авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа "Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инжене- ...»

-- [ Страница 4 ] --

источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по методам и устройствам регистрации физиологических параметров, методам оценки функциональ ных состояний (ПК-4, ПК-7).

Уметь:

выполнять расчеты характеристик устройств приема и обработки радиосигналов (ПК-1, ПК-9);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать не обходимые схемные решения блоков и узлов устройств приема и обработки радиосиг налов, методов оценки функциональных состояний (ПК-6, ПК-9);

проводить моделирование и экспериментальное исследование сигналов в радиолока ционных системах дистанционной диагностики (ОК-17, ПК-19).

Владеть:

терминологией в области проектирования и применения радиолокационных систем дистанционной диагностики (ОК-3);

навыками поиска и анализа информации о параметрах и характеристиках радиолока ционных систем дистанционной диагностики (ПК-7);

навыками применения полученной информации при проектировании и эксплуатации радиолокационных систем дистанционной диагностики (ПК-8, ПК-9).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часа.

Виды учебной работы, Формы текущего кон Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятель- троля успеваемости № Форма промежуточной ную работу студентов и (по разделам) п/ аттестации трудоемкость (в часах) п (2 семестр) лк пр сам.

1 2 3 4 5 6 Терминология изучае Тест: предельные мого предмета.

уровни облучения Биофизические основы человека 6 2 4 гигиенического норми- электромагнитными рования облучения че- волнами ловека СВЧ энергией.

Структурные схемы и узлы гомодинного и су Тест: структурные пергетеродинного 14 2 4 схемы приемо-передающего устройства.

Методы и алгоритмы обработки сигнала в ра диолокационном изме- Тест: последователь 16 2 4 рительном комплексе ность алгоритмов «Пульсар».

Улучшение отношения сигнала к шуму.

Разрешающая способ- Тест: расчет разре ность по пространству шающей способности 14 4 8 комплекса «Пульсар». по пространству Динамическая калиб ровка сигнала.

Спектральная обработ ка сигналов в радиоло кационном комплексе Контрольная работа «Пульсар» 14 4 8 по разделам 1- Метод выделения час тоты пульса при помо щи спектральной маски.

Критерии интегральной Тест: дифференци физиологической оцен- альная и интегральная 12 2 4 ки функциональных со- оценка функциональ стояний. ного состояния Определение самоорга- Контрольная работа 12 2 4 низующейся системы. по разделам 6- Замкнутые и открытые системы.

Фрактальная размер ность Зачет 2 экзамен 18 Итого: 108 18 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Терминология изучаемого предмета. Биофизические основы гигиенического нормирова ния облучения человека СВЧ энергией.

Физические предпосылки разработки радиолокационного датчика. Векторная диаграмма для излученного и отраженного сигналов. Основные соотношения для доплеровской компоненты в принятом сигнале.

Биофизические основы гигиенического нормирования облучения человека СВЧ энергией.

Влияние электро-магнитного поля (ЭМП) на человека. Проблема нормирования ЭМП. Срав нительная оценка радиационной опасности для населения. Безопасность работы с СВЧ излучением. Предельно допустимые уровни облучения.

2. Структурные схемы гомодинного и супергетеродинного приемо-передающего устройства.

Структурные схемы гомодинного и супергетеродинного приемо-передающего устройства.

Конструкция супергетеродинного приемо-передающего устройства. Устройство и принцип действия основных элементов СВЧ-тракта.

Устройство и расчет рупорных антенн. Искажения фазы поля на выходе рупорной антенны.

Диаграмма направленности рупорной антенны. Фокусирующие диэлектрические линзы для рупорных антенн. Расчет профиля диэлектрической линзы. Диэлектрические антенны. Расчет конструкции антенны типа «диэлектрический клин».

3. Методы и алгоритмы обработки сигнала в радиолокационном измерительном комплексе «Пульсар».

Структурная схема обработки сигнала в компьютерном измерителе в целом. Блок аналоговой обработки сигнала. Блок фазового детектора-квадратора. Структурная схема алгоритма цифро вой обработки сигнала. Модельные представления цифровой обработки сигнала.

4. Улучшение отношения сигнала к шуму. Разрешающая способность по пространству ком плекса «Пульсар». Динамическая калибровка сигнала.

Оценка разрешающей способности радиолокационного измерителя «Пульсар». Влияние шума на разрешающую способность. Влияние разрядности АЦП на разрешающую способность.

Расчет разрешающей способности по пространству. Методы улучшения отношения С/Ш в процессе обработки сигнала. Динамическая калибровка сигнала.

5. Спектральная обработка сигналов в радиолокационном комплексе «Пульсар». Метод выде ления частоты пульса при помощи спектральной маски.

Спектральная обработка сигналов в радиолокационном комплексе «Пульсар». Временное окно при спектральной обработке сигнала. Метод выделения частоты пульса при помощи спек тральной маски.

6. Критерии интегральной физиологической оценки функциональных состояний.

Использование текущего спектра ритмограммы сердца для оценки функционального со стояния пациента. Трехкомпонентная теория регуляции сердечного ритма. Схема функцио нальных связей RR-интервалов со спектральными компонентами ритмограммы сердца. Ал горитмы и программа обработки кардиосигналов. Критерии интегральной физиологической оценки функциональных состояний.

7. Определение самоорганизующейся системы. Замкнутые и открытые системы. Фрактальная размерность.

Сложные системы. Фрактальная размерность. Антропоморфное и механистическое описание сложных систем. Самоорганизация. Определение самоорганизующейся системы. Замкнутые и открытые системы. Уровни описания сложных систем: микроскопический, мезоскопический, макроскопический. Параметры порядка, подчиненные моды и структуры. Вектор состояния.

Уравнение Фоккера-Планка. Стационарное решение. Неустойчивые и устойчивые моды.

4.2.2. Практические занятия 2 семестр №1. Устройство и принцип действия основных элементов СВЧ-тракта.

№2. Расчет профиля диэлектрической линзы.

№3. Супергетеродинное приемо-передающее устройство, устройство с квадратурными каналами.

№4. Блок фазового детектора-квадратора.

№5. Оценка разрешающей способности радиолокационного измерителя «Пульсар».

№6. Метод выделения частоты пульса при помощи спектральной маски.

№7. Трехкомпонентная теория регуляции сердечного ритма.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презента ции лекций содержат большое количество графиков и схем.

Практические занятия включают обсуждение основных понятий и определений, разбор расчетных методик, решение задач, проведение демонстрационных работ и компьютерных симуляций с последующим обсуждением полученных результатов, выполнение контрольных работ с последующим разбором результатов.

Самостоятельная работа включает подготовку к контрольным работам, подготовку к заче ту.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Федоров В.А. Радиотехнические методы в функциональной диагностике челове ка//Учебное пособие для вузов под редакцией проф. Смольского(Учебное пособие по курсу "Автоматизированные системы функциональной диагностики" для студентов, обучающихся по специальности "Биотехнические и медицинские аппараты и систе мы"). Москва, Издательский дом МЭИ,2008, с. 2. Гласс, Л. Мэки М. От часов к хаосу. Ритмы жизни. Мир,1991.

3. Князева Е.Н. Случайность, которая творит мир, Пригожин И. Природа, наука и новая рациональность. В поисках нового миропонимания: Пригожин И., Рерихи Е. и Н. Зна ние, Философия и жизнь №7, 1991.

