Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Дисципліна займає належне місце у структурно-логічній схемі програми підготовки фахівця та забезпечує підготовку студентів до вивчення і застосування телемедичних систем як високотехнологічних територіально розподілених систем на перетині сфер інформатики, телекомунікацій і медицини, а також підходів щодо їх дослідження.

Метою дисципліни «Телемедичні системи» є отримання студентами спеціальних знань щодо існуючих і перспективних телемедичних систем, включаючи системи телеспостереження, телевимірювання, телесигналізації, телеметрії, телемоніторингу, телеуправління, телеманіпулювання, телеконсультування, щодо їх будови, функціональних можливостей і процесів функціонування, підготовки і проведення телемедичних процедур, характеристик, напрямів удосконалення, а також формування у студентів цілісного уявлення про телемедичні системи, набуття знань, умінь, навичок і досвіду їх вивчення та використання у практичній діяльності.

Згідно з вимогами програми навчальної дисципліни, студенти в результаті вивчення матеріалів кредитного модуля мають продемонструвати такі результати навчання:

знання:

- загальної характеристики предметної області і термінології телемедицини;

- особливостей предметних областей, на перетині яких виникла та розвивається телемедицина;

- змісту типових завдань телемедицини, телемедичних послуг;

- вмісту основних видів підтримки професійної діяльності в телемедицині;

- загальних принципів будови телемедичних систем;

- загальної характеристики окремих телемедичних стандартів;

- складу і характеристики типових компонентів телемедичних систем за видами забезпечення;

- принципів розвитку телемедичної інфраструктури, інтегрування до неї електронних засобів;

- особливостей формування та використання технічних, інформаційних, інтелектуальних ресурсів в телемедичних системах,

- структури та функціонування діючих телемедичних систем різного призначення;

- загальної характеристики типових технологій проведення телемедичних процедур;

уміння:

- оцінювати функціональні, інформаційні і технічні можливості телемедичних систем шляхом аналізу їх структури та складу і характеристик елементів;

- обґрунтовувати можливі варіанти будови і режими функціонування телемедичних систем, - - - формувати відповідні вимоги до з’єднуваних в телесистему технічних засобів;

- давати порівняльну оцінку напрямам і шляхам розвитку телемедичної інфраструктури та окремих телемедичних систем;

досвід:

- визначення об’єму та потоку повідомлень медичних електронних засобів спостереження за функціонуванням систем організму людини;

- обґрунтовування вимог до відповідної пропускові здатності каналів зв’язку та ємності запам’ятовуючих пристроїв для зберігання зазначених даних;

- здійснення окремих технологічних операцій технічного та інформаційного забезпечення підготовки та проведення телемедичних процедур.

Ця дисципліна формує такі компетентності:

В результаті успішного вивчення дисципліни студенти досягнуть таких програмних результатів навчання:

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Вивчення дисципліни базується на компетентностях, отриманих в результаті вивчення дисциплін бакалаврського та магістерського рівнів.

Відповідно до структурно-логічної схеми, дисципліна «Телемедичні системи» забезпечується і базується на загальних дисциплінах природничо-наукової підготовки, а також на знаннях, отриманих при вивченні таких дисциплін, як «Біомедичні електронні системи», «Основи побудови  біомедичних електронних систем», «Машинне навчання та обробка сигналів в біомедичних електронних системах», «Біокомпоненти мікро- і наносистем», «Проектування та конструювання в електроніці», «Мікрохвильова техніка», «Засоби та системи телекомунікацій», «Інженерні технології променевої діагностики і терапії», «Прикладна біофізика», «Аналіз і моделювання сигналів в біомедичних дослідженнях», «Цифрові технології в біомедичних системах» циклу професійної та практичної підготовки бакалаврів електроніки та магістрів за спеціальністю 153 - Мікро- і наносистемна техніка.

Знання, уміння та навички, набуті в результаті вивчення даної дисципліни, будуть використані під час практики, підготовки дисертації магістра, працевлаштування та вступу до аспірантури.

