biomedicinsko inženjerstvo i tehnologije_uvod - ppt

1

Biomedicinsko inženjerstvo i tehnologije

Odsek za fizičku elektroniku

Smer za biomedicinsko i ekološko inženjerstvohttp://nobel.etf.rs/studiranje/osnovne_studije/bmei/

Rukovodilac smera: Prof. Dejan Raković

Ovo usmerenje je vezano za delatnost članova Katedre za fizičku elektroniku, a posebno medicinske fizike

30 Ukupno:63+1+ 1IBilo koji predmet sa bilo kog drugog smera/odseka5.5

63+1+ 1 IOsnovi telekomunikacija5.5

Bira se jedan od dva izborna predmeta:

63 +2+ 0OOsnovi biofizike5.4

63+1+1 OPrincipi biomedicinskog inženjerstva5.3

63+0+2OFizičko-tehnička merenja5.2

63+2+0OStatistička fizika5.1

kreditičasovistatuspredmet5. SEMESTAR

30 15+10+0Ukupno:6IZavršni rad6.3-5

63+2+0IBilo koji predmet sa bilo kog drugog smera/odseka6.3-5

63+2+0IEkonomija i menadžment6.3-5

63+2+0IEkološki/obnovljivi izvori energije6.3-5

63+1+1ISistemi odlučivanja u medicini6.3-5

63+0+2ISenzori i pretvarači6.3-5

Bira se tri od šest izbornih predmeta iz sledeće grupe:

63+2+0OMetode formiranja medicinske slike6.2

63+2+0OAkvizicija elektrofizioloških signala6.1

6. SEMESTAR

2

3015+10+0Ukupno:

63+2+0IBilo koji predmet sa bilo kog drugogsmera/odseka

63+2+0IMetode analize elektrofizioloških signala

63+1+1 IBiomehanika

63+1+1 IBiomaterijali

Bira se dva od četiri izborna predmeta iz sledeće grupe:

63+1+1 OSistemi za digitalnu obradu slike

63+1,5+0,5 ONuklearna medicinska tehnika

63+2+0 ONuklearna fizika

7. SEMESTAR

30 15+10+0Ukupno:63+2+0IPredmet sa drugog smera/odseka

63+2+0INuklearna tehnika

63+1+1IZaštita od buke i vibracija

63+2+0IKvantna informatika

63+2+0IKliničko inženjerstvo

Bira se jedan od pet izbornih predmeta iz sledeće grupe:

12ODiplomski rad

63+2+0 OTelemedicina

63+1+1 ODozimetrija i zaštita od zračenja

8. SEMESTAR

Biomedicinsko inženjerstvo i tehnologije

Odsek za signale i sisteme

Usmerenje za biomedicinsko inženjerstvo i tehnologijehttp://automatika.etf.bg.ac.yu/index.php?lang=sr

Koordinator: Prof. Dejan Popović

Ovo usmerenje je vezano za aktivnosti članova Katedre za signale i sisteme u domenu elektrofizioloških signala i medicinske slike, sa naglaskom na neuralnom inženjerstvu i tehnologijama namenjenim osobama sa specijalnim potrebama.

Posebna pažnja se posvećuje praktičnom radu (laboratorija, projekti).

3

3024-26Ukupno

32+0+0IStrani jezik

63+1+1IMetode formrianja medicinske slike

63+1+1IEkspertski sistemi i metode odlučivanja

63+1+1IAkvizicija elektrofizioloških signala

Preporučujue se sledeći izbroni predmeti

63+1+1ОUpravljanje u realnom vremenu

63+2+1ОSistemi automatskog upravljanja 2

6. Semestar

3025-26Ukupno

63+2+0IOsnovi biofizike

63+1+1ISignali i sistemi u organizmu

Preporučuju se sledeći predmeti

63+1+1ODigitalna obrada signala

63+2+0OStohastički signali i estimacija

63+2+1OSistemi automatskog upravljanja 1KreditiČasovi (P +V + L)StatusPredmeti

5. Semester

3014-15Ukupno

12ODiplomski rad

62+2+1IProgramiranje u realnom vremenu

63+1+1IKliničko inženjerstvo

63+1+1IVeštačka inteligencija

Preporučuju se predmeti

8. Semestar

3024-25Ukupno

63+1+1IBiomaterijali

63+2+0IMetode analize medicinske slike

63+1+1IDigitalna obrada slike

63+1+1INeuralne mreže

63+2+0IMetode analize elektrofizioloških signala

Preporučuje se sledećih 5 predmeta

KreditiČasovi (P +V + L)StatusPredmeti

7. Semestar

4

SISTEMI I SIGALI U ORGANIZMU 2010/2011Nastavnici:

Dejan Popović ([email protected]), Mirjana Popović ([email protected]), kabinet 71

Saradnik u nastavi:

Milica Janković ([email protected]), kabinet 68

Predispitne obaveze: Vežbe u klinikama (obavezne, ne ocenjuju se) i 2 kolokvijuma u toku godine (maksimum 60 poena)

Ispitne obaveze: Pismeni/usmeni ispit na kraju semestra(maksimum 40 poena). Studenti koji iz objektivnih razloga nisupolagali kolokvijum(e) mogu da ih polažu u januarskom ispitnomroku (ili iduće školske godine).

Literatura: udžbenik i prezentacije predavanja na web-u

Srčani signali dobijeni primenom ultrazvuka

Aktivnost ćelija korteksa dobijena primenom funkcionalne magnetske

rezonance (fMRI)

SISTEMI I SIGNALI U ORGANIZMU

5


Zapis električne aktivnosti srca (EKG)

Zapis električne aktivnosti korteksa (EEG)

Tehnička asistencija u nekoliko važnih domena medicine:

• Dijagnostika promena u odnosu na “normalno”

• Prevencija bolesti

• Lečenje bolesti

• Zamena organa

• Zamena sistema

• Bionički čovek ?

• Ćelija ?


6

Mehanička asistencija cirkulaciji (primer)

Protok krvi: 5 ℓ / minut

Dnevno: ≈ 7000 ℓ ≈ 7000 kg

Srce podigne 7 tona dnevno približno 1 metar

7

DIJALIZA I VEŠTAČKI BUBREG

VEŠTAČKI EKSTREMITETI

8

Ruka koju gledate je konstruisana u fabrici “Teleoptik” u Zemunu na osnovu istraživačkog rada profesora našeg ETF-a (Akademik Rajko Tomović i Prof. Miodraga Rakić).

BEOGRADSKA ŠAKA, 1963. godina.

Prva adaptivna multifunkcionalnaproteza sa mioelektričnimupravljanjem i senzornom povratnom spregom nastala po “receptima” NorbetaVinera, jednog od začetnika modernog računarstva i autora knjige “Kibernetika i društvo”.

1984, UTAH-MIT

Veštački vid za upravljanje prehenzijom pri hvatanju

9

UTAH-MIT RUKA

1984. Utah University, U.S.A.

Generator upravlja pokretima prsta (1 do 50 Hz)

Robot za procesiranje jaja upravljan semi-automatski

The Touch Bionics i-LIMB HandMioelektrična kontrola

10

The Kuiken Arm

http://www.wired.com/science/discoveries/news/2007/08/bionic_arm

Internacionalni tim pod rukovodstvom Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL, Stuart Harshbarger, P.I.) u Merilendu je razvio prototip prve integrisane proteze ruke kojom korisnik upravlja voljno. Signali koje stvar korisnik se snimaju na mišićima koji su reinerviraninervima koji u zdravom telu prenose informacije do mišića koji upravljaju šakom.

