Osnovi biomedicinskih uređaja

Opis predmeta

Predmet Osnovi biomedicinskih uređaja ima za cilj da studenta uvede u osnove poznavanja principa funkcionisanja vizualizacionih i mernih uređaja koji se koriste u biomedicinskim istraživanjima, kao i u kliničkom i laboratorijsko eksperimentalnom radu.

Studenti čije je osnovno obrazovanje u oblasti prirodno-matematičkih, tehničkih i informatičkih nauka će u ovom predmetu moći da steknu znanja koja mogu biti osnova za izradu doktorske disertacije, a gde se očekuje naučni doprinos u hardverskim i softverskim unapređenjima mernih ili vizualizacionih uređaja ili realizaciji prototpia sopstvenih konstrukcijskih rešenja ovakvih uređaja.

Studenti čije je osnovno obrazovanje iz oblasti bioloških, hemijskih, biotehničkih, medicinskih i srodnih nauka će u okviru ovog predmeta steći osnovna znanja o principima funkcionisanja, praktičnim rešenjima, ograničenjima i optimizaciji korišćenja pojednih biomedicinskih mernih ili vizualizacionih uređaja.

Predavanja se oslanjaju delom na bibliografiju koju dostavlja predmetni nastavnik u obliku svojih publikacija u ovoj oblasti, a delom na savremenu literaturu koja je relevantna za predložene teme. Saradnici Istrazivačko razvojnog centra za bioinženjering BIOIRC u Kragujevcu, obezbeđuju potpunu podršku studentima u zadacima postavljenim u ovom predmetu.

Student je obavezan da uradi i odbrani jedan projekat, specificiran od strane profesora. Za studente sa osnovom iz prirodno-tehnickih nauka projekat se oslanja na naučne radove iz tehničke literature, a za studente sa biomedicinskom osnovom projekat predstavlja obradu odredjene teme iz biomedicinskih nauka.

Struktura predmeta:

Predavanja: 8 nedelja x 3 časa

Vezbanja: 4 nedelje x 3 časa

Konsultacije: 3 nedelje x časa

Obaveze studenta:

Student je obavezan da uradi i odbrani jedan projekat.

Ispit: Usmeni

Predmet ima 10 ESPB bodova

Objasnjenja

Predavanja sadrže materiju iz Programa predmeta. Podržana su materijalom na sajtu premeta i literaturom koju profesori specificiraju. Vežbanja imaju za cilj da studenta upute u korišćenje literature i specijalizovanog softvera i pomognu u izradi projekta

Konsultacije služe da studentu pomognu u rešavanju zadataka postavljenim projektom.

