O kierunku Inżynieria Biomedyczna

 Kierunek studiów Inżynieria Biomedyczna powstał na Uniwersytecie Zielonogórskim w 2006 roku.  Dzięki współpracy kilku wydziałów, w tym zwłaszcza Wydziału Mechanicznego,  Wydziału Elektrotechniki, Informatyki i Telekomunikacji oraz Wydziału Nauk Biologicznych, a także jednostek lecznictwa i produkcji, połączono dorobek naukowy i dydaktyczny kadry tych jednostek, stwarzając znakomite warunki do realizacji tego interdyscyplinarnego kierunku. Daje to pewność iż absolwenci będą odpowiednio przygotowani do wyzwań jakie niesie współczesna technika, w coraz to szerszym zakresie towarzysząca procesom leczenia, diagnostyki, hospitalizacji oraz rozwoju leków i metod leczenia. Absolwenci z ugruntowaną wiedzą w zakresie mechaniki, materiałoznawstwa, miernictwa, informatyki i elektroniki oraz biologii  będą cennymi pracownikami wszędzie tam, gdzie wymagana jest innowacyjność w zakresie technicznego wsparcia medycyny.

 Na kierunku Inżynieria Biomedyczna prowadzone jest kształcenie na:

•  studiach inżynierskich stacjonarnych I stopnia (obejmujących 7 semestrów; planowana rekrutacja to 60 osób)
• studiach magisterskich (stacjonarnych i niestacjonarnych) II stopnia (które obejmują 3 semestry; planowana rekrutacja to 30 osób).
  

Prezentacja "Inżynieria dla zdrowia człowieka"

Zaprojektuj swoją przyszłość jako Inżynier Biomedyczny

1. Czy inżynieria biomedyczna jest dla Ciebie? Jak wyobrażasz sobie swoją przyszłość? Chcesz być: lekarzem, prawnikiem, naukowcem, inżynierem, nauczycielem, menadżerem a może sprzedawcą?
Inżynieria biomedyczna jest ważnym interdyscyplinarnym obszarem technicznym, w którym nie ma jednoznacznej drogi do przyszłości. W ekscytującej dziedzinie inżynierii biomedycznej istnieje wiele sposób na zaplanowanie swojej kariery. Inżynier biomedyczny wykorzystuje swoją wiedzę z dziedziny biologii, medycyny, fizyki, matematyki, nauk inżynierskich i komunikacji aby uczynić świat zdrowszym miejscem. Wyzwania stworzone przez różnorodność i złożoność systemów żywych wymagają twórczej, kompetentnej oraz kreatywnej wiedzy osób pracujących w interdyscyplinarnych zespołach lekarzy, naukowców, inżynierów, a nawet profesjonalistów ze świata biznesu, w celu monitorowania, przywracania i poprawny normalnego funkcjonowania organizmów żywych.

2. Co robi inżynier biomedyczny ? Może prostsza odpowiedz na to pytanie jest: czego inżynier biomedyczny nie robi?
Inżynier biomedyczny pracuje w przemyśle, instytucjach akademickich, szpitalach i agencjach rządowych. Inżynier biomedyczny może wykorzystać chemię, fizykę i modele matematyczne oraz symulacje komputerowe w celu opracowania nowych terapii lekowych. Należy zaznaczyć, że rzeczywiście znaczny postęp w zrozumieniu funkcjonowania organizmu oraz systemów biologicznych został osiągnięty przez inżynierów biomedycznych. Korzystając z modeli matematycznych i statystycznych istnieje możliwość analizy sygnałów generowanych przez organy, takie jak mózg, serce i mięśnie szkieletowe. Niektórzy inżynierowie biomedyczni projektują sztuczne narządy takie jak: ramiona, kolana, biodra, zastawki serca, implanty zastępujące utracone funkcje, za to inni hodują laboratoryjnie tkanki zastępujące niewydolne narządy. Rozwój sztucznych części ciała wymaga inżynierów biomedycznych, którzy mają wiedzę z zakresu chemii i fizyki aby opracowywać materiały kompatybilne ze środowiskiem biologicznym.

Absolwenci kierunku inżynieria biomedyczna mogą spędzać dzień przy projektowaniu, produkcji lub testowaniu urządzeń mechanicznych takich jak protezy i ortezy, podczas gdy inni projektują obwody elektryczne i oprogramowanie komputerowe do sprzętu medycznego. Sprzęt ten może dotyczyć dużych systemów obrazowania takich jak radiologia konwencjonalna (RTG), tomografia komputerowa oraz rezonans magnetyczny, a także mniejszych wszczepianych urządzeń w żywy organizm takich jak: rozruszniki serca, implanty ślimakowe oraz pompy infuzyjne.

