Биоинжењеринг и

Биомедицинско

инжењерство

Prof dr Bogdan Ašanin

Medicinski fakultet Podgorica

Clan tima BioEMIS projekta

Током последњих неколико година дошло је до

великих промjена у системима здравствене заштите,

од традиционалних шема здравствене заштите

прешло се према системима здравствене заштите

који су много више зависни од технологије.

дијагнозa (нпр. скенери тијела)

лијечење (терапију зрачењем и минимална

инвазивна хирургија)

интеграција здравствених система (преко

информационих технологија).

Neosporna je činjenica da je napredak u

medicini prouzrokovan „bumom“ u

nauci i tehnologiji.

Većina medicinskih instrumenata i

dijagnostičkih metoda i postupaka su

rezultat zajedničkog rada ljekara,

inženjera i naučnika.

Svakodnevno je potrebno održavati sve

složenije medicinske uređaje i sisteme

kod kojih se gubi granica između hardvera

i softvera.

Vrijeme moderne medicine

Početak

• 1895-Vilhelm Rentgen-otkrio x-zračenje

-snimio šaku svoje supruge, a zatim šaku

poznatog švajcarskog anatoma Alberta

fon Kelikera

1901-Nobelova nagrada za fiziku

Danas - 2015 god. Vrijeme moderne medicine

Vrijeme moderne medicine

Skener CT

Vrijeme moderne medicine

• Kompjuterska tomografija(CT)

• 1962-Alan Kormak-fizičar

• 1972-Goldfri Haunsfild-elektro-inženjer

• 1979-Nobelova nagrada za fiziologiju i

medicinu

Vrijeme moderne medicine

Vrijeme moderne medicine

CT slike predstavljaju vrijednosti

koeficijenata apsorpcije X-zraka

različitih tkiva

Vrijeme moderne medicine

Magnetno-rezonantno snimanje (MR)

Magnetno-rezonantno snimanje (MR)

Vrijeme moderne medicine

MRI slike predstavlja sliku distribucije

protona(jezgara atoma vodonika ) i sliku

distribucije vremenskih konstanti T1 i T2,

koje karakterišu proces relaksacije vektora

magnetizacije koje zavise od vrste tkiva

2003.Nobelova nagrada za Fizologiju i

medicinu

Paul Lauterbur-hemičar-Univeritet u Illinoisu i

Peter Mansfield-fizičar-Univerzitet u

Nottingham

Moderne vizualizacione tehnike Metode nuklerne medicine(SPECT i PET)

SPECT

SPECT

Moderne vizualizacione tehnike

PET(detektuje metabolizam unutar tjelesnih tkiva)

PET

Moderne vizualizacione tehnike Funkcionalna magnetna rezonanca(fMRI)-detektuje nivo

oksihemoglobina u ljudskom mozgu-BOLD signal

Vrijeme moderne medicine

Visoka prostorna rezolucija fMRI

omogućila je indetifikaciju područja

mozga uključenih u kognitivne funkcije

i odredila korelaciju izmedju moždane

aktivnosti i ponašanja

Moderne vizualizacione tehnike Nearinfrared spectroscopy(NIRS)

NIRS (near-infrared spectroscopy) & EEG (electroencephalography)

Vrijeme moderne medicine

Spektroskopija u infracrvenom spektru (NIRS) i registrovanje optičkih signala (EROS) vezanih za dogadjaje, su metode kojima se in vivo mjeri promjena hemodinamike mozga i oksigenacije krvi

Evocirani potencijali

EP se označavaju odvodjenje i analizu električnih talasa biološkog porijekla na električni i fiziološki podražaj.

Primeri nenormalnosti SSEP kod

bolesnika sa Vilsonove bolesti Octopus vidno polje i vidni evocirani potencijali

Vrijeme moderne dijagnostike u

medicini

• Otvoreno pitanje:

Koliko brzo ćemo prevazići postojeći

tehnološki raskorak u rapidno

napredujućim dijagnostičkim i još uvijek

limitirajućim terapijskim

mogućnostima?

Operativne tehnologije u

medicini

• Mikrohirurška tehnika

• 1961-House

• 1968-M.G. Yasargil

Operativne tehnologije u medicini

Kavitron ultrasonični hirurški aspirator(CUSA)

Intraoperativno ultrazvučno snimanje(IOUS)

Operativne tehnologije u

medicini

Laser -Nd:YAG

-CO2

Operativne tehnologije u

medicini

• Endoskopija

Operativne tehnologije u

medicini

• Intraoperativni neurofiziološki monitoring

• EMG

Operativne tehnologije u

medicini

• Elektroencefalografija(EEG)

• Elektrokortikografija(ECoG)

• Elektrostimulacija korteksa

Neuronavigacija

Operativne tehnologije u

medicini

• Šta je neuronavigaciona hirurgija?

