Studia na Elektronice Biomedycznej
Charakterystyka specjalności
Kształcenie na specjalności składa się z dwóch nurtów. Pierwszy nurt przekazywanej wiedzy koncentruje się na wprowadzeniu metod projektowania systemów technicznych w oparciu o inspiracje biologiczne i medyczne. Do zagadnień tych należy zaliczyć: cybernetykę, elementy sztucznej inteligencji, teorię zbiorów rozmytych i wnioskowania przybliżonego, systemy ekspertowe, inżynierię wiedzy, sztuczne sieci neuronowe oraz metody ewolucyjne. Absolwent posiada wiedzę umożliwiającą projektowanie systemów przetwarzania informacji zarówno w biologii, medycynie, jak i przykładowo w ekonomii, zarządzaniu oraz socjologii.
Drugim nurtem jest poznawanie budowy i zasad działania oraz metod projektowania urządzeń do diagnostyki i terapii pacjentów, np. aparatury kardiologicznej, rentgenowskiej i laboratoryjnej, czy systemów komunikacji człowiek-komputer. Szczególna uwaga zwracana jest na wprowadzenie nowoczesnych metod cyfrowego przetwarzania sygnałów i obrazów biomedycznych oraz na poznanie systemów informatyki medycznej. Absolwent posiada jednocześnie wiedzę techniczną, która pozwala mu objąć zasięgiem szeroki wachlarz zagadnień związanych z zastosowaniem techniki w medycynie oraz umiejętność współpracy się z przedstawicielami nauk medycznych i biologicznych.
Profil studenta
Ta specjalność jest przeznaczona dla osób zainteresowanych zdobyciem szerszej wiedzy o multidyscyplinarnym rozwiązywaniu problemów techniki, tworzeniu systemów wnioskowania przybliżonego, wykorzystaniu sztucznej inteligencji do analizy sygnałów i baz danych. Student elektroniki biomedycznej zdobywa szeroką wiedzę o metodach inteligencji obliczeniowej, uczenia maszynowego, zaawansowanych metodach przetwarzania sygnałów oraz projektowania i utrzymania systemów elektroniczno-informatycznych. Zyskuje również informacje w zakresie praktycznych zastosowań najnowszych osiągnięć elektroniki i technologii informacyjnej.
Wymagania wstępne
Udział w specjalności wymaga podstawowej znajomości metod przetwarzania sygnałów cyfrowych, umiejętności programowania w języku C oraz środowisku MATLAB.
Zagadnienia
W ramach specjalności studenci nabywają wiedzę i umiejętności w następujących zagadnieniach:
- Analiza i przetwarzanie danych.
- Budowa i weryfikacja systemów uczenia maszynowego.
- Informatyka medyczna.
- Metody inteligencji obliczeniowej do wspomagania diagnostyki medycznej.
- Nowoczesne metody diagnostyki obrazowej.
- Ocena jakości i programowanie urządzeń obrazowania medycznego.
- Programowanie w popularnych środowiskach: Python, R, Matlab oraz LabVIEW.
- Projektowanie elektronicznych urządzeń diagnostyki medycznej.
- Projektowanie dedykowanych systemów pomiarowych.
- Systemy komunikacji człowiek-maszyna.
- Sztuczna inteligencja.
Przedmioty specjalnościowe
W ramach specjalności studenci nabywają wiedzę i umiejętności w następujących zagadnieniach:
Aparatura rentgenowska i izotopowa - celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z budową i zasadami eksploatacji aparatów RTG dla celów diagnostyki medycznej. Przedmiot obejmuje również zasady oceny jakości obrazowania RTG zgodne z normami ISO/DIN oraz elementy dozymetrii praktycznej niezbędnej do bezpiecznego użytkowania diagnostycznej aparatury rentgenowskiej. Studenci korzystają z całkowicie zmodernizowanego laboratorium aparatury rentgenowskiej, gdzie mają możliwość praktycznego zapoznania się z obsługą typowego uniwersalnego aparatu rentgenowskiego z torem wizyjnym.
Biocybernetyka - celem przedmiotu jest zapoznanie studentów m.in. z pojęciem modelu biocybernetycznego będącego formalnym opisem zjawisk biologicznych, metodyką tworzenia modeli biocybernetycznych oraz z przykładami różnych modeli biocybernetycznych (statycznych, dynamicznych, ze sprzężeniem zwrotnym).