Inżynierowie biomedyczni pracują również nad opracowaniem technologii bezprzewodowej, która pozwoli pacjentom i lekarzom komunikować się na długich dystansach. Wielu biomedycznych inżynierów ma czynny wkład w opracowaniu sprzętu rehabilitacyjnego. Równocześnie rozwiązują problemy na poziomie komórkowym i molekularnym, rozwijając dziedzinę nanotechnologii i mikro-maszyny do naprawy uszkodzeń wewnątrz komórki, aby zmieniać funkcje genu.

3. Czym inżynierowie biomedyczni różnią się od innych inżynierów?
Inżynier biomedyczny musi zintegrować wiedzę z zakresu biologii i medycyny z inżynierskimi metodami rozwiązywania problemów związanych z organizmami żywymi. Zatem inżynierowie biomedyczni muszą mieć solidne fundamenty w bardziej tradycyjnych dyscyplinach inżynierskich, takich jak elektronika mechanika lub chemia oraz coraz częściej materiałoznawstwo. Studia pierwszego stopnia wymagają od studenta ukończenia podstawy programowej z tradycyjnych kursów inżynierskich. Jednak, oczekuje się, że inżynierowie biomedyczni zintegrują swoje umiejętności inżynierskie ze zrozumieniem złożoności układów biologicznych w celu poprawy praktyki medycznej.

4. Jakie są niektóre z kluczowych obszarów inżynierii biomedycznej?

 Inżynieria kliniczna - wspiera opiekę nad pacjentem przy zastawaniu inżynierii i umiejętności menedżerskich w technologii medycznej. Inżynierowie mogą znaleźć zatrudnienie w szpitalach, gdzie mogą podjąć prace nad zarządzaniem systemami urządzeń medycznych oraz współpracować z lekarzami w celu dostosowania oprzyrządowania do specyficznych potrzeb lekarza i szpitala. W przemyśle inżynierowie kliniczni mogą pracować nad rozwojem produktów medycznych, począwszy od projektu produktu do sprzedaży oraz wsparcia, w celu zapewnienia, że nowe produkty spełniają wymagania praktyki lekarskiej.

 
 Inżynieria rehabilitacji - jest zastosowaniem nauki i technologii w celu poprawy jakości życia osób niepełnosprawnych. Może ona obejmować projektowanie sprzętu wspomagającego oraz alternatywnych systemów komunikacji dla ludzi, którzy nie mogą komunikować się w tradycyjny sposób. Dzięki temu komputery są bardziej dostępne dla osób niepełnosprawnych, opracowywane są nowe materiały, projekty wózków inwalidzkich, a także protezy dla biegaczy paraolimpijskich.

 Neuronowe systemy inżynierii - Niedawno pojawiła się nowa interdyscyplinarna dziedzina obejmująca badania mózgu oraz układ nerwowy. Dziedzina ta obejmuje: wymianę lub odtworzenie utraconych zdolności czuciowych i ruchowych (na przykład implanty siatkówki na częściowe przywrócenie wzroku lub elektryczną stymulację sparaliżowanych mięśni), badania złożoności systemów neuronowych w przyrodzie, rozwoju neuro-robotów (ramiona robotów, które są kontrolowane sygnałami z kory ruchowej mózgu) i neuro-elektroniki (na przykład opracowanie wczepianych mózgowo mikro-układów elektronicznych o dużej mocy obliczeniowej). Dział ten uwzględnia również urządzenia diagnostyczne.

 Bioinżynieria kardiologiczna - Choroby układu krążenia stanowią znaczący problem zdrowotny w krajach uprzemysłowionych. Kardiologiczna bioinżynieria używa obrazowania, systemów analizy ilościowej i molekularnej oraz nanotechnologię do poszerzenia wiedzy oraz diagnostyki z zakresu układu sercowo-naczyniowego. Bioinżynieria kardiologiczna próbuje między innymi odpowiedzieć na pytania: W jaki sposób działające białka kontrolują mechanotransdukcję śródbłonka? Jak mikronaczynia dostosowują się do naprężeń środowiskowych? W jaki sposób nowe metody podaży leków i techniki obrazowania naczyń mogą być wykorzystane do zrozumienia tego, co dzieje się po zawale serca na poziomie molekularnym? Na te pytania i wiele innych inżynier biomedyczny próbuje znaleźć odpowiedzi, które mogłyby być obiecujące dla dziedziny medycy profilaktycznej i terapeutycznej.




