Biomedicinsko inženjerstvo – prošlost, sadašnjost, budućnost

Medicine and health care have changed dramatically in the past few decades and they depend on high technology for prevention, diagnosis and treatment of diseases, and for patient rehabilitation. Modern biomedical research and health care are provided by multidisciplinary teams in which biomedical engineers contribute to the advancement of knowledge equally as medical professions. Biomedical engineering represents one (out of two) the most rapidly growing branches of industry in the developed world [1] (the other are sustainable and renewable energy sources). The new knowledge gained by basic biomedical engineering research (at gene, molecular, cellular, organ and system level) has high impact on the growth of new medical products and boosts industries, including small and medium size enterprises (SMEs). SMEs are expected to bring to the market new products and services for health care delivery [2]. Health is the major theme of the specific Programme on Cooperation under the European Seventh Framework Programme, with a total budget of e6.1 billion over the duration of FP7. The objective of health research under FP7 is to improve the health of European citizens and stir up the competitiveness of health-related industries and businesses, while addressing global health issues, life improving and develop life saving technologies. Hospitals and other medical institutions have a commitment to take care of all kinds of high technology devices including the hospital information systems, networks and their safety and security. Growing technological participation in health services enforces the support of technologically specialized personnel, trained clinical engineers. Worldwide, the educational system has adopted the curricula of biomedical engineering and of clinical engineering. Professional organizations are building certification system for biomedical and clinical engineers and the continuous education (life long learning) structures. The development of biomedical engineering and its affirmation has mainly appeared in the last 50 years, first as a result of development in electronic industry while later it started developing at its own pace. In the first part of this paper, we address the development of biomedical engineering in that period and present our views on the development of biomedical engineering in the future. The second part is devoted to the International Federation for Medical and Biological Engineering (IFMBE), the largest organization of biomedical engineers in the world which celebrated its 50th anniversary in 2009. In the third part, we recall our memories to the founder of biomedical engineering in Croatia, prof. Ante Šantic and his achievements in biomedical engineering, and present the state of art of biomedical engineering research and education in Croatia.Medicina i zdravstvena zaštita su se dramatično promijenile u posljednjih nekoliko desetljeća, i ovise o visokoj tehnologiji za prevenciju, dijagnostiku i liječenje bolesti, i za rehabilitaciju pacijenata. Moderna biomedicinska istraživanja i zdravstvena zaštita osigurava se multidisciplinarnim timovima u kojima biomedicinski inženjeri doprinose unapređenju znanja jednako kao i medicinski stručnjaci. Biomedicinsko inženjerstvo predstavlja jedno (od dvije) najbrže rastuće grane industrije u razvijenom svijetu [1] (druga grana su održivi i obnovljivi izvori energije). Nova znanja stečena temeljnim istraživanjima u biomedicinskom inženjerstvu (na razini gena, molekula, stanice, organa i na razini sustava) imaju velik utjecaj na razvoj novih medicinskih proizvoda i jačanje industrije, uključujući i mala i srednja poduzeća (MSP). Očekuje se da mala i srednja poduzeća na tržište donesu nove proizvode i usluge za zdravstvenu skrb [2]. Zdravlje je glavna tema specifičnog programa o suradnji u okviru europskog sedmog okvirnog programa (FP7), s ukupnim proračunom od 6,1 milijarde eura tijekom trajanja FP7. Cilj istraživanja u području zdravstva u okviru FP7 je poboljšati zdravlje europskih građana i povećati konkurenciju u okviru zdravstvene djelatnosti i industrije, a istovremeno voditi računa o globalnim zdravstvenim problemima, poboljšanju života i razvoju tehnologija za spašavanje života. Bolnice i druge medicinske ustanove imaju obvezu voditi brigu o svim vrstama uređaja visoke tehnologije, uključujući bolničke informatičke sustave, mreže i te o njihovoj sigurnosti. Povećanje udjela tehnologije u zdravstvu proizvelo je potrebu za tehnološki specijaliziranim osobljem, kliničkim inženjerima. Diljem svijeta, obrazovni sustav je usvojio visokoškolske programe biomedicinskog inženjerstva i kliničkog inženjerstva. Profesionalne organizacije su izgradile sustav potvrđivanja za biomedicinske i kliničke inženjere i za njihovo kontinuirano obrazovanje (cjeloživotno učenje). Razvoj biomedicinskog inženjerstva i njegova afirmacija je započela u posljednjih 50 godina, kao rezultat razvoja elektroničke industrije, a kasnije se biomedicinsko inženjerstvo nastavilo razvijati vlastitim tempom. U prvom dijelu ovog rada, govorimo o razvoju biomedicinskog inženjerstva u početnom razdoblju i predstavljamo naše poglede na razvoj biomedicinskog inženjerstva u budućnosti. Drugi dio posvećen je Međunarodnoj federaciji za medicinsko i biološko inženjerstvo (IFMBE), najvećoj organizaciji biomedicinskih inženjera u svijetu koji je proslavila svoju 50. godišnjicu u 2009. godini. U trećem dijelu, podsjećamo se na utemeljitelja biomedicinskog inženjerstva u Hrvatskoj, prof. Antu Šantića i njegova dostignuca u području biomedicinskog inženjerstva. Konačno, predstavljamo sadašnje stanje istraživanja i obrazovanja u području biomedicinskog inženjerstva u Hrvatskoj

Predviđanje postoperacijske fibrilacije atrija korištenjem SVM klasifikatora.

