{"id":110082,"date":"2017-11-15T16:53:12","date_gmt":"2017-11-15T15:53:12","guid":{"rendered":"https:\/\/us.edu.pl\/inzynieria-biomedyczna-w-praktyce\/"},"modified":"2019-11-05T11:11:09","modified_gmt":"2019-11-05T10:11:09","slug":"inzynieria-biomedyczna-w-praktyce","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/us.edu.pl\/en\/inzynieria-biomedyczna-w-praktyce\/","title":{"rendered":"In\u017cynieria biomedyczna w praktyce"},"content":{"rendered":"

Artyku\u0142y z cyklu \u201eNauka i sztuka\u201d<\/a><\/p>\n

System wspomagaj\u0105cy rehabilitacj\u0119 czy systemy nawigacji adresowane do os\u00f3b niewidomych i s\u0142abowidz\u0105cych \u2013 to tylko wybrane projekty z zakresu in\u017cynierii biomedycznej realizowane przez interdyscyplinarny zesp\u00f3\u0142 dzia\u0142aj\u0105cy od roku w Instytucie Informatyki<\/a>. Grup\u0105 kieruje dr Pawe\u0142 Janik<\/a>, pracownik Zak\u0142adu Komputerowych System\u00f3w Biomedycznych<\/a>.<\/p>\n

\n

Inicjatorem powstania zespo\u0142u by\u0142 prof. zw. dr hab. in\u017c. Zygmunt Wr\u00f3bel<\/a>, dyrektor Instytutu Informatyki, kt\u00f3ry od wielu lat jest propagatorem zastosowa\u0144 technologii informacyjno-komunikacyjnych w medycynie.
\n <\/p>\n

\"Na
\nOd lewej: prof. zw. dr hab. in\u017c. Zygmunt Wr\u00f3bel, dyrektor Instytutu Informatyki Uniwersytetu \u015al\u0105skiego oraz dr Pawe\u0142 Janik, kierownik zespo\u0142u naukowc\u00f3w, pracownik Zak\u0142adu Komputerowych System\u00f3w Biomedycznych
\nFot. mgr in\u017c. Micha\u0142 Pielka
\n <\/p>\n

Zesp\u00f3\u0142 tworz\u0105 obecnie pracownicy Zak\u0142adu Komputerowych System\u00f3w Biomedycznych: dr Pawe\u0142 Janik, dr Ma\u0142gorzata Janik<\/a> i mgr in\u017c. Micha\u0142 Pielka<\/a>, a tak\u017ce dr Grzegorz Machnik<\/a> z Zak\u0142adu Modelowania i Grafiki Komputerowej<\/a> oraz mgr Iwona Polak<\/a> z Zak\u0142adu System\u00f3w Informatycznych<\/a>.
\n <\/p>\n

\"Przed
\nCz\u0142onkowie zespo\u0142u kieorwanego przez dr. Paw\u0142a Janika: (od lewej) dr Grzegorz Machnik, mgr in\u017c. Micha\u0142 Pielka, dr Pawe\u0142 Janik, mgr Iwona Polak oraz dr Ma\u0142gorzata Janik
\nFot. dr Grzegorz Machnik<\/p>\n

 <\/p>\n

Oto przyk\u0142adowe projekty realizowane przez zesp\u00f3\u0142 naukowc\u00f3w z Wydzia\u0142u Informatyki i Nauki o Materia\u0142ach:<\/p>\n

System nawigacji budynkowej<\/h3>\n

In\u017cynieria biomedyczna jest dzia\u0142em nauki wykorzystuj\u0105cym m.in. nowoczesne technologie informacyjno-komunikacyjne w medycynie. Naukowcy projektuj\u0105 systemy i programuj\u0105 urz\u0105dzenia u\u0142atwiaj\u0105ce codzienn\u0105 egzystencj\u0119 osobom z dysfunkcjami oraz wspomagaj\u0105ce leczenie pacjent\u00f3w cierpi\u0105cych na r\u00f3\u017cne schorzenia. Jednym z proponowanych rozwi\u0105za\u0144 jest system nawigacji budynkowej korzystaj\u0105cy z bikon\u00f3w, czyli niewielkich nadajnik\u00f3w opartych na technologii Bluetooth. Podobne rozwi\u0105zania s\u0105 ju\u017c wykorzystywane w przestrzeni publicznej, np. w galeriach handlowych, muzeach czy na lotniskach, jednak naukowcy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego, co podkre\u015bla dr Pawe\u0142 Janik, opracowuj\u0105 urz\u0105dzenia w oparciu o w\u0142asn\u0105, bardziej funkcjonaln\u0105 i r\u00f3wnie skuteczn\u0105 technologi\u0119.<\/p>\n

