6B07134 Биомедицинская инженерия в АУЭС

Дисциплины

• Основы электротехники 1

  "Электрические величины Базовая цепь, Последовательное, Параллельное, Смешанное подключение нагрузок и источников, Методы расчета линейных цепей, Преобразования сети, Мостовые схемы, Рабочая точка с линейными и нелинейными источниками и нагрузками, Электрические поля, Сопротивление, Конденсатор, Переменные тока и напряжения, Заменяемые величины для составления эквивалентных схем, Дифференциальные уравнения первого порядка."

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Инженерная математика 1

  "Формирование знаний и расчетных навыков: Комплексные числа; Векторное исчисление; Аналитическая геометрия; Конические сечения; Матричные вычисления; Системы линейных уравнений; Преобразования координат; Теорема о главной оси; Дифференциальное исчисление для функций одной переменной; Разложение в ряды (ряды Тейлора)."

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Физика

  "Физические величины, расчет погрешностей, система СИ. Кинематика, динамика трансляции. Сила, работа, энергия, мощность и импульс. Механические гармонические колебания. Понятие о частоте. Частотный спектр временных сигналов, введение в фурье-анализ и его применение. Механические волны. Длина волны, скорость распространения. Наложения, эффект Доплера. Акустика. Звук, инфра и ультразвук, звуковые поля,применение. Переход к электромагнитным колебаниям. Спектр электромагнитных волн."

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Введение в прикладные инженерные науки

  "Формирование базовых представлений об инженерной деятельности. Изучение принципов работы технических систем и прикладных аспектов инженерных наук. Рассмотрение основных направлений инженерии и методов решения практических задач. Ознакомление с основами проектной деятельности. Демонстрация связи инженерных решений с математикой и физикой. Развитие логического и технического мышления. Подготовка к последующему изучению инженерных дисциплин."

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Информационно-коммуникационные технологии 2

  Углубленное изучение инженерной информатики: основы Python (переменные, условия, циклы, функции), работа с файлами, визуализация данных. Создание и импорт модулей. Введение в Matlab и C. Сравнение языков Python, Matlab, C. Основы скриптовых языков (Visual Basic). Введение в компьютерную графику.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Материалы, компоненты и технологии

  "Структура вещества, материалы и кристаллические решетки. Зонная модель, изоляторы, металлы, полупроводники. Электрическая проводимость, сопротивление/проводимость. Конструкция и производство резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, магнитных материалов. Полупроводниковые материалы, методы легирования, p-n переходы, диоды, транзисторы, распределение носителей заряда и температурное поведение. Обработка кремния, литография, производство интегральных схем."

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Инженерная математика 2

  "Интегральное исчисление для функций одной переменной и ряды Фурье. Дифференциальное исчисление для функций нескольких переменных, расчет погрешностей, задачи на экстремальные значения, метод наименьших квадратов. Обыкновенные дифференциальные уравнения, преобразование Лапласа, колебания. Системы дифференциальных уравнений, связанные колебания. Скалярные и векторные поля, дифференциальные операторы. Интегралы по областям, кривым и поверхностям."

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 7
  

• Основы электроники 1

  "Основы логических функций. Числа и кодирование. Вычисления с помощью логических функций. Минимизация логических функций. Типичные комбинаторные логические функции. Систематическое проектирование и анализ комбинаторных схем. Последовательные схемы (триггеры). Арифметико-логическое устройство (АЛУ)."

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Основы электротехники 2

  "Понятие постоянных и переменных электрических величин, синусоидальное напряжение. Представление синусоидальных сигналов и их частотные характеристики. Анализ последовательных и параллельных электрических цепей переменного тока. Расчет активной, реактивной и полной мощности, коэффициент мощности и его компенсация. Комплексные методы расчета электрических цепей: последовательные, параллельные, смешанные. Сетевые методы анализа: биполярные схемы, геометрические кривые, инверсия. Расчет напряжений, токов и сопротивлений в цепях. Трехфазные системы: соединения по схеме ""звезда"" и ""треугольник"", симметричная нагрузка."