б) дополнительная литература:

1. Хакен. Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным сис темам.Из-во «КомКнига»,М:,245с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабжен ной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» и магистерской програм ме «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

доцент Федоров В.А.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ к.т.н. профессор Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой д.т.н., профессор Гребенко Ю.А.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиотехнические методы и средства в биомедицинской ин женерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная № дисциплины по учебному М 2.2. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 3 семестр ницах:

Лекции - Практические занятия 36 час 3 семестр Лабораторные работы - Расчетные задания, рефераты - Объем самостоятельной рабо 36 час 3 семестр ты по учебному плану (всего) Экзамены - – – Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение принципов действия и характеристик современных компьютерных томографов, математических методов реконструкции и обработки изображе ний, способов визуализациию По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно обучаться новым методам исследования, изменять научный и научно производственных профиль своей профессиональной деятельности (ОК-2) использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1) понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с принципами действия современных компьютерных томо графов, использующих поля различной физической природы и различных частотных диапазонов;

познакомить обучающихся с основными этапами работы систем визуализации и базо выми методами получения и обработки изображений в этих системах;

научить понимать и использовать основные математические методы реконструкции изображений в компьютерной томографии;

дать информацию об источниках искажений томограмм и методах борьбы с ними;

познакомить с основными параметрами современных компьютерных томографов и особенностями применения томографов в медицинской диагностике.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 учебного плана подготовки магистров направления 210400 «Радиотехника» для магистерской программы «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии».

Дисциплина базируется на дисциплинах бакалаврского плана направления 210400 «Радио техника»: «Математика» (Б2.1.01), «Физика» (Б2.1.02), а также на дисциплине учебного пла на подготовки магистров этого направления «Устройства приема и обработки сигналов»

(М2.1.01).

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы для выполнения самостоятель ной научно-исследовательской работы и научно-исследовательской практики.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные этапы работы и математическое описание систем визуализации;

характеристики изображения, математические основы реконструктивной визуализации (Imaging) (ПК-1);

принципы работы и технические характеристики компьютерных томографов (ПК-1);

источники погрешностей и способы их контроля.

Уметь:

применять математические основы реконструктивной визуализации к различным типам компьютерных томографов (ПК-3);

проводить анализ и сравнение технических характеристик, диагностической ценности получаемых томограмм, рыночных показателей и особенностей использования для раз личных типов компьютерных томографов (ПК-3).

Владеть:

методами реконструкции изображений и анализа их характеристик, приемами оценки погрешностей получаемых томограмм.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.

Виды учебной работы, Формы текущего Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятель № контроля успеваемо Семестр Форма промежуточной ную работу студентов и п/ сти аттестации трудоемкость (в часах) п (по разделам) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Описание систем ви- Тест на знание ос зуализации новных характери 10 3 6 стик Математические ме тоды реконструкции изображений Контрольная работа 10 3 4 в компьютерной томографии Рентгеновская ком- Тест на знание мето пьютерная томография дов и параметров 10 3 6 (РКТ) РКТ Эмиссионная компью- Тест на знание мето терная томография дов и параметров 8 3 4 МРТ Магниторезонансная Контрольная работа 20 3 12 томография Тест на знание осо Импедансная компью бенностей импе 4 3 2 терная томография дансной КТ Другие виды компью Фронтальный опрос 4 3 2 терной томографии Устный зачет по Зачет 6 3 - - курсу Экзамен - - - - - - Итого: 72 - - 36 - 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекционные занятия учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия 1.Описание систем визуализации Понятие о визуализации. Примеры. Характеристики изображения: точность, динамический диапазон, отношение сигнал/шум, разрешающая способность.

Особенности цифрового представления изображений.

Особенности зрительного восприятия.

Математическое описание процесса регистрации. Аппаратная функция.

Спектральный анализ пространственных распределений. Двумерное преобразование Фурье.

Дискретное двумерное преобразование Фурье.

Описание процесса регистрации в спектральной области. Широкополосная система регист рации.

Восстановление (воспроизведение) изображения методом частотной коррекции. Регуляриза ция метода частотной коррекции.

2.Математические методы реконструкции изображений в компьютерной томографии Постановка задачи реконструктивной визуализации. Алгебраические и интегральные методы в задачах КТ.

Лучевая КТ. Преобразование Радона. Теорема о центральном сечении.

Алгоритм двумерной реконструкции по Фурье.

Алгоритм обращения фильтрованных проекций. Фильтрация по Фурье и фильтрация сверт кой.

Регуляризация формул обращения. Особенности обратного проецирования.

Объем вычислений при реконструкции изображений в лучевой КТ.

Алгебраические алгоритмы реконструкции в КТ.

3.Рентгеновская компьютерная томография (РКТ) Рентгеновская КТ (РКТ). Основные сведения. Некоторые понятия рентгенологии.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

Источники и детекторы рентгеновского излучения. Способы сканирования в РКТ.

Лучевой интеграл и представление результатов реконструкции в РКТ. Калибровка сканера в РКТ.

Учет полихроматичности пучка излучения. Трудности в интерпретации результатов РКТ.

Эффективная энергия сканера. Полихроматические артефакты.

Способы снижения полихроматических артефактов.

Метрологические характеристики рентгеновских томографов.

4.Эмиссионная компьютерная томография (ЭКТ) Радиоактивность и радионуклидная диагностика.

Способы получения радионуклидов. ОЭКТ и ПЭКТ – постановка задачи.

Лучевой интеграл в ОЭКТ. Сканирование в ОЭКТ.

Позитронная ЭКТ. Лучевой интеграл в ПЭКТ.

Сканирование в ПЭКТ. Клинические использование ЭКТ. Сравнение ОЭКТ и ПЭКТ.

Источники искажений в ЭКТ и их учет.

5.Магнито-резонансная томография ЯМР томография. Основные сведения. Физические основы ЯМР.

Энергия частиц с полуцелым спином в магнитном поле. Равновесная намагниченность.

Свободная прецессия в магнитном поле. Уравнение Блоха и его решение для случая свобод ной прецессии.

Возбуждение колебаний поперечной намагниченности ВЧ импульсами. Вынужденная пре цессия при большой и при малой величине градиентного магнитного поля.

Пространственное кодирование частоты свободной прецессии. Выбор сечения методом се лективного возбуждения.

Сигнал на выходе приемной ВЧ катушки. Сигнал на выходе квадратурного синхронного де тектора.

Реконструкция по Фурье методом фазово-частотного кодирования. Факторы, влияющие на пространственное разрешение.

Метод быстрого сканирования с ограниченным углом нутации. Ускоренная реконструкция изображения с использованием ограниченного угла нутации.

6.Импедансная компьютерная томография (ИКТ).

Удельное сопротивление биотканей. Метод томографии приложенных потенциалов;

ре конструкция по обратным проекциям вдоль криволинейных изопотенциалей. Возможные клинические применения.

7.Другие виды компьютерной томографии Возможности ультразвуковой компьютерной томографии. Понятие дифракционной томо графии. Возможности компьютерной СВЧ-томографии и ИК-томографии (диафанографии).

Вопросы реконструктвиной СВЧ-термографии. Определение параметров глубинного профи ля температуры биообъектов. Реконструкция профиля температуры методом многочастотной радиотермографии.

4.3. Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы «Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия Лекционные занятия учебным планом не предусмотрены.

Практические занятия включают изложение основного теоретического материала, обсуж дение и разбор типовых иллюстративных примеров, обсуждение материала, внесенного на самостоятельную проработку, проведение контрольных работ и тестирование по отдельным темам.

Лабораторные занятия Лекционные занятия учебным планом не предусмотрены.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, поиск ли тературы и изучение разделов, выделенных к самостоятельному изучению, подготовку к за чету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, тесты, устный оп рос, проверка домашних заданий.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка за 3 семестр 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Терещенко С.А. Методы вычислительной томографии. –М.:ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 320с.