• 1990-početak

• kompjuterski sistem pomaže hirurgu u preciznoj lokalizaciji lezija,

• planiranje svake faze operacije kroz 3D

• proračun idealnog pristupa tumoru,

• preoperativno simuliranje operacije,

• praćenje na monitoru svake faze operacije

Neuronavigacija

Operativne tehnologije u medicini

Operativne tehnologije u medicini

Robotska hirurgija

Биоинжењеринг

Шта је биоинжењеринг?

Биоинжењеринг је коришћење

техничких и научних знања за добробит

човјечанства кроз конципирање,

пројектовање, израду, руковање и

одржавање, уређаја, процеса или

софтвера. Инжењери чине техничка

рјешења за проблеме.

Шта је Биомедицинско инжињерство

и чиме се бави?

Биомедицинско инжењерство је

дисциплина која унапређује знање у

инжењерству, биологији и медицини, и

побољшава здравље кроз

интердисциплинарне активности које

интегришу инжењерскe наукe са

биомедицинским наукама и клиничкoм

праксoм

Које су Специјалистичке области?

-биоинструментариј(биоелектроника),

-биомеханика,

-биоелектрицитет

-биоматеријали,

-биохемијски инжењеринг

-физиолошки инжењеринг(системи за

физилогију),

-клинички инжењеринг,

-рехабилитациони инжењеринг

Биоинструментариј(биоелектроника) је примјена

електронике и технике за развој уређаја који се

користе у дијагностици и лијечењу болести.

Рачунари постају све значајнији

биоинструментариј, од микропроцесора који се

користи да ураде разне мале задатке до рачунара

велике снаге потребне да се обради велику

количину информација у здравственом систему

Holter Monitor

Loop Recorders

Loop Recorder

Биомеханика је механика примијењена на

биолошке или медицинске проблеме. Она

обухвата проучавање кретање, деформације

материјала, проток у тијелу и у уређајима, пренос

хемијских састојака преко биолошких и

синтетички медија и мембрани.

вјештачко срце и срчани залистци

вјештачки бубрег

вјештачки кук

боље разумијевање функције органа и мишићно-

скелетног система.

Биохемијски инжењеринг проучава хемијске

интеракције између организма и вјештачких

материјала.

Stent

Биоматеријали су ткива и материјали који се

користе за имплантацију. Разумијевање својства

живог материјала је од виталног значаја у изради

имплантата.

избор одговарајућег материјала за уградњу у

људском тијелу може бити један од најтежих

задатака са којима се суочава биомедицински

инжењер.

легуре метала, керамика, полимери и композити

користе се као имплантациони материјали.

биоматеријали морају бити нетоксични,

некарциногени, хемијски инертани, стабилани, и

механички довољно јаки.

Implantable Cardioverter Defibrillator (ICD)

Electronic Implants

Intelligent Implants and Surgical Instruments

Биоелектрицитет проучава

биолектричну активност организма,

који је основа неуролошког система и

већине виталних процеса у организму.

Биоелектрични инжењер проучава те

биоелектричне процесе и користи их

за за потребе дијагностике у

медицини.

Физиолошки инжењеринг( Системи за

физиологију) је термин који се користи да

опише аспект биомедицинског инжењерства

који се користи да се стекне свеобухватно и

интегрисано разумијевање функције

живих организама, од бактерија до људи.

Клиничка инжењеринг је примјена технологије за

здравствену заштиту у болницама.

.Клинички инжењер је члан тима здравствене

заштите уз љекара, медицинску сестру и остало

медицинског особља.

Клинички инжењери су одговорни за развој и

одржавање компјутерске базе података

медицинских инструмената и опреме и

коришћење софистицираних медицинских

инструмената.

Они такође могу да раде са љекарима на

пројектима прилагођавања инструмента за

специфичне потребе љекара и болнице.

Biomedical Signal Processing and Analysis

Рехабилитациони инжењеринг проширујe

могућности и побољшање квалитета живота за

особе са физичким оштећењима.

производи њиховог рада су лични, често развијени

за одређене појединце или мале групе

рехабилитациони инжењер често ради директно на

инвалидитету једне особе.

Све специјализоване области биомедицинког

инжењерства често зависе једна од друге.

