2016/11/17

Central Limit Theorem (CLT) 中央極限定理

When
population mean = μ
population variance = σ2

random sample of size n
random samples: X1, X2, ..., Xn,

z-score/z-value/standard score z分數/標準化值 (Wikipedia/維基百科)

sum of samples/sample sum 樣本和 Sn = (X1 + X2 + ... + Xn) = ΣXi where i = 1 to n
sample mean 樣本平均數 = (X1 + X2 + ... + Xn)/n = Sn/n
sample variance 樣本變異數 s2
sample standard deviation 樣本標準差 s
sample size n

if σ is known:

Z = ( - μ)/(σ/√ n) = (Sn - n)/σn

When n → ∞ (n >= 30),

Z ~ N(0, 1)

One special case of gamma distribution:
chi-square distribution 卡方分布 (χ2) α = v/2 or n/2, β = 2 for gamma distribution.

χ2 = (n - 1)s22 with n-1 degrees of freedom.

if σ is unknown and n is large:

sσ

Student t-distribution/Student's t-distribution 學生t分布
t-distribution t分布

T = ( - μ)/(s/√ n)  with n-1 degrees of freedom.

t-table:
row: probability α at tα
column - degree of freedom

參考資料

Essentials of Probability & Statistics for Engineers & Scientists (Walpole at el.),機率與統計 (繆紹綱譯,滄海2013),p201, 242-248

機率與統計 (陳鍾誠網站)

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015), p162-164, 191-194

Student's t-distribution (Wikipedia)

2016/11/16

Normal Distribution 常態分布/常態分配

normal distribution 常態分布/常態分配
Gaussian distribution 高斯分布

bell-shaped 鐘形

If random variable X has a normal distribution N(μ,σ2),
the probability density function (pdf) of X is:

f(x) = [1/√(2πσ2)]exp[-(x-μ)2/2σ2]

=====

Excel formulas:

NORM.DIST(X, μσ, cumulative)

if cumulative = true => cdf
if cumulative = false => pdf

=====

Z-score/Z-value/Z-transform/standard score z分數/z轉換/標準化值 (Wikipedia/維基百科)
How to get the Z-tansform from normal random variable X:
Z = (X - μ)/σ where μ = population mean and σ = populaiton variance

Z 是N(0,1) 的標準常態分布

(Note: The Z-transform used in statistics is not the Z-transform used is digital signal processing. 此處的Z轉換與數位訊號處理DSP中的Z轉換不同)

standard normal probability distribution 標準常態機率分布 N(0,1)
mean μ = 0 and variance σ2 = 1

======

Excel Formula:

Z = STANDARDIZE(X, μ, σ)

Inverse Z ie get Z score with known cumulative probability (area under curve):
e.g. α=5% => Zα/2 = NORM.INV(1-α/2, μ, σ) = NORM.INV(1-2.5%, 0, 1) since μ = 0 and σ = 1 for the standard normal distribution.

======

If X1...Xn are normally distributed as N(μ,σ2),
ΣZi2 = Σ((X - μ)/σ)2 is a χ2 distribution with n degrees of freedom.
ΣXi2 is a χ2 distribution with n degrees of freedom.

參考資料

Essentials of Probability & Statistics for Engineers & Scientists (Walpole at el.),機率與統計 (繆紹綱譯,滄海2013)

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015), p188

2016/11/10

Sampling Schemes 抽樣方法

抽樣方法可分為:
隨機抽樣
非隨機抽樣

隨機抽樣
simple random sampling 簡單隨機抽樣 - every element may be selected with equal chance
systematic sampling 系統抽樣/系統性抽樣 - every Kth element, e.g, 3, 10, 17, 24, ... (K=7)
stratified sampling 分層抽樣 - e.g. student age, university, major
cluster sampling 部落抽樣/叢集抽樣
multiphase sampling 多相抽樣 multistage sampling 多段抽樣

非隨機抽樣
convenience sampling 偶遇抽樣/方便抽樣
quota sampling 配額抽樣/定額抽樣
purposive sampling 主觀抽樣 / judgmental sampling 立意抽樣
snowball sampling 滾雪球抽樣

validity 效度

參考資料

Essentials of Probability & Statistics for Engineers & Scientists (Walpole at el.),機率與統計 (繆紹綱譯,滄海2013), p8