2. Календер В. Компьютерная томография. Основы, техника, качество изображений и об ласти клинического использования. –М.: Техносфера, 2006.-344с.

3. Трофимова Т.Н., Парижский З.М., Суворов А.С., Казначеева А.О. Физико-технические основы рентгенологии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии. Фотопроцесс и информационные технологии в лучевой диагностике. - СПб: СПб МАПО, 2007.

б) дополнительная литература:

1. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах. Т.1: Пер. с англ. /Под ред.

С. Уэбба. – М.: Мир, 1991. – 408 с.

1. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах. Т.2: Пер. с англ. /Под ред.

С. Уэбба. – М.: Мир, 1991. – 408 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Сайт радиотехнического факультета МЭИ.

б) другие:

Система MathCad для визуализации обработанных томограмм.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины используется специализированная аудитория, снабженная проекционными средствами для демонстрации на экране иллюстративно графического материала.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 Радиотехника, квалификация (степень) – «магистр».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Крамм М.Н.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Основ радиотехники к.т.н., доцент Гречихин В.А.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И ОТОБРАЖЕНИЯ МЕДИКОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ" Цикл: профессиональный Вариативная часть, в Часть цикла: т.ч. дисциплины по вы бору, ДВС № дисциплины по учебному ИРЭ;

М 2.2. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди- 1 семестр - ницах: 2 семестр – Лекции -- - 1 семестр – 54 часа Практические занятия 108 часов 2 семестр – 54 часа Лабораторные работы -- - Расчетные задания, рефераты 20 часов 2 семестр Объем самостоятельной рабо- 1 семестр – 126 часов 252 часа ты по учебному плану (всего) 2 семестр – 126 часов Экзамен 36 часов 2 семестр Курсовые проекты (работы) – - Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является углубленное теоретическое и практическое освоение принципов построения диагностических систем, основанных на ис пользовании излучений различной природы и их применение для обследования пациентов. Основные задачи курса:

познакомить обучающихся с физическими свойствами и принци пами формирования проникающих излучений различной природы;

дать информацию об источниках излучений, применяемых в меди цинской диагностике;

научить принимать и обосновывать конкретные технические реше ния при выборе вида излучения для определения конкретных характеристик и параметров органов человеческого организма, определения признаков патоло гии, формирования изображений внутренних органов человека.

При этом наибольшее внимание уделяется радиофизическим, а именно, радиолокационным методам исследования объектов и сред.

Освоение материала дисциплины позволит студентам научиться устанав ливать взаимосвязи тактических и технических параметров и характеристик в локационных системах с учетом реальных условий проектирования, производ ства и эксплуатации аппаратуры. Приобретенные знания и умения (компетен ции) позволят магистрам находить общий язык при работе в коллективе с про ектировщиками, технологами.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП Дисциплина относится к вариативной части профессионального цик ла (М2). Она опирается на знания, умения и компетенции, приобретённые и сформированные в результате изучения дисциплин математического и естест веннонаучного циклов бакалавриата (математика (Б2.1.01), физика (Б2.1.02), всех дисциплин профессионального цикла бакалавриата (Б3.1.01 Б3.1.17);

ба зовой части общенаучного цикла М.1, математическое моделирование радио технических устройств и систем (М1.1.01), базовой части профессионального цикла М.2, устройства приема и обработки сигналов (М2.1.01), устройства ге нерирования и формирования сигналов (М2.1.02), 3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

Общекультурные компетенции (ОК):

способность самостоятельного изучения новых принципов функционирования, новых методов исследования локационной техники различных диапазонов (ОК-2);

способность пользоваться русской и иностранной технической литературой (ОК-3);

активность общения с коллегами в научной, производственной и социально общественной сферах деятельности (ОК-6);

Профессиональные компетенции (ПК):

способность понимать основные проблемы в своей области, выбирать адекват ные методы и средства их решения (ПК-3);

способность самостоятельно приобретать и использовать новые знания и уме ния (ПК-4);

готовность оформлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

Компетенции по видам деятельности.

- проектно-конструкторская деятельность:

готовность подготавливать технические задания на выполнение проектных ра бот (ПК-8);

способность проектировать радиотехнические устройства с учетом заданных требований (ПК-9);

способность разрабатывать технические задания на проектирование технологи ческих процессов (ПК-11);

способность разрабатывать технологическую документацию на проектируемые устройства (ПК-13);

способность оценивать экономическую эффективность технологических про цессов (ПК-14);

готовность осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств на этапах проектирования и производства (ПК-15);

- научно-исследовательская деятельность:

способность самостоятельно осуществлять выбор методов исследования и об работку результатов (ПК-16);

способность выполнять моделирование объектов и процессов с использованием стандартных пакетов прикладных программ (ПК-17);

способность обеспечивать программную реализацию алгоритмов решения сформулированных задач с использованием современных языков программиро вания (ПК-18);

способность проводить экспериментальные исследования с применением со временных средств и методов (ПК-19);

умение составлять обзоры и отчеты по проводимым исследованиям, готовить научные публикации и заявки на изобретения, формулировать рекомендации по использованию полученных результатов (ПК-20);

- организационно-управленческая деятельность:

способность организовывать работу коллективов исполнителей (ПК-21);

способность разрабатывать планы и программы инновационной деятельности (ПК-25).

- научно-педагогическая деятельность:

участие в разработке учебно-методических материалов для студентов по дис циплинам предметной области данного направления;

участие в модернизации при разработке новых лабораторных практикумов по дисциплинам профессионального цикла.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: Физические основы и методы функционирования локационных сис тем. Характеристики объектов и сред радиолокации. Основные алгоритмы и со отношения радиолокации объектов и сред. Методы измерения электрофизиче ских параметров объектов и сред. Основные алгоритмы обработки радиосигна лов и соответствующие им структурные схемы устройств.

Уметь: Рассчитывать технические характеристики и параметры локацион ных систем. Использовать для исследований и моделирования диагностических радиолокационных систем современную вычислительную технику.

Владеть: Представлениями о построении диагностических устройств, систем и комплексов в радио, акустическом и оптическом диапазонах, а также об осо бенностях их использования и эксплуатации.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зачетных единиц.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

Виды учебной работы, Формы текущего Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятель № контроля Семестр Форма промежуточной ную работу студентов и п/ успеваемости аттестации трудоемкость (в часах) п (по разделам) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные задачи сис- Ответы на контроль тем обработки медико- ные вопросы на прак 26 1 9 -- биологической инфор- тических занятиях.

мации (СОМБИ).

Синтез измерителей пе- Ответы на контроль ременного параметра ные вопросы на прак 26 1 9 -- тических занятиях.

Основные составляю Ответы на контроль щие погрешности оцен ные вопросы на прак 26 1 9 -- ки переменного пара тических занятиях.

метра Фильтр Калмана, его Ответы на контроль характеристики и при- ные вопросы на прак менение. тических занятиях.

26 1 9 -- Доклад по теме ре ферата Виды излучений, ис Ответы на контроль пользующиеся при ные вопросы на формировании изобра- 26 1 9 -- практических заня жения внутренней тиях.

структуры организмов.

Ответы на контроль Основные физические ные вопросы на закономерности тепло- 26 1 9 практических заня вого излучения тиях Ответы на контроль Формирование рентге- ные вопросы на 26 2 9 новских изображений практических заня тиях.

Ответы на контроль Формирование изобра- ные вопросы на прак жений с помощью ульт- тических занятиях.

26 2 9 -- развуковых сканеров Доклад по теме ре ферата Методы повышения Ответы на контроль 9.

