6B07109 Медицинский инжиниринг (Медицинская техника) в ВКГТУ им. Д. Серикбаева

Физика изучает общие формы движения материи. Первый раздел посвящен кинематики и динамики материальной точки и твердого тела. Второй раздел посвящен основам молекулярной физики и термодинамики. Третий - электростатике, постоянному току и электромагнетизму. Четвертый - колебаниям и волнам. Пятый –геометрической и волновой оптики. Шестой - элементам квантовой теории света и квантовой механики. Седьмой - физике атома и атомного ядра.

Дисциплина содержит разделы: элементы линейной и векторной алгебры; элементы аналитической геометрии; введение в математический анализ; дифференциальное исчисление функций одной и нескольких переменных, их приложения. Рассматриваемые в этих разделах современные методы математики составляют основу для дальнейшего углубленного изучения математики, а также позволяют моделировать и исследовать простейшие прикладные задачи в различных отраслях прикладных наук.

Электрические цепи постоянного тока. Законы Кирхгофа. Закон Ома. Методы расчета линейных электрических цепей. Электрические цепи однофазного синусоидального тока. Электрические цепи переменного тока. Символические методы расчета линейных электрических цепей синусоидального тока. Векторные диаграммы напряжений и токов. Трехфазные электрические цепи. Способы соединения фазных обмоток генератора и фаз приемника.

Дисциплина содержит разделы: интегральное исчисление функций одной переменной; дифференциальные уравнения; числовые и функциональные ряды. Содержание дисциплины предполагает углубление математических знаний, изучение методов и получение навыков математического моделирования различных физических процессов в целях решения практических задач.

Введение и разработка дисциплины связано с реализацией Концепции антикоррупционной политики Республики Казахстан на 2022 - 2026 годы, где главными приоритетами в системе высшего образования является формирование антикоррупционной культуры и сознания обучающихся через антикоррупционные образование и воспитание, гражданской идентичности и социально-правовых навыков и компетенций, направленных на привитие «нулевой терпимости» к коррупционным проявлениям и правонарушениям. Дисциплина направлена на укрепление образовательной культуры и сознания студенческой молодёжи, принципов академической честности и открытости.

Описаны область, объекты и виды профессиональной деятельности бакалавров и специалистов по направлениям подготовки в области электроники, их профессиональные задачи и необходимые компетенции. На основе анализа истории и современных тенденций развития различных направлений электроники освещены закономерности, связывающие теоретические и практические достижения в отраслях инфо-коммуникаций, радиотехники, электроники, телекоммуникации и медицины.

Изучение биофизических процессов в биосистемах и их структурных элементах различного уровня, ознакомление с соответствующей терминологией, литературой, биофизическими методами исследований проявлений жизнедеятельности для применения полученных знаний в медико-технической области: Основы молекулярной биофизики. Функции клеток и клеточных структур, мембранный транспорт веществ. Биоэлектрические явления. Основы термодинамики процессов жизнедеятельности. Теплообразование в организме животных. Мышечное сокращение. Зрительный анализатор. Слуховой анализатор. Рецепция запаха и вкуса. Кожный анализатор. Биофизика кровообращения и дыхания.

Разработка и введение курса продиктовано объективно назревшими потребностями совершенствования системы образования в направлении гуманитаризации, междисциплинарной интеграции, углубленного изучения проблем национальной культуры в общеисторическом контексте. Формирование у студентов открытого сознания, понимания собственного национального кода и национального самосознания, духовной модернизации, конкурентоспособности, реализма и прагматизма, независимого критического мышления, культа знания, усвоение ключевых мировоззренческих понятий, ценностей толерантности, межкультурного диалога и культуры в контексте с философией и творчества Абая Кунанбаева.

Изучение студентами принципиальных закономерностей функционирования биологических систем, их авторегуляции и роли регулирующих систем. Овладеть методами и навыками работы на приборах и оборудовании, используемых в биохимических лабораториях как научно-исследовательского, так и производственного профиля: Основы органической химии. Биохимические процессы в организме. Строение, свойства и обмен белков, липидов и углеводов. Системы энергетического метаболизма. Строение, свойства и обмен нуклеиновых кислот. Ферменты. Синтез белков и его регуляция. Гормоны и витамины.

