background image

2010-05-16

1

Romuald B

ę

dzi

ń

ski

Prof. dr hab. in

Ŝ

. Romuald B

ę

dzi

ń

ski    prof. zw.

Członek Korespondent PAN      
Politechnika Wrocławska
Wydział Mechaniczny
Kierownik
Zakładu In

Ŝ

ynierii Biomedycznej i Mechaniki 

Eksperymentalnej
Ul. Łukaszewicza 7/9     B5 pok.109
50-371 Wrocław
Tel.:   (071) 3202713
Fax:   (071) 3227645
Email: romuald.bedzinski@pwr.wroc.pl
http://www.biomech.pwr.wroc.pl/

B

ę

dzi

ń

ski R.: Biomechanika in

Ŝ

ynierska. Zagadnienia 

Wybrane. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 
1997.

Bronzino J.D.: Biomedical Engineering Handbook. CRC Press,. 
Boca Raton 2000.

Brown B.H., Lawford P.V., Smallwood R.H., Hose D.R., Barber 
D.C.: Medical physics and biomedical engineering
. IOP Pub. 
2001. 

Cowin S.C.: Bone Mechanics Handbook. CRC Pres 2001.

Skalak R., Chien S.: Handbook of Bioengineering. New York 
1986.

Mow C., Hayes W.C.: Basic  orthopaedic biomechanics. New 
York 1991.

Morecki A., Ekiel J., Fidelus K.: Bionika ruchu. Warszawa 1971. 

B

ę

dzi

ń

ski R., Dietrich M., K

ę

dzior K., Kiwerski J., Skalski K., 

Wall A.:  Biomechanika i In

Ŝ

ynieria Rehabilitacji. Tom 5 -

Seria wydawnicza. Problemy Biocybernetyki i In

Ŝ

ynierii 

Biomedycznej Nał

ę

cz M. pod red. Warszawa 2002. 

http://books.google.pl/

http://www.dbc.wroc.pl/dlibra

background image

2010-05-16

2

BIOMECHANIKA

BIO

– biologia (biologia tkanek) – charakterystyki 

zmieniaj

ą

 si

ę

 z wiekiem, chorobami, zale

Ŝ

nie od 

płci itp.….

MECHANIKA

– wła

ś

ciwo

ś

ci mechaniczne

• wła

ś

ciwo

ś

ci materiałów,

• wła

ś

ciwo

ś

ci struktury

Biomechanika

background image

2010-05-16

3

UKŁAD RUCHU

KO

Ś

CI – d

ź

wignie

STAWY – poł

ą

czenia

MI

ĘŚ

NIE – siłowniki

WIEZADŁA - ci

ę

gna

Charakterystyka:

masa, 

ś

rodki masy, momenty bezwładno

ś

ci, ci

ęŜ

ar 

wła

ś

ciwy, itp.

ZASILANIE

(procesy energetyczne)

STEROWANIE

(procesy nerwowe)

Procesy sterowania – potencjał ruchowy człowieka

Funkcje – zdolno

ść

 wyzwalania mocy

(iloczyn siły i pr

ę

dko

ś

ci)

OD POBUDZENIA (NERWOWEGO) 

DO PRACY MECHANICZNEJ

impuls nerwowy wyzwala potencjał czynno

ś

ciowy mi

ęś

nia

Sprawno

ść

  przemian energetycznych



Silnik  około 40%



Mi

ęś

nie 

Ŝ

ab, ludzi  około 20 – 25%

dochodzi do wyzwolenia energii chemicznej (procesy metaboliczne)

która jest zamieniana na prac

ę

 mechaniczn

ą

towarzyszy temu wytworzenie energii cieplnej, 
której cz

ęść

 jest rozpraszana

Energia elektryczna

energia chemiczna

energia mechaniczna, praca

ciepło

background image

2010-05-16

4

Budowa mi

ęś

nia 

(Bober- Biomechanika…

Schemat układu sił działaj

ą

cych na układ ruchowy człowieka

Zmiana 

długo

ś

ci 

mi

ęś

nia 

(

∆∆

l)

Czynno

ś

ci

Warunki 

wyzwalania 

siły (F)

Napi

ę

cie (U) 

napr

ęŜ

enie

Stosunek 
momentu 

mi

ęś

niowego 

(M

m

) do 

zewn

ę

trznego 

(M

z

)

Brak 

zmiany 

(

∆∆

l=0)

Statyczna

Statyka

Izometrycznie

ΣΣΣΣ

M

m

ΣΣΣΣ

M

z

Skracanie 

(

∆∆

l<0)

Koncentryczna 

(pokonuj

ą

ca)

Dynamika

Auksotoniczne 

czyli mieszane

ΣΣΣΣ

M

m

ΣΣΣΣ

M

z

Wydłu

Ŝ

anie 

(

∆∆

l>0)

Ekscentryczna 

(ust

ę

puj

ą

ca)