разрешающей способ- ные вопросы на 26 2 9 -- ности ультразвуковых практических заняти изображений. ях.

Математические основы Ответы на контроль голографии и томогра ные вопросы на прак фии 26 2 9 -- тических занятиях.

Ответы на контроль ные вопросы на Эмиссионная и транс практических заняти миссионная интроско- 26 2 9 ях.

пия Доклад по теме ре ферата Заключение. Перспек Ответы на контроль тивы развития систем ные вопросы на извлечения и обработки 26 2 9 практических заняти медикобиологической ях.

информации Зачет 12 -- -- -- Экзамен 36 -- -- -- -- Итого: 360 -- 108 -- 4.2. Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия:

1. Основные задачи систем обработки медикобиологической информации Основные методы исследования внутренней структуры организмов. Влияние окру жающей среды на жизнедеятельность живых организмов. Методы исследования окружаю щей среды. Применение излучений различной физической природы.

Состав оцениваемых параметров. Методы представления МБИ. Распознавание образа и ин терпретации данных. Статистическое и аппаратное описание по каналу. Процессы распозна вания. Аналоговые и дискретные методы представления информации. Одномерная и мно гомерная информация. Двумерные и трехмерные изображения.

2. Синтез измерителей переменного параметра Структурная схема измерителя переменного параметра. Основные режимы работы измерителя переменного параметра. Применение методов теории статистических решений для синтеза оптимальных алгоритмов получения информации о внутренней структуре объ ектов и окружающей среде. Статистические модели случайных сигналов. Синтез опти мальных алгоритмов обнаружения объектов на фоне шумов и помех, оценки координат и параметров движения объектов, распознавания и разрешения объектов, формирования изо бражений.

3. Основные составляющие погрешности оценки переменного параметра Синтез линейного фильтра при выделении процессов на фоне шумов. Статистический анализ ЭЭГ. Электроэнцефалография. Анализ ЭЭГ Первичная обработка медико-биологических сигналов (обнаружение и разделение) на фоне шумов и помех. Применение пространственных, временных и частотных методов селекции полезных сигналов на фоне помех. Оптимальная линейная фильтрация медико биологической информации.

4. Фильтр Калмана, его характеристики и применение Адаптивная фильтрация сигналов. Обработка сигналов на фоне активных и пассивных по мех.

Системы формирования изображений. Методы их представления и описания. Источники визуальных сообщений. Особенности изображений, полученных при использовании полей различной природы: ультразвуковых, рентгеновских, микроволновых, позитронных, полу ченных на ядерном квадрупольном магнитном и электронном парамагнитном резонансе и др.

5. Виды излучений, использующиеся при формировании изображения внутренней структуры организмов Статистическое описание изображений, спекл шумы. Оборудование и технология эхо импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии. Сверхширокополосный радар для дис танционного измерения основных параметров жизнедеятельности человека Показатели и критерии качества формирования изображений. Статистические характеристики изображе ний. Информационное содержание изображений. Когерентные и некогерентные изо бражения.

Регистрация собственных физических сигналов и полей организмов. Методы актив ной и пассивной интроскопии для получения информации о внутреннем состоянии и внут ренней структуре организмов.

6. Основные физические закономерности теплового излучения Понятие абсолютно черного тела (АЧТ). Природа естественного теплового излуче ния. Структурная схема оптимального приемника радиотеплового излучения, вопросы об наружения радиотеплового контраста. Радио- и ИК термография Цифровые методы повышения качества формирования и обработки изображений.

Алгоритмы обнаружения и выбора объектов на изображении. Оконтуривание, распознава ние, идентификация и интерпретация аномалий и неоднородностей на изображениях, пре парирование изображений. Коррекция искажений изображающих систем. Методы повыше ния контрастности и четкости изображений.

7. Формирование рентгеновских изображений Рентгеновские аппараты. Методы регистрации рентгеновских изображений. Цифро вая регистрация.Резкость рентгеновских изображений. Яркость рентгеновских изображений.

.

8. Формирование изображений с помощью ультразвуковых сканеров Когерентные и некогерентные системы формирования изображений.

Доплеровский канал ультразвукового диагностического устройства. Пространственно временная обработка эхосигналов в ультразвуковом диагностическом устройстве. Методы повышения разрешающей способности ультразвуковых изображений.

9. Методы повышения разрешающей способности ультразвуковых изображений Применение сложных сигналов. Применение фазированных антенных решеток для повышения разрешающей способности по угловым координатам. Алгоритмы БПФ.

10. Математические основы голографии и томографии Интерферометрический метод формирования ультразвуковых изображений.

Адаптивная система подавления активных помех. Применение адаптивных компенсаторов в электрокардиографии. Повышения разрешающей способности при формировании УЗ изо бражений.

Принципы селекции и методы выделения полезных сигналов на фоне помех. Система се лекции движущихся целей Заключение. Перспективы развития систем извлечения и обра ботки МБИ.

11. Эмиссионная и трансмиссионная интроскопия.

Требования к качеству формирования рентгеновских изображений. Визуализация и регистрация изображений различной природы. Светотехнические и информационно статистические характеристики натурных изображений. Представление изображений в плос кости пространственных частот.

Элементы теории дискретизации многомерных сообщений. Функциональная схема телевизионной системы дискретизации. Методы дискретизации во временной и пространст венной областях. Представление дискретизированных сообщений в спектральной области.

12. Заключение. Перспективы развития систем извлечения и обработки медикобио логической информации Требования к универсальным и специализированным ЭВМ в системах хранения и обработки медико-биологической информации. Системы с одним и многими пользователя ми. Скорость обработки.

Современный уровень развития систем обработки и извлечения медико биологической информации. Эффективность применения автоматизированных систем обра ботки информации в медицинской диагностике.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетное задание учебным планом не предусмотрено 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические занятия предусматривают углубленное рассмотрение основных разделов дисциплины для формирования знаний о методах представления медико-биологической ин формации. Свойства случайных сигналов и полей. Одномерное и многомерное представле ние информации. Методы описания результатов измерений и исследование статистических и спектральных характеристик различных медико-биологических сигналов и изображе ний. Методы выделения медико-биологической информации на фоне помех. Методы пред ставления медико-биологической информации. Методы формирования изображений внут ренних органов человека.Коррекция искажений изображающих систем. Методы повышения разрешающей способности изображений. Алгоритмы реконструкции объемных изображе ний с помощью томографических методов Самостоятельная работа включает подготовку к практическим занятиям, подготовку к кон трольным вопросам, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются тесты, устный опрос, ответы на кон трольные вопросы на практических занятиях.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Баскаков А.И., Жутяева Т.С., Лукашенко Ю.И. Локационные методы исследования объек тов и сред. Учебник./Под ред. профессора А.И. Баскакова. М.: Академия, 2011. 462 с.

2. Баскаков А.И., Жутяева Т.С., Лукашенко Ю.И., Терехов В.А. Радиолокационные и радио навигационные измерительные системы. М.:Учебное методическое пособие МЭИ, 2008. 52 с.

3. Баскаков А.И., Жутяева Т.С., Лукашенко Ю.И. Зондирующие радиолокационные сигналы.

М.: Уч. пособие МЭИ, 2011. 57 с.

4. Бакулев П.А.. Радиолокационные системы. М.: Радиотехника, 2004.

5. Радиотехнические системы. Учебник / Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Академия, 2008.320 с.