Wyobra\u017amy sobie zatem, \u017ce przy poszczeg\u00f3lnych pomieszczeniach w rektoracie Uniwersytetu \u015al\u0105skiego zamontowany zosta\u0142 jeden nadajnik. Ka\u017cdy, kto mia\u0142by przy sobie telefon ze specjalnie zaprojektowan\u0105 aplikacj\u0105 mobiln\u0105 i znalaz\u0142by si\u0119 w przestrzeni oddzia\u0142ywania urz\u0105dzenia, m\u00f3g\u0142by uzyska\u0107 informacje np. na temat numeru pokoju, pi\u0119tra, dzia\u0142u czy os\u00f3b w nim pracuj\u0105cych. System ten mo\u017ce s\u0142u\u017cy\u0107 m.in. osobom z dysfunkcjami narz\u0105du wzroku, u\u0142atwiaj\u0105c im poruszanie si\u0119. Jest rodzajem mapy cyfrowej, kt\u00f3ra nie tylko kieruje takiego cz\u0142owieka do docelowego miejsca i sygnalizuje, co znajduje si\u0119 w pobli\u017cu, lecz r\u00f3wnie\u017c informuje o po\u0142o\u017ceniu przedmiot\u00f3w w tej przestrzeni. \u2013 W pewnym sensie telefon kom\u00f3rkowy z aplikacj\u0105 mobiln\u0105 spe\u0142nia rol\u0119 oczu takich os\u00f3b. Zastosowanie tak zaprojektowanego systemu jest szerokie. Naukowcy mog\u0105 bowiem udost\u0119pnia\u0107 za jego po\u015brednictwem ka\u017cdy rodzaj informacji w dowolnym miejscu, w kt\u00f3rym da si\u0119 zainstalowa\u0107 bikony. W ten spos\u00f3b mo\u017cna informowa\u0107 np. o zbli\u017caj\u0105cych si\u0119 wydarzeniach czy historii miejsc, a tak\u017ce tworzy\u0107 przekazy o charakterze marketingowym.<\/p>\n

Systemy typu przywo\u0142awczego i dost\u0119powego<\/h3>\n

Celem kolejnego projektu by\u0142o zaprojektowanie system\u00f3w typu dost\u0119powego lub przywo\u0142awczego, kt\u00f3re mog\u0105 by\u0107 zastosowane na przyk\u0142ad w szpitalach czy o\u015brodkach medycznych. Obecnie, jak wyja\u015bnia dr Pawe\u0142 Janik, wyst\u0119puj\u0105 tam przewa\u017cnie stacjonarne systemy typu przewodowego. Alternatyw\u0105 mog\u0105 by\u0107 rozwi\u0105zania oparte na wykorzystaniu technologii mobilnych. \u2013 Za\u0142\u00f3\u017cmy, \u017ce pacjent szpitala udaje si\u0119 na codzienny spacer wok\u00f3\u0142 budynku plac\u00f3wki. Je\u015bli poczuje si\u0119 gorzej, mo\u017ce dzi\u0119ki naszym rozwi\u0105zaniom wezwa\u0107 pomoc z ka\u017cdego miejsca, w kt\u00f3rym si\u0119 aktualnie znajduje. Nie jest wi\u0119c przykuty do szpitalnego \u0142\u00f3\u017cka. Mo\u017ce si\u0119 przemieszcza\u0107, oczywi\u015bcie o ile pozwala na to stan jego zdrowia i uzyska\u0142 zgod\u0119 lekarza prowadz\u0105cego \u2013 m\u00f3wi naukowiec z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego. Mobilne systemy przywo\u0142awcze cechuj\u0105 si\u0119 skuteczno\u015bci\u0105 dzia\u0142ania. Co wi\u0119cej, mog\u0105 by\u0107 stosowane nie tylko w palc\u00f3wkach medycznych, lecz r\u00f3wnie\u017c w restauracjach, hotelach, domach pomocy czy o\u015brodkach SPA.
\n <\/p>\n

\"Dr
\nDr Ma\u0142gorzata Janik, Dr Pawe\u0142 Janik oraz mgr in\u017c. Micha\u0142 Pielka
\nw \u201eLaboratorium system\u00f3w sterowania i techniki sensorowej\u201d
\nFot. mgr in\u017c. Micha\u0142 Pielka<\/p>\n