3. Зміст навчальної дисципліни

Тема 1. Вступ до дисципліни

Тема 2. Принципи будови і функціонування телемедичних систем (ТМС)

Тема 3. Основні різновиди ТМС

4. Навчальні матеріали та ресурси

Базова література:

1. Телемедичні системи: Основні поняття, визначення. Різновиди вирішуваних завдань. Видання друге, доопрацьоване, перекладене українською мовою [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. Спеціальності 153 «Мікро- та наносистемна техніка» за освітньою науковою програмою магістерської підготовки / О. С. Коваленко, О. П. Шуляк ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові данні (1 файл: 8,65 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 96 с.

2. Телемедичні системи. Системи телеметрії в телемедицині [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студентів магістратури спеціальності 153 «Мікро- та наносистемна техніка», за освітньо-науковою програмою «Електронні мікро- і наносистеми та технології» / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад.: О. П. Шуляк. – Електронні текстові данні (1 файл: 0,09 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 106 с.

3. Телемедичні системи: Комунікаційне та інформаційне забезпечення телемедичних процедур. Лабораторний практикум (ділові ігри) та розрахункова робота до нього [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 153 «Мікро- та наносистемна техніка» за освітньо-науковою програмою магістерської підготовки «Електронні мікро- і наносистеми та технології»/ КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад.: О. П. Шуляк. – Електронні текстові данні (1 файл: 7,23 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 73 с.

Допоміжна література:

1. Дюк. В., Эммануэль В. Информационные технологии в медико-биологических исследованиях. – СПб.: Питер, 2003. – 528 с.: ил.

2. Антомонов М. Ю. Математическая обработка и анализ медико-биологических данных. К, 2006. – 558 с.

3. А. А. Генкин. Новая информационная технология анализа медицинских данных (программный комплекс ОМИС). – СПб.: Политехника. 1999. – 191 с.: ил..

4. Мінцер О.П. та ін. Інформаційні технології в охороні здоров’я і практичній медицині: У 10 кн. Кн. 5. Оброблення клінічних і експериментальних даних у медицині: Навч. Посіб. / О. П. Мінер, Ю. В. Вороненко, В. В. Власов. – К.: Вища шк., 2003. – 350 с.: іл..

5. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб: Издательство «Питер», 1999. – 672 с.: ил.

6. Информатика: Учебник. – 3-е перераб. изд. /Под ред. проф. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2001 – 768 с.: ил.

7. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер, 2005. – 604 с.:ил.

8. Амосов Н. М., Бендет Я. А. Физическая активность и сердце.- К. : «Здоровья», 1989. – 216 с.

9. Коваленко О.С., Шуляк О.П. Телемедицинские системы. Введение в телемедицину и построение телемедицинских систем. Учебное пособие для студентов специальности 8.05080102 «Физическая и биомедицинская электроника» [Електронний ресурс - гриф утвержден Ученым советом ФЭЛ НТУУ «КПИ»] / – К.: НТУУ «КПІ», 2015. – 173 с.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Тема 1. Вступ до дисципліни

Лекція 1. (2 год.). Предметна область телемедицини.

Лекція 2. (2 год.). Основні поняття та визначення телемедицини. Спрямованість застосування інформаційно-телекомунікаційних технологій в медицині.

Лекція 3. (2 год.). Основні види завдань телемедицини та телемедичних процедур.

Тема 2. Принципи будови і функціонування телемедичних систем (ТМС)

Лекція 4. (2 год.). Телемедична система як територіально-розподілена мережа базових робочих станцій (БРС).

Лекція 5. (2 год.) БРС як інтегруючий вузол інструментарію спеціаліста телемедичної системи.

Лекція 6. (2 год.). ТМС як комплекс видів забезпечення автоматизованої системи підтримки професійної діяльності в сфері медицини. Організація видів забезпечення в ТМС.

Тема 3. Основні різновиди ТМС

Лекція 7 (2 год.). Інформаційні системи телемедицини. Медичні системи телеспостереження, телевимірювання. телемоніторингу і телесигналізації. Медичні системи телеконсультування, інструктажу. Спеціалізовані центри обробки даних.. Системи телеманіпулювання. Системи телеуправління. Адміністративно-управлінські системи.

Лекція 8. (2 год.). Медичні системи телеметрії.

Лекція 9. (2 год.). Системи зв’язку суб’єктів телемедичних процедур. - Призначення. Функції. Характеристики. Будова. Функціонування.