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015), p8-12

統計學-李柏堅-第01章:抽樣 (CUSTCourses影片)

Mean, Variance and Standard Deviation 平均數、變異數、標準差

mean 平均數
standard deviation 標準差

population mean 母體平均數 μ = Σxi /N = (x1+x2+...+xN)/N, where i = 1 to N
population variance 母體變異數 σ= Σ(xi - μ)2/N, where i = 1 to N
population standard deviation 母體標準差 σ

sample mean 樣本平均數 = Σxi /n = (x1+x2+...+xn)/n, where i = 1 to n
sample variance 樣本變異數 s2 = Σ(xi - )2/(n - 1), where i = 1 to n
sample standard deviation 樣本標準差 s

Note:
求標準差時只要將變異數開根號即可
σ2 s2的分母不同,母體變異數 σ的分母是N(或n),樣本變異數 s2的分母則是n - 1

Excel Formulas:

mean - AVERAGE()

population variance - VAR.P()
sample variance - VAR.S()

population standard deviation - STDEV.P()
sample standard deviation - STDEV.S()

參考資料

Population Mean and Sample Mean

Sample Standard Deviation vs. Population Standard Deviation

統計學-李柏堅-第01章:標準差 (CUSTCourses影片)

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015), p26-27

2016/11/7

Eye Anatomy 眼睛構造名詞

眼睛有三層薄膜(membranes):
1. cornea & sclera 角膜&鞏膜
2. uvea 葡萄膜 (choroid 脈絡膜 + iris 虹膜 + ciliary body 睫狀體)
3. retina 視網膜

lens 水晶體/晶狀體
pupil 瞳孔
iris 虹膜
cornea 角膜
zonular fibers 懸韌帶
ciliary body 睫狀體
aqueous humor 房水/水狀液
anterior segment/anterior humor/anterior chamber 前段/前房
vitreous humor/vitreous chamber 玻璃體
retina 視網膜
choroid 脈絡膜
sclera 鞏膜
fovea 窩/凹 - with cone cells only
blood vessels 血管
optic nerve 視神經
optic disk 視神經盤 blind spot 盲點
macula lutea 黃斑

ganglion cell 神經節細胞
amacrine cell 無長突細胞/無軸突細胞
bipolar cell 雙極細胞
horizontal cell 水平細胞
retinal pigment epithelium 視網膜色素上皮

photoreceptor 感光體/光受器
rod cell 桿狀細胞 - sensitive to light level
cone cell 錐狀細胞 - sensitive to color

orbit 眼眶
eye extrinsic muscles 眼外肌
oculomotor muscle 眼動肌
rectus 直肌
oblique 斜
superior oblique muscle 上斜肌
superior rectus muscle 上直肌
inferior oblique muscle 下斜肌
inferior rectus muscle 下直肌
medial rectus muscle 內直肌
lateral rectus muscle 外直肌
electrooculogram/electrooculography (EOG) 眼電圖/眼動圖

相關資料

Human Eye (Wikipedia)
眼外在肌(Eye extrinsic muscles) (小小整理站)
聽覺原理與聽損原因 (電子耳資訊小站)

2016/11/3

Moment-Generating Function 動差生成函數/力矩產生函數

Mx(t) = E(etx) = Expected value of exponential function exp(tx).

Mx(t) = 1 + E[1 + tX + (tX)2/2! + ... + (tX)n/n!

Derivatives of the moment-generation function with t=0:

Mx(n)(0) = E[Xn],         n = 1, 2, 3, ...

first moment - mean 平均數

second moment - variance 變異數

third moment - skewness 偏度/歪度/偏態

fourth moment - kurtosis 尖度/峰度

參考資料

動差生成函數 (Moment Generation Function) (陳鍾誠網站)

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015),  p96-100 (Section 2.6)