Wykorzystuj\u0105c podobn\u0105 infrastruktur\u0119, jak w przypadku system\u00f3w przywo\u0142awczych, mo\u017cliwe jest uzyskanie innej funkcjonalno\u015bci, a mianowicie dystrybucji dost\u0119pu. Obecnie wi\u0119kszo\u015b\u0107 rozwi\u0105za\u0144 w systemach dost\u0119powych bazuje na kartach zbli\u017ceniowych uwa\u017canych za raczej bezpieczne klucze elektroniczne. Wi\u0119ksze mo\u017cliwo\u015bci oferuj\u0105 jednak technologie radiowe, kt\u00f3re wszak\u017ce s\u0105 \u0142atwiejsze do pods\u0142uchania. Tego typu systemy stosowane s\u0105 ju\u017c np. w motoryzacji, dzi\u0119ki czemu kierowca nie musi posiada\u0107 kluczyka. Niestety znane s\u0105 metody \u0142amania podobnych zabezpiecze\u0144, dlatego opracowywane w Instytucie Informatyki rozwi\u0105zania dotycz\u0105 nie tylko bazy sprz\u0119towej, ale r\u00f3wnie\u017c algorytm\u00f3w zabezpieczaj\u0105cych system przed nieuprawnionym dost\u0119pem. Zastosowanie miniaturowych znacznik\u00f3w radiowych pozwala na uzyskanie dost\u0119pu zar\u00f3wno do pomieszcze\u0144, jak i urz\u0105dze\u0144 oraz precyzyjne monitorowanie wykorzystania systemu. W przypadku zgubienia znacznika radiowego mo\u017cna skorzysta\u0107 np. ze smartfona. Zosta\u0142 opracowany prototyp systemu dost\u0119powego, obecnie przeprowadzane s\u0105 jego testy pod k\u0105tem zwi\u0119kszenia poziomu zabezpiecze\u0144.<\/p>\n

Monitor snu niemowl\u0105t<\/h3>\n

Zesp\u00f3\u0142 dr. Paw\u0142a Janika opracowa\u0142 r\u00f3wnie\u017c w\u0142asn\u0105 wersj\u0119 czujnika s\u0142u\u017c\u0105cego do monitorowania snu noworodk\u00f3w i niemowl\u0105t. \u2013 Je\u015bli taka ma\u0142a bezbronna istota obr\u00f3ci si\u0119 na brzuszek, w\u00f3wczas mo\u017ce doj\u015b\u0107 do sytuacji, w kt\u00f3rej nast\u0105pi bezdech, a w jego konsekwencji \u2013 \u015bmier\u0107 \u0142\u00f3\u017ceczkowa. Przyczyn\u0105 bezdechu niemowl\u0119cego mo\u017ce by\u0107 te\u017c infekcja czy nadmierne ozi\u0119bienie organizmu dziecka. Dzi\u0119ki zastosowaniu jednego czujnika na ciele malucha rodzice mog\u0105 na czas zareagowa\u0107, je\u015bli znajdzie si\u0119 ono w niebezpiecze\u0144stwie \u2013 t\u0142umaczy naukowiec. Zesp\u00f3\u0142 opracowa\u0142 w\u0142asn\u0105 technologi\u0119, kt\u00f3ra gwarantuje skuteczno\u015b\u0107 dzia\u0142ania monitora snu, przy czym jej zastosowanie jest szersze. \u2013 To od nas zale\u017cy, w jaki spos\u00f3b urz\u0105dzenie zostanie zaprogramowane. Dzi\u0119ki temu mo\u017cemy decydowa\u0107 m.in., jakie parametry \u017cyciowe b\u0119d\u0105 przez nie monitorowane. Urz\u0105dzenie mo\u017ce zatem bada\u0107 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 i g\u0142\u0119boko\u015b\u0107 oddechu, puls lub zmian\u0119 po\u0142o\u017cenia cia\u0142a. Nasza technologia sprawdzi si\u0119 r\u00f3wnie\u017c w monitorowaniu zdrowia os\u00f3b wymagaj\u0105cych sta\u0142ej opieki lekarskiej, umo\u017cliwiaj\u0105c szybsz\u0105 interwencj\u0119 lekarza w sytuacji zagro\u017cenia \u017cycia czy zdrowia pacjenta i zwi\u0119kszaj\u0105c tym samym poczucie bezpiecze\u0144stwa os\u00f3b, kt\u00f3rych parametry \u017cyciowe s\u0105 monitorowane oraz ich bliskich \u2013 m\u00f3wi kierownik zespo\u0142u.<\/p>\n