В основу розгляду матеріалу покладається проблемний підхід і здійснюється структуризація цього матеріалу, яка оформляється і демонструється в наочних графічних матеріалах, використання яких сприяє інтенсифікації та результативності навчання. Мають враховуватися такі особливості.

Внаслідок значної варіабельності призначення та будови ТМС, а також обмежень з боку наданого навчального часу, має передбачатися, що першочерговими під час розгляду матеріалу є загальносистемні поняття та принципи, поступове визначення функціонального, інформаційного і технічного обрису телемедичних систем, а також розкриття загального підходу до визначення варіантів їх будови. Важливими є пояснення особливостей та зв’язку медичної та загальної науково-технічної термінології, а також підтвердження можливостей використання в сфері телемедицини методів, а також результатів, які відомі студентам з інших дисциплін.

Значна увага на лекціях має приділятися теоретичним питанням телемедицини, принципам будови та функціонування телемедичних систем, а також ключовим питанням інтегрування до телемедичних систем біомедичної апаратури діагностики і терапії та апаратури візуалізації зображень. Повинні обговорюватися як конфігурація систем, так і різновиди, формати, характеристики і перетворення виникаючих інформаційних об’єктів, а також питання узгодження взаємодіючих елементів в системах та обґрунтування технічних вимог до цих елементів, оцінки функціональних можливостей. Теоретичні положення мають ілюструватися практичними прикладами з діючих телемедичних систем.

Практичні заняття

1. Практичне заняття № 1. (6 год.) Узгодження сигналу з каналом зв’язку.

2. Практичне заняття № 2. (4 год.) Об’єм і потік повідомлень та підхід до їх оцінки.

3. Практичне заняття № 3. (4 год.) Виникнення, прояви та способи послаблення міжканальних завад в телеметричних системах з частотним та часовим ущільненням каналів.

4. Практичне заняття № 4. (4 год.) Область застосування та особливості телемедичних стандартів HL7 на прикладі стандарту.

Основними цілями практичних занять є закріплення теоретичних положень навчальної дисципліни і набуття умінь їх практичного застосування; деталізація та поглиблення розуміння змісту ключових понять навчальної дисципліни на прикладах їх практичного застосування; поповнення уявлень про предметну область телемедицини та її понятійного апарату; забезпечення професійної спрямованості підготовки студентів та стимулювання розвитку самостійного творчого підходу до вивчення телемедичних систем. В результаті відпрацювання питань та завдань практичних занять має бути сформоване чітке розуміння змісту і значення питань узгодження сигналу з каналом зв’язку, змісту та важливості для телемедичних систем понять об’єму та потоку повідомлень; має бути також практично перевірено підхід до їх оцінки для різних типів джерел даних діагностики пацієнтів, з’ясовано механізми виникнення, прояви та способи ослаблення міжканальних завад в телеметричних системах з частотним та часовим ущільненням каналів, розкрито область та особливості застосування телемедичних стандартів на прикладі стандарту HL7.

Лабораторні заняття

1. Лабораторна робота № 1. (4 год.) Комунікаційне та інформаційне забезпечення теледіагностики пацієнта за даними коронарографії.

2. Лабораторна робота № 2. (4 год.) Інформаційне і телекомунікаційне забезпечення off-line телеконсультації з використанням даних рентгенографії в стоматології.

3. Лабораторна робота № 3. (6 год. )Комунікаційне та інформаційне забезпечення навчання з учителем системи теледіагностики пацієнтів відбору інформативних ознак сигналів на прикладі електрокардіографії.

4. Лабораторна робота № 4. (4 год.) Комунікаційне та інформаційне забезпечення телеконсультації пацієнта за даними велоергометрії.

Лабораторні роботи проводяться у формі ділових ігор стосовно проведення телемедичних процедур з розподілом завдань між студентами з використанням реальних даних обстеження пацієнтів і мають основними завданнями  практичне вивчення призначення, змісту, технологій виконання розповсюджених операцій технічного та інформаційного забезпечення підготовки та проведення телемедичних процедур; набуття досвіду використання засобів отримання первинної інформації, телекомунікацій та оброблення телемедичних даних; вивчення складу та використання, а також формування інформаційних ресурсів телемедичних процедур. В результаті виконання лабораторних робіт мають бути отримані практичні навички здійснення зазначених операцій, досягнуто розуміння їх особливостей, напрацьована здатність проведення самостійних дій в узгодженому режимі з іншими суб’єктами проведення телемедичних процедур, поглиблено розуміння теоретичних положень навчальної дисципліни та їх значущості.

