Centrum Inżynierii Biomedycznej (CIB)
Centrum Inżynierii Biomedycznej (CIB) prowadzi badania naukowe i prace rozwojowe w zakresie techniki i aparatury medycznej w celu kreowania i rozwijania zaawansowanych technologii dla ochrony i promocji zdrowia oraz ich praktycznego zastosowania. Inżynieria biomedyczna jest interdyscyplinarną dziedziną wiedzy i jedną z najintensywniej rozwijających się dyscyplin nauk technicznych na świecie. Inżynieria biomedyczna jest stymulatorem rozwoju przemysłu wyrobów medycznych, w istotny sposób wpływa na rozwój technologii medycznych, które decydują o jakości i efektywności opieki medycznej.
CIB obejmuje swoją działalnością wszystkie etapy procesu opracowania nowego wyrobu medycznego tj. prace badawcze i rozwojowe, projektowanie i prototypowanie, a przy współpracy z innymi komórkami Instytutu – ocenę zgodności i przygotowanie do certyfikacji oraz wprowadzenie do obrotu i używania w UE.
Zakres działalności CIB obejmuje
Innowacyjne Techniki Diagnostyczne i Terapeutyczne
Implementacja nowoczesnych technologii w diagnostyce i terapii medycznej pacjentów z różnymi niewydolnościami, którzy wymagają opieki medycznej opartej na nieinwazyjnych, nieuciążliwych metodach pozyskiwania wiarygodnych danych medycznych. Prowadzone badania dotyczą:
- systemów biosensorycznych opartych na odzieży tekstronicznej,
- systemów zdalnego monitorowania parametrów życiowych i oceny aktywności fizycznej pacjentów w warunkach poza szpitalnych,
- produktów klasy wellness wspomagających kształtowanie prozdrowotnej aktywności fizycznej,
- systemów monitorowania i oceny parametrów psychofizycznych osób działających w ekstremalnych warunkach środowiskowych,
- innowacyjnej aparatury diagnostycznej i terapeutycznej do zastosowań klinicznych.
Analiza Sygnałów Biomedycznych
Zastosowanie metod cyfrowego przetwarzania sygnałów oraz opracowywanie dedykowanych algorytmów analizy sygnałów i parametrów życiowych pacjenta. Celem analizy jest wykrycie oraz ilościowy opis cech służących do oceny stanu zdrowia oraz wykrywania zagrożeń. Zaawansowane algorytmy pozwalają również na wydobycie tej klinicznie istotnej informacji, która jest niedostępna dla klasycznej oceny wzrokowej. Opracowane rozwiązania znajdują zastosowanie w oprogramowaniu wbudowanym urządzeń medycznych, jak i w komputerowych systemach monitorowania i wspomagania diagnostyki, takich jak:
- rejestrator sygnałów EKG matki i dziecka z wbudowaną detekcją uderzeń serca płodu,
- moduł parametrów oddechowych z analizą aktywności oddechowej oraz wykrywaniem epizodów kaszlu,
- system monitorowania ciąży i porodu, gdzie wyniki automatycznej analizy sygnałów płodu znacznie ułatwiają ocenę jego stanu.
Systemy Telemedyczne
Projektowanie rozwiązań, które pozwalają zdalnie opiekować się pacjentem, co prowadzi do ograniczenia liczb wizyt w ośrodkach medycznych, równocześnie nie obniżając poziomu bezpieczeństwa pacjenta i skuteczności jego terapii.
Zakres prac obejmuje opracowanie modułów elektronicznych, wbudowanego oprogramowania rozwiązującego problemy komunikacji radiowej, tworzenie aplikacji mobilnych, które współpracując z urządzeniami oraz z oprogramowaniem centrum nadzoru, tworzą zintegrowane systemy medyczne. Aplikacje mobilne umożliwiają obecnie również efektywną współpracę z pacjentem w wygodnej i atrakcyjnej dla niego formie.
Informatyka Medyczna
Informatyczne systemy stacjonarne, rozproszone i zdalne to teraźniejszość i przyszłość techniki medycznej. Prowadzone prace dotyczą rozwiązań aplikacyjnych, metod komunikacyjnych, przede wszystkim bezprzewodowych, a także implementacji algorytmów obliczeniowych.
Zakres prac obejmuje tworzenie oprogramowania komputerowego do akwizycji, przetwarzania, analizy i wizualizacji danych medycznych pochodzących z opracowanych w Centrum Inżynierii Biomedycznej urządzeń i systemów dla:
- telemedycyny,
- diagnostyki kardiologicznej i pulmonologicznej,
- monitorowania rehabilitacji kardiologicznej,
- prowadzenia badań przesiewowych dzieci i młodzieży pod kątem wad postawy.
Perspektywicznym kierunkiem badań są metody automatycznego wnioskowania z wykorzystaniem sztucznej inteligencji dla potrzeb wsparcia diagnostyki, zwłaszcza w zastosowaniach charakteryzujących się dużą liczbą danych wymagających analizy np. fMRI, rsfMRI.
Mechatronika i Biomechanika
Odpowiedzią na wzrost zapotrzebowania na rehabilitację ruchową jest opracowanie inteligentnych urządzeń diagnostyczno-rehabilitacyjnych pozwalających na to by powrót do sprawności ruchowej pacjentów był szybszy, ciekawszy i w skuteczny sposób aktywizował ich do czynnego udziału w procesie rehabilitacji. Sprzęty medyczne oraz urządzenia rehabilitacyjne wspomagają, a przede wszystkim ułatwiają pacjentom powrót do życia codziennego.
Projektowanie i konstruowanie podzespołów mechanicznych, całych urządzeń, a także dobór odpowiednich technologii oraz materiałów, z których mają być one wykonane.