System wspomagaj\u0105cy rehabilitacj\u0119<\/h3>\n

Kolejnym rozwi\u0105zaniem, nad kt\u00f3rym pracuje zesp\u00f3\u0142 dr. Paw\u0142a Janika, jest zaawansowany system wspomagaj\u0105cy rehabilitacj\u0119 os\u00f3b zmagaj\u0105cych si\u0119 z r\u00f3\u017cnymi schorzeniami uk\u0142adu ruchu, wykorzystywany w leczeniu chor\u00f3b o pod\u0142o\u017cu neurologicznym.<\/p>\n

Jednym z element\u00f3w urz\u0105dzenia jest zesp\u00f3\u0142 czujnik\u00f3w, kt\u00f3re umieszczone zostan\u0105 na ciele poddawanego fizjoterapii cz\u0142owieka. Nast\u0119pnie specjalnie zaprojektowane \u015brodowisko informatyczne pozwoli odwzorowa\u0107 na ekranie monitora posta\u0107 \u2013 model komputerowy cia\u0142a osoby \u0107wicz\u0105cej. Posta\u0107 ta wykonywa\u0107 b\u0119dzie \u0107wiczenia zaprogramowane i dostosowane do fizjoterapeutycznego planu pacjenta na\u015bladuj\u0105cego jej ruchy. System precyzyjnie odwzoruje zmiany po\u0142o\u017cenia cia\u0142a, a osoba \u0107wicz\u0105ca w czasie rzeczywistym otrzyma informacj\u0119 zwrotn\u0105, czy \u0107wiczy prawid\u0142owo. \u2013 Zastosowane technologie pozwol\u0105 oceni\u0107 jako\u015b\u0107 i poprawno\u015b\u0107 wykonywanych ruch\u00f3w. Dane zapisywane s\u0105 nast\u0119pnie w pami\u0119ci systemu, a pacjent, lekarz i rehabilitant mog\u0105 dzi\u0119ki temu zobaczy\u0107 i oceni\u0107 post\u0119py rehabilitacji \u2013 m\u00f3wi dr Pawe\u0142 Janik. Inn\u0105 form\u0105 wykorzystania systemu jest gra rehabilitacyjna. Tego typu rozwi\u0105zania s\u0105 szczeg\u00f3lnie atrakcyjne dla dzieci i m\u0142odzie\u017cy. Sterowanie \u015brodowiskiem gry wymuszaj\u0105ce okre\u015blony typ ruchu wprowadza do procesu rehabilitacji r\u00f3\u017cne bod\u017ace i stwarza nowe mo\u017cliwo\u015bci zar\u00f3wno dla pacjenta, jak i specjalisty.
\n <\/p>\n

\"Dr
\nDr Pawe\u0142 Janik podczas pracy przy uk\u0142adach elektronicznych
\nFot. mgr in\u017c. <\/span>Micha\u0142 Pileka<\/p>\n

System opracowywany jest w oparciu o wsp\u00f3\u0142prac\u0119 ze \u015brodowiskiem lekarzy i fizjoterapeut\u00f3w. Jak wyja\u015bnia kierownik grupy, jest to szczeg\u00f3lnie wa\u017cne ze wzgl\u0119du na konieczno\u015b\u0107 personalizacji terapii oraz dob\u00f3r takich parametr\u00f3w, kt\u00f3re oka\u017c\u0105 si\u0119 istotne z punktu widzenia post\u0119p\u00f3w w leczeniu pacjenta. W ten spos\u00f3b poprawiana jest funkcjonalno\u015b\u0107 systemu, co sprawia, \u017ce zwi\u0119ksza si\u0119 r\u00f3wnie\u017c jego rynkowa konkurencyjno\u015b\u0107. Obecnie prowadzone s\u0105 testy nowej wersji czujnik\u00f3w o odpowiednich mo\u017cliwo\u015bciach transmisyjnych i wi\u0119kszej precyzji odwzorowania ruch\u00f3w osoby rehabilitowanej.<\/p>\n