Формирование понятий о взаимосвязях между экологической и производственной средой и их безопасностью, способов и критериев их идентификации, основные методы предупреждения, и снижение влияния негативных элементов в экологической и производственной сферах, нормирования условий для обеспечения безопасности и контроля факторов жизнедеятельности, а также прогнозирование, разработка мероприятий, мониторинг и ликвидация чрезвычайных ситуаций.

Изучение данного курса позволяет сформировать у студентов базовые представления о том, как устроена экономика, и как можно эффективно применять полученные знания при принятии конкретных решений. Структурно дисциплина включает разделы, посвященные фундаментальным знаниям экономической науки, а также рассматривает разделы организации бизнес-процессов в современной экономике.

Приобретение студентами общетеоретических знаний и способности применять основные понятия в области физиологии и анатомии человека, необходимые для формирования естественнонаучного мировоззрения и практической деятельности. Введение в физиологию. Биопотенциалы. Анатомия и физиология мышц, нервной системы человека. Компенсаторно-приспособительные реакции сенсорных систем. Принципы обезболивания. Жидкие среды организма. Анатомия и физиология сердечно-сосудистой системы. Анатомия и физиология пищеварительной системы.

Медицинское материаловедение включает разработку и исследование материалов, которые применяются в медицине, создаются с целью компенсации утраты органов или тканей. В современной медицине широко применяются и исследуются биотехнические изделия и системы, в которых различные элементы и части взаимодействуют с биологическими жидкостями, мягкими и твердыми тканями организма. Биологическая совместимость материалов обусловлена определенным уровнем их биологических и физико-химических свойств, к которым относятся токсичность, стимулирование опухолеобразования, воздействие на кровь, стерилизуемость, рентгеноконтрастность, а также электрические, магнитные, оптические, химические свойства.

Ознакомить с основами физической электроники, раскрыть сущность физических явлений и процессов обуславливающих принцип действия и параметры большого числа электронных, ионных и полупроводниковых приборов применяемых при разработке и изготовлении различных устройств и аппаратов медицинской и электронной техники. Сформировать умения обоснованно выбирать тот или иной тип прибора в зависимости от области конкретного применения и условий эксплуатации.

Курс посвящен изучению различных методов обработки биомедицинских сигналов, а также реализации этих методов с использованием современных систем разработки программного обеспечения. Рассматриваются методы дискретного представления данных, основы цифровой фильтрации, методы цифрового спектрального анализа. Приводятся примеры различных классов биомедицинских сигналов и методов их обработки на различных этапах: предварительная обработка, цифровая фильтрация, выделение информативных признаков, распознавание и классификация формы сигналов. Рассматриваются вопросы применения описываемых методов в приборах и системах медицинского назначения.

Ознакомление студентов с первичными устройствами съема медико-биологической информации об основных проявлениях процессов жизнедеятельности: механических, биохимических и др.; ознакомление с различными классами датчиков биологической информации (ДБИ), физическими принципами работы данных устройств, их конструкциями и особенностями применения в биомедицинской практике и исследованиях. Классификация измерений в биологии и медицине. Понятие об измерительном преобразователе. Особенности медико-биологических датчиков. Чувствительные элементы датчиков биологической информации. Электроды и электродные системы. Согласования ДБИ с измерительной цепью.

Дисциплина содержит разделы: Понятия информации. Формы существования информации. Аналоговая информация. Цифровая информация. Операции над информацией. Сбор информации: первичное восприятие информации; разработка системы классификации и кодирования информации, распознавание и кодирование объектов; регистрация результатов. Преобразование аналоговой в цифровую и наоборот. Кодирование информации. Двоичный код.

Подготовка квалифицированных специалистов, владеющих правовыми, теоретическими знаниями и практическими навыками в сфере технического регулирования медицинской техники. Правовое и нормативное регулирование отношений, связанных с определением, установлением, применением и исполнением обязательных требований к средствам телекоммуникаций и измерительной техники, включая деятельность по метрологической аттестации средств измерений, аккредитации испытательных лабораторий и государственный метрологический контроль и надзор за соблюдением установленных требований.

Объект и предмет метрологии. Основные понятия и определения метрологии Классификация. Эталоны единиц физических величин. Измерение физических величин. Классификация измерений. Методы измерения физических величин. Понятие о средстве измерений. Метрологические характеристики средств измерений и контроля. Правовые основы метрологии. Метрологические службы, обеспечивающие единство измерений. Передача размеров единиц физических величин. Государственный метрологический контроль и надзор за средствами измерения. Сертификация. Основные понятия сертификации. Основные функции сертификации. Правовые основы сертификации.