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Сигналы и системы

  "Непрерывные и дискретные сигналы, их классификация и свойства Представление сигналов во временной, частотной и преобразовательной (s- и z-области) областях Основные операции над сигналами: мощность, энергия, автокорреляция, кросс-корреляция, свёртка Ряд Фурье, преобразование Фурье, преобразование Лапласа Моделирование систем с помощью дифференциальных и разностных уравнений Линеаризация нелинейных систем Дискретизация сигналов, z-преобразование, частотные характеристики дискретных систем Анализ устойчивости и вычисление откликов систем во временной и частотной областях"

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Технология микрокомпьютеров

  "Структура CPU, арифметико-логического устройства (АЛУ), подключение необходимой памяти к системной шине на примере Arduino UNO. Обработка прерываний и механизмы опроса Работа сторожевого таймера (watchdog) Компоненты микроконтроллера, такие как таймер, АЦП (аналого-цифровой преобразователь), ШИМ (широтно-импульсная модуляция) Практика с использованием Arduino UNO и различных модулей"

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Физические технологии

  "Геометрическая и волновая оптика: образование изображений при помощи линз и зеркал, линзы, зеркала, интерференция, дифракция, разрешающая способность. Оптические приборы, оптоволокно, микроскопия. Электромагнитные колебания, виды излучения (радио-, микроволны, ИК-лучи, свет, УФ, рентгеновское и гамма-излучение), поляризация. Молекулярная и ядерная физика, радиоактивность, радиационная безопасность. Лазеры: когерентность, усиление света, измерения, оптическая томография."

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы электроники 2

  "RLC-сети: компоненты, резисторы, катушки, конденсаторы; передаточные функции, схемотехника. Диоды: выпрямительные, переключающие, Z-диоды, сигнальная обработка. Транзисторы: биполярные и полевые,базовые схемы, рабочая точка, усилители, ключевые и малосигнальные усилители, обратная связь, источники тока, полевые транзисторы. Операционные усилители: характеристики, обратная связь, частотный отклик, генерация колебаний, схемы."

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Основы химии

  "Классификация веществ. Строение атома и периодическая система элементов. Химическая связь. Виды, взаимодействия. Свойства веществ. Смешивание и растворимость. Основы стехиометрии. Моль - единица измерения. Расчеты концентрации. Массовый и вещественный баланс реакций. Равновесие и закон массового действия. Свойства растворов. Основы аналитической химии/количественный анализ. Окислительно-восстановительные реакции. Изменение окислительных чисел. Электролиз, гальванический элемент, аккумулятор. Химия основных и побочных элементов. Основные соединения. Связь между структурой и свойствами. Теория трехмерной формы молекул (VSEPR)."

  Год обучения - 2
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Технология измерения

  "Основы и основные понятия измерительной техники Неопределенность и ошибки измерений Основы измерения электрических величин Цифровой сбор измеряемых величин Структура и принцип работы аналоговых и цифровых измерительных приборов для измерения электрических величин Измерительные усилители Осциллоскопы, спектральный анализ Основы измерения значимых процессных величин"

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Цифровая обработка сигналов

  "Дискретизация и квантование сигналов Быстрое преобразование Фурье (FFT): спектральный анализ ЭКГ/ЭЭГ Цифровые фильтры: фильтры КИХ и БИХ Преобразование сигналов: подавление шума, устранение артефактов Выделение признаков и шаблонов: корреляционный анализ Анализ сигналов: временная и частотная области Применение обработки сигналов в биомедицине Сегментация сигналов и автоматическое выделение событий"

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Технология коммуникации

  "Функциональные блоки передачи сообщений Аналоговые и цифровые сигналы Сложение и умножение гармонических колебаний Амплитудная модуляция Угловая модуляция Цифровые методы модуляции несущей Подавление помех при цифровой модуляции несущей"

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Основы биостатистики

  "Введение в биостатистику: цели, задачи, области применения Типы данных: количественные и качественные, шкалы измерения Методы описательной статистики: среднее, медиана, мода, размах, дисперсия, стандартное отклонение Графическое представление данных: гистограммы, диаграммы, коробчатые графики Основы теории вероятностей и распределения вероятностей: биномиальное, Пуассона, нормальное распределения Выборочные и генеральные совокупности, выборочное распределение Основы статистического вывода: доверительные интервалы, ошибки I и II рода Проверка статистических гипотез: t-критерий, χ²-критерий, F-критерий Корреляционный и регрессионный анализ в биомедицинских исследованиях Планирование и проектирование эксперимента: рандомизация, контроль, репрезентативность Методы анализа выживаемости: кривая Каплана–Мейера, лог-ранговый тест"