6. Быстров Р.П., Потапов А.А., Соколов А.В. Миллиметровая радиолокация с фрактальной обработкой. – М.: Радиотехника, 2005 – 368с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.dspa.ru;

www.sirenza.com;

www.hittite.com б) другие:

иллюстрационный материал по дисциплине, электронная версия учебных пособий, авторские компьютерные программы исследования локационных сигналов и систем.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабжен ной мультимедийными средствами для представления презентаций на практических заняти ях, учебной лаборатории с ПЭВМ, учебный компьютерный класс.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» и магистерской програм ме «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛА:

к.т.н., доцент Жутяева Т.С.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой радиотехнических приборов д.т.н., профессор Баскаков А.И.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ им. В.А. Котельникова (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Профиль подготовки: Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инжене рии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ " АКУСТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ В МЕДИЦИНЕ " Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная, по выбору № дисциплины по учебному М 2.2. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 2 семестр ницах:

Лекции – Практические занятия 2 семестр Лабораторные работы – 15 час самостоятельной рабо Реферат 2 семестр ты Объем самостоятельной рабо 126 час 2 семестр ты по учебному плану (всего) Экзамены есть 2 семестр – Курсовые проекты (работы) – Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является получение знаний в области исследования взаимодейст вия ультразвуковых колебаний с биологическими тканями, а также принципов и методов по строения современных акустических приборов в медицине Основными задачами изучения дисциплины являются:

познакомить обучающихся с основными теоретическими положениями гидроакустики;

научить принципам и методам получения информации о характеристиках медико биологических объектов с помощью УЗ воздействий;

дать информацию о современных УЗ медицинских приборах.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответ ствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК-7);

проектировать радиотехнические устройства, приборы, системы и комплексы с уче том заданных требований (ПК-9);

выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследований, включая стан дартные пакеты прикладных программ (ПК-17);

разрабатывать и обеспечивать программную реализацию эффективных алгоритмов решения сформулированных задач с использованием современных языков программирования (ПК-18).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к циклу вариативных дисциплин профессионального цикла М. основной образовательной программы подготовки магистров по направлению 210400 «Ра диотехника» (программа «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инжене рии»).

Она опирается на знания, умения и компетенции, приобретённые и сформированные в ре зультате изучения дисциплин ФГОС подготовки бакалавров по направлению 210400 «Радио техника»: а) математического и естественнонаучного циклов (Математика, Физика, Электро динамика);

б) профессионального цикла (Информационные технологии, Основы теории це пей, Радиотехнические цепи и сигналы, Антенны, Цифровая обработка сигналов, Основы приема и обработки сигналов).

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной магистерской диссертации по программе «Радиотехнические методы и средства в биомеди цинской инженерии».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны:

Знать:

физические основы гидроакустики (ОК-2, ПК-1, ПК-3, ПК-5, ПК-7);

принципы и методы построения медицинских УЗ приборов (ПК-4, ПК-7, ПК-9, ПК-17, ПК-18);

Уметь:

применять методы расчета основных характеристик акустических медицинских при боров (ПК-1, ПК-7);

Владеть:

терминологией, соответствующей данной дисциплине, и разбираться в современных акустических приборах (ОК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-7, ПК-17).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1. Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 часов.

Виды учебной работы, Формы текущего Всего часов Раздел дисциплины.

на раздел включая самостоятель- контроля успеваемо Семестр № Форма промежуточной ную работу студентов и сти п/п аттестации трудоемкость (в часах) (по разделам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Задачи курса. Основные уравнения гидроакустики.

тест Линеаризация уравнений – 1 16 2 6 выборочный опрос гидроакустики. Волновые уравнения.

Плоские и сферические волны. Основные пара – выборочный опрос 2 10 2 4 метры УЗ волн. Связь их с характеристиками среды Отражение, преломление тест, контр. работа – 3 10 2 4 и рассеяние УЗ колебаний.

Генерация и излучение УЗ тест, – 4 23 2 10 колебаний. выборочный опрос Физические основы зату хания УЗ колебаний. Био- тест, – 5 26 2 10 физика УЗ эффектов в выборочный опрос биологических тканях УЗ системы с электрон ным сканированием. При – выборочный опрос 6 17 2 8 ем и обработка УЗ сигна лов Доплеровские методы в УЗ- системах. Непрерыв выборочный опрос ный и импульсный режи – тест, контр. работа 7 15 2 6 мы. Применение сложных сигналов в УЗ диагности ке УЗ томография и гологра – выборочный опрос 8 5 2 2 фия Применение УЗ в терапии и хирургии. Современные – выборочный опрос 9 10 2 4 УЗ диагностические и те рапевтические приборы Реферат 10 15 2 Зачет 11 6 2 Экзамен устный 12 27 2 Итого: 180 54 4.2. Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия включают обсуждение базовых разделов курса, теоретическое и экспериментальное исследование некоторых вопросов дисциплины, решение типовых за дач, проведение тестов и контрольных работ.

Тема 1. Введение. Задачи курса. Обзор задач, решаемых ультразвуковой медициной. Клас сификация ультразвуковых медицинских систем. Стационарные задачи гидроакустики. Ос новные соотношения и понятие гидроакустики. Основные уравнения гидроакустики. Линеа ризация уравнений. Волновые уравнения.

Тема 2. Плоские, цилиндрические и сферические волны. Основные параметры УЗ волн. Их связь с характеристиками среды. Поток энергии и звуковое давление в акустической волне.

Акустический импеданс.

Тема 3. Отражение и преломление акустической волны при нормальном и наклонном паде нии. Прохождение волны через пластинку. Условие согласования импедансов. Основы тео рии рассеяния. Основные уравнения. Сечение рассеяния.

Тема 4. Возбуждение акустических полей и их структура. Фокусированные поля. Формиро вание пучков акустических волн с помощью одиночных и матричных преобразователей. Раз решающая способность. Пьезоэлектрические преобразователи и их характеристики.

Тема 5. Нестационарные и нелинейные задачи в акустике. Распространение импульсов в изотропных средах. Нелинейные эффекты в акустике. Ударные волны. Кавитация. Экспери ментальные исследования скорости, затухания и поглощения ультразвука в биологических тканях. Модели биологических тканей. Механизмы поглощения и рассеяния ультразвука в тканях.

Тема 6. Ультразвуковые диагностические системы. Визуализация в медицине. Классифика ция и особенности режимов сканирования в ультразвуковой медицине. А, М, С и В сканирование. Структурные схемы. Диагностическая ценность получаемой информации.

Особенности визуализации при С и В-сканировании. Эхо-импульсные методы визуализации.

Линейное, секторное, дуговое и комбинированное сканирование. Получение изображений в реальном масштабе времени. Влияние среды распространения. Контактные и иммерсионные УЗ сканеры. Ультразвуковые системы с электронным сканированием. Вопросы приема и об работки эхо-сигналов. Количественные характеристики получаемых изображений и их связь с параметрами зондирующих сигналов. Области применения эхо-импульсных методов (аку шерство, офтальмология, кардиология и т.д.).

Тема 7. Доплеровские методы в ультразвуковых исследованиях. Доплеровские измерения при непрерывном и импульсном излучении. Импульсно-доплеровские измерительные систе мы. Методы когерентной обработки сигналов в УЗ системах.

Тема 8. Ультразвуковая томография. Ультразвуковая голография. Математические основы.

Вопросы аппаратурной реализации.

Тема 9. Ультразвуковые терапевтические и хирургические системы. Биофизика ультразву ковых эффектов в биологических тканях. Тепловые механизмы, кавитация, радиационное давление, акустическое течение. Применение ультразвука в терапии. Тепловые и нетепловые эффекты. Оборудование и методики. Применение ультразвука в хирургии. Инструментарий.

УЗ в стоматологии и ангиохирургии. Литотрипсия. Оценка безопасности применения ультра звука в медицине.