ΣΣΣΣ

M

m

ΣΣΣΣ

M

z

Czynno

ść

 statyczna 



pobudzony mi

ę

sie

ń

 nie zmienił długo

ś

ci, nie 

zmieniła si

ę

 odległo

ść

 mi

ę

dzy jego przyczepami (jednakowa siła na 

oba ko

ń

ce mi

ęś

nia)

F

X

+ F

Y

+ F

Z

= 0

M

X

+ M

Y

+M

Z

= 0

)

(

)

(

1

1

i

m

K

j

j

z

N

j

F

M

P

M

Σ

Σ

=

=

=

Czynno

ść

 dynamiczna 



koncentryczna



ekscentryczna

M

z

– momenty zewn

ę

trzne

M

m

– momenty mi

ęś

niowe

P

j

– siły zewn

ę

trzne

F

i

– siły mi

ęś

niowe

Równowaga 

background image

2010-05-16

5

Struktura mi

ęś

ni w rejonie 

stawu biodrowego

BIOMECHANIKA

BIO

– biologia (biologia tkanek) – charakterystyki 

zmieniaj

ą

 si

ę

 z wiekiem, chorobami, zale

Ŝ

nie od 

płci itp.….

MECHANIKA

– wła

ś

ciwo

ś

ci mechaniczne

• wła

ś

ciwo

ś

ci materiałów,

• wła

ś

ciwo

ś

ci struktury

background image

2010-05-16

6

SIŁY NAPĘDOWE PRZEMIAN 

SIŁY NAPĘDOWE PRZEMIAN 

TECHNOLOGICZNYCH XXI WIEKU

TECHNOLOGICZNYCH XXI WIEKU



In

Ŝ

ynieria genetyczna i inne biotechnologie



Ewolucja

ś

wiata

nieorganicznego

zwi

ą

zana

z

szerokim

wprowadzeniem

nowych

generacji

tzw.

„smart materials”



Dalszy post

ę

p w technologiach informatycznych,

telekomunikacyjnych i elektronice

















Dyscypliny

Dyscypliny naukowe,

naukowe, które

które będą

będą miały

miały zasadniczy

zasadniczy wpływ

wpływ na

na

przemiany

przemiany technologiczne

technologiczne::

-- biologia

biologia

-- informatyka

informatyka

-- mechanika

mechanika

SPODZIEWANE SUKCESY NAUK 

SPODZIEWANE SUKCESY NAUK 

BIOLOGICZNYCH (m. in.)

BIOLOGICZNYCH (m. in.)

















Pełne

Pełne odwzorowanie

odwzorowanie ludzkiego

ludzkiego genomu

genomu (rodzice

(rodzice b

ę

d

ą

b

ę

d

ą

mogli

mogli dobiera

ć

dobiera

ć

cechy

cechy genetyczne

genetyczne dziecka

dziecka -- uleczenie

uleczenie

chorób

chorób dziedzicznych)

dziedzicznych)

















Wyja

ś

nienie

Wyja

ś

nienie molekularnego

molekularnego mechanizmu

mechanizmu rozwoju

rozwoju

ii ró

Ŝ

nicowania

Ŝ

nicowania -- hodowle

hodowle tkanek,

tkanek, organów

organów

















Odkrycie

Odkrycie

mechanizmów

mechanizmów

przetwarzania

przetwarzania

substancji

substancji

ii energii

energii na

na podstawie

podstawie mo

Ŝ

liwo

ś

ci

mo

Ŝ

liwo

ś

ci mikroorganizmów

mikroorganizmów

(bioplastyki)

(bioplastyki)

















Smart

Smart

materials,

materials,

very

very

smart

smart

materials,

materials,

inteligent

inteligent

materials,

materials,

vise

vise

materials

materials

(roboty

(roboty

o

o

mo

Ŝ

liwo

ś

ciach

mo

Ŝ

liwo

ś

ciach

wi

ę

kszych

wi

ę

kszych ni

Ŝ

ni

Ŝ

ludzkie)

ludzkie)

10

-10

10

-5

10

-9

10

-7

10

-6

10

-8

10

-4

10

-3

10

-2

m

Simple 

molecules

<1nm 

bacteria

µ

m

semiconductor 

nanocrystal (CdSe)

2nm

Nanometer memory element

(Lieber)

10

12

bits/cm

(1Tbit/cm

2

)

IBM PowerPC 750

TM

Microprocessor

7.56mm

×

8.799mm

6.35

×

10

6

transistors

red blood cell
~5 

µ

m (SEM)

DNA

proteins 

nm

diatom
30 

µ

m

Circuit design
Copper wiring

width 0.2

µ

m

SOI transistor
width 0.12

µ

m

Nano - devices

Nano - devices

background image

2010-05-16

7

Definition of Biomedical Engineering: 

(from Whitaker)

Biomedical engineering

is a discipline that advances knowledge in 

engineering, biology and medicine, and improves human health through cross-
disciplinary activities that integrate the engineering sciences with the 
biomedical sciences and clinical practice. It includes: 

1.