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Медицинская технология

  "Обзор биомедицинских технологий Повторение основ физиологии, технологии биомедицинских измерений, биопотенциалов и электрофизиологии Основные технические требования MP Планирование и практическое выполнение ревизионных тестов (STK, FTK) Медицинские технологии в диагностике (специальные области электрофизиологии ЭЭГ, ЭМГ, ЗВП, ЭКГ) Медицинские технологии в терапии и диагностике (вентиляции и функции легких) Медицинские технологии в электротерапии (НФ-терапия, ВЧ-терапия, электромагнитные поля/стимуляция и стимуляция)"

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Анатомия и физиология 1

  "Ориентационная и топографическая анатомия человеческого тела Электрофизиологические и биохимические основы жизни Клетки и ткани, деление и смерть клеток Органическая анатомия и физиология (мышцы, нервы и органы чувств, кожа) Функциональная анатомия и физиология (ЦНС, сердечно-сосудистая система, дыхание, гемостаз, питание и выделение) Анатомия и физиология сенсорного восприятия Особенности эмбриона и плода, а также репродуктивные процессы"

  Год обучения - 3
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Разработка медицинских изделий

  Включает планирование, производство, испытания и одобрение медицинских изделий (МИ). Рассматриваются регулирование, стандарты и методы "обратной" инженерии. Акцент на проектировании медицинских устройств: сенсоры, электроника, гидравлика, пневматика, приводы. Охватываются клинические, мобильные и спасательные применения. Получение навыков формирования ценностей инклюзии, устойчивого развития, обеспечения безопасности жизнедеятельности и экологии, антикоррупционной культуры.

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Медицинская инженерия

  "Медицинские технологии в терапии: технология инфузионных устройств, технологии диализа и компоненты систем, активные протезы (кардиостимуляторы) Реабилитационные технологии: протезы, искусственные органы, биомедицинская робототехника Биомедицинская генерация, формирование и обработка изображений (ионизирующие/ неионизирующие технологии). Медицинские технологии в диагностике (компоненты и конструкции): допплеровские и ультразвуковые технологии, рентгеновские технологии, КТ-аппаратов, МРТ технологии,ПЭТ технологии"

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Анатомия и физиология 2

  "Ориентационная и топографическая анатомия человеческого тела Электрофизиологические и биохимические основы жизни Клетки и ткани, деление и смерть клеток Органическая анатомия и физиология (мышцы, нервы и органы чувств, кожа) Функциональная анатомия и физиология (ЦНС, сердечно-сосудистая система, дыхание, гемостаз, питание и выделение) Анатомия и физиология сенсорного восприятия Содержание об особенностях эмбриона и плода, репродуктивные процессы"

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Обработка биомедицинских сигналов

  "Основы статистики Исследование данных: параметры расположения, параметры рассеяния, параметры формы. Распределения: параметры, свойства, примеры Статистические тесты: гипотезы, ошибки, применение Проектирование экспериментов Применение алгоритмов цифровой обработки сигналов и изображений Корреляционный анализ: согласование шаблонов Дискретное преобразование Фурье: амплитудный и фазовый спектр Цифровые фильтры: обработка сигнала и выделение признаков"

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Технология медицинских измерений

  "Основы и основные термины биомедицинской метрологии; Обзор биомедицинской метрологии; Происхождение и свойства биосигналов; Биомедицинские датчики; Усилители в биомедицинской метрологии; Помехи и фильтрация в биомедицинской метрологии; Оцифровка биосигналов."

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Инженерия управления

  "Моделирование динамических систем во временной, образной и частотной областях. Свойства динамических систем; Расчет откликов, линеаризация, связывание моделей. Идентификация динамических систем, устойчивость, свойства замкнутого контура. Проектирование регуляторов: стандартные, адаптивные, правила настройки, в частотной области. Проектирование компенсаторов и регуляторов в частотной области. Численные методы для анализа и проектирования контуров управления."