\u2013 Jednym z priorytet\u00f3w dzia\u0142a\u0144 naszego zespo\u0142u jest opracowywanie rozwi\u0105za\u0144 gotowych do wdro\u017cenia na rynek medyczny. Tworzymy nie tylko w\u0142asne technologie informacyjno-komunikacyjne czy zabezpieczenia, lecz tak\u017ce projektujemy kszta\u0142t docelowych urz\u0105dze\u0144 i przygotowujemy materia\u0142y promuj\u0105ce te projekty \u2013 podsumowuje dr Pawe\u0142 Janik.<\/p>\n

Autor: Ma\u0142gorzata K\u0142oskowicz<\/a><\/p>\n

\n

Prof. dr hab. in\u017c. Zygmunt Wr\u00f3bel <\/strong>\u2013 kierownik Zak\u0142adu Komputerowych System\u00f3w Biomedycznych, od 2012 roku jest dyrektorem Instytutu Informatyki, a wcze\u015bniej pe\u0142ni\u0142 funkcj\u0119 dziekana Wydzia\u0142u Informatyki i Nauki o Materia\u0142ach Uniwersytetu \u015al\u0105skiego.<\/p>\n

Przedmiotem zainteresowa\u0144 naukowo-badawczych prof. Zygmunta Wr\u00f3bla jest komputerowa analiza i przetwarzanie sygna\u0142\u00f3w oraz obraz\u00f3w biomedycznych, a tak\u017ce system\u00f3w elektronicznych dla in\u017cynierii biomedycznej. Jest on wsp\u00f3\u0142autorem 37 patent\u00f3w. Od 2012 roku by\u0142 uczestnikiem 5 grant\u00f3w, w tym 2 mi\u0119dzynarodowych.<\/p>\n

Pe\u0142ni\u0105c funkcj\u0119 recenzenta, dzieli si\u0119 wiedz\u0105 eksperck\u0105 w takich jednostkach i instytucjach, jak: Narodowe Centrum Nauki, Narodowe Centrum Bada\u0144 i Rozwoju, Ministerstwo Rozwoju, Polska Agencja Rozwoju Przedsi\u0119biorczo\u015bci czy Program Operacyjny Polska Cyfrowa. Jest r\u00f3wnie\u017c przedstawicielem U\u015a w Radzie Sosnowieckiego Parku Naukowo-Technologicznego.<\/p>\n

Prof. dr hab. in\u017c. Zygmunt Wr\u00f3bel wypromowa\u0142 12 doktor\u00f3w w czterech o\u015brodkach naukowo-badawczych: na Uniwersytecie \u015al\u0105skim, Politechnice \u015al\u0105skiej, \u015al\u0105skim Uniwersytecie Medycznym oraz w Instytucie Biocybernetyki i In\u017cynierii Biomedycznej w Warszawie. Obecnie 8 doktorant\u00f3w przygotwuje rozprawy doktorskie pod jego kierunkiem.<\/p>\n

Dr Pawe\u0142 Janik<\/strong> jest absolwentem Uniwersytetu \u015al\u0105skiego w Katowicach. W swojej pracy naukowej zajmuje si\u0119 opracowywaniem nowych rozwi\u0105za\u0144 z zakresu technologii komunikacyjno-informacyjnych  oraz techniki sensorowej pod k\u0105tem zastosowa\u0144 w in\u017cynierii biomedycznej. Jest on r\u00f3wnie\u017c recenzentem w kilku periodykach o zasi\u0119gu mi\u0119dzynarodowym oraz wsp\u00f3\u0142autorem kilku patent\u00f3w dotycz\u0105cych rozwi\u0105za\u0144  m.in. z biomechaniki i elektroniki.<\/p>\n

Od 2012 roku by\u0142 uczestnikiem 2 mi\u0119dzynarodowych grant\u00f3w, projekt\u00f3w sta\u017cowych, a obecnie pe\u0142ni funkcj\u0119 kierownika grantu realizowanego pod k\u0105tem wdro\u017ceniowym. Koordynuje ponadto wsp\u00f3\u0142prac\u0119 pomi\u0119dzy kilkoma przedsi\u0119biorstwami a Uniwersytetem \u015al\u0105skim. Zosta\u0142 powo\u0142any na cz\u0142onka Komisji Rektorskiej ds. W\u0142asno\u015bci Intelektualnej na kadencj\u0119 2016\u20132020. Aktywnie wsp\u00f3\u0142pracuje ze sp\u00f3\u0142k\u0105 celow\u0105 Uniwersytetu \u015al\u0105skiego \u2013 SPIN-US oraz Biurem Wsp\u00f3\u0142pracy z Gospodark\u0105.<\/p>\n

\n

Pisali o tym:<\/p>\n