Современные проблемы биомедицинской инженерии
内容描述: Данный курс предусматривает ознакомление с современными проблемами и наиболее перспективными направлениями биомедицинской инженерии. В частности рассматриваются вопросы применения нанотехнологий в медицине, различные типы медицинских роботов, современная рентгенологическая техника, телемедицина, системы для бесконтактной регистрации физиологических показателей человека.
贷款数: 5
*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:
| *TypesOfClasses(zh-CN)* | *hours(zh-CN)* |
|---|---|
| *Lectures(zh-CN)* | 15 |
| *PracticalWork(zh-CN)* | |
| *LaboratoryWork(zh-CN)* | 30 |
| *srop(zh-CN)* | 30 |
| *sro(zh-CN)* | 75 |
| *FormOfFinalControl(zh-CN)* | экзамен |
| *FinalAssessment(zh-CN)* | устный экзамен |
零件: Компонент по выбору
循环次数: Профилирующие дисциплины
Цель
- получение теоретических знаний о современных проблемах, методах их решения и перспективах развития основных направлений биомедицинской инженерии, а также практических навыков выявления устойчивых трендов в области биомедицинской инженерии.
Задача
- формирование представления об основных тенденциях развития биомедицинских технологий и систем;
- формирование представлений о проблемах биомедицинской инженерии;
- формирование понимания связей тенденции в развитии биомедицинской инженерии с достижениями в других областях науки и техники;
- формирование умений по интерпретации и представлении результатов научных исследований.
Результат обучения: знание и понимание
- описывать основные проблемы и направления развития фундаментальных и прикладных исследований в биомедицинской инженерии;
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- формулировать задачи инженерной реализации перспективных направлений развития биомедицинских технологий и систем;
Результат обучения: формирование суждений
- анализировать современное состояние проблем в предметной области биотехнических систем и технологий;
Результат обучения: коммуникативные способности
- интерпретировать и представлять результаты научных исследований;
- осуществлять организацию процессов создания и интеграции инновационных биотехнических систем и технологий;
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- применять полученные знания и навыки в научно-исследовательской деятельности;
- способность и готовность работать с приборами и аппаратами медицинского назначения.
*TeachingMethods(zh-CN)*
Модульная технология обучения
Технологии учебно-исследовательской деятельности
Информационно-коммуникационные технологии
*AssessmentKnowledge(zh-CN)*
Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.
| *Period2(zh-CN)* | *TypeOfTask(zh-CN)* | *Total(zh-CN)* |
|---|---|---|
| 1 *Rating(zh-CN)* | Рубежный контроль 1 | 0-100 |
| Лабораторная работа "Технические характеристики преобразователей для медицинских акустических приборов " | ||
| Лабораторная работа "Ультразвуковые сканирующие системы в медицинской диагностике " | ||
| 2 *Rating(zh-CN)* | Рубежный контроль 2 | 0-100 |
| Лабораторная работа "Прогноз развития биомедицинской инженерии " | ||
| Выполнение проекта «Анализ проблемы и предложение решения с учетом актуальных тенденций современной медицинской инженерии» | ||
| *TotalControl(zh-CN)* | экзамен | 0-100 |
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
| *TypeOfTask(zh-CN)* | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | *Grade4(zh-CN)* | *Grade3(zh-CN)* | *Grade2(zh-CN)* | |
| Лабораторная работа | Проявлена превосходная теоретическая подготовка. Необходимые навыки и умения полностью освоены. Результат лабораторной работы полностью соответствует её целям. | Проявлена хорошая теоретическая подготовка. Необходимые навыки и умения в основном освоены. Результат лабораторной работы в основном соответствует её целям. | Проявлена удовлетворительная теоретическая подготовка. Необходимые навыки и умения частично освоены. Результат лабораторной работы частично соответствует её целям. | Проявлена неудовлетворительная теоретическая подготовка. Необходимые навыки и умения не своены. Результат лабораторной работы не соответствует её целям. |
| Устные опросы | Демонстрирует системные теоретические знания, владеет терминологией, логично и последовательно объясняет сущность явлений и процессов, делает аргументированные выводы и обобщения, приводит примеры, показывает свободное владение монологической речью и способность быстро реагировать на уточняющие вопросы | Демонстрирует прочные теоретические знания, владеет терминологией, логично и последовательно объясняет сущность, явлений и процессов, делает аргументированные выводы и обобщения, приводит примеры, показывает свободное владение монологической речью, но при этом делает несущественные ошибки, которые исправляет самостоятельно или при незначительной коррекции преподавателем | Демонстрирует неглубокие теоретические знания, проявляет слабо сформированные навыки анализа явлений и процессов, недостаточное умение делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает недостаточно свободное владение монологической речью, терминологией, логичностью и последовательностью изложения, делает ошибки которые может исправить только при коррекции преподавателем. | Демонстрирует незнание теоретических основ предмета, несформированные навыки анализа явлений и процессов, не умеет делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает слабое владение монологической речью, не владеет терминологией, проявляет отсутствие логичности и последовательности изложения, делает ошибки, которые не может исправить даже при коррекции преподавателем, отказывается отвечать на занятии |
*EvaluationForm(zh-CN)*
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Введение в дисциплину. Предмет дисциплины и ее задачи. Структура, содержание дисциплины, ее связь с другими дисциплинами учебного плана и роль курса в подготовке магистров по направлению «Медицинский инжиниринг». Основные достижения в области биомедицинской инженерии и их авторы, удостоенные Нобелевских премий. Роль инноваций в сфере обращения наукоемкой биомедицинской техники.