  Год обучения - 3
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Цифровая обработка изображений

  "Свойства изображений, преобразования изображений; Линейная и нелинейная фильтрация; Геометрические операторы; Обработка изображений в частотной области; Сегментация и выделение признаков; Классификация объектов изображения; Введение в обработку изображений с помощью HL; Реализация вышеупомянутых алгоритмов в самостоятельном решении задачи по промышленной обработке изображений."

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Цифровое проектирование схем

  Дисциплина ориентирована на изучение проектирования логических схем, включая комбинаторные и синхронные последовательные структуры. Студенты знакомятся с конечными автоматами, их типами и диаграммами состояний. Освещаются семейства логических схем и технологии полупроводниковой памяти. Особое внимание уделяется программируемой логике (ПЛИС) и архитектуре программируемых вентильных матриц (FPGA).

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Применение программируемой логики

  Курс посвящён изучению программируемых логических устройств низкой стоимости, таких как FPGA серии Cyclone (Intel). Рассматриваются основы языка программирования VHDL и системы на программируемом чипе (SOPC). Практическая часть включает примеры, например, потоковую передачу MP3 через Ethernet с использованием Intel FPGA Cyclone IV.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Модуль вузовского компонента (Основы экономики и права, предпринимательства и финансовая грамотность)

  "Формирование знаний об основах экономики и рыночных механизмах. Изучение правовых норм и законодательной базы. Ознакомление с основами предпринимательства и ведения бизнеса. Развитие навыков личного финансового планирования. Формирование правовой грамотности и финансовой ответственности. Осознание роли предпринимательства в устойчивом развитии экономики."

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Программирование встроенных систем

  Курс посвящен структуре и режиму работы встроенных компьютерных систем с операционной системой и без неё. Рассматриваются способы реализации сложных задач в индивидуальных и распределённых системах, объединённых в сеть. Изучаются требования к приложениям реального времени и основы работы операционной системы Linux. Предусмотрено обучение программированию на языках C и Python.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Инженерная этика

  Технологическая ответственность требует глубокого осмысления научных и инженерных решений. Вопросы касаются технических возможностей и рисков в области науки о жизни, включая генную инженерию. Инженеры несут ответственность за свои разработки и их последствия. Примеры тематических исследований включают использование воды и санитарии, пределы нанотехнологий, экологически чистые технологии и осознание экологической ответственности.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Проектирование программного обеспечения

  Введение в объектно-ориентированное программирование рассматривает преимущества и недостатки с конкретными примерами. Изучаются методы проектирования программного обеспечения на основе моделей: от анализа до разработки. Рассматривается визуальное моделирование с использованием UML и диаграмм взаимодействия как инструмента коммуникации при проектировании ПО. Особое внимание уделяется переходу от UML-диаграмм к программному коду и стратегиям тестирования.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Расширенная и виртуальная реальность - принципы и практика

  Основы AR/VR включают ключевые аспекты: присутствие, погружение, интерактивность, визуализацию, трекинг, дисплеи и программное обеспечение. Рассматриваются области применения технологий, включая преимущества и недостатки. Создаются базовые приложения для виртуальной реальности (Unity, Windows Mixed Reality и др.) и дополненной реальности (HoloLens 2, Vuforia и др.), а также взаимодействие с виртуальными объектами (коллайдер, физика).

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Медиапроект

  Модели процессов и методы управления проектами в медиапроектах предполагают их практическое применение на всех стадиях разработки. Включает создание технического задания, использование специализированного программного обеспечения для планирования и управления. Практическая реализация задач охватывает аудиовизуальные проекты, мультимедийные приложения, а также разработку как аппаратного, так и программного обеспечения, необходимого для успешного выполнения медиапроектов.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Управление проектами и качеством

  Управление качеством по стандарту ISO 9001 охватывает структуру, содержание и практические методы, включая планирование, контроль, обеспечение и улучшение качества (CTQ, Kano, FMEA). Включает разработку плана управления, анализ возможностей процессов и использование контрольных диаграмм. Классические процессы управления проектами: инициирование, планирование, контроль и завершение. Гибкие методы управления, такие как SCRUM, используются для адаптивного планирования и контроля.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Электронные схемы

  Дисциплина направлена на изучение регуляторов напряжения и систем электропитания с управляемыми источниками. Рассматриваются преобразователи импеданса и генераторы сигналов, обеспечивающие надежность и стабильность работы электронных устройств. Студенты также изучают активные фильтры различных конфигураций (линейные и SC) и аналоговые схемы для вычислительной обработки сигналов.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Выбранные темы в медицинской инженерии