 Modelowanie układów fizjologicznych - ostatnio wiele ulepszonych technik diagnostycznych i medyczne innowacje terapeutyczne były wynikiem fizjologicznego modelowania systemu. W tej dziedzinie, modele procesów fizjologicznych (np. kontrola ruchów kończyn, biochemia metabolizmu) zostały opracowane w celu lepszego zrozumienia funkcjonowania organizmów żywych. Modelowanie jest również włączone do urządzeń diagnostycznych i do symulatorów treningowych dla pacjentów.

 Oprzyrządowanie, czujniki i pomiary - obejmują projektowanie sprzętu i oprogramowania, urządzeń i systemów stosowanych do pomiarów sygnałów biologicznych.


 Przetwarzanie sygnału biologicznego - polega na wydobywaniu przydatnych informacji z sygnałów biologicznych do celów diagnostycznych i terapeutycznych. Oznacza to, że analizując sygnały serca można ustalić, czy dany pacjent będzie podatny na nagłą śmierć serca, czy też zbudować systemy rozpoznawania mowy lub wykrywać cechy sygnałów mózgowych, które mogą być wykorzystane do sterowania komputerem.


 Obrazowanie i przetwarzanie obrazu - badania rentgenowskie, USG, rezonans magnetyczny (MRI), tomografia komputerowa (CT), medycyna nuklearna oraz mikroskopia należą do sposobów obrazowania, które są stosowane aby zobaczyć co dzieje się wewnątrz ludzkiego ciała. Prace w tym zakresie obejmują: opracowanie systemów akwizycji obrazu, algorytmy przetwarzania obrazu. Należy zaznaczyć, że w 1979 roku przyznano Nagrodę Nobla za wkład w rozwój tomografii komputerowej. To prestiżowe wyróżnienie otrzymali: brytyjski inżynier Godfrey N. Hounsfield oraz amerykański fizyk Allan M. Cormack.

 Radiologia - dotyczy zastosowania substancji radioaktywnych, takich jak promieniowania rentgenowskiego, pola magnetycznego w rezonansie magnetycznym, a także ultradźwięków, aby utworzyć obrazy struktury narządów żywych organizmów. Obrazy te mogą być stosowane w diagnostyce i leczeniu chorób, a także prowadzić lekarzy podczas wykonywania zabiegów operacyjnych. W tej dziedzinie Inżynier biomedyczny zajmuje się zarówno odkrywaniem nowych znaczników radioaktywnych, jak również poprawą jakości wykonywanych badań obrazowych.

 Informatyka medyczna i zdrowotna - jest jedną z największych i najszybciej rozwijających się ze wszystkich obszarów inżynierii, wiąże się z rozwojem i wykorzystaniem narzędzi informatycznych do gromadzenia i analizowania danych związanych z medycyną i biologią. Praca w bioinformatyce może obejmować zastosowanie zaawansowanych technik zarządzania i wyszukiwania baz danych sekwencji genów, które zawierają wiele milionów zapisów. Pozostałe czynności są związane z zautomatyzowaniem analizy obrazów, wydobycia baz danych rekordu pacjenta, wprowadzenie relacji choroby z leczeniem oraz zarządzaniem danych np. przenośne bezprzewodowe urządzenia diagnostyczne.

 Robotyka w chirurgii - obejmuje korzystanie z systemów zrobotyzowanych oraz przetwarzania obrazu, aby interaktywnie wspomagać zespół medyczny zarówno w planowaniu i wykonywaniu operacji. Techniki te mogą zminimalizować skutki uboczne operacji.

 Bioinformatyka (geonomika) - jest odwzorowaniem, sekwencjonowaniem i analizowaniem zbioru genomów wszystkich DNA w organizmie. Pełne zrozumienie sposobu funkcjonowania normalnego i chorobowego stanu zdrowia, może prowadzić do poprawy wykrywania, diagnozowania i leczenia chorób.




Proteomika - jest nauką proteomów, czyli zbioru wszystkich białek wytwarzanych przez gatunek. Postępy w proteomice obejmowały odkrycie nowych procesów komórkowych, które wyjaśniły jak występują u ludzi zakażenia, które doprowadziły do opracowania nowych metod leczenia chorób zakaźnych.



Technologie informacyjne w medycynie - obejmuje szeroką gamę zastosowań, technologię w tym korzystania z wirtualnej rzeczywistości w zastosowaniach medycznych (np. diagnostyka procedur), zastosowanie technologii bezprzewodowej i komórkowej w placówkach opieki zdrowotnej, sztuczna inteligencja do diagnostyki pomocy i rozwiązywania problemów związanych z bezpieczeństwem dokonywania informacji opieki zdrowotnej dostępnych na World Wide Web.