- Сферы применения биомедицинской инженерии. В здравоохранении: фундаментально научное здравоохранение (генная инженерия), фармакология (синтез и объемное моделирование лекарственных веществ). В медицине экстремальных (критических) состояний: микро роботы, лазерные и сенсорные системы. В медицинской промышленности: проектирование и изготовление биосенсорных систем для биотехнических комплексов различного назначения. В отраслевой медицине: авиационная и космическая аппаратура контроля и поддержания жизнедеятельности человека, спортивные радиоэлектронные комплексы и тренажеры, технические средства курортносанаторной медицины, тренажно моделирующие комплексы профессиональной подготовки специалистов различного профиля (в атомной энергетике, транспорте, космосе, информационных службах и т.д.).
- Тенденции и проблемы в развитии биомедицинской инженерии. Бионанотехнологии. Современные информационные технологии обеспечения диагностики, терапии и прогнозирования состояния организма. Понятие NBIC конвергенции. Многофакторные энергетические воздействия в диагностических и терапевтических целях, в т.ч. на клеточном и генном уровне. Применение новых факторов физического (терапевтического) воздействия: лазерного излучения, сложно модулированных электромагнитных полей и др., как на отдельные органы, так и на весь организм человека. Активное развитие медицинских роботов. Активное внедрение цифровых технологий в медицину.
- Бионанотехнологии. Краткая история развития нанотехнологий. Принципы действия и особенности сканирующих зондовых микроскопов: туннельного, атомного силового, оптического микроскопа ближнего поля и др. Перспективы создания бионанороботов.
- Биомедицинские микросистемы. Классификация, особенности конструкций, примеры применения микросистем в медицинской практике: кардиологии, хирургии, урологии, терапии, офтальмологии, реабилитологии и т. д. Микросистемы с использованием волоконной оптики для лазерной ангиопластики, основанные на лазерной спектроскопии изображений и на координатночувствительной локации.
- Медицинские микро робототехнические системы. Классификация микроробототехнических систем: реабилитационные, сервисные и для клинического применения. Недостатки современных технических средств реканализации кровеносных сосудов. Требования, предъявляемые к техническим средствам реканализации кровеносных сосудов. Конструкции движителей для микророботов, предназначенных для реканализации кровеносных сосудов и колоноскопии. Телеуправляемые роботыэндоскопы. Микророботы, применяемые в микрохирургии глаза. Общие требования, предъявляемые к медицинским микророботам.
- Медицинские сервисные, реабилитационные и хирургические роботы. Медицинские сервисные роботы, назначение, разновидности и конструкция. Робототехнические управляемые системы, применяемые при реаблитации пациентов. Роботизированные протезы, биоуправляемые протезы. Роботы для психологической ребилитации. Робототехнические системы в лапароскопии. Роботхирург Da Vinci.
- Имплантируемые биомедицинские системы и бесконтактные устройства для измерения основных функций человеческого организма. Многокамерные, многочастотные и адаптивные электрокардиостимуляторы. Фрактальная технология покрытий биоэлектродов. Тенденции развития техники электрокардиостимуляции. Диэлектрометрический метод регистрации дыхательных движений и сейсмический метод регистрации сердечного толчка. Примеры разработки бесконтактных устройств для измерения основных кардиореспираторных функций оператора эргатических систем, основанные на измерении низкочастотного электромагнитного поля человека.
- Перспективы развития цифровой рентгенотехники. Преимущества цифровой рентгенотехники. Проблемы перехода от классической рентгенологии к цифровой. Перспективы развития новых рентгенологических средств, связанные с объединением рентгеновской аппаратуры в информационные сети с цифровыми архивами.
- Телемедицина и глобальные информационные сети в здравоохранении. Основные направления телемедицины. Телемедицинские сети. Структура аппаратного обеспечения телемедицинских систем. Проблемы объединения РКТ, цифровой рентгеновской, ультразвуковой и другой аппаратуры в информационные сети – с целью создания единого информационного пространства и единой базы данных диагностической информации в национальном здравоохранении. Перспективы развития телемедицины и, в частности, телерентгенологии.
Основная литература
- Биотехнические системы медицинского назначения в 2 ч. Часть 1. Количественное описание биообъектов : Учебник / Ершов Ю. А., Щукин С. И. - 2-е изд., испр. и доп .- Электрон. дан. - Москва : Издательство Юрайт, 2019 .- 181 с.
- Биотехнические системы медицинского назначения в 2 ч. Часть 2. Анализ и синтез систем : Учебник / Щукин С. И., Ершов Ю. А. - 2-е изд., испр. и доп . - Электрон. дан. - Москва : Издательство Юрайт, 2019 .- 346 с.
- Методы и приборы на основе взаимодействия акустических волн с биологическими тканями : учебное пособие / Н. Н. Чернов, М. В. Лагута, А. Ю. Вареникова ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2021. – 109 с.
Дополнительная литература
- Ершов Ю.А., Щукин С.И. Основы анализа биотехнических систем. Теоретические основы БТС : учеб. пособие для вузов, 2011. - 527с.
- Пахарьков Г.Н. Биомедицинская инженерия. Проблемы и перспективы: учеб. пособие для вузов, 2011. - 231с.