In patients undergoing Coronary Artery Bypass G rafting (CABG) surgery postoperative atrial fibrillation (AF) occurs with prevalence of up to 40%. The highest incidence is between the second and third day after the operation. Following cardiac surgery AF causes various complications, hemodynamic instability, and can cause heart attack, cerebral and other thromboemolisms. AF increases morbidity, duration and expense of medical treatment. This study aims to identify patients at high risk of postoperative AF. An early prediction of AF would provide a timely prophylactic treatment and would reduce incidence of arrhythmia. Patients at low risk of postoperative AF could be excluded from the side effects of anti-arrhythmic drugs. The investigation included 50 patients in whom lead II electrocardiograms were continuously recorded for 48 hours following CABG. Univariate statistical analysis was used in the search of signal features that might predict AF. The most promising identified features were: P wave duration, RR interval duration and PQ segment level. On the basis of these a nonlinear multivariate prediction model was made deploying a Support Vector Machine (SVM) classifier. The prediction accuracy was found uprising over the time. At 48 hours following CABG; the measured best average sensitivity was 95 . 9% and specificity 93. 4% . The positive and negative predictive accuracy were 88. 9% and 98. 8% , respectively and the overall accuracy was 94. 6% . In regard to the prediction accuracy, the risk assessment and prediction of postoperative A F are optimal to be done in the period between 24 and 48 hours following CABG.Postoperacijska fibrilacija atrija (AF) pojavljuje se u oko 40% pacijenata podvrgnutih operaciji aortokoronarnog premoštenja (CABG), s najvećom učestalosti pojavljivanja oko trećeg dana nakon operacije. Postoperacijska AF može stvoriti brojne komplikacije poput hemodinamske nestabilnosti, srčanog udara, cerebralnih i drugih tromboembolija; povećava morbiditet, trajanje i troškove liječenja. S tudija ima za cilj rano otkrivanje pacijenta sa visokim rizikom razvoja postoperacijske AF, što bi osiguralo pravovremenu profilaktičku terapiju i smanjilo učestalost aritmije, dok bi pacijenti sa niskim rizikom razvoja postoperacijske AF bili pošteđeni nuspojava antiaritmičkih lijekova. Podatkovni skup uključuje 50 pacijenata, snimanih II standardnim odvodom elektrokardiografa, kontinuirano u razdoblju od 48 sati nakon operacije. Univarijatna statistička analiza korištena je za određivanje parametara signala koji bi mogli predvidjeti AF, te su kao najznačajniji određeni: trajanje P vala, trajanje RR intervala i razina PQ spojnice; na temelju kojih je izveden nelinearni multivarijatni predikcijski model zasnovan na SVM klasifikatoru. Ukupna predikcijska točnost modela povećava se s vremenom. U 48 . satu nakon operacije najbolje prosječne značajke iznosile su: osjetljivost 95 , 9%, specifičnost 93, 4% , pozitivna prediktivnost 88, 9% , negativna prediktivnost 98 , 8% te ukupna točnost 94, 6% . Prema rezultatima predikcijske točnosti, procjenu rizika i predikciju postoperacijske AF optimalno bilo bi načiniti u periodu između 24-tog i 48-og sata nakon operacije ugradnje aortokoronarnih premosnica

Tehnološka potpora prevenciji i liječenju šećerne bolesti

Prikazan je pregled suvremenih informacijskih i komunikacijskih tehnologija (IKT) koje se primjenjuju za dijagnostiku, liječenje i prevenciju šećerne bolesti kao i rezultati projekta diabICT tijekom kojeg je razvijena tehnološka e-platforma za liječenje i kontrolu šećerne bolesti. Osjetila (senzori) za praćenje fizioloških veličina i fizičke aktivnosti osoba danas se zbog svojih malih dimenzija jednostavno ugrađuju u predmete za svakodnevnu uporabu pa su općenito dobro prihvaćeni od pacijenata. Generirani podatci šalju se u stvarnom vremenu na odgovarajuću platformu gdje su dostupni za trenutni ili naknadni pregled i pohranu. Pri tome se za prijenos podataka sve češće koriste mobilne komunikacije kao dio sustava m-zdravlja. Zajedno s podacima iz osobnih zdravstvenih zapisa, tvore velike skupine podataka koje se odgovarajućim metodama analize koriste za praćenje napretka bolesti, ali i za izgradnju modela koji onda omogućuje predviđanje tijeka bolesti za pojedince i za skupine. Za uspješnost primjene e-platforme važna je interoperabilnost koja omogućuje unos svih relevantnih podataka i priključivanje dodatnih osjetila za automatski unos podataka u platformu kao i izvoz i razmjenu podataka u različitim sustavima e-zdravstva. Druga važna značajka e-platformi jest skalabilnost s obzirom na to da je prema statističkim podatcima globalno i nezavisno od stupnja razvijenosti zemalja, šećerna bolest prisutna u oko 10% populacije