The acquisition of new knowledge and understanding of 

living systems

through the innovative and substantive application of experimental and 
analytical techniques based on the engineering sciences. 

2. The development of new devices, algorithms, processes and systems that 

advance biology and medicine and improve medical practice and health 
care delivery. 

As used by the foundation, the term “biomedical engineering research” is thus 

defined in a broad sense: It includes not only the relevant applications of 
engineering to medicine but also to the basic life sciences. 

µ

- nano 

elektronika

µ

mechanika

Bio-

chemia

In

Ŝ

ynieria

materiałowa

Bio-

technologia

Opto-

elektronika

Informatyka

I n 

Ŝ

 y n i e r i a  b i o m e d y c z n a

Technologie: 
- półprzewodnikowe
- optoelektroniczne
-

µ

-mechaniczne

- biochemiczne

Biotechnologia

Automatyka

Informatyka

Telekomunikacja

Medycyna:

- diagnostyka

- terapia

- rehabilitacja

- profilaktyka

- Biocybernetyka  i In

Ŝ

ynieria 

Biomedyczna

- Fizyka Medyczna

Technika  - Medycyna

Współzale

Ŝ

no

ść

 techniki i diagnostyki medycznej

Technologie półprzewodnikowe mikro, nano:

- CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor

)

- LOCOS (local oxidation of silicon)
- SOI (Silicone on Insulator)
- LIGA: trawienie izotropowe i anizotropowe

(Lithographie Galvanoformung Abformung)

- Systemy mikro-electro-mechaniczne (MEMS)
- Systemy mikro-electro-opto-mechaniczne (MEOMS)

Mikroprocesory, mikrokomputery, 

komputery personalne

Telematyka 

Technologie optoelektroniczne:

półprzewodnikowe 

ź

ródła i detektory 

ś

wiatła,

lasery, 

ś

wiatłowody

Tomografia:

CT, MRI, fMRI, PET, SPECT…

Bioczujniki:

elektrochemiczne (półprzewodnikowe - ISFET, EnFET…,

amperometryczne…), optoelektroniczne, spektroskropowe…

Mikromacierze, biochipy: DNA, komórkowe

Mikrosystemy do cało

ś

ciowej analizy chemicznej

(

µ

TAS, lab-on-a-chip)

Mikroskopy elektronowe:

transmisyjne (TEM), emisyjne (SEM)

Mikroskopy z sond

ą

 skanuj

ą

c

ą

(Mikroskopia sił atomowych, ) 

Diagnostyka laboratoryjna płynów ustrojowych:

Jonometria, składniki biochemiczne krwi i moczu,

analizy bakteriologiczne i tksykologiczne, pO

2, 

pCO

2

...

Monitorowanie in vivo składników moczu, krwi 

i płynów mi

ę

dzykomórkowych:

W czasie zabiegów chirurgicznych, w ostrych stanach 
chorobowych, intensywnej terapii ( np.dializoterapii), 
glukoza, mocznik,  kreatynina, białka ...)

Pomiary analityczne przy łó

Ŝ

ku pacjenta i w

warunkach domowych (point-of-care):

W chorobach lub stanach  przewlekłych –
diabetologia,  nefrologia, hepatologia, onkologia,
kardiologia, ..., perinatologia, gerontologia... 

Monitorowanie zagro

Ŝ

e

ń

 toksykologicznych i

bakteriologicznych  

Zanieczyszcenia 

ś

rodowiska, atak terrorystyczny      

(biochemiczne, bakteriologiczne,  tksykologiczne ...)

Badania tkanek na poziomie komórkowym 

i molekularnym

Morfologia i fizjologia komórek i ich struktur

Badania genetyczne

Diagnostyka chorób o podło

Ŝ

u genetycznym, 

genetyczne podstawy rozwoju, fizjologii i patologii, 
biosynteza białek, genealogia, kryminologia ...

Badania populacyjne - przesiewowe

Epidemiologia, skuteczno

ść

 leków, od

Ŝ

ywianie, 

czynniki starzenia si

ę

, czynniki  

ś

rodowiskowe...

Produkcja leków metodami biotechnologii

Narz

ę

dzia

Zadania

Technika

Medycyna

background image

2010-05-16

8

Prof. Jan Mikulicz-Radecki (1850 -1905) światowej sławy 

naukowiec i wybitny lekarz

Prof. Jan Mikulicz-Radecki

Prof. Jan Mikulicz-Radecki

Leczenie  biomechaniczne

Przywrócenie symetrycznego obci

ąŜ

ania stawu 

kolanowego przez korekcje osi ko

ń

czyny w płaszczy

ź

nie 

czołowej.

Zlikwidowanie przykurczu zgi

ę

ciowego.

Przesuni

ę

cie dalszego przyczepu 

ś

ci

ę

gna rzepki do 

przodu.

Przywrócenie symetrycznego obci

ąŜ

ania stawu 

kolanowego przez korekcje osi ko

ń

czyny w płaszczy

ź

nie 

czołowej.

Zlikwidowanie przykurczu zgi

ę

ciowego.