Классификация цифровых устройств. Базовые элементы и узлы микропроцессорных устройств. Архитектура и принцип работы микропроцессорного устройства. Программируемые элементы и узлы микропроцессорных устройств. Однокристальные ЭВМ. Примеры построения устройств формирования, обработки и передачи биомедицинской информации на основе микропроцессорных устройств и микроконтроллеров. Применение микропроцессорной техники и однокристальных ЭВМ в медицинской технике.

Изучение методов разработки, программирования, отладки и сопровождения программных средств и операционных систем; приобретение студентами теоретических знаний современных операционных систем, их назначения, функциях, структуре и принципов работы; изучение современных тенденции развития медицинской и биологической информатики; механизмы создания медицинских информационных систем и технологий, в том числе телемедицинских и биометрических, языки программирования и программные средства их реализации; методы и средства оптимизации управления процессами профилактики, диагностики, лечения и реабилитации, электронные коммуникационные технологии для нужд здравоохранения.

Формирование у обучающихся компетенций в области информационно-измерительных технологий: Информационные основы измерений. Методы получения измерительной информации. Измерительные сигналы и их классификация и преобразование. Вероятностные методы анализа измерительной информации. Виды измерений: прямые, косвенные, равноточные, неравноточные. Методы обработка результатов измерений. Оценки точности результатов измерений. Неопределённость измерений. Преобразователи электрических и неэлектрических величин.

Теоретическая и практическая подготовка обучающихся в области создания и применения баз данных в биотехнических системах, приобретение необходимых компетенций по проектированию логической структуры базы данных, выбор СУБД, организации интерфейсов работы с базой данных и подготовке отчетных форм. Введение в базы данных. Основные понятия баз данных, структур данных и систем управления базами данных. Реляционная модель и реляционные СУБД. Псевдореляционные, не реляционные и постреляционные (объектно-ориентированные) СУБД. Жизненный цикл, разработка, поддержка и сопровождение баз данных.

Оптическая и квантовая электроника. Основные понятия и определения. Виды квантовых переходов. Квантовое усиление и генерация. Сведения из оптики. Лазеры. Открытые резонаторы. Люминесценция полупроводников. Светоизлучающие диоды. Параметры и характеристики инжекционных СИД. Схемы питания. Полупроводниковые лазеры. Источники излучения в технике связи. Фотоэлектрические приборы. Фотодиоды. Фототранзисторы. Методы модуляции оптической несущей. Оптические модуляторы. Внешняя модуляция. Квантовые приборы СВЧ. Полупроводниковые диоды для СВЧ. Особенности транзисторов на СВЧ. Оптические усилители.

Медицинская техника. Основные понятия и определения. Приборы и системы для исследования биоэлектрической активности организма. Аппараты, системы и комплексы для исследования неэлектрических характеристик организма. Приборы биологической интроскопии. Аппараты и системы для физиотерапии. Диагностические приборы и системы. Терапевтические аппараты и системы. Хирургическая техника. Реанимационная техника.

Сигналы аналоговые, дискретные и цифровые. В цифровых системах информации после аналого-цифрового преобразования обрабатываются вычислительным устройством (микропроцессором), который может взаимодействовать с ЭВМ более высокого уровня. В вычислительном комплексе информация обрабатывается по необходимому алгоритму и поступает на ЦАП и в аналоговой форме после дополнительного усиления по мощности подаются на силовые электронные устройства, управляющие исполнительными механизмами, непосредственно воздействующими на объект управления.

Изучение принципов выбора и разработки основных элементов и электронных устройств медицинской техники, методов расчета и проектирования устройств формирования, математической обработки и передачи аналоговых и цифровых сигналов; формирование навыков экспериментальных исследований электрических характеристик аналоговых и цифровых устройств формирования, обработки и передачи сигналов, проведения расчетов принципиальных электрических схем электронных устройств.

Знание экономики предприятия является основой компетентности специалистов, их способности определять направления экономического развития предприятия. Изучаются деятельность предприятий в конкурентной рыночной среде, процессы разработки и принятия эффективных решений в условиях ограниченных ресурсов. Обучающиеся овладевают знаниями об основных и оборотных средствах, кадровом потенциале, системах оплаты труда, себестоимости, финансовых показателях и оценке инвестиций.