 Telemedycyna - czasami nazwana "telehealth" lub "e-health", związana jest z transferem elektronicznym danych medycznych z jednego miejsca do drugiego w celu oceny, diagnozowania i leczenia pacjentów w odległych miejscach.

Biomechanika - jest mechaniką stosowaną w odniesieniu do biologii. Obejmuje badanie ruchu, deformacje materiału oraz przepływy płynu. Na przykład, badania dotyczące dynamiki płynów związanych z krążeniem krwi przyczyniają się do rozwoju sztucznego serca, a zrozumienie mechaniki stanów przyczyniła się do rozwoju protez.


 BioMEMS - jest obszarem MEMS (mikro elektro-mechaniczne systemy), które integrują mechaniczne elementy, czujniki, siłowniki i elektronikę na płytce krzemowej. BioMEMS jest stosowana w odniesieniu do medycyny i biologii. Przykłady obejmują BioMEMS: pracę czujników bezprzewodowych noszonych na ciele, tanie i jednorazowe chipy diagnostyczne, a także mikro-sprzęt używany do biologii molekularnej.




 Mikro i Nanotechnologia - mikrotechnologia wymaga rozwoju i wykorzystania urządzeń na skalę mikrometryczą (jednej tysięcznej części milimetra, czyli około 1/50 o średnicy ludzkiego włosa), natomiast nanotechnologii obejmuje urządzenia w skali nanometra (około 1/50000 średnicy włosa ludzkiego, lub dziesięć razy większa od średnicy atomu wodoru). Pola te obejmują rozwój mikroskopijnych czujników sił, które mogą pomóc zidentyfikować zmieniające się tkanki, aby pomóc chirurgom usunąć tkankę tylko niezdrową.

 Biomateriały - są to substancję, które zaprojektowane są do użycia w urządzeniach lub implantach, które muszą dokonać interakcji z żywą tkanką. Przykłady postępów w tej dziedzinie obejmują rozwój powłoki, które zwalczają infekcje powszechnie w sztucznych implantach stawów, materiały, które mogą pomóc w kontrolowaniu dostarczania leków.

 Biotechnologia - to zestaw potężnych narzędzi, które wykorzystują żywe organizmy (lub jego części organizmów) aby wytwarzać lub modyfikować produkty, ulepszyć rośliny i zwierzęta, lub rozwijać mikroorganizmy specyficzne dla zastosowań. Nowoczesna biotechnologia obejmuje zastosowania przemysłowe rekombinowanego DNA, fuzji komórkowej, jak i nowe techniki bioprzetwarzania, które mogą być stosowane w celu zapewnia pomocy w korygowaniu wad genetycznych u ludzi

 Dostarczanie leków - obejmuje dostarczanie związku chemicznych do punktu, w którym jest stosowane leczenie. Prace w tym zakresie mogą być bardzo pomocne w przewidywaniu skutków oddziaływania leków na pacjentów



Badania biopaliw - dotyczą poszukiwania odnawialnych alternatyw dla benzyny. Inżynierowie chemiczni i biolodzy próbują znaleźć alternatywne sposoby zwiększając produkcję izobutanu w drożdżach. Takie podejście może również potencjalnie produkować inne pożyteczne substancje chemiczne, które byłby bardzo przydatne dla społeczeństwa. Inni bioinżynierzy pracują nad badaniem glonów i bakterii do produkcji biopaliw.


Inżynieria tkankowa - zajmuje się wzrostem tkanki łącznej, a nawet całych narządów, które mogą być użyteczne w organizmie człowieka



 Komórkowa i molekularna biomechanika - wymaga badania i pracy nad charakterystykami mechanicznymi biomolekuł, takich jak geny i białka, które stanowią podstawę komórkową do lepszego zrozumienia tkanek i narządów. Komórkowa i molekularna biomechanika zmaga się z pytaniami: Jak komórki odczuwają siły mechaniczne? W jaki sposób takie siły wpływają na różne ważne wyniki, w tym wzrost komórek przepływu oraz ekspresja genu? Stymulacja mechaniczna może spowodować nieoczekiwaną kaskadę sygnałową, a nawet zmiany w fenotypie komórki. Zrozumienie tych zjawisk mogłoby sformułować wiele nowych i przełomowych teorii.

 Inżynieria genetyczna i biologia syntetyczna - inżynieria genetyczna odnosi się do modyfikacji genów w żywym organizmie. Metody takie mogą na przykład, pozwalać na nieznaczne zmiany genetyczne np. w ubarwieniu roślin i ochronić przed zarazą. Natomiast biologia syntetyczna idzie o krok dalej niż inżynieria genetyczna. Zamiast maleńkich fragmentów cały DNA, plazmidy i chromosomy mogą zostać zsyntezowane w standardowe moduły.