4.3. Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания (рефераты) Реферат посвящен анализу характеристик и схем построения ультразвуковых диагности ческих и терапевтических приборов различного назначения.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические занятия проводятся в традиционной форме с использованием раздаточных материалов.

Самостоятельная работа включает: подготовку к практическим занятиям, тестам, кон трольным работам, написание реферата, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются устный опрос, тесты и контрольные работы.

Оценка на зачете за освоение дисциплины определяется как среднее арифметическое оценок за тесты, контрольные работы и реферат.

В приложение к диплому вносится оценка, полученная на экзамене во 2 семестре.


7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Применение ультразвука в медицине: Физические основы / Под ред. К.Хилла. - М.:

Физматлит, 2008.

2. Дж. Бэмбер, Р. Дикинсон, Р. Эккерсли. Ультразвук в медицине: Физические основы применения. - М.: Физматлит, 2008.

3. Осипов Л.В. Ультразвуковые диагностические приборы. М.: Издательство ВИДАР, 1999.

4. Технические основы биомедицинских исследований. Сборник лабораторных работ.

М. Издательство МЭИ, 2007.

б) дополнительная литература:

1. Кайно Г. Акустические волны: устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. /Пер. с англ. - М.: Мир, 1990.

2. Гусев В.Г. Получение информации о параметрах и характеристиках организма и фи зические воздействия на него. – М.: Машиностроение, 2004.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

программное обеспечение Mathcad;

www.ire-mpei.ru.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Комплект лабораторных стендов для измерения параметров УЗ колебаний и характери стик среды распространения этих колебаний. Измерительные средства для обеспечения про грамм измерения на названных стендах. В состав стендов входят ПЭВМ, которые использу ются при выполнении измерений, а также для выхода в Интернет с целью получения спра вочных данных и проведения расчетов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО (приказ № 5 от 13.01.2010 Министерства образования и науки Российской Федерации) и с учетом рекомен даций ПрООП ВПО по направлению подготовки “Радиотехника” 210400.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Скачков В.Л.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой к.т.н., доцент Гречихин В.А.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "БИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ" Цикл профессиональный Часть цикла вариативная, по выбору № дисциплины по учебному М 2.2. плану Часов (всего) по учебному 1 семестр плану Трудоемкость в зачетных еди 1 семестр ницах Лекции – Практические занятия 54 часа 1 семестр – Лабораторные работы – Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной рабо ты 126 часов 1 семестр по учебному плану (всего) Экзамены – – Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целями дисциплины являются:

изучение принципов действия и устройства основных типов медицинских прибо ров, аппаратов и систем, использующих в том или ином виде электрические и магнитные поля, а также электромагнитные волны различных диапазонов частот – ВЧ, СВЧ, КВЧ и оптического диапазона;

получение необходимых для разработчика биотехнических устройств и систем ключевых сведений о методиках проведения соответствующих диагностических исследований и терапевтических процедур – с учетом механизмов диагностиче ского и терапевтического взаимодействия электромагнитных полей и излучений с биообъектами, биосистемами и их влияния на деятельность биологических под систем человека;

привитие студентам навыков "системного и проектного мышления" как методоло гии, которая должна быть положена в основу практической деятельности по про ектированию, производству и эксплуатации медико-биологической аппаратуры;

подготовка студентов в области методологии исследования и проектирования сложных систем и процессов (в частности, живых систем) на основе деятельност ного подхода и системного анализа.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов к проектно конструкторской и научно-исследовательской деятельности с объектами вида медицинских приборов, аппаратов и систем, использующих в том или ином виде электрические и магнит ные поля, а также электромагнитные волны различных диапазонов частот – ВЧ, СВЧ, КВЧ и оптического диапазона. Ниже перечисляются компетенции10 (в том числе и по различным видам деятельности11), в пределах которых студент должен быть способен и готов к указан ным выше видам деятельности.

ОК-4. Способность использовать на практике умения и навыки в организации иссле довательских и проектных работ, в управлении коллективом.

ОК-6. Готовность к активному общению с коллегами в научной, производственной и со циально-общественной сферах деятельности.

Мы позволили себе несколько сокращать формулировки компетенций из ГОС, если сокращаемая часть их не имеет прямого отношения к обсуждаемому курсу. Местами мы де лаем также дополнения и изменения (такие места выделены курсивом).

Мы в настоящем тексте не проводим сопоставления и соотнесения профессиональ ных компетенций (от ПК-7 по ПК-25) к определенным видам деятельности, как это сделано в ФГОС по соответствующему направлению подготовки магистров.

ОК-9. Готовность использовать знания в области общественных наук при оценке послед ствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов, понимание риска инженерных решений и ответст венности лиц, их принимающих.

ПК-1. Способность использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы.

ПК-2. Способность демонстрировать навыки совместной работы в научном коллек тиве, порождать новые идеи (креативность).

ПК-4. Способность самостоятельно приобретать и использовать в практической дея тельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредст венно не связанных со сферой деятельности.

ПК-6. Готовность оформлять, представлять и докладывать (письменно и устно) резуль таты выполненной работы.

ПК-8. Готовность определять цели, осуществлять постановку задач проектирования, под готавливать технические задания на выполнение проектных работ.

ПК-9. Способность проектировать биомедицинские радиотехнические устройства, приборы, системы и комплексы с учетом заданных требований.

ПК-17. Способность выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследо ваний, включая стандартные пакеты прикладных программ.

ПК-20. Готовность к составлению обзоров и отчетов по результатам проводимых иссле дований, подготовке научных публикаций и заявок на изобретения, разработке ре комендаций по практическому применению полученных результатов.

ПК-21. Способность организовывать работу коллективов исполнителей.

ПК-23. Готовность участвовать в проведении технико-экономического и функционально стоимостного анализа рыночной эффективности создаваемого продукта.

ПКД-1. Понимание12 особенностей и специфики организационной и проектной деятельности в области БТС, отличия ее от исследовательской деятельности и эксплуатационной дея тельности.

Последние четыре компетенции – составляют необязательный раздел и являются до полнительными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающимся данной учебной дисциплине по окончанию изуче ния дисциплины необходимо обладать и этими компетенциями.

ПКД-2. Понимание иерархических структур (разделенных на процедуры, операции, дейст вия) исследовательской, организационной и проектной деятельности и способность ор ганизовывать процесс коллективной деятельности (в частности, - проектной и исследо вательской деятельности) в соответствии с этими структурами.

ОКД-3. Способность осуществлять дуальное (через облики и параметры) описание объектов всех видов деятельности, с которыми приходится иметь дело специалисту в его практи ческой деятельности.

ОКД-4. Понимание необходимости и способность осуществлять многокритериальное усече ние множества допустимых организационных и проектных решений по совокупности показателей качества во всех видах деятельности, с которыми приходится иметь дело специалисту в его практической деятельности.

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с принципами действия и устройством основных типов медицинских приборов, аппаратов и систем, использующих в том или ином виде электрические и магнитные поля, а также электромагнитные волны различных диапа зонов частот – ВЧ, СВЧ, КВЧ и оптического диапазона, познакомить обучающихся с основными инновационными тенденциями в названной области инженерии и технологий;

сообщить обучающимся необходимые для разработчиков и пользователей биотехни ческих устройств и систем ключевых сведения о методиках проведения соответст вующих диагностических исследований и терапевтических процедур;

познакомить обучающихся с ключевыми механизмами диагностического и терапев тического взаимодействия электромагнитных полей и излучений с биообъектами и биосистемами, а также их влияния на деятельность биологических подсистем челове ка;

привить обучающимся навыки "системного и проектного мышления" как методоло гии, которая должна быть положена в основу практической деятельности по исследо ванию, проектированию, производству и эксплуатации медико-биологической аппа ратуры;

научить обучающихся принимать и системно обосновывать, выбирать и принимать конкретные организационные и технические решения по совокупности показателей качества при испытаниях и эксплуатации, а также при разработке, конструировании и производстве элементов и узлов биомедицинской аппаратуры и биотехнических сис тем медицинского назначения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по магистерской программе «Радиотех нические методы и средства в биомедицинской инженерии» направления 210400 Радиотех ника.