Przesuni

ę

cie dalszego przyczepu 

ś

ci

ę

gna rzepki do 

przodu.

Prof. Jan Mikulicz-Radecki

Prof. Jan Mikulicz-Radecki

172

o

- 176

o

( 58% )

170

o

- 178

o

( 87% )

ML

ML

background image

2010-05-16

9

IN

ś

YNIERIA BIOMEDYCZNA

IN

ś

YNIERIA BIOMEDYCZNA

Płaszczyzny niezb

ę

dnej współpracy in

Ŝ

yniera i lekarza

biomechanika

instrumentarium 

informatyka

inŜynieria 

biomedyczne

kliniczna

biomateriały

zbieranie danych

obrazowanie 

medycznych i

w medycynie

biosensory

biologicznych

inŜynieria 

biotechnologia

rehabilitacji

fizjologiczne modelowanie, 

biologiczne efekty pól

symulacja elementów człowieka

protezy i                       elektromagnetycznych

oraz sterowanie 

sztuczne organy

IN

ś

YNIERIA BIOMEDYCZNA WE 

WROCŁAWIU

IN

ś

YNIERIA BIOMEDYCZNA WE 

WROCŁAWIU

We Wrocławiu badania z zakresu szeroko rozumianej 

In

Ŝ

ynierii Biomedycznej prowadzone s

ą

 na:

Politechnice Wrocławskiej

Akademii Medycznej,  

Uniwersytecie Przyrodniczym, 

Akademii Wychowania Fizycznego, 

Uniwersytecie Wrocławskim, 

Instytucie Immunologii i Terapii 
Doświadczalnej PAN

Komisja InŜynierii Biomedycznej 
przy PAN Oddział Wrocław

Politechnika 

Wrocławska jest znanym i znacz

ą

cym o

ś

rodkiem 

w kraju prowadz

ą

cym badania z zakresu In

Ŝ

ynierii Biomedycznej:

19 zespołów oraz 53 pracowników naukowych Politechniki
Wrocławskiej (5 zespołów z Wydz. Mech.)

Centrum InŜynierii Biomedycznej Politechniki Wrocławskiej,

Pierwszy w Polsce podręcznik dla studentów wydziałów
mechanicznych z zakresu Biomechaniki InŜynierskiej.

Pracownicy Wydziału Mechanicznego:

znacząca ilość grantów badawczych krajowych i europejskich,

znacząca ilość publikacji w kraju i za granicą,

uczestnictwo we władzach ESB, PTB i PTiB.

IN

ś

YNIERIA BIOMEDYCZNA WE 

WROCŁAWIU

IN

ś

YNIERIA BIOMEDYCZNA WE 

WROCŁAWIU

Zakładzie InŜynierii Biomedycznej i Mechaniki Eksperymentalnej

zrealizowano wiele 

prac doktorskich oraz prace habilitacyjne:  
Prof. Andrzeja Walla, Prof. Romualda Będzińskiego, Prof. Piotra Bilińskiego, 
Dr hab. Stanisława Konzala, Prof. Andrzeja Pozowskiego, Prof. Szymona Dragana

background image

2010-05-16

10

INśYNIERIA BIOMEDYCZNA NA WYDZIALE 

PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI 

POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ

INśYNIERIA BIOMEDYCZNA NA WYDZIALE 

PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI 

POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ

Kierunek Bioin

Ŝ

ynieria powołany został w roku ak. 1980/81 i miał obejmowa

ć

 

4 specjalno

ś

ci:  biochemi

ę

, biofizyk

ę

, biocybernetyk

ę

 

in

Ŝ

ynieri

ę

 biomedyczn

ą

Plany i programy opracowane zostały przez grup

ę

 

osób z kilku wydziałów, byli to m.in.:

W 2007 roku na Wydziale Podstawowych Problemów Techniki 
został powołany Instytut In

Ŝ

ynierii Biomedycznej i Pomiarowej

Prof. Marian Kochman i Prof. Andrzej Zab

Ŝ

a z Wydziału Chemii, 

Prof. Maria Pawlaczyk-Szpilowa z Wydziału Ochrony 

Ś

rodowiska, 

Prof. Zdzisław Karkowski

Doc. Hanka Karkowska

i Doc. Marian Kloza z Wydziału Elektroniki, 

koordynacj

ę

 prac zlecono Doc. dr in

Ŝ

. Hance Karkowskiej.