3D model električne aktivnosti srca

The aim of this study is to develop a new, computationally-efficient, anatomically-realistic 3D bidomain cardiac electrical activity model using widely available software and standard low-cost hardware. The model incorporates whole-heart embedded in a human torso, spontaneous activation of sinoatrial node and specialized conduction system with heterogeneous action potential morphologies. The model is capable of generating realistic body surface electrocardiograms (ECGs) and is proposed as a useful tool for investigating some major issues in heart pathophysiology and in stimulation; such as simulating and optimizing synchronized electrical cardioversion, defibrillation and pacing stimulation.Cilj studije je razviti računalno efikasan, anatomski realističan 3D model električne aktivnosti cijelog ljudskog srca na široko dostupnoj računalnoj opremi. Model uključuje cijelo srce okruženo plućima i postavljeno unutar ljudskog torza, sa spontanom aktivacijom sinus-atrijskog čvora i specijaliziranim vodljivim putevima s heterogenim morfologijama akcijskih potencijala. Model omogućuje simuliranje elektrokardiograma (EKG) realističnog oblika te ga je moguće koristiti za istraživanje srčanih patofiziologija, simuliranje i optimizaciju sinkronizirane električne kardioverzije, defibrilacije ili simulacije različitih srčanih stimulacija

Tehnološka potpora prevenciji i liječenju šećerne bolesti

Prikazan je pregled suvremenih informacijskih i komunikacijskih tehnologija (IKT) koje se primjenjuju za dijagnostiku, liječenje i prevenciju šećerne bolesti kao i rezultati projekta diabICT tijekom kojeg je razvijena tehnološka e-platforma za liječenje i kontrolu šećerne bolesti. Osjetila (senzori) za praćenje fizioloških veličina i fizičke aktivnosti osoba danas se zbog svojih malih dimenzija jednostavno ugrađuju u predmete za svakodnevnu uporabu pa su općenito dobro prihvaćeni od pacijenata. Generirani podatci šalju se u stvarnom vremenu na odgovarajuću platformu gdje su dostupni za trenutni ili naknadni pregled i pohranu. Pri tome se za prijenos podataka sve češće koriste mobilne komunikacije kao dio sustava m-zdravlja. Zajedno s podacima iz osobnih zdravstvenih zapisa, tvore velike skupine podataka koje se odgovarajućim metodama analize koriste za praćenje napretka bolesti, ali i za izgradnju modela koji onda omogućuje predviđanje tijeka bolesti za pojedince i za skupine. Za uspješnost primjene e-platforme važna je interoperabilnost koja omogućuje unos svih relevantnih podataka i priključivanje dodatnih osjetila za automatski unos podataka u platformu kao i izvoz i razmjenu podataka u različitim sustavima e-zdravstva. Druga važna značajka e-platformi jest skalabilnost s obzirom na to da je prema statističkim podatcima globalno i nezavisno od stupnja razvijenosti zemalja, šećerna bolest prisutna u oko 10% populacije

Razvoj biomedicinskog inženjerstva u Hrvatskoj

Biomedicinsko inženjerstvo značajno je doprinijelo promjenama u zdravstvenoj zaštiti i medicini, pa i ostalim biomedicinskim znanostima. Medi-cina i zdravstvena zaštita ovise o visokoj tehnologiji za prevenciju, dijagnosti-ku i liječenje bolesti, te za rehabilitaciju pacijenata. Biomedicinsko inženjer-stvo predstavlja jedno (od dvije) najbrže rastuće grane industrije u razvijenom svijetu, temeljeno na inovacijama što pokazuju statistike Europskog patentnog zavoda prema kojima je čitavo desetljeće broj patentnih prijava upravo najvi-še u području medicinske tehnologije. Razvoj biomedicinskog inženjerstva u Hrvatskoj započeo je institucionalno početkom sedamdesetih godina prošlog stoljeća, a nosioci razvoja bili su Elektrotehnički fakultet (danas Fakultet elektrotehnike i računarstva) i Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu. U ovom radu dan je prikaz dijela istraživačkih i inženjerskih do-stignuća njihovih istraživačkih timova u proteklim desetljećima