Дисциплина базируется на следующих дисциплинах бакалаврской подготовки : «Спе циальные главы высшей математики», «Специальные разделы физики», «Электродинамика», «Информационные технологии», «Управление в биотехнических системах», «Конструкци онные и биоматериалы», «Биофизические основы живых систем», «Прикладная механика», «Системный анализ», «Технические методы диагностических исследований и лечебных воз действий», «Устройства СВЧ и антенны», «Распространение и возбуждение электромагнит ных волн в биообъектах», «Медицинские приборы».

Знания, умения и владения, полученные при освоении настоящей учебной дисципли ны, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы, а также в последующей практической деятельности выпускников.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты13 образования:

Знать:

принципы действия средств измерений, методы измерений различных физических и медико-биологических величин;

роль измерений в медико-биологической практике и диагностике;

классификацию медицинских электронных приборов, аппаратов, и систем, назначе ние, состав и принципы работы основных видов медицинских приборов, аппаратов, систем и комплексов, их основные технические характеристики;

особенности отображения информации о состоянии организма и параметрах воздейст вий;

способы классификации и дуального (через облики и параметры) описания объек тов эксплуатации, исследования и проектирования14;

Поскольку настоящий курс относится к вариативной части профессионального цикла, мы не сочли необходимым апеллировать к описанным в ГОС элементам знаний, умений и владений, декларированным для базовой части ООП.

Последние два вида знаний – составляют необязательный раздел и являются допол нительными. Они также отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающемуся по окончанию изучения настоящей дисциплины необходимо обладать и этими знаниями.

иерархические структуры основных видов практической деятельности при работе с биотехническими устройствами и системами, в частности, при их системном ана лизе и проектировании.

Уметь:

применять принципы и методы построения моделей, методы анализа, синтеза и оп тимизации при создании и исследовании биотехнических систем;

формулировать исходные данные для выбора медицинских приборов, систем и ап паратов с учетом физиологических характеристик объектов исследования, диагно стики или терапевтического воздействия;

иллюстрировать системные принципы на примерах функционирования биотехни ческих устройств и систем во взаимодействии с биологическими подсистемами ор ганизма15;

формировать системные модели биологических и технических объектов;

разрабатывать методики системного анализа и инженерного проектирования кон кретных объектов.

Владеть:

принципами и методами моделирования, анализа, синтеза и оптимизации сис тем;

навыками работы с современными аппаратными и программными средствами проектирования биотехнических систем;

общими представлениями об основных технологических процессах обслужива ния медицинской техники;

практическими навыками по системному изучению биологических систем16;

навыками выполнения ключевых процедур исследования и инженерного проек тирования биотехнических узлов, устройств и систем;

концептуальным пониманием механизмов инновационного развития и роли в нем методологии инженерного проектирования и системного анализа.

Последние три умения – составляют необязательный раздел и являются дополни тельными. Они также отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающемуся по окончанию изучения настоящей дисциплины необходимо обладать и этими умениями.

Последние три владения – составляют необязательный раздел и являются дополни тельными. Они отсутствуют в перечне, приведенном в ГОС. Но авторы Программы, тем не менее, считают, что обучающемуся по окончанию изучения дисциплины необходимо обла дать и этими владениями.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

Виды учебной работы, Формы текущего Всего аудиторных часов на раздел Раздел дисциплины. включая самостоятель- контроля № Семестр ную работу студентов и успеваемости Форма промежуточной п/ трудоемкость (в часах) аттестации (по разделам) п (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 0 6 7 8 Общие проблемы син 1 Контрольная работа 20 1 0 6 0 теза БТС Нейронные сети и мо 2 Тест на освоение 1 0 8 0 делирование БТС методологии Методы инженерного Тест на освоение 27 1 0 6 0 проектирования БТС методов Стратегии и процедуры 4 Контрольная работа 28 1 0 10 0 проектирования БТС Технологии выбора ре Защита расчетного шений по совокупности 29 1 0 12 0 задания показателей качества Примеры проектирова ния элементов, узлов и Защита реферата 37 1 0 12 0 систем Зачет 7 10 1 Итого:

8 180 0 54 0 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекции учебным планом не предусмотрены 4.2.2. Практические занятия Общее вводное замечание.

Поскольку поток магистров составляет на факультете обычно одну группу, а занятия всех видов в ней ведет один преподаватель, удобно не разделять практические занятия по видам занятий и по темам. Фрагменты постановочных суждений преподавателя, решения практических задач, контрольных работ и дискуссий по проблемным вопросам курса в дан ной дисциплине чередуются.

Разделение содержания занятий по последовательности их проведения и по разделам программы.

Раздел 1. Общие проблемы синтеза БТС История развития, основные определения и свойства БТС. Основные сведения по сис темному подходу при сопряжении элементов живой и неживой природы. Бионическая мето дология изучения живых организмов. Бионические принципы синтеза БТС. Свойство супер адаптивности БТС. Метод поэтапного моделирования.

Раздел 2. Нейронные сети и моделирование БТС Искусственные нейронные сети как основной инструмент моделирования БТС. Осно вы нечеткой логики в контексте проектирования БТС. Классификация биотехнических сис тем по их целевой функции. Биотехнические информационно-измерительные системы меди цинского назначения.

Раздел 3. Методы инженерного проектирования БТС Инженерное проектирование (ИП) БТС как особый вид деятельности. Определения понятия ИП. Содержание и структура понятия. Сопутствующие виды деятельности. Сопоставление исследования, ИП и управления по совокупности признаков. "Дуализм" в деятельности ин женера. Облики и параметры в описании объектов и процессов. Неформализуемые и слабо формализуемые операции в ИП. Уровни мыследеятельности и диалектика развития творче ской личности.

Раздел 4 Стратегии и процедуры проектирования БТС Совокупность требований к БТС. Условия, ограничения, показатели качества. Пер вичные и вторичные параметры биотехнических устройств и систем как объектов проекти рования. Принципы структурной организации проектной деятельности. Структура процесса проектирования. Линейные и итеративные стратегии ИП. Диалектика преодоления противо речий. Противоречие как основание постановки изобретательской задачи в системном инже нерном проектировании.

Раздел 5. Технологии выбора решений в практике и теории БТС по совокупности показателей качества Многокритериальное усечение области выбора. Смысл и технологии процедуры усе чения. Разделение множества на худшие и нехудшие решения. Нахождение множества не худших решений МНХ в пространстве показателей качества (ПК). Дискретное и непрерывное исходные множества. Некоторые свойства множества нехудших решений. МНХ как образ ка чества технического решения с заданным обликом. Система противоречий проектной задачи.

Раздел 6. Примеры проектирования элементов, узлов и систем БТС Примеры обобщенного проектирования различных видов элементов и узлов биотех нических систем по совокупности показателей качества (ПК). Примеры вывода обобщенных параметров объектов проектирования, дающих возможность объективно сводить задачу к одному ПК.

4.3. Лабораторные работы.