Содержание дисциплины состоит из нескольких основных разделов: показатели надежности для изделий медицинского назначения, надежность систем при различном соединении элементов, расчеты надежности при разработке медицинской аппаратуры, оценка надежности, проблемы обеспечения надежной работы технических средств в условиях медико-биологической организации, схемы поверки приборов и комплексов различного назначения, автоматические системы поверки, правовые основы обслуживания медицинской техники, методы обеспечения безопасности электронно-медицинской аппаратуры, правила техники безопасности, электробезопасность медицинской техники.

Общие представления об основных технологических процессах обслуживания медицинской техники. Поверка и калибровка медицинской техники. Методики выполнения измерений при обслуживании медицинской техники. Техническое состояние эксплуатируемой медицинской техники. Принципы управления техническим состоянием медицинской техники. Перспективы развития технологий обслуживания медицинской техники в Казахстане и в мире.

В дисциплине рассматриваются характеристики сканеров и средств медицинской визуализации, принципы, методы и средства извлечения диагностической информации из измерений, использующих различные модальности и технологические решения. Студенты получают основные сведения по методам улучшения и реконструкции изображений и знакомятся с современными средствами обработки и визуализации медицинской информации.

Характеристика основных информационных технологий, используемых в лечебно-профилактических учреждениях и при выполнении научно-исследовательских работ в медицине и биологии. Информационно-волновые технологии, используемые в медицине. Компьютерные диагностики, осуществляемые с использованием существующих инфокоммуникационных систем. Характеристика нетрадиционных систем диагностики. Современные компьютерные технологии лечения заболеваний человека. Современные информационные технологии управления лечебным процессом.

Основные понятия теории автоматического управления. Анализ линейных систем автоматического управления. Оптимальные системы управления. Нестационарные системы управления и их математические модели. Дискретные и цифровые системы управления. Системы управления при случайных воздействиях. Математическое описание и анализ процессов управления в организме. Управление в биотехнических системах: описание биологического звена. Автоматизация процессов управления в здравоохранении. Оптимизация управляющих решений в АСУ методами линейного программирования. Оптимизация управляющих решений в АСУ методом динамического программирования и теории игр.

Исследование механических проявлений жизнедеятельности; электрических свойств органов и биологических тканей, биоэлектрических потенциалов. Методы регистрации магнитных полей, излучаемых биообъектом. Фотометрические методы исследования. Исследование процессов теплопродукции и теплообмена. Методы биологической интроскопии. Индикаторные методы измерения параметров кровообращения. Функциональные методы исследования. Физико-механические и физико-химические методы исследования и пробоподготовки. Атомно-физические методы исследования. Физические, механические и электромагнитные способы воздействия на организм. Воздействия на организм оптическим излучением. Информационные способы управления состоянием организма.

Основы телемедицины. История телемедицины. Информационное общество и его особенности. Информационные ресурсы. Информационные технологии Формы создания и распространения информации. Порядок организации и оказания медицинской помощи с применением телемедицинских технологий. Требования к телемедицинским системам. Телемедицинское консультирование. Медицинские информационные системы.

Основные принципы доказательной медицины. Методы медико-биологических исследований. Описательные методы исследований. Аналитические эпидемиологические исследования. Экспериментальные исследования. Планирование и проведение рандомизированных контролируемых испытаний (РКИ). Ошибки в медико-биологических исследованиях. Систематический обзор и мета-анализ. Избранные вопросы биостатистики: анализ количественных и качественных данных.

Формирование понятий в области охраны труда, изучение международных и государственных нормативов и стандартов по охране труда, систем управления охраной труда в организациях, решение задач безопасности, снижение и устранение рисков воздействия опасных и вредных факторов в конкретных производственных условиях, с учетом современных требований производственной санитарии, техники безопасности, электробезопасности и противопожарной профилактики.

Средства отображения медицинской информации. Информационные технологии в медицине. Биотехнические системы медицинского назначения. Экзоскелеты. Разновидности, устройство, применение. Биомеханические протезы. Управляемые и неуправляемые протезы. Использование электромагнитных колебаний в медицинской диагностике. Рентген и области его применения. Физические основы магнитно-резонансной томографии. Радиометрические медицинские приборы, их особенности и характеристики. Совмещение электрокардиографа и дефибриллятора. Классификация рентгеновских медицинских аппаратов и систем.