2016/10/29

Heart Anatomy, Heart Valve and ECG terms 心臟構造、心瓣、心電圖相關名詞

atrium 心房
ventricle 心室
superior vena cava 上腔靜脈、上大靜脈
inferior vena cava 下腔靜脈、下大靜脈

pulmonary artery 肺動脈
pulmonary veins 肺靜脈
aorta 主動脈

最少氧氣:上/下腔靜脈->右心房->右心室->肺動脈
最多氧氣:肺靜脈->左心房->左心室->主動脈

There are 4 main values in the heart, including 2 AV values and 2 SL values.

atrioventricular valve / AV value 房室瓣 (兩個)
1. tricuspid valve 三尖瓣 - between RA & RV
2. bicuspid valve / mitral valve 二尖瓣/僧帽瓣 - between LA & LV

semilunar value / SL value 半月瓣 (兩個)
1. pulmonary valve 肺動脈瓣 - between RV & pulmonary artery
2. aortic valve 主動脈瓣 - between LV & aorta

coronary arteries 冠狀動脈

cardiology 心臟學
cardiovascular 心血管
cardiomegaly/cardiomegalia/heart hypertrophy 心臟肥大

contraction 收縮
relaxation 舒張

cardiac arrhythmia 心律不整
tachycardia 心跳過速/心搏快速
bradycardia 心跳過緩/心搏徐緩

sinoatrial node (SA node) 竇房結
atrioventricular node (AV node) 房室結

cardiac output 心摶出量/心輸出量

pacemaker 心律調節器
- asynchronous => constant stimulation
- synchronous => stimulation when required

electrocardiography (ECG) 心電圖
lead 導程
limb leads 肢導程
precordial leads 心前導程
augmented lead 擴增/增強導程 aVL, aVR, aVF

cardiac vector 心電向量
dipole moment vector 偶極矩向量

ECG waves: PQRSTU

2016/10/23

Probability Distribution Terms 機率分布名詞

random variable 隨機變數
sample space 樣本空間 S

probability distribution 機率分布/機率分配
sampling distribution 抽樣分布

normal population 常態母體

statistic 統計量
sample statistic 樣本統計量
sample mean 樣本平均數
sample variance 樣本變異數 

discrete probability distribution 離散機率分布
probability mass function (pmf) 機率質量函數
probability function 機率函數

continuous probability distribution 連續機率分布
probability density function (pdf) 機率密度函數 - total area under pdf curve = 1
density function 密度函數
continuous uniform distribution 連續均勻分布

cumulative distribution function (cdf) 累積分布函數 - 離散及連續皆有cdf

expected value/expectation 期望值
conditional expectation 條件期望值

uniform probability distribution 均勻機率分布
normal probability distribution 常態機率分布/常態機率分配 N(μ,σ2)
normal distribution 常態分布 / Gaussian distribution 高斯分布
standard normal probability distribution 標準常態機率分布 N(0,1) (mean μ = 0 and variance σ2 = 1)

Z-score/Z-value/Z-transform/standard score z分數/z轉換/標準化值 (Wikipedia/維基百科)
How to get the Z-tansform from normal random variable X:
Z = (X - μ)/σ where μ = population mean and σ = populaiton variance

Z 是N(0,1) 的標準常態分布

(Note: The Z-transform used in statistics is not the Z-transform used is digital signal processing. 此處的Z轉換與數位訊號處理DSP中的Z轉換不同)

normal probability distribution 常態機率分布 can be represented as N(μ, σ2).
standard normal probability distribution 標準常態機率分布 can be represented as N(0, 1).

binomial probability distribution 二項機率分布
Bernoulli 柏努利/白努力/貝努力
moment-generating function 動差生成函數/力矩產生函數

negative binomial distribution 負二項分布
geometric distribution 幾何分布
hypergeometric distribution 超幾何分布

Poisson probability distribution 卜瓦松機率分布
Poisson approximation 卜瓦松近似/瓦松近似逼近

Log-normal distribution 對數常態分布

gamma probability distribution 伽瑪機率分布 (uppercase gamma character: Γ)
Two parameters:
α - shape parameter
β - scale parameter

μ = αβ
σ2 = αβ2

exponential probability distribution 指數機率分布
chi-square distribution 卡方分布 (χ2)
degrees of freedom 自由度 v or n or df

Special cases of gamma distribution:
exponential distribution => α = 1
μ = β
σ2 = β2

chi-square distribution => α = v/2, n/2 or df/2, β = 2
μ = v or n (degrees of freedom)
σ2 = 2v or 2n

