Проєктування біотехнічних систем
Спеціальність: Технології ортопедичних та реабілітаційних виробів медичного призначення
Код дисципліни: 7.163.04.E.015
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Хімічна технологія переробки пластмас
Лектор: Доцент Братичак Михайло Михайлович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
Інтегральна компетентність:
-ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми у галузі ортопедичних технології та інженерії під час професійної діяльності або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або здійснення інновацій і характеризується невизначеністю умов і вимог.
Загальні компетентності:
- ЗК3. Вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми.
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності:
- КС1. Здатність вирішувати комплексні проблеми біомедичної інженерії із застосовуванням методів хімії, математики, природничих та інженерних наук. Проектувати медичні системи різного призначення та протези з якісно новими показниками з використанням нових сучасних технологій. - КС4. Здатність створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медико-технічного призначення.
- КС5. Здатність розробляти технічні завдання на створення, а також моделювати, оцінювати, проектувати та конструювати складні біоінженерні та медико-інженерні системи і технології, протезно-ортопедичні вироби.
Спеціалізовано-професійні фахові компетеннтності:
- ФКС1.1. Базові уявлення про основні технологічні процеси, методи, оснащення та обладнання для виготовлення виробів ортопедичного і медико-реабілітаційного призначення та їх елементів.
- ФКС1.4. Здатність вивчати та застосовувати нові методи та інструменти аналізу, моделювання та проектування для підгонки і налаштування виробів ортопедичного та медикореабілітаційного призначення для конкретного користувача.
- ФКС2.1. Здатність використовувати професійно профільні знання, уміння й навички в галузі природничо-наукових дисциплін для аналізу, оцінювання і проектування технологічних процесів та устаткування одержання матеріалів біометричного призначення.
- ФКС2.3. Знання й застосування на практиці принципів побудови екологічно чистих виробництв, розуміння соціальних і екологічних наслідків своєї професійної діяльності.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
Знати.
- основні поняття, визначення та класифікацію біотехнічних систем і технологій, а також основні проблеми в даній предметній галузі;
- основні особливості організму людини, як обєкту дослідження та управління. Роль людини і виконуючі нею функції в біотехнічних системах в залежності від виконуваної функції. Роль і місце технічних засобів різного призначення, що входять в склад медичних систем.
Вміти.
- проводити аналіз можливостей людини і «машини» з метою оптимального розділення функцій між ними і створення високоефективних і надійних біотехнічних систем медичного призначення;
- застосовувати отриманні знання про особливість біообєктів при проектуванні біотехнічних систем, здійснювати обгрунтований вибір технології, в залежності від медичних проблем і технічних засобів реалізації, визначати «рівень біотехнічності» розробленої БТС.
Володіти.
- навиками збору, аналізу і узагальнення наукових досліджень, біомедичної і науково-технічної інформації, а також навиками проектування пристроїв, приладів, систем і комплексів біомедичного і екологічного призначення з врахуванням заданих умов.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Основи хімії і фізико-хімії полімерів
Моделювання біомедичних систем
Обладнання протезно-ортопедичного виробництва
Технології протезування і ортезування кінцівок
Біомеханіка людини
Системи автоматизованого проектування і конструювання виробів біомедичного призначення та оснащення для їх виготовлення
Короткий зміст навчальної програми: Розглядається класифікація біотехнічних систем по цільовим завданням і методам. Вивчаються етапи і основні принципи побудови та проектування БТС різних класів. Зокрема основні принципи проектування діагностичних, терапевтичних, хірургічних БТС. Біотехнічні системи для ультразвукової хірургії м’яких біотканин і для ультразвукового з’єднання кісткових тканин. БТС заміщення життєво-важливих функцій організму і протезування.
У навчальній дисципліні викладено загальні біомеханічні та фізіологічні аспекти протезування та ортезування верхніх, нижніх кінцівок та ортезування хребта. Наведено схеми й параметрами побудови протезів та ортезів. Викладено основні методи клінічних та інструментальних досліджень біомеханіки опорно-рухового апарату та оцінки отриманих результатів.