CENTRUM INśYNIERII BIOMEDYCZNEJ

CENTRUM INśYNIERII BIOMEDYCZNEJ

Swój udział w pracach Centrum In

Ŝ

ynierii Biomedycznej zadeklarowało 

77 osób w tym 24 pracowników samodzielnych, 33 adiunktów 

20 doktorantów

Osoby współpracuj

ą

ce w ramach Centrum reprezentuj

ą

 

Wydziałów Uczelni  oraz 20 Zakładów, Katedr 

i Grup Badawczych

Zakład Biochemii (Instytut  Chemii Organicznej, Biochemii  i Biotechnologii);  Zakład Wysokich Napi

ęć

Zakład Elektrotechnologii (Instytut  Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii);  Wydziałowy Zakład 
Miernictwa i Systemów Pomiarowych 
(Wydział Elektroniki);  Zakład Akustyki, Zakład Teorii Pola 
Elektromagnetycznego i Elektroniki Kwantowej 
(Katedra Systemów i Sieci Komputerowych); 
Zakład Informatyki Medycznej (Instytut Telekomunikacji i Akustyki); Zakład Automatyki i 
Modelowania, Zakład Podstaw Cybernetyki i Robotyki 
(Instytut  Cybernetyki  Technicznej, Katedra 
Elektroniki i Fotoniki); Wydziałowy Zakład Informatyki (Wydział Informatyki  i Zarz

ą

dzania);  Zakład 

In

Ŝ

ynierii Biomedycznej i Mechaniki Eksperymentalnej (Instytut  Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn); 

Zakład Naukowo Badawczy i Laboratorium Dynamiki (Instytut  Materiałoznawstwa  i Mechaniki 
Technicznej); Zakład Obrabiarek, Automatyzacji i Organizacji Produkcji (Instytut  Technologii Maszyn 
i Automatyzacji); Grupa Biofizyki, Grupa Biofizyki Agregatów Makromolekularnych, Grupa Optyki 
Fizjologicznej, Grupa Bioetyki, Grupa Fizyki Szkła 
(Instytut  Fizyki);  Wydziałowy Zakład Pomiarowej 
i Medycznej Aparatury Elektronicznej 
(Wydział Podstawowych Problemów Techniki), Zespół Opieki 
Zdrowotnej dla Szkół Wy

Ŝ

szych

Działalność naukowa Centrum InŜynierii Biomedycznej Politechniki Wrocławskiej
to przede wszystkim działania zmierzające do integracji środowiska naukowego
Politechniki Wrocławskiej realizowane poprzez:

DZIAŁALNOŚĆ NAUKOWA

DZIAŁALNOŚĆ NAUKOWA

ogłaszanie konkursów na projekty badawcze z zakresu inŜynierii biomedycznej
oraz nadzór realizacji projektów badawczych Centrum InŜynierii Biomedycznej,

przygotowywanie wniosków o finansowanie badań naukowych, z zakresu
inŜynierii biomedycznej, kierowanych do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa
WyŜszego,

publikowanie artykułów i doniesień konferencyjnych z zakresu inŜynierii
biomedycznej,

uczestnictwo w pracach Dolnośląskiego Centrum Zaawansowanych Technologii,

prowadzenie cyklu seminariów naukowych z zakresu InŜynierii Biomedycznej.

background image

2010-05-16

11

projektowanie implantów uk

projektowanie implantów ukłładu kostno

adu kostno--stawowego, bioprotez ko

stawowego, bioprotez ko

ń

ń

czyn i urz

czyn i urz

ą

ą

dze

dze

ń

ń

wspomagaj

wspomagaj

ą

ą

cych proces leczenia i rehabilitacji

cych proces leczenia i rehabilitacji

badania nad mo

badania nad mo

Ŝ

Ŝ

liwo

liwo

ś

ś

ciami wykorzystania 

ciami wykorzystania biosygna

biosygnałłów

ów do sterowania protezami ko

do sterowania protezami ko

ń

ń

czyn 

czyn 

cz

człłowieka, 

owieka, 

symulacje i wizualizacj

symulacje i wizualizacj

ę

ę

przep

przepłływów w obiektach technicznych

ywów w obiektach technicznych i organizmach 

i organizmach 

Ŝ

Ŝ

ywych 

ywych 

(przep

(przepłływy w naczyniach krwiono

ywy w naczyniach krwiono

ś

ś

nych, przez sztuczne zastawki  serca, 

nych, przez sztuczne zastawki  serca, stenty

stenty), 

), 

badania kinematyki i dynamiki ko

badania kinematyki i dynamiki ko

ń

ń

czyn

czyn, zakresów ruchu w stawach oraz momentów i si

, zakresów ruchu w stawach oraz momentów i siłł

w nich dzia

w nich działłaj

aj

ą

ą

cych  w funkcji zmian traumatologicznych  i patologicznych. 

cych  w funkcji zmian traumatologicznych  i patologicznych. 

badania w

badania włła

a

ś

ś

ciwo

ciwo

ś

ś

ci mechanicznych tkanek

ci mechanicznych tkanek::