Розрахункова робота

Тема Розрахункової роботи -  Попереднє оброблення запису ЕКГ пацієнта для забезпечення навчання з учителем системи теледіагностики пацієнтів відбору інформативних ознак ЕКГ-сигналів в задачі розпізнавання типі QRS-комплексів.

Виконання розрахункової роботи є підготовчим етапом до виконання лабораторної роботи №3 «Комунікаційне та інформаційне забезпечення навчання з учителем системи теледіагностики пацієнтів відбору інформативних ознак сигналів на прикладі електрокардіографії» та здійснюється за окремим завданням. Результати роботи (еталони різних типів комплексів та інші використовуються під час відбору інформативних ознак сигналів в лабораторній роботі.

Модульна контрольна робота

Тема МКР (2 год.) – Оцінка об’єму та потоку телемедичних повідомлень для їх запису та передавання по каналах зв’язку стосовно застосування електронних медичних засобів діагностики під час проведення телемедичних процедур – за варіантом, відповідно до вибору студентів з наданого переліку цих засобів.

За змістом робота має аналітичну частину - стосовно фізичної природи спостережуваних об’єктів та процесів під час обстеження організму людини, способу отримання інформаційних об’єктів з використанням різних (для різних варіантів) електронних медичних засобів діагностики, а також відповідні розрахунки - щодо оцінки об’єму та потоку телемедичних повідомлень для їх запису та передавання по каналах зв’язку.

6. Самостійна робота студента

В дисципліні передбачені такі види самостійної роботи: підготовка до аудиторних занять, виконання розрахункової роботи, більш глибоке опанування навчальних матеріалів протягом всього періоду вивчення дисципліни.

Під час відпрацювання потрібного матеріалу, отримання та аналізу додаткових відомостей, проведення розрахунків і виконання інших робіт, які по’вязані з вивченням навчальної дисципліни, доцільно виходити з такого орієнтовного розподілу часу. Повний бюджет часу самостійної роботи по дисципліні – 94 години. З них на Тему 1 – 10 год., Тему 2 – 10 год., Тему 3 – 12 год., на Розрахункову роботу – 16 год., на підготовку до МКР - 16 год., на підготовку до екзамену – 30 годин.

Корисними в самостійній роботі є питання самоконтролю щодо теоретичного матеріалу, а також щодо підготовки до лабораторних і практичних занять. Питання пропонуються у складі методичного забезпечення занять.

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог до здобувачів вищої освіти:

●        правила відвідування занять: відвідування всіх занять є обов’язковим;

●        правила оцінки індивідуального вкладу до результатів колективної роботи та врахування порівняльної оцінки роботи кожного студента колективом під час виконання колективних комплексних завдань за планами занять;

●        призначення заохочувальних балів: за виконання додаткових завдань нараховуються заохочувальні бали;

політика дедлайнів та перескладань: відповідно до нормативних документів КПІ ім. Ігоря Сікорського;

●        політика щодо академічної доброчесності: відповідно до нормативних документів КПІ ім. Ігоря Сікорського;

●        використання змішаного навчання: здобувачі можуть опанувати матеріал самостійно у власному режимі з виконанням всіх обов’язкових завдань, з використанням наявних онлайн-ресурсів за погодженням з викладачем і перезарахувати результати навчання.

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Поточний контроль: експрес-опитування в порядку підтримки зворотного зв’язку під час розгляду навчального матеріалу та за ходом виконання лабораторних робіт та завдань на практичних заняттях.

Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу за підсумками дотримання графіку виконання усіх лабораторних робіт, розрахункової роботи, модульної контрольної роботи.

Семестровий контроль: екзамен. Умови допуску до семестрового контролю: мінімально позитивна оцінка за виконання усіх лабораторних робіт, розрахункової роботи, модульної контрольної роботи, семестровий рейтинг не менше 60 балів.

