Междисциплинарный научно-образовательный комплекс кафедры биомедицинских систем МИЭТ Текст научной статьи по специальности «Математика»

С. В. Селищев, д-р физ.-мат. наук, Д. А. Потапов, канд. физ.-мат. наук, Национальный исследовательский университет «МИЭТ»

Междисциплинарный научно-образовательный комплекс кафедры биомедицинских систем МИЭТ

Заведующий кафедрой биомедицинских систем МИЭТ профессор С. В. Селищев

Кафедра биомедицинских систем (БМС) Национального исследовательского университета «МИЭТ» (ранее Московский государственный институт электронной техники (технический университет)) создана в 1999 году на базе кафедры теоретической и экспериментальной физики, где в 1993 году первые 25 студентов начали обучение по специальности «Биотехнические и медицинские аппараты и системы». В настоящее время кафедра ежегодно выпускает 30—35 бакалавров, инженеров и магистров.

В 2006—2007 годах кафедра возглавила направление «Электроника биомедицинских и экологических систем» (одно из семи) при реализации МИЭТ инновационной образовательной программы, а с 2010 года — поднаправление «Высокотехнологичная медицинская техника» в рамках программы развития МИЭТ как национального исследовательского университета.

С самого начала образовательная программа кафедры БМС была организована в виде междисциплинарной системы (рис. 1) естественных и инженерных наук с тесным взаимодействием образовательного и научного процесса и самым активным участием студентов, профессорского-преподавательского и научно-исследовательского персонала [1, 2]. Основная цель образовательной программы кафедры (ее миссия) — это развитие и саморазвитие целостной личности исследователя-разработчика, готового к участию во всех стадиях процесса разработки современных электронных, компьютерных и информационных биомедицинских систем — от кон-

цепции через проектирование, прототипирование, испытания и сертификацию к постановке на серийное производство.

Принципы такого междисциплинарного научно-образовательного комплекса во многом схожи с принципами, закладываемыми в современное инженерное образование инициативой CDIO (Conceive — Design — Implement — Operate, т. е. «Задумай — Спроектируй — Реализуй — Управляй») [3], развиваемой группой технических университетов во главе с Массачусетсским технологическим институтом.

Во время приемной кампании 2011 года МИЭТ полностью перешел на двухуровневую систему подготовки — бакалавриат (4 года) плюс магистратура (2 года). И в настоящее время кафедра БМС постепенно завершает подготовку специалистов по старым образовательным программам (в рамках образовательных стандартов 2-го поколения, ГОС-2) и переходит на подготовку по двум новым образовательным программам (в рамках стандартов 3-го поколения, ФГОС-3, ФГОС ВПО):

— бакалавров по программе «Биомедицинская инженерия/Биомедицинская электроника» (в рам-

Рис. 1

Междисциплинарная образовательная программа кафедры БМС Национального исследовательского университета «МИЭТ»

ках стандарта 201000 «Биотехнические системы и технологии»);

— магистров по программе «Биомедицинская электронная техника» (в рамках стандарта 210100 «Электроника и наноэлектроника»).

Научно-исследовательская практика и подготовка диссертации у магистров выполняется в форме индивидуального исследовательского проекта.

Подготовка аспирантов на кафедре БМС происходит по двум основным научным специальностям:

— 010407 «Физика конденсированного состояния» (более фундаментальные, естественнонаучные исследования);

— 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации» (более прикладные, инженерные, исследования).

Широкий спектр и большой объем научных исследований сделал кафедру БМС одним из основных мест профессионально-ориентированной практики и подготовки выпускных квалификационных работ. За несколько последних учебных лет около 40 % выпускников (среди магистров — до 90 %) проходили практику на самой кафедре, еще 25 % — на предприятиях-партнерах, 10 % — на других кафедрах и в научных лабораториях МИЭТ, оставшиеся 25 % — на других предприятиях. При этом около 50 % занимались теоретическими и экспериментальными исследованиями (включая математическое моделирование), 25 % — разработкой приборов и аппаратов и оставшиеся 25 % — разработкой встроенного (около 5 %) и прикладного (около 20 %) программного обеспечения.

Весь спектр научных исследований кафедры БМС может быть интегрирован в шесть основных направлений:

1) электрическая дефибрилляция — моделирование наружной электрической дефибрилляции, разработка новых дефибрилляторов, в том числе автоматических — одна из первых моделей наружного дефибриллятора, разработанных кафедрой, представлена в зарубежном учебнике по биомедицинской инженерии [4], а одна из последних моделей автоматического дефибриллятора — на рис. 2;

2) аппарат вспомогательного кровообращения — моделирование процессов движения крови через искусственный насос, разработка первого российского аппарата вспомогательного кровообращения (рис. 3, а, б);

3) биомедицинские нанотехнологии — исследование биосовместимых наноматериалов;

4) биореакторы и гемодиализные аппараты — моделирование процессов гемодиализа и гемофиль-трации, разработка новых биореакторов и систем искусственной очистки крови;

5) биомедицинская оптика — фотометрические и спектрофотометрические методы исследования биологических объектов (в том числе трансмиссионная оптическая томография рассеивающих сред);

Рис. 2

Внешний вид автоматического дефибриллятора ЬшРиЬве РВО

6) биомедицинские компьютерные технологии — компьютерная обработка биомедицинских сигналов и изображений, компьютерное моделирование (в том числе с использованием параллельных вычислений), автоматизированное проектирование биомедицинских, электронных и оптических систем.