Опис: Поняття БТС. Класифікація. Загальні принципи проектування медичних БТС.
Проектування діагностичних БТС. Принципи проектування БТС для лабораторної діагностики.
Проектування діагностичних БТС. Принципи проектування БТС для аналізу морфологічних параметрів еритроцитів.
Проектування діагностичних БТС. Принципи проектування БТС для аналізу РНК та ДНК на основі полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР)
Проектування діагностичних БТС. Принципи проектування БТС для комп'ютерної томографії.
Проектування діагностичних БТС. Принципи проектування БТС для електрокардіографії.
Проектування діагностичних БТС. Принципи проектування БТС для аналізу кислотності верхніх відділів шлунково-кишкового тракту
Проектування терапевтичних БТС. Принципи проектування БТС для ультразвукового крізьшкірного введення лікарських речовин
Проектування терапевтичних БТС. Основи проектування програмно-керованого апарату (БТС) для синхронізованого електромагнітного впливу.
Проектування хірургічних БТС. Принципи проектування БТС для ультразвукової хірургії м'яких біотканин
Проектування хірургічних БТС. Принципи проектування БТС для ультразвукового з'єднання кісткових тканин.
Проектування штучних органів і систем життєзабезпечення. Класифікація. Екстракорпоральні органи.
Проектування штучних органів і систем життєзабезпечення. Ендокорпоральні органи.
Проектування штучних органів і систем життєзабезпечення. Принципи проектування БТС регулювання глікемії
Проектування штучних органів і систем життєзабезпечення. Принципи проектування БТС для штучного очищення крові.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль знань студентів здійснюється шляхом виконання і захисту лабораторних робіт, опитуванням на практичних заняттях протягом всього семестру; підсумковий контроль знань студентів проводиться шляхом складання заліку.
Органічною складовою навчального процесу є контроль знань студентів. До основних завдань контролю знань належать:
- підвищення мотивації студентів до систематичної активної роботи впродовж навчального року, переорієнтація їхніх цілей з отримання позитивної оцінки на формування стійких знань, умінь та навичок;
- систематизація знань та активне їх засвоєння впродовж навчального року;
- недопущення розриву між завданнями, що виносяться для контролю і програмою дисципліни;
- відкритість контролю: ознайомлення студентів на початку вивчення дисципліни з контрольними завданнями та всіма формами контрольних заходів і критеріями їх оцінювання;
- подолання елементів суб’єктивізму при оцінюванні знань, що забезпечується складанням контрольних завдань та заліків у письмовій формі із застосуванням 100-бальної шкали оцінювання;
- забезпечення належних умов вивчення програмного матеріалу і підготовки до контрольних заходів, що досягаються шляхом чіткого їх розмежування за змістом і у часі;
- розширення можливостей для всебічного розкриття здібностей студентів, розвитку їх творчого мислення.
Під час вивчення дисципліни «Технологія БТС» застосовується поточний і підсумковий контроль знань студентів. Останній здійснюється у формі заліку. Зазначені форми контролю тісно взаємопов’язані і організуються так, щоб стимулювати ефективну самостійну роботу студентів протягом семестру і забезпечити об’єктивне оцінювання їх знань.
Об’єктом оцінювання знань студентів є програмний матеріал дисципліни різного характеру і рівня складності, засвоєння якого відповідно перевіряється під час поточного контролю і заліку.
Завданням поточного контролю є перевірка розуміння та засвоєння певного матеріалу, вироблених навичок виконання лабораторних, практичних семінарських завдвнь, умінь самостійно опрацьовувати тексти, здатності осмислити зміст теми чи розділу, умінь публічно чи письмово представити певний матеріал.
Завданням заліку є перевірка розуміння студентом програмного матеріалу в цілому, логіки та взаємозв’язків між окремими розділами, здатності творчого використання накопичених знань, уміння сформувати своє ставлення до певної проблеми навчальної дисципліни тощо.
