne sieci neuronowe powstały jako modele mające naśladować budowę i funkcje układu

nerwowego. Modele matematyczne pojedynczych neuronów łączone są w struktury (sieci) o

interesujących właściwościach

a) Sztuczny neuron — struktura na rys. sygnał wyjściowy neuronu zależy od wartości sygnału na jego
wejściach oraz od wartości wag, jest obliczany w następujący sposób:

-Wartość sygnału na wejściu (x) mnożymy przez liczbą w, zwana waga tego wejścia

-Operacje takie są dokonywane na wszystkich n wejściach neuronu, a następnie wyniki są sumowane
(blok sumowania)

-Funkcja f(x) przekształca otrzymana w ten sposób Liczbę x w wartość sygnału wyjściowego y.
Funkcja f ma postać: f(x)=1, gdy x>0; f(x)=0, gdy x<0

Neuron jest pobudzany tym łatwiej, im bardziej wektor sygnału wejściowego x jest podobny do
wektora wag w. Potraﬁ odróżnić pewne sygnały wejściowe x (dla których sygnał wyjściowy y ma
wartość dodatnia), od innych, gdy y jest ujemne albo równe 0. Posiadający odpowiednie wartości wag.
neuron rozpoznaje zatem pewna klasą sygnałów wejściowych.

b) Wielowarstwowa sieć neuronowa składa się z:

-warstwy wejściowej — przyjmuje sygnały doprowadzane do sieci

-Warstwy wyjściowej - wytwarza sygnały wyjściowe

-warstw ukrytych-znajdują się pomiędzy warstwami wejściowa i wyjściowa, niedostępne bezpośrednio
dla użytkownika sieci, transformują sygnał wejściowy aby warstwa wyjściowa mogła łatwiej
rozpoznać prezentowany sygnał

c) Uczenie sieci – proces w którym na jej wejścia podaje się wartości z pewnego zbiór przykładów tzw.
zbiór uczący; wagi modyfikowane są tak aby sieć wykonywała postawione zadanie.

-uczenie z nadzorem – wskazujemy jaka odpowiedz na dany sygnał jest poprawna i oczekiwana.

-uczenie bez nadzoru- sieć sama stwarza klasy podobieństwa dla dostarczonego zbioru danych
wejściowych samoorganizacja sieci; sieć potrafi podzielić sygnały wejściowe na pewną liczbę klas
podobieństwa i sygnalizuje na odpowiednim wyjściu przynależność danego sygnału.

21. Zbiór rozmyty A jest zbiorem składającym się z elementów x, należących do przestrzeni X, przy
czym dla każdego elementu x jest określona wartość funkcji przynależności u(x) która może
przyjmować wartości z zakresu <0,1>

Logika wielowartościowa – rodzaj rachunku zdań, w którym przyjmuje się więcej niż 2 wartości
logiczne.

Teoria zbiorów rozmytych – pozwala na formalny zapis pojęć nieprecyzyjnych, przedstawia
sformalizowany sposób wnioskowania opartego na informacji niedokładnej.

Tu każdy należy do danego zbioru w stopniu określonym przez funkcję przynależności u(x).

Funkcja przynależności – element może do zbioru całkowicie należeć [u(x)=1], może wcale nie
należeć [u(x)=0], może przybierać dowolne wartości z przedziału <0,1> jest to częściowa
przynależność do zbioru. Wartość funkcji określa siłę z jaką x należy do a.

Rozmywanie – określenie funkcji przynależności dla każdej zmiennej aby można było przedstawić
zmienne wejściowe i wyjściowe systemu w postaci rozmytej.