InŜynieria Biomedyczna

Transkrypt

1 InŜynieria Bio krótka charakterystyka InŜynieria, która Ŝyje. Jeśli czegoś nie dostrzegasz, nie moŝesz tego zbadać Wykorzystano materiały własne, uŝyczone i dostępne w Internecie

2 Medycyna bez techniki? Nie sposób wyobrazić sobie współczesnej profilaktyki, działań w zakresie diagnozy, terapii i rehabilitacji leczniczej bez nowoczesnych rozwiązań technicznych w zakresie materiałów, urządzeń i metod (procedur)

3 Technika zmienia medycynę od lat 1816 R.T. Laennec - stetoskop 1895 W.K. Roentgen - promieniowanie X 1903 W. Einthoven, elektrokardiografia 1931 A. Hyman - pierwszy stymulator serca 1938 A. Fleming, penicylinę 1953 J.D. Watson i F. Crock, DNA 1967 C. Barnard, transplantacja serca 1971 G. Hounsfield, tomograf komputerowy...

4 IB Aparatura Informatyka Obrazowanie medyczne Biomateriały Sztuczne organy Biopomiary InŜynieria rehabilitacji Biotechnologie Biomechanika Biosystemy

5 Aparatura Informatyka Sztuczne organy Obrazowanie medyczne InŜynieria rehabilitacji Biomateriały Biosystemy Biotechnologie Biopomiary Biotechnologie Biosystemy Biomechanika Analiza procesów biochemicznych, białek, genomu, terapia genowa, inŝynieria tkanek, przemian metabolicznych Badanie procesów sterowania w układzie nerwowym, krwionośnym, oddechowym, odpornościowym..., oraz modelowanie tych układów. System detekcji komórek Analizator DNA System do ceny skutków działania leków, przemian metabolicznych

6 Badania genetyczne leczenie chorób nowotworowych przeciwdziałania chorobom serca leczenie hemofilii, cukrzycy, choroby Alzheimera, Parkinsona, mukowiscydozy, HIV i innych Mikromatryce Analiza komputerowa (rozpoznawanie wzorców)

7 Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Aparatura Informatyka Obrazowanie medyczne Biomateriały Biopomiary Biopomiary Biotechnologie Biosystemy Biomechanika Bioczujniki - pomiar sygnałów bioelektrycznych, temperatury, wielkości biochemicznych, mechanicznych, metody ultradźwiękowe i optyczne) Czujnik genów do detekcji określonych sekwencji DNA głowice ultradźwiękowe 20MHz (1W i 2W)

8 Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Biopomiary Aparatura Biosystemy Informatyka Biomechanika Obrazowanie medyczne Biomateriały Biotechnologie Aparatura Przyrządy do EKG, EEG, reografy, monitory pracy serca, respiratory, stymulatory, defibrylatory, stymulatory mięśni, elektryczne przyrządy chirurgiczne, kliniczne laboratorium, lasery, przyrządy opieki domowej) Wzmacniacz obrazu EEG Pompa infuzyjna EKG

9 Wspomaganie pracy serca Stymulatory serca: w 1997 roku na świecie wszczepiono nowych i wymieniono Automatyczne defibrylatory: w 1997 roku na świecie wszczepiono nowych (54% redukcja śmiertelności)

10 Defibrylatory implantowane

11 Telemetryczny stały nadzór Miniaturowe aparaty do monitorowania czynności układu sercowo-krąŝeniowego lub składu chemicznego krwi

12 Tele stacja ultrasonografii 3D Obszary odosobnione (wyspy), znajdujące się w stanach klęski Ŝywiołowej itp Urządzenie: lekki, przenośny aparat 3D USG z łączami telekomunikacyjnymi

13 Przetrzenne badania ultrasonograficzne 60 % wzrost skuteczności diagnozy płodowych wad rozwojowych

14 Robotyka i mikrorobotyka: chirurgia naprowadzana obrazem wysoka precyzja lokalizacji struktur ukrytych lepsza koordynacja oko-ręka, krótsze procedury wyznaczanie trajektorii bezpiecznej nawigacji narzędzi lub drogi robota symulacja w celach dydaktycznych Sala operacyjna: automatyczne wspomaganie chirurga (głowica ręczna)

