جزوه مقدمه ای بر مهندسی پزشکی

کامل ترین مجموعه مربوط به جزوه مقدمه ای بر مهندسی پزشکی به شرح ذیل
 

عناوین و مباحث ارائه شده درس مقدمه ای بر مهندسی پزشکی:

معرفی گرایشها و کاربردهای مهندسی پزشکی pdf
مفاهیم اساسی در مورد سیستم های تجهیزات پزشکی pdf
منابع پتانسیل حرارتی pdf
الکترودها و مبدل ها pdf
سنسورها pdf
الکترودهای پتانسیل حرارتی pdf
معرفی بیومتریال در مهندسی پزشکی pdf
معرفی دستکاه الکتروکاردیوگراف pdf
آشنایی با ساختار لیزرها و انواع لیزرهای موجود pdf
مقدمه ای بر مهندسی پزشکی زیستی pdf
پاورپوینت آشنایی با انواع دستگاه های مانیتورینگ ppt
پاورپوینت معرفی روشهای مختلف پردازش سیگنال‏های حیاتی ppt
پاورپوینت سیگنال های زیستی و حسگرهای آنها ppt
پاورپوینت مقدمه ای بر مهندسی پزشکی ppt
نمونه سوالات پایان ترم

و….
بخشی از متن فایل
 
مقدمه ای بر مهندسی پزشکی
 
موضوعات پیشنهادی برای پروژه :
ECG , EEG , ERG , EOG , EMG , EGG , …
بررسی الکترود های ثبت در هرکدام از موارد بالا
بررسی یک سنسور بیومدیکال
مدلسازی سیستم های بیولوژیک (قلب – سلول – عضله – عصب – ….)
و موضوعات مورد علاقه خود در زمینه مهندسی پزشکی :
فهرست مطالب
مقدمه :
تعریف رشته
معرفی گرایش های مختلف مهندسی پزشکی
معرفی کاربرد های متنوع مهندسی پزشکی
بازار کار مهندسی پزشکی
منابع پتانسیل حیاتی
تحلیل الکتریکی فیزیولوژی سلول
نحوه وقوع پتانسیل عمل و انتشار آن
مدلسازی سلول
الکترود ها و ترانسدیوسر ها
معرفی پتانسیل های حیاتی ECG , EMG , EEG و الکترود های ثبت آنها
انواع ترانسدیوسرها برای اندازه گیری متغیرهای فیزیکی و شیمیایی حیاتی
تقویت و فیلتر سیگنال های حیاتی
معرفی روشهای مختلف پردازش سیگنال های حیاتی
مدلسازی در مهندسی پزشکی
تاریخچه ی مهندسی پزشکی
در سال ۲۰۰۰ میلادی باستان شناسان در آلمان یک مومیایی سه هزار ساله را کشف کردند که یک عضومصنوعی چوبی همانند یک انگشت چوبی در پایش بکار گرفته شده بود که ممکن است قدیمی ترین عضو مصنوعی شناخته شده باشد
یونانیان همچنین از یک نی تو خالی برای شنیدن و دیدن آنچه که در بدن انسان رخ میدهد استفاده می کردند.
در سال ۱۸۱۶ میلادی فیزیکدان فرانسوی Rene laennec  با قرار دادن گوشش در نزدیکی قفسه ی سینه ی بیمار و با استفاده از یک روزنامه ی لوله شده به صداهای درون آن گوش داد. بوجود آمدن این ایده برای اختراع او ، امروزه به ساختن گوشی طبی رهنمون شده است.
ابزارهایی مانند دندان های چوبی ، عصاهای زیر بغل ، و هر وسیله ی که در کیف سیاه پزشکان پنهان شده بود به ابزار های شگفت مدرن که شامل دستگاههای تنظبم کننده ی ضربان قلب ، ماشین های دیالیز و ابزارهای تشخیصی و تکنولوژی تصویربرداری در انواع مختلف (آنژ یو گرافی ،مامو گرافی ،رادیو لوژی ،…)و اعضای مصنوعی شامل ایمپلنت ها و…
پایه گذاری الکتروفیزیولوژی با Dubois Reymond آغاز شد همزمان با او Hermann von با دیدگاهی نو بر این نظر عقیده داشت که بکار بستن قوانین مهندسی در فیزیولوژی بدن بسیاری از مشکلات موجود را برطرف می کند.او عضلات را بصورت مقاومت و عصب ها را رسانای جریان معرفی کرد.
در سال ۱۹۸۳ نخستین بیمار تحت عمل جراحی قلب مصنوعی قرار گرفت و ۱۹۲ روز زنده ماند.
در سال ۱۹۸۸ تلمبه ی تنظیم کننده ی قلب ساخته شد .
در سال ۱۹۹۳ اولین پای الکتریکی ساخته شد.
و اکنون دانشمندان مهندسی پزشکی به یاری متخصصان رشته های مرتبط تلاش میکنند تا چشم مصنوعی، کلیه مصنوعی یا رگ مصنوعی را اختراع کنند.
در مهر ماه سال ۱۳۷۱اولین دانشکده مهندسی پزشکی ایران در دانشگاه صنعتی امیرکبیر ، بنیان نهاده شد و در سال ۱۳۷۴دوره کارشناسی در سه گرایش بیوالکتریک ، بیومکانیک و بیومتریال در این دانشکده دایر گردید .
 