Erlang distribution 厄朗分布/厄蘭分布/艾朗分布

Beta distribution 貝他分布

joint probability distribution 聯合機率分布
joint probability mass function (joint pmf) 聯合機率質量函數 (discrete X and Y random variables)
joint probability density function (joint pdf) 聯合機率密度函數 (continuous X and Y random variables)

marginal distribution 邊際分布

conditional probability distribution 條件機率分布

bivariate distribution 二元分布/二變量分布/雙變數分布

Student t-distribution/Student's t-distribution 學生t分布
t-distribution t分布

Weibull distribution 威布爾分布/韋布林分布/韋氏分布/魏普分布

參考資料

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015)
Essentials of Probability & Statistics for Engineers & Scientists (Walpole at el.),機率與統計 (繆紹綱譯,滄海2013),p155, p174-181
國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網
機率與統計:動差生成函數 (Moment Generation Function) (陳鍾誠網站)
Wikipedia

2016/10/13

Bioelectric Signals 生醫電子訊號

bioelectric potential 生醫電位
biopotential 生物電位

bioelectric signal 生醫電子訊號
biosignal 生醫訊號

electrophysiology 電生理學

-graph 機/儀/裝置
-gram 圖
-graphy 術/診斷方法

electrocardiogram (ECG) 心電圖
electroglottogram/laryngogram (EGG) 聲門圖
electroencephalogram (EEG) 腦電圖/腦波圖
electroneurogram (ENG)(ENoG) 電神經圖
electromyogram (EMG) 肌電圖
electrooculogram (EOG) 眼電圖/眼動圖
electroretinogram (ERG) 視網膜電圖
electrocorticogram (ECoG) 腦皮層電圖
photoplethysmogram (PPG) 光體積變化描記圖/光學式心跳量測圖

cardiac 心臟、心臟的
cardiology 心臟病學

phonocardiogram 心音圖

encephalitis 腦炎
encephalon 腦

myo- 肌肉的 (muscle)
myophathy 肌病

ocular 眼睛的

cortex 皮層
cortical 皮層的

action potential 動作電位
resting potential 靜止電位/休息電位

Reference

Electrophysiology (Wikipedia)
國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網

2016/9/29

Statistical Data Types 統計的資料種類

(1) 按數量計算或按種類區分的資料
quantitative data 定量資料/計量資料/量化資料/屬量資料
numerical data 數值資料
e.g. height, weight

qualitative data 定性資料/質性資料/屬性資料
categorical data 分類資料/類別資料
e.g. eye color, blood type

(2) 同一時間的不同資料或不同時間的相似資料
cross-sectional data 橫斷面資料
e.g. university rankings 2016:

2016
NameRank
University A1
University B2
University C3
University D4

time series data 時間序列資料/時序列資料

e.g. Global Open Data Index of Taiwan:

201320142015
#36#11#1

參考資料

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015), Chapter 1 pages 5-6.

國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網

Basic Statistical Terms 統計學基本名詞

在生醫工程研究中常需要運用到統計學
所以試著了解這方面的知識

probability 機率
statistics 統計/統計學

permutation 排列
combination 組合

statistic 統計量
統計量說明了樣本的特徵,可用來推估母體的參數

statistician 統計學家

sample 樣本/抽樣
population 母體
populations 母體群

descriptive statistics 敘述統計學 - 解釋樣本的資料特徵,例如一個班級學生的身高體重
inferential statistics 推論統計學 - 推估母體的資料特徵,例如全台灣某年級學生的身高體重
statistical inference 統計學推論
sampling distribution 抽樣分布

statistic 統計量
mean 平均數
median 中位數
mode 眾數

standard deviation 標準差
variance 變異數

standard error 標準誤差 (Wikipedia) 一個統計量的估計標準差,例如多個樣本平均數的標準差 (影片)

point estimate 點估計

interval estimate 區間估計
confidence interval 信賴區間

analysis of variances (ANOVA) 變異數分析

參考資料

Essentials of Probability & Statistics for Engineers & Scientists (Walpole at el.),機率與統計 (繆紹綱譯,滄海2013)