(ko

(ko

ś

ś

ci, mi

ci, mi

ęś

ęś

nie,  naczynia krwiono

nie,  naczynia krwiono

ś

ś

ne, rdze

ne, rdze

ń

ń

kr

kr

ę

ę

gowy, itp.) oraz analiz

gowy, itp.) oraz analiz

ę

ę

zjawisk i procesów 

zjawisk i procesów 

biomechanicznych w nich zachodz

biomechanicznych w nich zachodz

ą

ą

cych, 

cych, 

badania z zakresu mechaniki do

badania z zakresu mechaniki do

ś

ś

wiadczalnej cia

wiadczalnej ciałła sta

a stałłego: 

ego: 

badania wytrzyma

badania wytrzymałło

o

ś

ś

ci  materia

ci  materiałłów,  analiza  procesu p

ów,  analiza  procesu p

ę

ę

kania, wyznaczanie  napr

kania, wyznaczanie  napr

ęŜ

ęŜ

e

e

ń

ń

w

włłasnych, 

asnych, 

badania uk

badania ukłładów biomechanicznych:

adów biomechanicznych:

segmenty kr

segmenty kr

ę

ę

gos

gosłłupa, kr

upa, kr

ąŜ

ąŜ

ek mi

ek mi

ę

ę

dzykr

dzykr

ę

ę

gowy,  ko

gowy,  ko

ś

ś

ci d

ci dłługie i stawy,  miednica, ko

ugie i stawy,  miednica, ko

ś

ś

ci czaszki, 

ci czaszki, 

Ŝ

Ŝ

uchwa, z

uchwa, z

ę

ę

by, naczynia  krwiono

by, naczynia  krwiono

ś

ś

ne, 

ne, 

badania rzeczywistych konstrukcji

badania rzeczywistych konstrukcji (elementy  i podzespo

(elementy  i podzespołły maszyn, implanty  i sztuczne 

y maszyn, implanty  i sztuczne 

narz

narz

ą

ą

dy)

dy) w

w zakresie weryfikacji stanu odkszta

zakresie weryfikacji stanu odkształłcenia i napr

cenia i napr

ęŜ

ęŜ

enia oraz optymalizacji 

enia oraz optymalizacji 

kszta

kształłtu, 

tu, 

obliczenia i symulacje numeryczne (MES) procesów biomechanicznych,

obliczenia i symulacje numeryczne (MES) procesów biomechanicznych, takich jak: 

takich jak: 

adaptacja funkcjonalna tkanek, regeneracja i ró

adaptacja funkcjonalna tkanek, regeneracja i ró

Ŝ

Ŝ

nicowanie si

nicowanie si

ę

ę

tkanek, oraz modelowanie 

tkanek, oraz modelowanie 

wspó

współłpracy implantów z tkankami 

pracy implantów z tkankami 

Ŝ

Ŝ

ywymi, 

ywymi, 

BADANIA

BADANIA

In

Ŝ

ynieria Biomedyczna 

In

Ŝ

ynieria Biomedyczna 

In

Ŝ

ynieria Biomedyczna 

CZY IN

ś

YNIERIA JEST POTRZEBNA 

CZY IN

ś

YNIERIA JEST POTRZEBNA 

M

MEDYCYNIE

EDYCYNIE

?

?

TAK czy NIE

TAK czy NIE

W

dziedzinie bioin

Ŝ

ynierii

prowadzone s

ą

badania cz

ęś

ci szyjnej i l

ę

d

ź

wiowej kr

ę

gosłupa, stawu

biodrowego, stawu kolanowego, ko

ś

ci miednicy, biomechaniki tkanki kostnej (w

tym zjawisk adaptacji

funkcjonalnej)

- badania stanu odkształce

ń

ko

ś

ci

Ŝ

uchwy poddanej obci

ąŜ

eniom mechanicznym

- analiza wpływu kształtu i sztywno

ś

ci stabilizatorów płytkowych

na zakres przemieszcze

ń

odłamów kostnych

- badania segmentu ruchowego kr

ę

gosłupa szyjnego poddanego stabilizacji

płytkowej

- analiza wpływu konstrukcji stabilizatora na stan napr

ęŜ

e

ń

i odkształce

ń

kr

ę

gów

- analiza wpływu kształtu cz

ęś

ci l

ę

d

ź

wiowej kr

ę

gosłupa na stan napr

ęŜ

e

ń

w kr

ę

gach

- odkształcalno

ść

cz

ęś

ci l

ę

d

ź

wiowej kr

ę

gosłupa pod wpływem

obci

ąŜ

e

ń

mechanicznych

background image

2010-05-16

12

- analiza stanu przemieszcze

ń

, odkształce

ń

i napr

ęŜ

e

ń

w ko

ś

ci miednicy

- analiza wpływu osteotomii ko

ś

ci miednicy na stan odkształce

ń

tkanki kostnej

- analiza relacji sztywno

ś

ci trzpieni endoprotez stawu biodrowego i ko

ś

ci udowej

- okre

ś

lenie biomechanicznych kryteriów implantacji stawu biodrowego

- badania własno

ś

ci mechanicznych tkanki kostnej

- analiza zale

Ŝ

no

ś

ci pomi

ę

dzy adaptacj

ą

tkanki kostnej, wewn

ę

trzn

ą

struktur

ą

ko

ś

ci

i własno

ś

ciami mechanicznymi

- badania charakterystyk sztywno

ś

ci stabilizatora Ilizarowa

- wyznaczanie warto

ś

ci sił obci

ąŜ

aj

ą

cych ramow

ą

struktur

ę

stabilizatora Ilizarowa

w czasie wydłu

Ŝ

ania ko

ś

ci

- analiza wpływu zmiany obci

ąŜ

enia oraz implantacji protez stawu kolanowego

na stan odkształce

ń

ko

ś

ci piszczelowej

- analiza zjawiska adaptacji tkanki kostnej w nasadzie bli

Ŝ

szej ko

ś

ci piszczelowej

... i wiele innych, w tym badania przepływów cieczy, analiza wyników osteotomii 

podkolanowej, badania kształtu pleców, oraz aplikacje metod mechaniki ciała stałego w 