11

REDUKCIJA SPASTICITETA

RESTORACIJA VIZIJE

RESTORACIJA SLUHA (COCHLEAR IMPLANT)

PACEMAKER (SRCE)

RESTITUCIJA SENZORNIH FUNKCIJA

RESTITUCIJA STAJANJA I HODANJA

RESTITUCIJA MANIPULACIJE I HVATANJA

RESTITUCIJA DISANJA

KONTROLA EPILEPSIJE

REDUKCIJA HRKANJA I SLEEP APNEA

REGENERACIJA NERAVA

KONTROLA BEŠIKE

RESTITUCIJA URINARNIH FUNKCIJA

ELEKTRO-EJAKULACIJA

WOUND HEALING

SUPRESIJA BOLA

VEŽBANJE MIŠIĆA

LEČENJE RANA NA KOŽI

KOREKCIJA SKOLIOZE I KIFOZE

KONTROLA JEZIKA POSLE REKONSTRUKTIVNE HIRURGIJE

KONTROLA TREMORA

NEURALNE PROTEZE

12

Napajanje

Oscilator

Izlaznistepen

Provodnici

Elektrode

PACEMAKER Davač ritma srcu

Restoracija funkcija mokraćnog mehura:kontrola pražnjenja/inkontinencije

FineTech-Brindley stimulator (VOCARE)

13

Neuralne proteze za hvatanjeNeuralne proteze za hvatanje

Actigrip®, Neurodan, DKPopović et al., 2001-2004

Sistem uključuje spoljnu jedinicu sa 1 AA baterijom, antenu koja se postavlja na kožu “iznad” implantiranog stimulatora, i prekidač ugrađen u uložak cipele koji bežično šalje signal za uključenje.

Jednokanalni implantibilni stimulator za korekciju padajućeg stopala. Ljubljana 1984.

14

Xerogram (iz Hart et al., 1998, © IEEE)

IMPLANTIBILNA NEURALNA PROTEZA ZA HVATANJEFREEHAND®, Neurocontrol, Cleveland, OH, U.S.A.

Selektivna stimulacija primenom multi-kontaktne elektrode

15

Merenje električne aktivnosti sa nerva koristeći “cuff” elektrodu i implantirani (ugrađen u telo) pretvarač koji “šalje” informaciju o aktivnosti nerva.

Aalborg Univerzitet, SMI, Danska, 2000

Freehand system® proširen cuff elektrodom na digitalnom nervu. Signal sa ove elektrode je korelisan sa klizanjem objekta u odnosu na kažiprst, pa se koristi za kontrolu intentiteta stimulacije.Od: Morten Haugland, SMI, Aalborg Univerzitet i Neurodan A/S, Aalborg, DK

16

KOHLEARNA PROTEZA

Restoracija zvuka u osoba kod kojih je očuvan auditorninerv.

Biološki mehanizam

17

Kohlearnaproteza

NEURALNE PROTEZE ZA VID

18

Iz W.H. Dobelle “Artificial Vision for the Blind by Connecting a Television Camera to the Visual Cortex”. (2000) American Society of Artificial Internal Organs. Lippincott Williams & Wilkins, Baltimore, MD.

Osoba koja ne vidi sa kamerom u desnoj polovini rama naočara i laserskim pokazivačem na levoj polovini rama naočara.

Mapa fosfina u vidnom polju. Polje elektroda na desnoj polovini ocipitalne regije korteksa stvara sliku od 20 x 8 cm u levoj polovini divnog polja na rastojanju od dužine ruke. Fosfini stvoreni elektrodama #22 and #58 se pojavljuju levo od vertikalnog meridijana, a najviši fosfini su proizvod elektrode #1.

Raspored elektroda gledajući kroz elektrodu. Strelica povezuje elektrodu 19 na skici i na implantu (xerogram)

19

RETINALNE PROTEZE

Izmerena aktivnost kortikalnih ćelija primenom iglenih elektroda

20

73 ćelije snimljene sa 5 Michigan elektroda

21

Kortikalni signali upravljaju robotom. Od Andrew Schwartz

BMI upravljanje veštačkom rukom (robotom) Od: Miguel Nikolelis

22

Korelacija stvarne aktivnosti i položaja u prostoru predviđenog na osnovu kortikalnih signala (električne aktivnosti kore velikog mozga).

MODELIRANJE I SIMULACIJA

23

Modeliranje hodanja koristeći merene veličine i procenjene parametre sa biološkog objekta

24

Primena prikazanog modela i snimanje električnih signala u realnom vremenu (Popović et al., 1993, IEEE Trans Biomed Eng)

Osnovni fiziološki sistemi

25



26



27


biomedicinsko inženjerstvo i tehnologije_uvod - ppt

Documents