Підсумкове (завершальне) оцінювання знань студентів з дисципліни «Технологія БТС» здійснюється, згідно з встановленим у НУ “Львівська політехніка” порядком, за 100-бальною шкалою з врахуванням результатів поточного і підсумкового контролю. При цьому загальна 100-бальна шкала оцінювання знань розподіляється так:
- оцінювання поточної успішності (лабораторні,практичні заняття): 30 балів;
- оцінювання результатів підсумкового екзамену: 70 балів. (60-письм., 10-усна компонента)
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль
Лабораторні роботи – 30 балів
Заліковий контроль
Письмова компонента – 60 балів
Усна компонента– 10 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: Навчально-методичне забезпечення
1. Курс лекцій «Технологія БТС»
2. Методичні розробки для виконання лабораторних робіт.
Рекомендована література
1.Злепко С. М. Медична апаратура спеціального призначення / С. М. Злепко. – Вінниця : ВНТУ, 2010. ? 155 с.
2. Гурко О.Г., Єрьоменко І.Ф. Аналіз та синтез систем автоматичного керування в MATLAB. Навчальний посібник / О.Г. Гурко, І.Ф. Єрьоменко. – Харків: ХНАДУ, 2011. - 286 с.
3. Оцінка результатів протезування і ортезування: методичні рекомендації / А.Д. Салєєва та ін. Харків: УкрНДІпротезування, 2012. 143 с.
4. Архипов О.А. Біомеханічний аналіз: навч. посібник. 2-ге вид. Київ: НПУ ім. М. П. Драгоманова, 2014. 224 с.
5. Драчук С.П., Богуславська В.Ю., Сокольвак О.Г. Біомеханіка людини: тлумачний словник-довідник. Вінниця: Твори, 2019. 400 с.
6. Застосування роботизованих систем в реабілітації хворих з нейро-ортопедичною патологією: практичний посібник / А. Д. Салєєва та ін. Харків: УкрНДІпротезування, 2020. 70 с.
7. Застосування об’єктивних методів дослідження функціональних можливостей пацієнтів та ефективності реабілітаційних заходів у реабілітаційній практиці, у тому числі з застосуванням роботизованих систем та іншого інноваційного обладнання: методичні рекомендації 03191680.098. А.Д. Салєєва та ін. Харків: УкрНДІпротезування, 2020. 70 с.
8. Біомеханіка протезування верхніх кінцівок. URL: https://learn.ztu.edu.ua
9. Інтелектуальні технології в медичній діагностиці, лікуванні та реабілітації: монографія / С.В. Павлов та ін.; за ред. С.В. Павлова, О.Г. Авруніна. Вінниця: Едельвейс і К, 2019. 260 с.
10. Artificial organs: State-of-the-art technology for device-based and cell/tissuebased approaches / [R. E. Geertsma, R. J. Dekker, C. Wassenaar та ін.]., 2008. – 154 с.
11 .How Are Medical Ventilators Made? [Електронний ресурс]. – 2019. – Режим доступу до ресурсу: https://www.thomasnet.com/articles/plant-facilityequipment/how-are-medical-ventilators-made/.
12. Mechanical Ventilation Learning Package – Liverpool, 2016. – 75 с.
13. Олейник В. П. Аппаратные методы исследований в биологии и медицине : учебное пособие / В. П. Олейник, С. Н. Кулиш. – Харьков : Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2004. – 110 с.
14. Ritchi, A. C. (2013). Extracorporeal Artificial Organs. Biomaterials Science, 827–841. doi:10.1016/b978-0-08-087780-8.00072-3
15. Sambanis, A. (2011). Artificial Organs | Pancreas. Comprehensive Biotechnology, 699–711. doi:10.1016/b978-0-08-088504-9.00418-9
Інформаційні ресурси
1.https://stud.com.ua/180524/tehnika/biotehnichni_sistemi_medichnogo_priznachennya#google_vignette
2. https://ossur.com.ua/shho-take-bionichni-protezi-j-dlya-chogo-voni/
3.https://health-ukraine.com.ua/uk/vidu-protezov-konechnostey/
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).