badaniach biomechanicznych

interferometria holograficzna (badania stanu przemieszcze

ń

, w tym wyznaczanie

tensora przemieszcze

ń

i odkształce

ń

obiektu)

fotografia plamkowa (analiza stanu przemieszcze

ń

przy obci

ąŜ

eniach statycznych)

ESPI (analiza stanu przemieszcze

ń

w warunkach obci

ąŜ

e

ń

statycznych i dynamicznych)

elastooptyka (modele 2- i 3-wymiarowe, metoda warstwy powierzchniowej, analiza

stanu napr

ęŜ

e

ń

)

techniki mory (analiza kształtu powierzchni)

tensometria oporowa (badania odkształce

ń

w warunkach obci

ąŜ

e

ń

statycznych i

dynamicznych)

metoda elementów sko

ń

czonych (analiza stanu przemieszcze

ń

, odkształce

ń

i

napr

ęŜ

e

ń

, symulacja zjawiska adaptacji funkcjonalnej ko

ś

ci)

badania zjawisk przepływowych (fotografia plamkowa, metoda traserów i „no

Ŝ

a

ś

wietlnego”)

background image

2010-05-16

13

BADANIA WYTRZYMAŁO

Ś

CIOWE

BADANIA WYTRZYMAŁO

Ś

CIOWE

BADANIA WYTRZYMAŁO

Ś

CIOWE

BADANIA WYTRZYMAŁO

Ś

CIOWE

background image

2010-05-16

14

BADANIA STRUKTURY

BADANIA STRUKTURY

METODY OPTYCZNE POMIAR PRZEMIESZCZE

Ń

 I ODKSZTAŁCE

Ń

METODY OPTYCZNE POMIAR PRZEMIESZCZE

Ń

 I ODKSZTAŁCE

Ń

METODY OPTYCZNE POMIAR PRZEMIESZCZE

Ń

 I ODKSZTAŁCE

Ń

METODY OPTYCZNE POMIAR PRZEMIESZCZE

Ń

 I ODKSZTAŁCE

Ń

background image

2010-05-16

15

ANALIZA STANU NAPR

Ęś

E

Ń

ANALIZA STANU NAPR

Ęś

E

Ń

METODY OPTYCZNE POMIARU KSZTAŁTU

METODY OPTYCZNE POMIARU KSZTAŁTU

BIOMANIPULATORY

BIOMANIPULATORY

background image

2010-05-16

16

KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA ZABIEGÓW Z 

KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA ZABIEGÓW Z 
WYKORZYSTANIEM NAWIGACJI KOMPUTEROWEJ 

WYKORZYSTANIEM NAWIGACJI KOMPUTEROWEJ 

I ULTRASONOGRAFII 

I ULTRASONOGRAFII 

••

Politechnika 

Ś

l

ą

ska

Politechnika 

Ś

l

ą

ska

••

Politechnika Warszawska 

Politechnika Warszawska 

••

Politechnika Białostocka 

Politechnika Białostocka 

••

Politechnika Cz

ę

stochowska

Politechnika Cz

ę

stochowska

••

Akademia Górniczo 

Akademia Górniczo -- Hutnicza w Krakowie 

Hutnicza w Krakowie 

••

Akademia Medyczna we Wrocławiu

Akademia Medyczna we Wrocławiu

••

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu 

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu 

••

AWF we Wrocławiu 

AWF we Wrocławiu 

••

Wy

Ŝ

sza Szkoła Fizjoterapii we Wrocławiu

Wy

Ŝ

sza Szkoła Fizjoterapii we Wrocławiu

UCZELNIE WY

UCZELNIE WY

ś

ś

SZE

SZE

•• University of Bristol, 

University of Bristol, 

UK 

UK 

-- Prof. A. Adams, T. Dolan

Prof. A. Adams, T. Dolan

•• Nottingham Trend University, 

Nottingham Trend University, 

UK

UK

-- Prof. R. Gentle

Prof. R. Gentle

•• Universite Paris 12, 

Universite Paris 12, 

Francja

Francja

-- Prof. Ch. Oddou

Prof. Ch. Oddou

•• Free University of Berlin, 

Free University of Berlin, 

Niemcy

Niemcy

-- Prof. G. Bergman

Prof. G. Bergman

•• University of Bologny, 

University of Bologny, 

W

Włłochy

ochy

-- Prof. A. Freddi

Prof. A. Freddi

•• National University of Ireland, Galway, 

National University of Ireland, Galway, 

Irlandia

Irlandia

-- Prof. McHugh

Prof. McHugh