  Курс посвящен нейропротезированию и биомедицинской автоматизации, включая медицинские технологии спасения и инкубационные технологии. Рассматривается мониторинг в интенсивной терапии с акцентом на новорожденных, а также дефибрилляционные технологии и методы реанимации. Изучаются медицинские технологии биологической обратной связи, сердечно-легочные машины и электромагнитные явления в медицинской технике.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Проектирование цифровых схем

  роектирование комбинаторных схем (логических сетей) Проектирование синхронных последовательных схем (синхронных схем с памятью) Типы конечных автоматов Диаграммы состояний Семейства логических схем Полупроводниковая память Программируемая логика (ПЛИС), структуры ПЛИС Программируемые вентильные матрицы (FPGA)

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Машинное обучение и искусственный интеллект

  Введение в машинное обучение (МО) включает основные концепции и различия между искусственным интеллектом и МО. Рассматриваются методы построения моделей, включая графические методы и использование искусственного интеллекта. Осуществляется предварительная обработка данных, стандартизация и извлечение признаков. Обсуждаются контролируемое и неконтролируемое обучение, функции потерь, обучение и проверка алгоритмов, а также основы классификации и регрессии.

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Специалист по управлению качеством

  "Основы и принципы менеджмента качества. Международные стандарты качества (в т.ч. ISO 9001). Сертификация продукции, услуг и систем управления. Виды и этапы аудита качества. Методы контроля и анализа качества. Управление рисками и непрерывное улучшение процессов. Современные технологии и инструменты обеспечения качества в производстве и услугах."

  Год обучения - 4
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Устойчивое развитие: этика, инклюзия и безопасность

  Дисциплина направлена на формирование устойчивого и этичного мировоззрения через изучение принципов устойчивого развития и антикоррупционной культуры, социальной справедливости, инклюзии и экологической ответственности. Рассматриваются вопросы безопасности человека и среды, мотивируя студентов к активному участию в построении справедливого и устойчивого общества.

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы научного исследования и академическое письмо

  Повышение исходного уровня владения иностранным языком, достигнутого на предыдущей ступени образования, и овладения студентами необходимым и достаточным уровнем коммуникативной компетенции для решения социально-коммуникативных задач в различных областях бытовой, культурной, профессиональной и научной деятельности при общении с зарубежными партнерами, при подготовке научных работ, а также для дальнейшего самообразования

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Междисциплинарный проект

  Дисциплина нацелена на ознакомление с практическими инженерными технологиями и формирование профессиональных навыков работы в команде. Особое внимание уделяется групповому анализу актуальных инженерных тем. В рамках курса предусмотрены визиты на предприятия для установления контактов, необходимых для стажировок и подготовки диссертаций. Итогом обучения является создание первого научного доказательства с презентацией.

  Год обучения - 4
  Семестр - 2
  Кредитов - 7
  

Профессии

Результаты обучения

• Оценивать различные точки зрения, формулировать обоснованные выводы и демонстрировать ответственность в профессиональной деятельности.
• Анализировать инженерные задачи, проектировать и внедрять практические решения с использованием современных методов.
• Применять научные подходы и методы для проведения исследований и решения профессиональных задач.
• Демонстрировать готовность к профессиональной деятельности в различных отраслях с учётом требований рынка труда.
• Интерпретировать теоретические знания и применять их при решении исследовательских и управленческих задач.
• Анализировать и моделировать технические системы, используя физико-математические методы.
• Проектировать, реализовывать и тестировать инженерные решения с применением САПР и современных технологий.
• Проводить измерения, интерпретировать результаты и применять методы контроля качества в технических системах.
• Разрабатывать программные решения и цифровые алгоритмы для встраиваемых и автоматизированных систем.
• Планировать и координировать инженерные проекты, взаимодействуя с представителями разных дисциплин.
• Разрабатывать инновационные электротехнические решения, применяя креативное и междисциплинарное мышление.
• Проектировать и оптимизировать аппаратные и программные комплексы с применением ИИ и цифровых технологий.
• Применять методы управления, обеспечивать качество и учитывать аспекты безопасности и шифрования.