15 Zdalna operacja?! NEW YORK STASSBURG Zdalna operacja pęcherzyka Ŝółciowego Strassburg - New York

16 Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Biopomiary Aparatura Informatyka Obrazowanie medyczne Biomateriały Biotechnologie Biomateriały Biosystemy Biomechanika Ceramika, metale, polimery, kompozyty, materiały biologiczne, implanty tkanki miękkiej i kostnej

17 Aparatura Informatyka Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Biopomiary Obrazowanie medyczne Biomateriały Biotechnologie Biomechanika InŜynieria rehabilitacji Biosystemy Biomechanika Naczynia, tkanka kostna, tkanka mięśni szkieletu, układ głowa-szyja, płuca, fizjologia ruchu, biodynamika serca, zastawek, przedsionków, hemodynamika przepływu tętniczego, system Ŝylny, mechanika tkanek Protetyka, wózki, transport

18 (elektronika, systemy mikroprocesorowe, sterowanie Wózki, fotele (elektronika, systemy

19 Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Biopomiary Aparatura Informatyka Obrazowanie medyczne Biomateriały Biotechnologie Sztuczne organy Biosystemy Biomechanika Sztuczne serce, płuca, nerka, trzustka, krew, skóra, naczynia, sztuczne zastawki Sztuczne naczynia 215 dni Ŝycia

20 Sztuczne serce i płuco p 215 dni Ŝycia

21 Implant ślimakowy Sztuczne oko Sztuczne płuco Stymulator nerwu przeponowego Pompa insulinowa (trzustka) Proteza ręki Implanty zębowe Sztuczne narządy, implanty, protezy Silikonowe protezy chrząstek nosa i ucha, chrząstek stawowych Sztuczne serce Endoprotezy (biodra, kolana) Sztuczne naczynia, stenty Proteza piersi Pęcherz moczowy Sztuczna skóra Proteza nogi Sztuczne organy mogą stanowić co najwyŝej uzupełnienie niedoboru ludzkich narządów (przeszczepy)

22 Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Biopomiary Aparatura Biosystemy Informatyka Biomechanika Obrazowanie medyczne Biomateriały Biotechnologie Obrazowanie medyczne Radiografia, Tomografia Komputerowa, Rezonans Magnetyczny, Ultrasonografia, Medycyna Nuklearna (tomografia pozytonowa PET i jednego fotonu SPECT), metody optyczne i impedancyjne)

23 RóŜnorodność informacji przestrzennej

24 Szczegóły morfologii

25 Badania funkcjonalne Mózg podczas odpoczynku Rozwiązywanie zadania matematycznego

26 Funkcjonalne MRI Atlasy mózgu Rozumienie nowych funkcji mózgu

27 Obrazowanie multimodalne

28 Angiografia

29 Mammografia cyfrowa Wcześniejsza detekcja raka (u kobiet poniŝej 50) Mniej błędów w diagnozie Mniejsza dawka (od 20% do 80%) Znacząco krótszy czas badań (kilka sekund vs kilkanaście minut) Zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych Nowe metody obrazowania mammogramy 3D Detektor cyfrowy Film

30 Grafika komputerowa Trójwymiarowa rekonstrukcja stawu łokciowego na podstawie obrazów tomograficznych

31 Wirtualna endoskopia okręŝnicy (kolonoskopia)

32 Sztuczne organy InŜynieria rehabilitacji Biopomiary Aparatura Informatyka Obrazowanie medyczne Biomateriały Biotechnologie Informatyka Biosystemy Biomechanika Kompleksowa wiedza o pacjencie (szpitalne systemy informacyjne) Wspomaganie diagnozy (elementy sztucznej inteligencji) Czytnik CR Drukarka laserowa filmów Stacja robocza CR-QC Przeglądarka

33 Szpitalne systemy informacyjne cyfrowe gromadzenie i przeglądanie dystrybucja wielu dokładnych kopii ilościowa ocena danych\konsultacje

34 Wspomaganie diagnozy w mammografii wykrywanie mikrozwapnień przetwarzanie obrazu

35 Konkluzje W kaŝdym z obszarów kształcenia IB istotne są solidne podstawy inŝynierskie (mechanika, elektronika, informatyka, materiałoznawstwo) oraz znajomość specyfiki i wyjątkowości zastosowań biomedycznych W pracę inŝyniera biomedycznego wpisana jest: interdyscyplinarność, otwartość i elastyczność w stosowaniu róŝnorodnych metod i rozwiązań, rozumienie współczesnych problemów medycyny i biologii, znajomość realiów pracy szpitalnej, klinicznej, ambulatoryjnej