Medicinski elektronski sistemi
- Detalji
- Kategorija: Osnovne akademske studije
Semestar: VIII (ili Master)
Cilj: Sticanje znanja o funkciji i arhitekturi medicinskih elektronskih sistema koji se primenjuju u fizikalnoj terapiji, dijagnostici i hirurgiji.
Ishod: Sticanje kompetentnosti za projektovanje i servisiranje elektronskih sistema koji se primenjuju u fizikalnoj terapiji, dijagnostici i hirurgiji.
Predavanja:
1. Elektroterapija. Membranski i akcioni potencijal. Prenošenje električnog impulsa kroz tkiva. Klasifikacija terapijskih aparata. Deskriptori terapijskih struja. Galvanska struja i jontoforeza. Biofizički osnovi dejstva jednosmerne struje, fiziološko i terapijsko dejstvo. Aplikaciona tehnika i doziranje. Jontoforeza.
2. Stimulacija nerava i mišića. Zavisnost minimalne struje stimulacije od perioda stimulacije. Struja reobaze, vreme hronaksije. Principijalne šeme izlaznog stepena stimulatora i oblici impulsa: impulsi sa balansiranim naelektrisanjem, monofazni talasni oblik, asimetrični bifazni talasni oblik. Izlazni stepen stimulatora zasnovan na pražnjenju kondenzatora. Principijalna šema i talasni oblik impulsa.
3. Stimulatori zasnovani na strujnim izvorima. Izlazni stepen stimulatora zasnovan na strujnim izvorima. Neinvertujuća konfiguracija sa plivajućim opterećenjem. Invertujuća kofiguracija sa plivajućim opterećenjem. Neinvertujuća Howland strujna pumpa sa uzemljenim opterećenjem. Invertujuća Howland strujna pumpa sa uzemljenim opterećenjem. Strujni izvor zasnovan na operacionom mostu. Kolo Van den Honert-a.
4. Aparati za stimulaciju nerava i mišića. Neuromuskularna Električna Stimulacija (NMES). Izlazni stepen NMES aparata. Električna Muskularna Stimulacija (EMS). Denervacija mišićnih vlakana. Stimulacija eksponencijalnim i pravouglim impulsima. Monopolarna, bipolarna tehnika. Transkutalna Električna Nervna Stimulacija (TENS). Dejstvo električne struje na smanjenje osećaja bola. Vrste TENS struja. Konvencionalna TENS. Niskofrekventna TENS. TENS u salvama. Kratki intenzivni TENS. Modulacioni TENS. Projektovanje izlaznog stepena TENS stimulatora.
5. Strujno terapijki aparati. Dijadinamične struje. Visokonaponske jednosmerne impulsne struje. Faradske struje. Visokonaponske jednosmerne impulsne struje. Ruske struje. Stimulacija interferentnim strujama. Statičko interferentno polje. Dinamičko interferentno polje. Izbor učestanosti. Izbor jačine struje. Elektrode za primenu inerferentnih struja. Projektovanje izlaznog stepena uređaja zasnovanog na primeni interferentnih struja.
6. Impedansna pletizmografija. Impedansna pletizmografija. Impedansni kardiograf. Merenje zapremine komora srca tehnikom provodnog katetera. Impedansni senzori kao sastavni delovi pejsmejkera.
7. Stimulacija tkiva elektromagnetnim poljem. Ultrazvučna terapije. Pneumatska presoterapija.
8. Defibrilatori. Principijelna šema defibrilatora. Princip rada. Sinhroma i asinhrona defibrilacija. Strujni impuls defibrilatora u zavisnosti od otpornosti tela pacijenta. Projektovanje eksternog defibrilatora i ugradljivih kardioverter defibrilatora. Kolo za kontrolu punjenja i brzog pražnjenja kondenzatora defibrilatora. Kolo za kontrolu punjenja baterije defibrilatora.
9. Konstrukcija pejsmejker uređaja. Elektronsko kolo jednostavnog pejsmejkera. Princip rada konačnog automata jedno-komornog i dvo-komornog pejsmejkera. Programabilni pejsmejkeri. Parametri impulsa. Parametri detektora signala. Modovi rada pejsmejkera. Kolo za generisanje impulsa pejsmejkera. Rate-responsive pejsmejkeri.
10. Elektrohirurški nož. Konstrukcija aparata za hirurgiju. Principijena blok sema. Detaljna šema.
11. Laserska terapija. Principijena blok šema uređaja. Detaljna šema.
12. Funkcionalno testiranja aparata.
Računske i laboratorijske vežbe:
1. Laboratorijska vežba. Projektivanje kola za generisanje različitih oblika stimulacionih signala: simetričnih impulsa sa balansiranim naelektisanjem, asimetričnih impusa sa balansiranim i nebalansiranim naelektrisanjem. Crtanje šeme u Altium Designeru. Simulacija u vremenskom domenu. Primenjuje se u defibrilator aparatima.
2. Laboratorijska vežba. Projektivanje i simulacija kola stimulatora koji je zasnovano na pražnjenju kondenzatora. Primenjuje se u pacemaker aparatima. Crtanje šeme i simulacija u Altium Designeru.
3. Laboratorijska vežba. Projektivanje i simulacija izlaznih stepena stimulatora koji su zasnovani na strujnim izvorima. Crtanje šeme u Altium Designeru. Analiza u vremenskom i frekvencijskom domenu sledećih kola: a)neinvertujuća konfiguracija sa plivajućim opterećenjem. b)invertujuća kofiguracija sa plivajućim opterećenjem, c) neinvertujuća Howland strujna pumpa sa uzemljenim opterećenjem, d) invertujuća Howland strujna pumpa sa uzemljenim opterećenjem.
4. Praktičan rad. Realizacija jednostavnog aparata za fizikalnu terapiju korišćenjem ploča sa PIC kontrolerima i/ili upotrebom FPGA razvojnih ploca. Projektovanje analognog dela uređaja. Projektovanje digitalnog dela uređaja. Testiranje pojedinih modula uređaja i celog aparata.