Syllabus

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Каф. біотехнічних систем

Принципи біомедичної інженерії

Силабус

1. Освітні програми, для яких дисципліна є обов’язковою:

# Рівень освіти Галузь знань Спеціальність Освітня програма Курс(и) Семестр(и)
1 бакалавр 16. Хімічна та біоінженерія 163. Біомедична інженерія (бакалавр) Біомедична інженерія 1 1

2. Дисципліна пропонується як вибіркова для усіх рівнів вищої освіти і усіх освітніх програм.

3. Інформація про автора курсу

Прізвище, ім'я та по батькові Яворський Богдан Іванович
Науковий ступінь д-р техн. наук
Вчене звання професор
Посилання на сторінку викладача(ів) на офіційній веб-сторінці університету http://library.tntu.edu.ua/personaliji/a/ja/javorskyj-bohdan-ivanovych/
Е-mail (в домені tntu.edu.ua)

4. Інформація про навчальну дисципліну

Розподіл аудиторних годин Лекції: 32
Практичні заняття: 0
Лабораторні заняття: 32

Кількість годин самостійної роботи: 86
Кількість кредитів ECTS: 5
Мова викладання українська
Вид підсумкового контрою екзамен
Посилання на електронний навчальний курс у СЕН університету ATutor https://dl.tntu.edu.ua/bounce.php?course=1999

5. Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета вивчення навчальної дисципліни: змістовне ознайомленя з спецiальністю «Біомедична інженерія».
Узагальненим об'єктом діяльності інженера за такою спеціальністю є вироби медичні – їх розроблення, виробництво, експлуатація, обслуговування і ремонт, сертифікація; обробка інформації у практичній охороні здоров'я і різних областях біомедичних досліджень; технічне обслуговування медичних технологій.
Для досягнення мети курсу його лекції базовано на концепції обєктно орієнтованої інженерії на прикладі матерiалу життєвого циклу радіоелектронної техніки біомедичних технологій та проведенні спецiальних лекцiй-екскурсiй. При цьому, роль теоретичного контексту відіграють математичні моделі — прикладної, технічної та технологічних сторін біоінженерії. Для вироблення у судентів навиків перенесення знань отриманих під час навчання на різні, комплексні технічні бази та інформаційні технології охорони здоров’я використано об’єктно орієнтовану парадигму викладу лекцій.

Завдання навчальної дисципліни: на першій лекцiї з дисциплiни в рамках об’єктно-орієнтованої парадигми подаються данi про функцію освіти, її структуру, ВНЗ тощо у Світі та Україні, роль та мiсце профiлюючої кафедри, вiдомостi про навчальну програму i робочі програми дисциплiн, об’єм навантаження, особливостi навчання студента. Для досягнення поставленої мети курсу в процесi викладення до студентiв доводяться знання про:
завдання медицини;
роль та можливостi технiки у вирішенні завдань медицини;
розроблення медтехніки;
конструювання медтехніки;
виробництво та технології виробництва;
експлуатацiя техніки при вирішенні завдань медицини.
Дисциплiна "Принципи біомедичної інженерії" завершується ознайомчою практикою, яку студенти проходять пiсля першого року навчання.

Місце дисципліни в структурно-логічній схемі навчання за освітньою програмою

Перелік дисциплін, або знань та умінь, володіння якими необхідні студенту (вимоги до рівня підготовки) для успішного засвоєння дисципліни

Фізика для вступників до ТНТУ
Математика для підготовчого відділення

Перелік дисциплін які базуються на результатах навчання з даної дисципліни

Комп'ютерна біометрія та медична інтрографія
Основи взаємодії фізичних полів з біооб'єктом
Комп'ютерне забезпечення діагностики стану організму людини
Біофізика
Медикобіологічні дослідження
Моделювання біомедичних процесів та сигналів
Державний екзамен

Зміст навчальної дисципліни

Лекційний курс (формулювання тем)