Рейтингова система оцінювання результатів навчання з кредитного модуля містить перелік контрольних заходів і робіт та їхні вагові бали, критерії оцінювання результатів навчання та умови допуску до семестрової атестації. Вона надається студентам на початку вивчення навчальної дисципліни..

Розподіл навчального часу за видами занять і завдань кредитного модуля згідно з робочим навчальним планом.

Рейтинг студента з кредитного модуля складається з балів, які він отримує за:

1. якісне виконання модульної контрольної роботи – 18 балів;
2. якісне виконання, оформлення та захист розрахункової роботи – 18 балів;
3. якісне виконання, оформлення та захист 4-х лабораторних робіт – 64 бали: лабораторна робота №1 – 16 балів, лабораторна робота №2 – 16 балів, лабораторна робота №3 – 16 балів, лабораторна робота №4 – 16 балів;

Всього – 100 балів.

Начислення балів та урахування рейтингу студента здійснюється за такою загальною схемою.

Схема начислення балів та  урахування  рейтингу

«ТМС» в цілому:

Максимальне

нарахування балів – за:  МКР   ЛБ1  ЛБ2   РР (+) ЛБ3   ЛБ4                         ЕКЗАМЕН

бали:                                 _18_ __16___16__18____16___16_            запитання билета (2 питання )

                                                                   100 балів

Структура оцінки:                                  Рейтинг (60%)                  +                    (40%)

                                                             ____________________________________________

                                                                                                    100%

Система рейтингових балів

Для оцінки якості виконання робіт на протязі семестру (модульної контрольної роботи, розрахункової роботи, лабораторних робіт) застосовується така шкала оцінок для нарахування рейтингових балів:

- «відмінно» – бездоганне виконання завдання та захист роботи;

- «дуже добре» –  наявність незначних неточностей в виконанні роботи, які негайно самостійно виправляються студентом під час її захисту;

-  «добре» –  наявність несуттєвих неточностей в виконанні роботи, похибок в розрахунках, які самостійно виправляються для її захисту за вказівкою викладача;

- «задовільно» –  наявність недоліків в обґрунтуванні розрахунків та похибок в їх виконанні, які виправлено для її захисту;

- «достатньо» –  недостатньо повне обґрунтуванні розрахунків або наявність похибок у виконанні роботи, які виправлені для її захисту;

- «незадовільно», не повне виконання завдань роботи або наявність принципових похибок в її виконанні, оформленні результатів чи негативний результат захисту роботи.

Нарахування рейтингових балів відповідно до отриманих оцінок за зазначеною шкалою здійснюється згідно з такими таблицями для робіт, що виконуються на протязі семестру.

1. Модульна контрольна робота:

2. Розрахункова робота:

3. Кожна з чотирьох лабораторних робіт (лабораторна робота №1 – лабораторна робота №4):

Максимальна можлива сума балів рейтингу студента складає 100.

Необхідною умовою отримання позитивні оцінки з кредитного модуля є позитивні оцінки з модульної контрольної роботи, розрахункової роботи та чотирьох лабораторних робіт.

У разі, коли рейтинг студента менше 60 балів або (та) відсутній позитивний результат хоча б однієї з зазначених робіт студент повинен провести у встановлений термін додаткову роботу по усуненню цих недоліків для отримання допуску до екзамену.

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Студент може отримати заохочувальні бали за відповіді на додаткові питання на іспиті. Максимальна кількість заохочувальних балів – 2. Заохочувальні бали за додаткові питання додаються до підсумкової суми балів. Кількість отриманих балів може бути зменшена (максимально на 2 бали) у разі негативних відповідей на додаткові питання.

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

• склад основних питань, які виносяться на семестровий контроль, надається студентам на початку семестру;
• ілюстративний наочний матеріал занять студентам дозволяється використовувати під час підготовки та відповіді на екзамені.
• дотримання графіку виконання усіх лабораторних робіт, розрахункової роботи, модульної контрольної роботи доцільно вважати одною з важливих організаційних передумов до успішності вивчення навчальної дисципліни.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено доцентом кафедри електронної інженерії, к. т. н., доц. Шуляком Олександром Петровичем

Ухвалено кафедрою електронної інженерії  (протокол № 42  від  23 червня 2021р.)

Погоджено Методичною комісією факультету електроніки (протокол № 06/2021 від  30.06.2021р.)