از علل تفکیک این رشته به چند گرایش، حجم زیاد دروسی است که یک مهندس پزشکی باید فرا بگیرد و چون امکان ارائه محتوای تمام این دروس در دوره ۴ ساله کارشناسی وجود ندارد اما نباید فراموش کنیم که بیشتر پروژه های مهندسی پزشکی نیاز به همکاری و ارتباط تنگاتنگ دانشجویان این سه گرایش با یکدیگر دارد .
در دانشگاه های ایران این رشته از مقطع کارشناسی تا دکتری در چهار گرایش بیو الکترونیک ، بیو مواد ، بیو مکانیک و بالینی ارائه می گردد
بیوالکتریک
علم استفاده از اصول الکتریکی ، مغناطیسی و الکترومغناطیسی در حوزه پزشکی
اهم حوزه هایی که یک مهندس بیوالکتریک در آن فعالیت می کند عبارتند از :
الف – پردازش سیگنال های حیاتی
پردازش علائم حیاتی یکی از گسترده‌ترین مباحث موجود در فعالیت‌های گرایش بیوالکتریک است. این مبحث در واقع بخشی از مبحث کلّی ”پردازش سیگنال“ است که مورد بررسی و استفاده بسیاری از گرایش‌های مهندسی، به ویژه مهندسی مخابرات و الکترونیک می‌باشد، امّا بنا به ماهیت خاص سیگنال مورد پردازش درکارهای پزشکی، توجه به نکات خاصی در پردازش سیگنال‌های حیاتی الزامی است که به این مبحث موجودیت خاص و ویژه‌ای داده است.
همچنین در تمامی موارد ثبت سیگنال، داده اخذ شده دارای نویزها و آرتیفکت‌های مختلف است که لازم است قبل از هر کاری بر روی سیگنال، این زواید از آن حذف شوند. از این رو مبحث حذف نویز، یا در حالت کلی‌تر، بهبود کیفیت سیگنال از جمله مباحث مهم در پردازش سیگنال است .
ب- پردازش تصاویر پزشکی و سیستم های تصویر برداری+
تصاویر پزشکی با توجه به آنکه وضعیت بدن را به صورت دو بعدی و حتی سه بعدی (بوسیله کامپیوتر) نشان می‌دهند، یکی از مهمترین وسایل تشخیصی برای پزشکان هستند که همواره بخش عظیمی از تحقیقات را به خود اختصاص داده‌اند. سیستمهای تصویر برداری را می توان به گروههای زیر تقسیم کرد:

• روشهای اشعه ایکس (رادیوگرافی، فلوئورسکوپی و CT)
• روش مغناطیسی MRI .
• پزشکی هسته‌ای (Nuclear Medicine).
• روش‌های ماوراء صوت.