Тема 1. Вступна лекцiя: Об’єктно-орієнтована парадигма (ООП) життєдіяльності. Об’єктно-орієнтована інженерія (ООІ). Класи, об’єкти, структури, функції, спадковість, інкапсуляція, поліморфізм біомедичної інженерії. Унiверситет: науково-дослідна робота, навчально-лабораторний процес, публікації. Бакалавр, спеціаліст (інженер), магістр. Система дисциплін за напрямом "Бiомедична інженерія".
Тема 2. ООІ бiологiї та медицини. Бiооб'єкти, їх характеристики та параметри. Середовище. Ресурси матерiальнi, енергетичнi, iнформаційні. Адаптацiя, стабілізація, синхронізація, керування, оптимальність, існування біооб’єктів. Функції медицини (профілактика, діагностика, лiкування, реабiлiтацiя. Принцип НАСА (неiнвазивнiсть, адаптивнiсть, системнiсть, антропологiзм) у біомедтехніці. Радiоелектронна техніка у біології та медицині.
Тема 3. Біомедичні проблеми та задачі. Відбір даних від біообїєкту. Їх аналіз, обробка, зберігання, передача. Медична телеметрiя. Монiторинг стану бiологiчних об'єктiв.
Тема 4. Представлення біомедичних даних та знань, їх характеристики і параметри. Математичнi моделi біомедичних даних. Задачі, методи та алгоритми їх розв’язування. Засоби реалiзацiї алгоритмів.
Тема 5. Науково-дослiдна робота (НДР), дослiдно-конструкторська робота (ДКР). Виробництво, технологiя.
Тема 6. Представлення (графічне, текстове, мультимедійне) знань в біомедичній інженерії. Стандарти та їх роль. Інтернет та створення, передача, зберігання знань.
Тема 7. Результати дiяльності інженера та захист прав власності. Винахід, відкриття, товарний знак. Ліцензії, патенти, публікації.
Тема 8. Екскурсiя в лабораторiї кафедри вiдбору, передачі, обробки, зберігання, біомедичних даних та комп’ютерного дизайну біомедичної техніки.
Тема 9. Матеріали, деталі та вузли, бази даних деталей та вузлів.
Тема 10. Метрологiя, стандартизацiя та їх роль. Вимiрювальна аппаратура.
Тема 11. Експлуатацiя техніки, її регламент документальний супровід.
Тема 12. Техніка до клінічних досліджень, моніторингу, скринінгу Техніка клінічних досліджень Лабораторні дослідження.
Тема 13. Діагностична медтехніка, її характеристики та параметри.
Тема 14. Терапевтична медтехніка, її характеристики та параметри.
Тема 15. Реабілітаційні, профілактичні та iншi апарати та системи.
Тема 16. Екскурсiя у лабораторію медтехніки.

Лабораторний практикум (теми)

Лабораторний практикум складається із шести лабораторних робіт.

Самостійна робота студента/аспіранта

Підготовка до лабораторних занять
Опрацювання окремих розділів, які не виносяться на лекції:
1. Класи, об’єкти, структури, функції, спадковість, інкапсуляція, поліморфізм в біомедичній інженерії.
2. Радiоелектронна техніка у біології та медицині.
3. Монiторинг стану бiологiчних об'єктiв.
4. Засоби реалiзацiї алгоритмів
5. Виробництво, технологiя.
6. Стандарти вищої освіти за спеціальністю 163 «Біомедична інженерія»
1. Структура та зміст патенту. Структура та зміст наукової статті.
2. Дані. База даних. Реляційна база даних.
3. CAD- засоби та використання.
4. Структура, функції, засоби Інтернету.
5. Нанотехнології в медицині.
6. Комп’ютерна техніка, АІ.
7. Конвергенція біомедичної інженерії.
8. Методологія, метод, методика. Ієрархія їх еволюції.
9. Інформація. Визначення кількості інформації.
10. Техніка та медична етика.
Підготовка та складання заліку, тестування:

Навчальні матеріали та ресурси

Базова
1. Яворський Б.І. Введення у спеціальність „Біотехнічні та медичні апарати і системи“. Тернопіль, 2012. 79 с.
Допоміжна
1. Смердов А. Біомедична інженерна освіта в Україні / А. Смердов // Укр. журнал медичної техніки і технології, 1994, № 1,2, С. 5-10
2. Б.І. Яворський, Т.М. Рафа. Методи та засоби комп’ютерної реконструктивної томографії: Навчальний посібник. Тернопіль, 2010. 107 с.
3. Грэхем И. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика. 3-е изд.: Пер. с англ. Москва, 2004. (Глава 1).
4. Гряди Буч, Роберт А. Максимчук, Майкл У. Энгл, Бобби Дж. Янг, Джим Коналлен, Келли А. Хьюстон Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений, 3-е изд.: Пер. с англ. Москва, 2008. 720 с.
5. Акулов С.А., Федотов А.А. Основы теории биотехнических систем. Москва, 2014. 259 с.
6. Kutz M. Standard Handbook of Biomedical Engineering and Design/ McCRAW-HILL, 2003. 1127 p.
7. kvant_69.djvu (Журнал Квант, Випуск 69. М.Б.Беркінбліт, Є.Г.Глаголєва, Електрика в живих організмах).
8. kvant_49.djvu (Журнал Квант, Випуск 49. К.Ю. Богданов, Фізик в гостях у біолога).
9. Kibernetika_i_medicinskaya_diagnostik(BookSee.org).djvu (Р. Беллман
Кибернетика и медицинская диагностика, Видавництво"Знание", серия Математика и кибернетика, №12, 1968).
10. MBE_N1_for_Web.pdf (Перший номер журналу "Медична біоінженерія")
11. Biomedical Engineering Hndbk (Vol 3 of 3).pdf (Біомедінженерія біотканин і штучних органів)
7. Biomedical Engineering Hndbk (Vol 2 of 3).pdf (Біомедінженерія медичних присроїв та систем)
8. Biomedical Engineering Hndbk (Vol 1 of 3).pdf (Довідник з галузі біомедичної інженерії)

Інформаційні ресурси

1. Principles of Biomedical Engineering
2. http://www.mtjournal.ru – журнал «Медицинская техника»
3. Advance Medical Technology Association
4. International Union for Physical and Engineering Sciences in Medicine
5. International Federation for Medical and Biological Engineering
6. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
7. European Alliance for Medical and Biological Engineering & Science

6. Політика та контроль навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Політика навчальної дисципліни

Політика навчальної дисципліни визначається системою вимог, які викладач пред'являє до студента при вивченні дисципліни "Принципи біомедичної інженерії" та ґрунтується на засадах академічної доброчесності.
Вимоги стосуються відвідування занять (неприпустимість пропусків, запізнень і т.п.); правил поведінки на заняттях (активну участь, виконання необхідного мінімуму навчальної роботи та ін.); заохочень та стягнень (за що можуть нараховуватися або відніматися бали і т.п.).
Політика навчальної дисципліни "Принципи біомедичної інженерії" вибудована з урахуванням норм законодавства України щодо академічної доброчесності, Статуту, положень ТНТУ:

1 Положення про організацію освітнього процесу в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-340 від 21.05.2015 із змінами від 25.06.2019 - наказ №4/7-622 від 27.06.2019 та від 14.04.2020 - наказ №4/7-243 від 15.04.2020

2 Положення про індивідуальний навчальний план студента Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-669 від 25.09.2020

3 Положення про академічну мобільність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя

4 Положення про оцінювання здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-670 від 25.09.2020

5 Положення про академічну мобільність студентів ТНТУ ім.І.Пулюя - наказ№4/7-454 від 16.07.2013

6 Положення про врегулювання конфліктних ситуацій в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-164 від 01.03.2021