Биомедицински инжењер који ради у примјењеним

областима ће користити знање које је прикупио од

биомедицинских инжењера који раде у базичним

областима.

На пример, дизајн вјештачког кука је у великој мјери

потпомогнут и биомеханичким студијама кука. Силе

које дјелују на кук опредјелјују дизајн и избор

материјала за протезу.

Слично томе, пројектовање система за електрично

стимулисање парализованих мишића да се покрену

користиће знања о људском мишићно-коштаном

систему

Гдје раде Биомедицински инжењери ?

Биомедицински инжењери су запослени у индустрији, у

болницама, у истраживачким капацитетима образовних и

здравствених установа, у настави, у државним

регулаторним агенцијама.

У индустрији, они раде на дизајнима имплантаната

разумијевањем живих система и технологије

Они могу бити укључени у тестирање перформанси нових

производа, тестирање производа и безбједности, као и

успостављање безбједносних стандарда за уређаје.

Биомедицински инжењер треба да има

разумијевање живог система,науке и

терминологије о живом систему.

Биомедицински инжењер обезбеђује везу између

професионалаца са медицинским, техничким и

другим знањима.

врхунски биомедицински инжењер мора да има

изузетно добро познавање физиологије

Када се ради у одређеној области биомедицине,

такође је потребно да зна како болест мијења

функције

Razvoj bioinžinjeringa (BI) i medicinske

informatike (MI) u Crnoj Gori

1. • Rehabilitacioni inženjering.

2. • Medicinska robotika i biomehanički sistemi.

3. • Medicinska informatika, E-zdravstvo i telemedicina.

4. • Medicinska elektronika i medicinska instrumentacija.

5. • Studijski programi i predmeti iz oblasti BE i MI.

6. • BioEMIS - Studies in Bioengineering and Medical Informatics-

530423-TEMPUS-1-2012-1-UK TEMPUS-JPCR

Razvoj rehabilitacionog inženjeringa

Institut za fizikalnu medicinu, rehabilitaciju i

reumatologiju "Dr Simo Milošević" AD Igalo, osnovan

je 1949. g.

To je pionir moderne fizikalne i preventivne medicine,

rehabilitacije, talasoterapije i wellness i postao je jedan

od vodećih međunarodnih centara za rehabilitaciju djece,

odraslih i starijih osoba.

Institut za Fizioterapiju otvoren je 1976, i razvio se u

Fakultet primijenjene fizioterapije(2004), što Institut Igalo

čini članom Univerziteta Crne Gore.

Razvoj medicinske robotike i biomehaničkih

Sistema Razvoj robotike i biomehaničkih sistema u Crnoj Gori datira iz 1975

god., kada je na Fakultetu elektrotehnike osnovana Laboratorija za

robotiku .

Osim medicinske robotike pokrenuto je i više istraživanja iz

biomehanike ( analize hoda, senzori biomehanike, itd). Laboratorija je

bila aktivana sve do kraja 90 god. U okviru nje je urađeno nekoliko

projekata, više diplomskih radova, nekoliko magistarskih i doktorskih

teza i brojni naučni radovi.

Kasnije, oblast robotike je izvođena na Mašinskom fakultetu,

Univerziteta Crne Gore s naglaskom na modeliranje kosti i kičme.

Sada je Laboratorija za robotiku manje aktivna.

Razvoj MI, E-zdravstva i telemedicine

-U Crnoj Gori telemedicinske usluge počele su se

razvijati od 90-tih godina. One su se uglavnom

zasnivale na individualnim pokušajima da se prenesu

digitalizovane slike u patologiji između Kliničkih Centara

u Srbiji i Crnoj Gori u okviru projekta "Telemedicina: Prva

telepatološka mreža u Jugoslaviji", 1998 godine.

-Osim toga, bilo je aktivnosti na digitalizaciji i prenosu

elektronskih snimaka sa CT (Computer tomografija) i

MR (magnetna rezonanca) u okviru Klliničkog Centra u

Podgorici pomoću nekoliko softverskih alata.

-Značajna dostignuća u ovoj oblasti su ostvarena u

teleonkologiji u okviru saradnje onkološkog

odjeljenja Kliničkog Centra u Podgorici sa Institutom

za onkologiju, Sremska Kamenica, Srbija.

Značajan iskorak u telemedicini započeo je sa

pilot projektom "TeleCG-uvodjenje

telemedicinske mreže u CRNOJ GORI", 2004, u

izvođenju od strane Ministarstva zdravlja Crne

Gore u saradnji s Univerzitetom Crne Gore .Cilj je

bio da se povežu koronarne jedinice u tri

grada; Bar (južno) i Berane (sjeverno) s

Kliničkim Centrom u Podgorici.