تصاویر حاصله در روشهای فوق عموماً و به صورت خام قابل استفاده نیستند، لذا پردازشهای وسیع و گسترده‌ای روی آنها صورت می‌گیرد که عموماً شامل موارد زیر است:

• پردازش تصاویر و استخراج اطلاعات موثر در تشخیص و یافتن مواضع مورد توجه (ROI)
• بازسازی تصاویر در کامپیوتر به صورت سه بعدی و درونیابی اطلاعات جهت تولید برشهای لازم از ارگان تحت تصویر برداری.
• حذف نویز، اختصاص رنگ و در کل ارتقاء کیفیت تصویر.

پ – پردازش صوت وگفتار و طراحی سیستم های گفتار درمانی و کمک همراه معلولین گفتاری
گفتار یکی از علایم بسیار مهم زیستی است که از هوشمندترین موجود روی زمین، یعنی انسان صادر می‌گردد.
موارد مربوط به این رشته:
طراحی و ساخت وسائل و تجهیزات تشخیصی مثل شنوائی سنجی و ثبت و پردازش سیگنال‌های برانگیخته شنوائی
انجام پردازش های لازم در اعضای مصنوعی شنوائی مثل حلزون مصنوعی گوش
و ساخت دستگاه‌هائی که به کمک افراد لال و یا دارای مشکلات حاد گفتاری بیایند و به صورت دستگاهی کمک همراه معلول و یا کمک درمان او عمل نمایند
ت – مدلسازی سیستم های بیولوژیک
سیستم های بیولوژیک دارای ساختارهای فیزیولوژیک و کنترلی بسیار پیچیده و کارآ میباشند. تحلیل و مدلسازی کیفی و کمّی آنها در اکثر موارد فاصله فوق‌العاده‌ای نسبت به آنچه که در واقع است، می‌گیرد، ولی حرکت در این جهت علاوه بر اینکه به مدل‌هائی مهندسی منجر می‌شود که قابل استفاده در بخش‌های دیگر مهندسی بیوالکتریک هستند، ایده بخش ابداع روش‌های قوی تر در شاخه‌های دیگر مهندسی نیز میباشد. برای مثال مدل‌های مهندسی مثل شبکه‌های عصبی مصنوعی و بسیاری از پردازشگرها و کنترلرهای هوشمند، ایده اولیه خود را از چگونگی عملکرد سیستم‌های بیولوژیک و زنده اخذ نموده‌ و می‌نمایند.
برای مثال اگر مدل نسبتاً مناسبی از یک سیستم مهم بدن مثل سیستم تنظیم فشار خون محاسبه شود، می‌توان اثرات اعمال داروهای مختلف کاهش یا افزایش فشار خون را در دوزهای مختلف و فواصل و نرخ اعمال دارو را بدون اینکه خطری برای کسی داشته باشد توسط رایانه، با استفاده از برنامه‌های شبیه سازی که در آن از مدل ریاضی ساخته شده برای آن سیستم استفاده شده است، آزمایش نمود.
ت – مدلسازی سیستم های بیولوژیک
سیستم های بیولوژیک دارای ساختارهای فیزیولوژیک و کنترلی بسیار پیچیده و کارآ میباشند. تحلیل و مدلسازی کیفی و کمّی آنها در اکثر موارد فاصله فوق‌العاده‌ای نسبت به آنچه که در واقع است، می‌گیرد، ولی حرکت در این جهت علاوه بر اینکه به مدل‌هائی مهندسی منجر می‌شود که قابل استفاده در بخش‌های دیگر مهندسی بیوالکتریک هستند، ایده بخش ابداع روش‌های قوی تر در شاخه‌های دیگر مهندسی نیز میباشد. برای مثال مدل‌های مهندسی مثل شبکه‌های عصبی مصنوعی و بسیاری از پردازشگرها و کنترلرهای هوشمند، ایده اولیه خود را از چگونگی عملکرد سیستم‌های بیولوژیک و زنده اخذ نموده‌ و می‌نمایند.