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Практические занятия могут проводиться, как в традиционной форме, так и в форме занятий с использованием компьютерных презентаций и видеофильмов (ЭОР), проблемных дискуссий (с постановкой в начале занятия какой-либо проблемы и дальнейшим обсуждени ем различных путей ее решения).

Самостоятельная работа включает: подготовку к практическим занятиям;

к тестам и контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку и оформление рефератов;

подготовку к зачетам и к экзамену (все - 1-м семестре обучения.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Перечень оценочных средств: устные опросы, контрольные работы, домашние зада ния, тесты, рефераты.

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, кон трольные работы, устный опрос, беседа по реферату.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины определяется как усреднение оценок различных ви дов текущего контроля, защиты реферата и ответов во время зачетного собеседования.

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ 7.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

Электронный конспект лекций по курсу "Биотехнические системы и техноло 11.

гии» (материалы уже есть;

оформление будет выполнено в течение 2012-2013 годов).

2. Взятышев В.Ф. Введение в методологию инновационной деятельности. Учебник для студентов вузов. – М.: Издательство "ЕЦК", 2002. 82 с.

3. Мельников Б.С. Поисковое проектирование в электротехнике: Уч. пос. - М.: Изда тельство МЭИ, 2003. 84с.

4. Гусев В.Г. Методы и технические средства для медико-биологических исследова ний: Учебное пособие. Часть 1. Уфимский государственный авиационный технический университет - Уфа: УГАТУ, 2001. - 227 с.

5. Гусев В.Г. Методы и технические средства для медико-биологических исследова ний: Учебное пособие. Часть 2. Уфимский государственный авиационный технический уни верситет, 2001. – 119 с.

6. Гусев В.Г. Физические методы и технические средства для лечебных воздействий;

УГАТУ. Уфа, 2001.-126 с.

б) дополнительная литература:

1. Микрокомпьютерные медицинские системы / Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера: Проектирование и применения. Пер. с англ.- М.: Мир, 1983, -544 с.

2. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля / Под ред.

А.Л. Барановского и А.П. Немирко. - М.: Радио и связь, 1993, -289 с.

3. Ахутин В.М., Немирко А.П., Першин Н.Н., Пожаров А.В., Попечителев Е.П., Рома нов С.В. Биотехнические системы: Теория и проектирование. Учеб. Пособие. Изд-во Ленин град. ун-та, 1981, -220 с.

4. Искусственные органы. Под ред. Шумакова В. М. - М.: Медицина, 1990.

5. Л. Кpомвелл, М. Аpдитти, Ф. Вейбелл и дp. Медицинская электронная аппаpатуpа для здpавоохpанения. Пеp. с англ. - М.: Pадио и связь, 1981, - 315 с.

6. Жуковский В.Д. Автоматизированная обработка данных клинических функцио нальных исследований. - М.: Медицина, 1981, 293 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Пакет ПО Matlab (или его аналог пакет ПО Skilab, являющийся открытым ресурсом, распространяемым бес платно);

б) другие: контрольные вопросы и тесты на сайте кафедры.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом реко мендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» для очной формы обучения и подготовки для получения квалификации (степени) выпускника: магистр ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

д.т.н., профессор Взятышев В.Ф.

д.т.н., профессор Истомина Т.В.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Основ радиотехники (ОРТ) к.т.н., доцент Гречихин В.А.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиотехнические методы и средства в биомедицинской ин женерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ОПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА В РАДИОТЕХНИКЕ" Цикл: профессиональный Вариативная часть, в т.ч. дисциплины по вы Часть цикла:

бору.

ДВС, групп III № дисциплины по учебному ИРЭ, М 2.2. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 2 семестр ницах:

Лекции Практические занятия 54 час 2 семестр Лабораторные работы 18 час. самостоятельной Расчетные задания, рефераты 2 семестр работы 126 час 2 семестр Объем самостоятельной рабо ты по учебному плану (всего) Экзамены 2 семестр Курсовые проекты (работы) - Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является обеспечение студентов специальными знаниями в области физических принципов построения и математических моделей оптических устройств, ис пользуемых в составе радиотехнических систем передачи и обработки информации, а также методов их анализа и расчета.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом (ОК-4);

использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

демонстрировать навыки работы в научном коллективе (ПК-2);

самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (ПК-5);

к оформлению и представлению результатов выполненной работы (ПК-6);

проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектов радиотехнических устройств и систем, в которых используются оптические устройства передачи, приёма и обработки информации.

Задачами дисциплины являются:

ознакомление обучающихся с основными методами и современными типами оптиче ских устройств передачи и обработки радиосигналов с использованием электромагнит ных волн оптического диапазона;

изучение основных характеристик типовых оптических устройств передачи и обработ ки радиосигналов;

выработка практических навыков аналитического и численного анализа процессов ге нерации, распространения и приема оптического излучения в оптических устройствах передачи и обработки радиосигналов, а также расчета характеристик этих устройств.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образо вательной программы подготовки магистров по магистерской программе «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии» направления 210400 Радиотехника.

Дисциплина базируется на дисциплинах ФГОС подготовки бакалавров по направлению 210400 «Радиотехника».

Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать сле дующие результаты образования:

Знать:

фундаментальные законы, понятия и положения теории распространения и преобра зования электромагнитных волн оптического диапазона;

математические модели оптических устройств и процессов в них;

важнейшие классы, свойства и характеристики оптических устройств, используемых для передачи и обработки радиосигналов;

основы расчета характеристик оптических устройств и параметров электромагнитных процессов в них;

технологию изготовления основных элементов волоконно-оптических систем связи (ВОСС);

материалы и компоненты, применяемые при создании ВОСС;

источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по техноло гии создания и расчета волоконно-оптических волноводов, источников излучения, фотопри емников, оптических усилителей и регенераторов, пассивных компонент ВОСС (ПК-7).

Уметь:

применять основные законы естественнонаучных дисциплин и положения базовых дисциплин профессионального цикла для анализа режимов и характеристик оптических уст ройств, используемых для передачи и обработки радиосигналов, давать качественную физи ческую трактовку полученным результатам;

выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследования (ПК-17);

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета базовых параметров и характеристик акустооптических процессоров (АОП), волоконно-оптических волноводов, активных и пассивных компонент ВОСС, и применять их для решения поставленной задачи (ПК-9);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые компоненты АОП и волоконно-оптических систем связи;

выбирать волоконно-оптические волноводы, оптические кабели, активные и пассив ные компоненты для создания волоконно-оптических систем связи в зависимости от условий работы;

анализировать информацию о новых технологиях изготовления волоконно оптических волноводов, оптических кабелей, лазеров и фотоприемников (ПК-7).

Владеть:

методами решения задач анализа и расчета характеристик оптических устройств, ис пользуемых для передачи и обработки радиосигналов;

методами математического анализа и моделирования оптических устройств, исполь зуемых для передачи и обработки радиосигналов.

терминологией в области исследования и проектирования оптических и волоконно оптических систем обработки и передачи информации (ОК-2, ПК-3);

навыками поиска информации о параметрах и характеристиках оптических волокон оптических и волоконно-оптических функциональных узлов и компонентов (ПК-7);

информацией о технических параметрах современных пассивных и активных компо нентов оптических и волоконно-оптических систем, необходимой для их проектирования.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

Виды учебной работы, Формы текущего Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятель № контроля успеваемо Семестр Форма промежуточной ную работу студентов и п/ сти аттестации трудоемкость (в часах) п (по разделам) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Физические основы оп тической обработки информации. Электро- Опрос 1 7 2 2 магнитные волны в изотропных средах.

Методы геометриче ской оптики. Уравне ние эйконала, уравне- Опрос 2 8 2 3 ние луча. Решение за дач рефракции.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.