7 Положення про підсумковий семестровий контроль результатів навчання студентів Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-122 від 17.02.2020

8 Тимчасовий порядок проведення семестрового контролю та атестації здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-350 від 25.05.2020

9. Положення про недопущення академічного плагіату в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-964 від 01.11.2019 зі змінами від 19.12.2019 наказ №4/7-114 від 12.02.2020, зі змінами від 26.01.2021 - наказ №4/7-72 від 02.02.2021

10. Положення про академічну доброчесність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-969 від 01.11.2019

11. Статут Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя (нова редакція) - наказ МОН №248 від 25.02.2019

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання

Згідно з діючою в університеті системою комплексної діагностики знань студентів, з метою стимулювання планомірної та систематичної навчальної роботи, оцінка знань студентів
здійснюється за 100-баловою системою, яка переводиться відповідно у національну шкалу
(«відмінно», «добре», «задовільно», «незадовільно») та шкалу європейської кредитно-трансферної системи (ЄКТС –А, В, С, D, E, FX, F). . Форми контролю знань студентів: поточний (опитування, тестування); підсумковий модульний (тестування); семестровий підсумковий (екзамен). Детально кількість балів розписано у робочій програмі.


Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Шкала оцінок
ВНЗ
(100-бальна)
Національна
(4-бальна)
ECTS
90-100 Відмінно А
82-89 Добре B
75-81 C
67-74 Задовільно D
60-66 E
35-59 Незадовільно FX
1-34 F

7. Додаткова інформація

Контрольні запитання:
Об’єктно-орієнтована парадигма (ООП) життєдіяльності. Об’єктно-орієнтована інженерія (ООІ). Класи, об’єкти, структури, функції, спадковість, інкапсуляція, поліморфізм біомедичної інженерії. Унiверситет: науково-дослідна робота, навчально-лабораторний процес, публікації. Бакалавр, спеціаліст (інженер), магістр. Система дисциплін за напрямом "Бiомедична інженерія".
ООІ бiологiї та медицини. Бiооб'єкти, їх характеристики та параметри. Середовище. Ресурси матерiальнi, енергетичнi, iнформаційні. Адаптацiя, стабілізація, синхронізація, керування, оптимальність, існування біооб’єктів. Функції медицини (профілактика, діагностика, лiкування, реабiлiтацiя. Принцип НАСА (неiнвазивнiсть, адаптивнiсть, системнiсть, антропологiзм) у біомедтехніці. Радiоелектронна техніка у біології та медицині.
Біомедичні проблеми та задачі. Відбір даних від біообїєкту. Їх аналіз, обробка, зберігання, передача. Медична телеметрiя. Монiторинг стану бiологiчних об'єктiв.
Представлення біомедичних даних та знань, їх характеристики і параметри. Математичнi моделi біомедичних даних. Задачі, методи та алгоритми їх розв’язування. Засоби реалiзацiї алгоритмів.
Науково-дослiдна робота (НДР), дослiдно-конструкторська робота (ДКР). Виробництво, технологiя.
Представлення (графічне, текстове, мультимедійне) знань в біомедичній інженерії. Стандарти та їх роль. Інтернет та створення, передача, зберігання знань.
Результати дiяльності інженера та захист прав власності. Винахід, відкриття, товарний знак. Ліцензії, патенти, публікації.
Матеріали, деталі та вузли, бази даних деталей та вузлів.
Метрологiя, стандартизацiя та їх роль. Вимiрювальна аппаратура.
Експлуатацiя техніки, її регламент документальний супровід.
Техніка до клінічних досліджень, моніторингу, скринінгу Техніка клінічних досліджень Лабораторні дослідження.
Діагностична медтехніка, її характеристики та параметри.
Терапевтична медтехніка, її характеристики та параметри.
Реабілітаційні, профілактичні та iншi апарати та системи.
Затверджено рішенням кафедри
біотехнічних систем
(протокол №
10
від «
17
»
березня
2021
року).