Robotyka Medyczna i Techniki Prototypowania
Projektowanie medycznych urządzeń robotycznych, które wspomagają i ułatwiają wykonywanie codziennych czynności osobom z deficytami funkcjonalności ruchowej oraz asystują przy skomplikowanych, wymagających precyzji i powtarzalności czynnościach wykonywanych przez personel kliniczny i fizjoterapeutów. Zastosowanie technologii druku 3D, który daje możliwość szybkiego wytworzenia części prototypowych i weryfikacji nowych rozwiązań. Wykorzystanie symulacji numerycznej MES pozwala na optymalizację projektowanych elementów pod kątem doboru materiałowego przy zapewnieniu wymaganej wytrzymałości mechanicznej.
Zastosowania Elektromagnetyzmu
Pomiary oraz symulacja rozkładu pól elektromagnetycznych (EM) oraz kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Prace dotyczą wzajemnego wpływu pól EM na obiekty fizyczne oraz urządzenia elektroniczne. „Wirtualizacja” badanych urządzeń i stanowisk pomiarowych do postaci modeli symulacyjnych, pozwala na analityczne rozwiązywanie problemów z zapewnieniem zgodności urządzeń elektronicznych w zakresie wymagań EMC. Eliminuje to konieczność wytwarzania kolejnych wersji zmodyfikowanych prototypów na potrzeby wykonania kolejnych serii badań. Perspektywicznymi obszarami badań są metody symulacyjne w projektowaniu układów radiowych na potrzeby telemedycyny i zastosowań IoT oraz modelowanie i symulacja tkanek w aspekcie opracowywania nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych, na przykład w obszarze zastosowań odwracalnej i nieodwracalnej elektroporacji.
Technologie opracowane w Centrum
System MONAKO jedyny polski systemem monitorowania ciąży i porodu wspomagający wczesną diagnostykę stanu zagrożenia matki i jej dziecka. Bazuje na autorskim oprogramowaniu, którego głównym atutem jest zaawansowana analiza sygnałów biofizycznych matki i dziecka, znacznie ułatwiająca podjęcie decyzji diagnostycznej przez lekarza. Pomimo obecności na rynku podobnych rozwiązań zagranicznych, udział w rynku polskim wynosi 80%.
System PELETON-CARDIV jest kompleksowym rozwiązaniem do monitorowania parametrów fizjologicznych oraz prowadzenia badań wysiłkowych w kardiologii i rehabilitacji ruchowej. System w wersji PELETON ma możliwość projektowania różnorodnych treningów np. treningi interwałowe, ze stabilizacją akcji serca, programowanym narastaniem i obniżaniem obciążenia oraz ich kombinacje. Z kolei w wersji CARDIV system umożliwia wykonywanie badań wysiłkowych, we współpracy z wybranym modułem pomiarowym i urządzeniem do zadawania wysiłku – bieżnią (prędkość i nachylenie) lub cykloergometrem (obciążenia)..
Pomiary bioimpedancyjne – urządzenia i oprogramowanie eksperymentalne do wykonywania badań układu krążenia metodą elektro-bioimpedancyjną. Możliwość nieinwazyjnej oceny parametrów hemodynamicznych serca oraz obwodowego układu krążenia z wykorzystaniem opracowanych miniaturowych urządzeń oraz oprogramowania do analizy pozyskanych sygnałów daje możliwość szerokiego wykorzystania metody bioimpedancyjnej np. w modelach opieki nad pacjentami w warunkach domowych w wykorzystaniem telemedycyny.
Kardiostymulator zewnętrzny MIP-801 jest nowoczesnym, lekkim i prostym w obsłudze stymulatorem przeznaczonym do czasowej stymulacji komór lub przedsionków serca za pośrednictwem elektrody wprowadzanej przezżylnie. Może być stosowany do zabezpieczenia pacjentów z bradykardią lub zatrzymaniem pracy komór na skutek bloku p-k, jak również zabezpieczenia pacjentów w czasie zabiegów operacyjnych oraz umiarawiania niektórych częstoskurczów nadkomorowych.
Aparatura do ablacji elektroporacyjnej pozwoli prowadzić zabiegi nietermicznej ablacji metodą nieodwracalnej elektroporacji, skuteczniejszej i stanowiącej bezpieczniejszą alternatywę dla szeroko stosowanej aktualnie w medycynie do terapeutycznego niszczenia tkanek – ablacji termicznej. Elektroporacja nie powoduje martwicy tkanek i jest bezpieczna dla struktur sąsiadujących, takich jak naczynia i nerwy. Metoda jest rozwijana w zastosowaniach onkologicznych (nowotwory wątroby, nerek, płuc, skóry) oraz w przyszłości również w kardiologii, laryngologii, ginekologii oraz gastroenterologii.
System EnviroPulmoGuard na podstawie analizy rejestrowanych parametrów oddechowych pacjenta oraz środowiska w bezpośrednim otoczeniu umożliwia wczesną predykcję zaostrzenia objawów choroby. Docelową grupą użytkowników systemu w zakresie nadzoru pulmonologicznego, mogą być osoby z chorobami dróg oddechowych, takimi jak astma i przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP). Dzięki użyteczności systemu może on znaleźć zastosowanie również w obszarze monitorowania i treningu sportowców wyczynowych oraz osób zaangażowanych w prozdrowotną aktywność fizyczną.
Kontakt
Dyrektor Centrum Inżynierii Biomedycznej
dr inż. Aleksander Sobotnicki
e-mail: aleksander.sobotnicki@kit.lukasiewicz.gov.pl
tel. +48 32 271 60 13 wew. 120 / kom. +48 723 140 007