برای مثال اگر مدل نسبتاً مناسبی از یک سیستم مهم بدن مثل سیستم تنظیم فشار خون محاسبه شود، می‌توان اثرات اعمال داروهای مختلف کاهش یا افزایش فشار خون را در دوزهای مختلف و فواصل و نرخ اعمال دارو را بدون اینکه خطری برای کسی داشته باشد توسط رایانه، با استفاده از برنامه‌های شبیه سازی که در آن از مدل ریاضی ساخته شده برای آن سیستم استفاده شده است، آزمایش نمود.
ث – طراحی بخش های الکترونیکی و کنترل اعضاء و اندام مصنوعی و ساخت وسایل توانبخشی
از بخش های مهم و تخصصی رشته مهندسی پزشکی طراحی و ساخت اندام مصنوعی است. در این راه علاوه بر تخصص‌های بیومکانیک جهت طراحی و ساخت بخش‌های مکانیکی اندام مصنوعی و بیومواد جهت سازگار ساختن آنها با ویژگی‌ها و حساسیت‌های اندام طبیعی که در مجاورت آنها قرار می‌گیرند، در مواردی که اندام مصنوعی از نوع فعال هستند، نیازمند مدارات الکتریکی، الکترونیکی و دیجیتالی میباشند. از این نوع اندام مصنوعی برای مثال می‌توان از دست و پای مصنوعی فرمان‌پذیر، حلزون مصنوعی گوش و چشم مصنوعی نام برد که همگی از فن‌آوری‌های بسیار پیشرفته روز استفاده می‌کنند. طراحی و ساخت این گونه وسایل، یکی از جالب‌ترین و مهم‌ترین بخش‌های فنی و پژوهشی مربوط به گرایش مهندسی بیوالکتریک است.
از این میان میتوان به تجهیزاتی مثل سیستم “ FES” یا تحریک الکتریکی عضلات افراد قطع نخاع جهت حرکت دادن مصنوعی آنها اشاره کرد
ج – ثبت سیگنال های حیاتی و طراحی سیستم های مانیتورینگ بیمارستانی
این بخش مربوط به طراحی و ساخت وسایلی جهت ثبت داده‌ها و علائم حیاتی از بیمار می شود. با توجه به توانایی‌ها و گسترش روزافزون فن‌آوری دیجیتال، این سخت افزارها غالباً به کامپیوتر متصلند و لذا تولید مدارهای واسط مناسب بوسیله فن‌آوری روز یکی از زیر مجموعه‌های مهم تحقیقاتی در این مقوله محسوب می‌شود.
با توجه به حجم بسیار بالای استفاده از تجهیزات مانیتورینگ و ثبت داده در محیط‌های بیمارستانی، از جمله اتاق های عمل، آی‌سی یو، سی‌سی‌یو و آزمایشگاه‌های ثبت نوارهای قلبی و مغزی، اهمیت اقتصادی تولید چنین تجهیزاتی آشکار می‌گردد و ارزش کار مهندسی و تحقیقاتی بر روی این گونه وسایل را نشان می‌دهد.
ح – طراحی و ساخت سیستم های درمانی و آزمایشگاهی پزشکی
در این بخش تجهیزات فراوانی وجود دارد که برخلاف موارد بیان شده که در تشخیص، کاربرد داشتند، در درمان بیماریها کاربرد دارند و با وجود نیاز فراوان به آنها در نقاط مختلف کشور، تا کنون در کشور ساخته و به صورت عمده عرضه نشده‌اند. محققان و متخصصان بیوالکتریک قادرند به ساخت اینگونه تجهیزات و یا تا حدامکان تولید داخل نمودن آنها اقدام نمایند. مواردی از این دست را می‌توان به شرح زیر ذکر کرد:
سنگ شکنهای کلیه
تجهیزات فیزیوتراپی
تجهیزات رادیوتراپی
لیزرها
علاوه بر موارد فوق ، می توان به امکان فعالیت مهندسان بیوالکتریک در حوزه های گسترده ای نظیر:
طراحی بانکهای اطلاعاتی پزشکی ،
طراحی سیستم های مورد نیاز در مانیتورینگ و یا جراحی بیمار از راه دور،
ایجاد شبکه های تبادل اطلاعاتی بین مراکز آموزشی-درمانی و بیمارستانهای کشور جهت کنترل بیماریهای مسری ، انتقال بیماران و …