При выполнении НИОКР по данным направлениям кафедра БМС активно взаимодействует со своими партнерами: ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр» и ЗАО «ЗИТЦ медицинской техники», ОАО «Завод Протон-МИЭТ», ЗАО «НПФ «БИОСС», ООО «Медицинские компьютерные системы», ООО «Нейроботикс», ЗАО «Аль-текс», ООО «Фотометрикс», ФГУ «ФНЦ трансплантологии и искусственных органов им. В. И. Шумакова» Росздрава, ФГУ «НИИ общей реаниматологии» РАМН, ФГУ «Государственный НИИИ военной медицины» Минобороны России, ГУ «Российский

а)

б)

Рис. 3

Внешний вид аппарата вспомогательного кровообращения,, закрепленного на анатомическом муляже (а), и его отдельные элементы — блок управления, основной и запасной аккумуляторы (б)

биотехносфера

| № 2 (20)/2012

научный центр хирургии им. акад. Б. В. Петровского» РАМН.

Результаты НИОКР кафедры БМС регулярно публикуются в ведущих научных журналах, в частности работам кафедры полностью посвящены специальные выпуски журналов «Биомедицинские технологии и радиоэлектроника» (2001, № 12) и «Медицинская техника» (2004, № 3; 2007, № 1; 2010, № 6).

Для дальнейшего развития научно-исследовательской деятельности кафедры БМС планируется на базе направлений 3—6 открыть новое, 7-е, направление — биофабрикация (Ы^аЬп.са'Ътп) [5]. В этом направлении можно будет условно вы-

делить две подгруппы: 1) методы и процессы производства биоматериалов, живых клеток и тканей («сырье»/«полуфабрикаты»); 2) методы трехмерной печати искусственных тканей и органов («оборудование»).

В качестве образовательной поддержи для этого нового направления, а также других направлений в области исследования и разработки искусственных органов планируется во время приемной кампании 2013-го или 2014 г. открыть новую магистерскую программу — «Биомедицинская инженерия искусственных органов» (в рамках образовательного стандарта 201000 «Биотехнические системы и технологии»).

С. И. Щукин, д-р техн. наук,

Московский государственный технический университет

им. Н. Э. Баумана (Национальный исследовательский университет)

Биомедицинская инженерия в МГТУ им. Н. Э. Баумана

Заведующий кафедрой медико-технических информационных технологий МГТУ им. Н. Э. Баумана профессор С. И. Щукин

Бауманский университет является одним из лидеров в области подготовки инженерных и научных кадров для биомедицинской инженерии страны. Технологии биомедицинской инженерии являются одним из приоритетных направлений развития МГТУ им. Н. Э. Баумана как Национального исследовательского университета.

Более чем 30-летняя история университета связана с пионерскими научными работами МГТУ в области биомедицинской инженерии, выполненными под руководством академика Г. А. Николаева, профессоров В. И. Лощилова, В. М. Сагалевича, Н. П. Козлова, А. М. Архарова и др.

Учеными университета получено четыре Государственных премии в области науки и техники, две

премии Правительства, зарегистрировано два научных открытия в области биомеханики. В 1998 году создан и успешно развивается первый в стране факультет биомедицинской техники, в 2003 году образован НИИ биомедицинской техники, в 2007 году организован учебно-научный медико-технологический центр, работающий в тесной связи с Городской клинической больницей № 1 им. Н. И. Пи-рогова.

По направлениям «Биомедицинская инженерия» в МГТУ им. Н. Э. Баумана реализуются две программы подготовки специалистов, три магистерские программы, бакалавриат, две программы повышения квалификации, программа переподготовки кадров, в аспирантуре осуществляется подготовка по двум научным специальностям. Установлены и развиваются научно-образовательные связи с ведущими биоинженерными школами страны и Европы, более 10 лет проводятся международные и российские научно-технические конференции. При университете функционирует докторский диссертационный совет по специальностям:

05.11.17 «Приборы, системы и изделия медицинского назначения»;

01.02.08 «Биомеханика (технические науки)».

В реализации программы приоритетного развития данного направления университета сегодня участвуют 20 докторов наук, профессоров, среди