Законодательство в сфере здравоохранения и медицинских изделий в Казахстане и в мире. Перечень нормативных правовых актов, стандартов и рекомендаций по обращению медицинских изделий. Порядок государственной регистрации, оценки качества и безопасности медицинских изделий в Казахстане. Организация менеджмента качества в организациях. Порядок технического обслуживания и ремонта медицинской техники. Требования по обращению медицинской техники.

Ознакомление с теоретическими положениями и основами теории планирования экспериментальных исследований; формирование навыков организации и планирования научной работы, проведения научного эксперимента и обработки его результатов. Приобретение знаний и навыков выполнения медико-биологических исследований; изучение критериев, методов и алгоритмов планирования измерений и обработки их результатов при решении различного рода медико-биологических задач; решение конкретных измерительных задач обработки экспериментальных данных и приобретение навыков их адекватной интерпретации.

Освоение основ теоретической физики, включая 4 типа фундаментальных взаимодействий (гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное ядерные взаимодействия); углубленное изучение электромагнитного взаимодействия, как основы физических методов инструментальной медицинской диагностики на базе интроскопических методов исследования; освоение физических основ современных разновидностей медицинской интроскопии (рентгеновской, радиоизотопной, магниторезонансной, инфракрасной, ультразвуковой и др.).

Лучевые методы исследования. Методы и средства лучевой диагностики. Физические основы лучевой диагностики. Характеристика рентгеновского изображения, рентгенография и рентгеноскопия. Рентгенологические методы исследования. Флюорография, рентгенотелевидение, электрорентгенография, дигитальная рентгенография, линейная томография. Компьютерная рентгеновская томография. Магнитно резонансные методы исследования. Медицинская термография. Интервенционная радиология. Лучевое исследование органов грудной полости. Лучевое исследование органов брюшной полости и забрюшинного пространства. Лучевое исследование костно-суставной системы. Лучевая терапия.

Дисциплина посвящена изучению различных методов обработки биомедицинских сигналов и данных. В ней рассматриваются методы представления данных, статистические методы обработки экспериментальных данных. Большое внимание уделено классификации многомерных наблюдений. Рассмотрена задача распознавания образов и подробно разобраны различные методы распознования и их применения для задач автоматического анализа биомедицинских сигналов. Рассмотрены различные классы биомедицинских сигналов и методы их обработки на различных этапах: предварительная обработка, цифровая фильтрация, распознавание формы, синтаксическая классификация биосигналов.

Дисциплина раскрывает теоретико-методологические и практические основы ведения предпринимательской деятельности на принципах модели "устойчивого развития". Данный концепт фокусируется на обеспечении долгосрочной финансовой устойчивости через управление тремя факторами: экономический, социальный, экологический.

исследовать и рассчитывать параметры медицинской техники, составлять методики проведения исследований и алгоритмы обработки результатов исследований

знать базовые принципы оперативного управления

знать передовой опыт в области разработки медицинского приборостроения

прогнозировать надежность эксплуатации медицинского оборудования и их элементов, с учетом безопасного применения для пациентов и персонала

осуществлять профессиональную деятельность с учетом экономических, экологических, интеллектуально правовых, социальных и других ограничений на всех этапах жизненного цикла технических объектов и процессов

обеспечивать инженерно-техническую поддержку роботизированных и мехатронных медицинских систем

осуществлять поверку, калибровку, настройку и ремонт медицинской техники

владеть базовыми знаниями в области естественно-научных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования в инженерной деятельности, связанной с разработкой, проектированием, конструированием, технологиями производства и эксплуатации биотехнических систем

использовать материалы, приборы, устройства, а также алгоритмы и программы для расчета параметров медицинского оборудования

понимать организацию эффективного использования материалов, приборов, устройств, а также алгоритмов и программ для расчета параметров медицинского оборудования

конструировать, монтировать и эксплуатировать приборы и системы медицинского оборудования с соблюдением мер безопасности пациентов и персонала

проводить экспериментальные исследования и измерения, обрабатывать и представлять полученные данные с учетом специфики биотехнических систем и технологий