機率與統計 (陳鍾誠網站)

Mathematical statistics with applications in R, Ramachandran & Tsokos, 2nd edition (2015)

統計學-李柏堅-第01章:統計學的目的 (CUSTCourses影片)

2016/9/12

Nervous System 神經系統

central nervous system (CNS) 中樞神經系統
peripheral nervous system (PNS) 周邊神經系統/周圍神經系統

CNS:
brain 腦
spinal cord 脊髓

spinal cord is inside the vertebral column 脊柱

PNS:
 - somatic nervous system    軀體神經系統
 - autonomic nervous system 自主/自律神經系統

nerves 神經
neuron/nerve cell 神經元/神經細胞

afferent neuron 傳入神經元 sensory neuron 感覺神經元
efferent neuron 傳出神經元 motor neuron 運動神經元

autonomic nervous system (ANS) 自律神經系統
ANS是PNS的一部分
ANS包括了:

Sympathetic nervous system 交感神經系統 => increase
Parasympathetic nervous system 副交感神經系統 => decrease

dysautomia/autonomic dysfunction 自律神經失調/自主神經紊亂

Cellular Level:

(1)
neuron/nerve cell 神經元/神經細胞

(2) 以下三者為同義詞
supporting cell 支持細胞
neuroglia 神經膠質細胞/神經膠細胞
glial cell/glia 膠質細胞/膠細胞

*glial在希臘文是glue的意思

dendrite 樹突/樹狀突
axon / nerve fiber 軸突/軸索/神經纖維
axon hillock 軸丘 (hillock = 崗/丘)
axon terminal 軸突末端/軸突末稍

myelin sheath 髓鞘

neurotransmitter 神經傳導物質/神經傳遞物

神經工程 Neural Engineering / Neuroengineering

相關資料:

淺談神經工程之臨床應用
生物醫學工程導論(中華民國生物醫學工程學會,滄海2008) p8, 11-13

2016/8/27

Blood Pressure, Hypertension and Sphygmomanometer 血壓、高血壓、血壓計

血壓與每個人的健康息息相關,關於血壓有哪些相關的英文名詞呢?這裡稍微整理一下:

blood pressure 血壓

systolic pressure 收縮壓
diastolic pressure 舒張壓

hypertension 高血壓
hypotension 低血壓

sphygmomanometer 血壓計
這個字超長的,發音可參考Google翻譯

mercury sphygmomanometer 水銀血壓計

使用聽診器聆聽柯氏音,可判斷收縮壓和舒張壓。

stethoscope 聽診器
Korotkoff Sounds 柯氏音

auscultation method 聽診法
oscilllometric method 振盪法/共振法

cuff 袖口

血壓的單位:

mmHg 毫米汞柱


2016/7/13

Introduction to Biomedical Engineering 生醫工程簡介


相關名詞
Biomedical Engineering (BME) 生物醫學工程/生醫
Medical Engineering 醫學工程/醫工
Biological Engineering/Bioengineering/Biotechnology/Bioscience 生物工程、生物科技
Clinical Engineering 臨床工程

生醫工程是工程(Engineering)與醫學(Medicine)的交集

所需的工程專業、學科(Engineering Disciplines)
Chemical 化工
Electrical and Electronic 電機電子
Materials 材料
Mechanical 機械
Information 資訊

所需的醫學知識
Anatomy 解剖學
Physiology 生理學

涵蓋的領域

Bioelectronics 生物電子/生醫電子
Bioinformatics 生物資訊/生醫資訊
Biomaterials 生物材料/生醫材料
Biomechanics 生物力學/生醫力學

Bioinstrumentation/Biomedical Instrumentation 生物儀器/生醫儀器/生醫儀表
Biomedical Image Processing 生醫影像處理
Bio-MEMS / Biomedical Microelectromechanical Systems 生醫微機電
Biosignal 生物訊號/生醫訊號
Biosensor 生物感測器/生醫感測器
Electrophysiology 電生理學
Neuroengineering 神經工程
Physiological Model 生理模型
Tissue Engineering 組織工程

Bioethics 生醫倫理
Biostatistics / Biomedical Statistics 生醫統計學