Diagnostyka obrazowa - celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zaawansowanymi metodami obrazowania medycznego, w szczególności z angiografią klasyczną i subtrakcyjną (DSA), metodami rekonstrukcji obrazów przekrojów dla celów tomografii komputerowej (CT) i obrazowania z wykorzystaniem magnetycznego rezonansu jądrowego (MRI). Przedstawione są również zagadnienia obrazowania ultrasonograficznego (USG).
Miernictwo elektromedyczne - Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów ze specyficznością pomiarów w medycynie, gdzie w odróżnieniu od pomiarów przemysłowych, obiektem pomiarowym jest człowiek. Miernictwo elektromedyczne jest ogniwem łączącym podstawy metrologii ze znajomością problematyki diagnostyki medycznej. Laboratorium miernictwa elektromedycznego jest wyposażone w specjalistyczne (np. konduktometry, pulsoksymetry) jak i uniwersalne urządzenia pomiarowe (np. system Biopac MP-35 i MP-36) renomowanych firm światowych. Podczas zajęć studenci wykonują ciekawe ćwiczenia praktyczne. Na przykład mierzą sygnały umożliwiające śledzenie ruchu gałek ocznych (sygnały elektrookulograficzne – EOG), będące podstawą w systemach bezdotykowego sterowania urządzeniami.
Modele biologiczne w elektronice - celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi metodami modelowania systemów biologicznych (w tym układu nerwowego), współczesnymi metodami rejestracji sygnałów bio-elektrycznych oraz wykorzystaniem modeli neuronów w procesie rozpoznawania wzorców. Od 2010 r prowadzimy te zajęcia m.in. z wykorzystaniem zestawów LEGO.
Podstawy inżynierii wiedzy - założeniem przedmiotu jest przybliżenie studentom pojęcia inżynierii wiedzy jako dziedziny nauki i jej podstawowej problematyki ze szczególnym przedstawieniem przykładów wykorzystania metod inteligencji obliczeniowej do budowania systemów opartych na wiedzy (ang. knowledge-based systems), metod przetwarzania danych do odkrywania nowej wiedzy (ang. knowledge discovery) i dostarczania systemów wspomagania decyzji (ang. decision support systems), głównie z wykorzystaniem klasyfikatorów. W trakcie zajęć studenci zostaną zapoznani zarówno z klasycznymi metodami sztucznej inteligencji i zawartej w niej inżynierii wiedzy a także z najnowszymi osiągnięciami w tych dziedzinach.
Rozpoznawanie obrazów - celem przedmiotu jest poznanie przez słuchaczy klasycznych i nowoczesnych metod wstępnego przetwarzania, klasyfikacji oraz grupowania obrazów jedno- i wielowymiarowych, ze szczególnym uwzględnieniem obrazów biomedycznych.
Systemy diagnostyki kardiologicznej - celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z nowoczesnymi zagadnieniami związanymi z przetwarzaniem i analizą sygnałów kardiologicznych. Przedstawione zostaną nowe trendy oparte na filtracji adaptacyjnej oraz statystycznych metodach wielowymiarowych.
Techniki informatyczne w medycynie - celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawami nowoczesnych technik pozyskiwania medycznych danych diagnostycznych i ich przetwarzania aż do uzyskania postaci przydatnej dla lekarza. Opanowanie materiału pozwoli studentom na właściwe przygotowanie się do obsługi i wykorzystania złożonych systemów diagnostycznej aparatury medycznej.
Profil absolwenta
Absolwenci tej specjalności będą mogli znaleźć zatrudnienie w następujących obszarach:
- analityk baz danych (danych internetowych) stosujący metody sztucznej inteligencji,
- inżynieria wiedzy, ze szczególnym uwzględnieniem uczenia maszynowego,
- projektant dedykowanych systemów pomiarowych,
- projektant elektroniczno-informatycznej aparatury medycznej,
- projektant systemów inteligentnego przetwarzania sygnałów i danych.
Absolwent specjalności elektronika biomedyczna to osoba przygotowana do projektowania urządzeń elektronicznych i systemów informatycznych, wzbogacona o wiedzę jak zastosować te umiejętności w innych obszarach technicznych, m.in. w informatyce medycznej i inżynierii biomedycznej. Umiejętność adaptacji inżyniera do nowego obszaru pozwala mu również na karierę zawodową w dziedzinach takich, jak: telekomunikacja, automatyka przemysłowa i domowa, motoryzacja, energetyka i inne.