.

Sa početkom 2004.godine počeli su da se

implementiraju moderni informacioni sistemi u

različitim djelovima sistema zdravstvene

zaštite, počevši od javnih apoteka (2004), Fonda

zdravstvenog osiguranja (2006) i nekoliko

ustanova primarne zdravstvene zaštite (2007). Od

2009. u svim centrima primarne zdravstvene

zaštite u Crnoj Gori završena je

implementacija informacionog sistema.

Razvoj Medicinske elektronike i medicinske

instrumentacije Razvoj uređaja medicinske elektronike i medicinske

instrumentacije u Crnoj Gori započela je mala kompanija EMI iz

Podgorice sa dizajniranjem nekoliko instrumenata za stimulaciju

mišića.

Na Univerzitetu Crne Gore razvoj ove discipline započeo je osnivanjem

Centra za primijenjenu elektroniku na Elektrotehničkom fakultetu,

2002 god.

Aktivnosti Centra rezultirali su brojnim publikacijama, objavljenim u

međunarodnim i domaćim časopisima i konferencijama. Takođe, brojne

diplome i magistarske teze su završene. Nekoliko prototipova

instrumenata su dizajnirani.

Studijski programi i predmeti iz oblasti BE i

MI

Dva Tempus projekta pokrenuli su razvoj BE i MI u

obrazovanju u Crnoj Gori.

Kao rezultat prvog projekta razvijen je MI program na

Univerzitetu Crne Gore s naglaskom na e-vladu i e-

zdravstvo. To je bila neka vrsta akademskog MSc

programa koji još nije zaživio u praksi.

Studijski programi i predmeti iz oblasti BE i

MI

Drugim projektom uvedene su specijalističke i

magistarske studije primijenjene elektronike na

Elektrotehničkom fakultetu Univerziteta Crne Gore, kao

i nekoliko predmeta iz BE i MI; kao "Medicinska

elektronika", "Biomedicinski instrumentaciju i mjerenja" i

"Sistemi za identifikaciju".

Studijski programi i predmeti iz oblasti BE i

MI

"Medicinska informatika i statistika" na Visokoj

medicinskoj školi u Beranama,

"Informatika u medicini" na Medicinskom fakultetu,

"Informatika u dentalnoj medicini" na programu

stomatologije,

"Medicinska informatika" na doktorskim studijama

Medicinskog fakulteta i

"Biomedicinska informatika sa elementima zdravstvene

statistike" na Fakultetu primijenjene fizioterapije.

Neki elementi BE i MI postoje i na specijalizaciji iz

radiologije u sklopu Medicinskog fakulteta Univerziteta

Crne Gore

• BioEMIS - Studies in Bioengineering and Medical Informatics-

530423-TEMPUS-1-2012-1-UK TEMPUS-JPCR

Rukovodilac projekta ispred UCG kao partnera: Prof. dr. Radovan

Stojanović-ETF

Rezultat:

Postdiplomske specijalističke studije u

MEDICINSKOJ ELEKTRONICI, u trajanju

1 godine - modul 1,

Postdiplomske magistarske studije u

MEDICINSKOJ ELEKTRONICI u trajanju

od 1 godine - modul 2.

Analiza potreba kadrova BE i MI • U Crnoj Gori nema infrastrukture za razvoj BE i MI ,

osim jedne laboratorije na Elektrotehničkom fakultetu

koja samo djelimično zadovoljava potrebe .

• Nedostatak kadrova za realizaciju nastave u Be i MI u

Crnoj Gori je značajno izražen .

•Tržište rada u Crnoj Gori ne priznaje BE i MI kao

zanimanje unutar svog okvira kvalifikacija .

Potrebe za BE i MI obrazovanjem su rezultat razvoja

zdravstvenog sistema Crne Gore, kao i geografskih i

ekonomskih karakteristika Crne Gore.

Tampere University of Technology(14

Departmans) Department of Electronics and Communications Engineering

Prof dr Jari Viik

Research Labs

Computational Biophysics and Imaging Group (CBIG)

EBMM

Environmental Health

Laboratory of Radio Network Planning (RNP)

RF Electronics Group

RF Integrated Circuits Laboratory

Signal processing for wireless positioning

VASIM-Vascular Imaging Group

WISE

Kako biti u toku sa meteorskim razvojem tehnologije

i medicine?

Stalno učenje i usavršavanje

Kritičnost prema ličnom radu

Praćenje stručnog napretka

Hvala za pažnju!