•• Klinki Neurochirurgii oraz Ortopedii AM Wrocław

Klinki Neurochirurgii oraz Ortopedii AM Wrocław

•• Specjalistyczny Szpital Rehabilitacyjny 

Specjalistyczny Szpital Rehabilitacyjny 

na Po

ś

wi

ę

tnym

na Po

ś

wi

ę

tnym

•• Szpital Rehabilitacyjny im. E. Szczeklika 

Szpital Rehabilitacyjny im. E. Szczeklika 

przy ul. Chopina

przy ul. Chopina

•• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu

Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu

•• Wojewódzki Szpital Specjalistyczny ul. 

Wojewódzki Szpital Specjalistyczny ul. 

Kamie

ń

skiego

Kamie

ń

skiego

•• Katedra i Klinika Kardiochirurgii

Katedra i Klinika Kardiochirurgii

•• Centrum Diagnostyki Medycznej

Centrum Diagnostyki Medycznej

SZPITALE, O

SZPITALE, O

Ś

Ś

RODKI OCHRONY ZDROWIA, FUNDACJE

RODKI OCHRONY ZDROWIA, FUNDACJE

background image

2010-05-16

17

WYJAZDY DYDAKTYCZNE

WYJAZDY DYDAKTYCZNE

KONTAKTY Z FIRMAMI I PRACODAWCAMI

KONTAKTY Z FIRMAMI I PRACODAWCAMI

•• AESCULAP AG,

AESCULAP AG, Tuttlingen

Tuttlingen, Niemcy 

, Niemcy 

•• Aesculap

Aesculap--Chifa

Chifa, Nowy Tomy

, Nowy Tomy

ś

ś

ll

•• Medtronic

Medtronic, Wrocław

, Wrocław

•• BHH 

BHH Micromed

Micromed, D

, D

ą

ą

browa Górnicza 

browa Górnicza 

•• LfC

LfC, Zielona Góra 

, Zielona Góra 

•• Tricomed

Tricomed, Łód

ź

, Łód

ź

•• Medgal

Medgal, Bia

, Białłystok

ystok

•• REHAPOL Trzebnica 

REHAPOL Trzebnica 

http://www.mknb.pwr.wroc.pl

e-mail: mknb@pwr.wroc.pl

Mi

ę

dzywydziałowe Koło Naukowe 

Biomechaników powstało w 2001 
roku, zrzeszaj

ą

c grup

ę

 entuzjastów 

biomechaniki. Członkowie Koła 
wywodz

ą

 si

ę

 z dwóch wydziałów: 

Mechanicznego i Podstawowych 
Problemów Techniki.

background image

2010-05-16

18

Prof. dr hab. in

Ŝ

. Romuald B

ę

dzi

ń

ski (1-2 osoby)

Badanie interakcji komórka - implant. 
Analiza parametrów rehabilitacji. 
Badania wła

ś

ciwo

ś

ci naczy

ń

 krwiono

ś

nych. 

dr in

Ŝ

. Jarosław Filipiak (2-3 osoby)

Rewitalizacja i innowacja sprz

ę

tu laboratoryjnego  i pomiarowego. 

Konstrukcja mechaniczna bio-manipulatora. 
Konstrukcja mechaniczna manipulatora do operacji ortopedycznych. 

dr in

Ŝ

. Celina Pezowicz (2-3 osoby

)

Badania wła

ś

ciwo

ś

ci mechanicznych naczy

ń

 mózgowych. 

Badanie wybranych parametrów kr

ąŜ

ka mi

ę

dzykr

ę

gowego. 

Zachowanie si

ę

 implantów kr

ę

gosłupa w badaniach długocyklicznych. 

dr in

Ŝ

. Sylwia Szotek (2-3 osoby)

Budowa stanowiska do badania  przepływów. 
Budowa układu do wieloosiowego  rozci

ą

gania  skóry. 

Badanie wła

ś

ciwo

ś

ci 

ś

ci

ę

gien. 

dr in

Ŝ

. Krzysztof 

Ś

cigała (2-3 osoby)

Projekt klina osteotomii podkolanowej  'PLUS'. 
Analiza procesu przebudowy  beleczek  kostnych pod wpływem obci

ąŜ

e

ń

  patologicznych. 

Analiza wpływu przepływu  cieczy 

ś

ródkostniej na odkształcenia  osteocytu. 

dr in

Ŝ

. Krzysztof Krysztoforski (1-2 osoby)

Projekt r

ę

kawicy sensorycznej opartej na 

ś

wiatłowodach. 

Obczujnikowanie do robota krocz

ą

cego. 

mgr in

Ŝ

. Magdalena Kobielarz (1 osoba)

Badanie wła

ś

ciwo

ś

ci mechanicznych t

ę

tniaka aorty brzusznej. 

background image

2010-05-16

19