Sadržaj predmeta

• 1. Principi funkcionisanja i osnovi primene uređaja za merenje koncentracija biološki aktivnih supstanci u uzorcima biološkog materijala. Principi registrovanja, obrade i prikaza bioloških signala
  Osnovne teorijske postavke iz oblasti imunoloških analiza kompetitivnog i nekompetitivnog tipa. Principi funkcionisanja i konstrukcijska rešenja gama i beta brojača. Principi funkcionisanja fluorometara, luminometara i spektrofotometara. Hromatografske metode. Osnovne teorijske postavke metoda emisione i apsorpcione spektroskopije i principi funkcionisanja mernih uređaja koji se koriste u ovim metodama. Parametri kontrole kvaliteta laboratorijskih biomedicinskih mernih uređaja. Teorijske osnove generisanja, prenosa, registrovanja i obrade bioloških signala. Principi funkcionisanja EKG, EEG i EMG uređaja
• 2. Principi funkcionisanja i osnovi primene uređaja za ultrazvučnu vizualizaciju u biomedicini. Principi termografske vizualizacije u biomedicini
  Biofizički osnovi ultrasonografije. Vrste ultrasonografije. Doppler ultrasonografska vizualizacija i merenje protoka. 4-D ultrasonografska vizualizacija. Ograničenja primene i izvori pogrešnih interpretacija nalaza dobijenih ultrasonografskim dijagnostičkim metodama. Osnovne teorijske postavke, primeri praktičnih rešenja i primene termografskih sistema u biomedicini.
• 3. Osnovne teorijske postavke i praktična rešenja uređaja rentgen dijagnostike u biomedicini
  Istorijski podaci i razvoj uređaja za rentgen dijagnostiku. Principi generisanja regntgenskog zračenja i dobijanja rentgenske slike. Vrste rentgen dijagnostičkih uređaja. Radiografija i radioskopija. Uređaji za pojačanje slike i digitalizacija rentgenske slike. Digitalna suptrakciona angiografija. Digitalna mamografija.
• 4. Metode kompjuterizovane tomografije (CT) u biomedicini
  Teorijske postavke, principi funkcionisanja i konstrukcijska rešenja uređaja za CT dijagnostiku. Algoritmi za rekonstrukciju i obradu slike u CT dijagnostici. Principi funkcionisanja “spiral CT” uređaja. Principi funkcionisanja “multislice CT” uređaja. Napredne mogućnosti savremenih CT uređaja (CT angiografija, virtuelna kolonoskopija...).
• 5. Metode nuklearne magnetne rezonance (NMR) u biomedicini
  Osnove NMR spektroskopije. Teorijske postavke magnetic resonance imaging-a (MRI). Principi funkcionisanja i konstrukcijska rešenja uređaja za MRI dijagnostiku. Funkcionalna MRI (fMRI) dijagnostika. Savremene specijalizovane MRI tehnike.
• 6. Nuklearno medicinske dijagnostičke metode - funkcionalna dijagnostika i imaging metode
  Biofizički osnovi nuklearne medicine. Radionuklidi i radiofarmaci. Osnovni principi funkcionalne nuklearno medicinske dijagnostike i uređaji koji se koriste u ovim metodama.. Teorijske postavke, principi funkcionisanja i praktična rešenja gama scintilacionih kamera. Metode planarne scintigrafije. Metode tomografske rekonstrukcije u nuklarnoj medicini. Principi tomografije pojedinačnim fotonima (Single photon emission thomography-SPET). Principi pozitronske emisione tomografije (PET). Osnovni principi savremenih hibridnih sistema za multimodal imaging (PET/CT, SPET/CT, PET/MRI). Multimodal imaging uređaji namenjeni za male laboratorijske životinje.
• 7. DICOM i PACS
  Tipovi medicinskih slika. Istorijski razvoj DICOM standarda. Format DICOM podataka. DICOM servisi. DICOM softveri za formiranje, konverziju, pregledanje i transfer DICOM formata medicinskih slika. Arhitektura PACS sistema. Značaj integrisanje PACS sistema u bolnički (HIS) i radiološki (RIS) informacioni sistem.
• Telemedicina
  Uvod u telemedicinu. Osnovni infrastrukturni resursi potrebni u telemedicini. Interaktivna fiziologija. Telekardiologija. Telemedicina u elektrostimulaciji srca. Telehirurgija sa 3D podrškom. Preoperativno planiranje/simuliranje operacija, intraoperativno vođenje, postoperativna analiza. Primeri realizacije telemedicinskih sistema.

Vežbe prate predavanja i služe da svakom studentu omoguće da se upozna konkretna rešenja biomedicinskih mernih i vizualizacionih uređaja.

Konsultacije

U okviru konsultacija studenti dobijaju pomoć u rešavanju zadataka definisanih projektom u okviru predmeta. Uz konsultacije student treba da bude u stanju da dalje samostalno kreira rešenje postavljenog projektnog zadatka.

Osnovna literatura

• 1. Ingram D, Bloch R, eds. Mathematical methods in medicine Part 1 and Part 2. Wiley Interscience Publication, 1984
• 2. Edward H. Shortliffe (Editor), James J. Cimino (Editor). Biomedical Informatics: Computer Applications in Health Care and Biomedicine (Health Informatics). Springer Science Bussines Media LLC, 2006
• 3. Arnulf Oppelt (Editor). Imaging Systems for Medical Diagnostics: Fundamentals, Technical Solutions and Applications for Systems Applying Ionizing Radiation, Nuclear Magnetic Resonance and Ultrasound. Publicis KommunikationsAgentur GmbH, BMA, Erlangen, Germany, 2005
• 4. Krzysztof Iniewski (Editor). Medical Imaging: Principles, Detectors, and Electronics. Wiley and Sons Inc, Hoboken New Jersey, 2009
• 5 Enrico Coiera (Author). Guide to Medical Informatics, the Internet and Telemedicine. Publisher: A Hodder Arnold Publication; 1 edition (January 15, 1997)