پردازش سیگنال های حیاتی

یکی از وسیع ترین مباحث در فعالیت های گرایش بیوالکرتیک پردازش علائم حیاتی است. سیگنال های حیاتی بخشی از پردازش سیگنال است که خیلی از گرایش های مهندسی بویژه مهندس مخابرات الکترونیک آنرا مطالعه می کنند. اما با توجه به اینکه سیگنال در کارهای پزشکی ویژگی های خاص خودش را دارد توجه به یک سری نکات خاص در پردازش سیگنال های حیاتی الزامی است. در همه موارد سیگنال داده ثبت شده نویز دارد که لازم است قبل از کار روی سیگنال حذف شود. به همین علت بهبود کیفیت سیگنال از قسمت های مهم در پردازش آن است. 

پردازش تصاویر پزشکی و سیستم های تصویربرداری

تصاویر پزشکی ای که بصورت دو و سه بعدی از بدن انسان گرفته می شوند از مهمترین ویژگی های تشخیصی برای پزشکان هستند. بنابراین بخش بزرگی از تحقیقات به آنها اختصاص داده می شود. سیستم های تصویر برداری شامل:

1) روش های اشعه ایکس (رادیوگرافی، سی تی و …)

2) روش های مغناطیسی ( MRI )

3) پزشکی هسته ای

4) روش های ماوراء صوت

تصاویری که از سیتم های فوق بدست می آید خام بوده و قتبل پردازش نیستند بنابراین باید روی آنها پردازش امجام شود. این پردازش ها عبارتند از:

• حذف نویز، اختصاص رنگ و ارتقاء کیفیت تصویر
• پردازش تصاویر و استخراج اطلاعات موثر در تشخیص و یافتن مواضع مورد توجه ROI
• بازسازی تصاویر در کامپیوتر به صورت سه بعدی و درون یابی اطلاعات جهت تولید برشهای لازم از ارگان تحت تصویربرداری

مدلسازی سیستم های بیولوژیک

مطالعه سیستم های بیولوژیکی علاوه بر اینکه باعث پیشرفت بقیه شاخه های رشته بیوالکتریک می شود، بصورت طرح ایده برای انجام کارهای جدید در سایر شاخه های علوم مهندسی مثل رشته پردازش سیگنال، مخابرات و کنترل نیز پیشرفت را به همراه دارد. 

محدوده مدلسازی سیستم های بیولوژیک گسترده است و از مدلسازی کمی و کیفی تا مدلسازی سیستم تعصتب مرکزی انسان ادامه دارد. از جمله مثال های پرکاربرد مدلسازی می توان به:

• مدلسازی عضلات و سیستم عصبی محرک آنها
• مدلسازی نخاع
• مدلسازی قشرهای حرکتی مغز.
• مدلسازی نواحی دیداری، شنیداری و ادراکی مغز.
• مدلسازی عقده‌های درون مغزی که اِشکال در آنها به بیماری‌هائی مثل پارکینسون منجر می‌گردد.
• مدلسازی مخچه و چگونگی اجرای حرکات و ادراکات مهارتی
• مدلسازی چشم و سلول‌های عصبی بینائی
• مدلسازی سیستم تولید گفتار و شنوائی به صورت حلقه باز و حلقه بسته
• مدلسازی سیستم تنظیم فشار خون، ضربان قلب و میزان الاستیسیتة رگ‌ها
• مدلسازی سیستم تنظیم درجه حرارت بدن

طراحی بخش های الکترونیکی و کنترل اعضا و اندام مصنوعی و ساخت وسایل توانبخشی

یکی از مهمترین فیلدهای مهندسی پزشکی ساخت ارگان های مصنوعی است. برای اینکار درکنار مهرات های بیومکانیکی به موادی با ویژگی های حساسیت های اندام طبیعی لازم است که این مواد نیازمند مدارهای الکتریکی، الکترونیکی و دیجیتالی است. به عنوان مثال می توان به دست و پای مصنوعی فرمان پذیر اشاره کرد. 

درکنار این ها به دایره وسیعی از دانش های نرم افزاری و سخت افزاری برای طراحی و ساخت اعضا مصنوعی نیاز است، تا عملکرد را وسعت بخشند.

علاوه بر ساخت اعضای مصنوعی، طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات توانبخشی هم شامل این بخش می شود. مثلا تجهیزاتی مثل سیستم “FES” یا تحریک الکتریکی عضلات افراد قطع نخاع برای ایجاد حرکت مصنوعی جزئی از این حوزه است.