Biyomedikal Mühendisliği (İ.Ö.) Anabilim Dalı



İnsanı meydana getiren hücre doku ve organların gelişimi, yapısı(anatomik, histolojik), fonksiyonu. Temel anatomik kavramlar. Hücre ve doku, hücre zarı ve fonksiyonları. Vücudu oluşturan temel birimler, vücudun organizasyonu. Hareket sistemi anatomisi: iskelet sistemi hakkında genel bilgiler, Eklemler ve kaslar hakkında genel bilgiler. Dolaşım sistemi anatomisi. Solunum sistemi anatomisi. Sindirim sistemi anatomisi. Sinir sistemi anatomisi. Üregenital sistem anatomisi. Periferik damar ve sinir sistemleri. Duyu organlari anatomisi. Endokrin sistemi-iç salgılı bezler.
İkili mantık, bilgisayar donanımı merkezi işlemci birimi, ikincil kayıt, girdi/çıktı birimleri, telekomünikasyon ve ağlar, internet, çoklu ortam, işletim sistemleri, programlama dilleri, veritabanı yönetim sistemleri, çizelge uygulamaları, kelime işlemci uygulamaları, bilgisayar güvenliği ve etik konular.
Bilimsel araştırmanın doğası, bilim insanlarının görev ve sorumlulukları, bilim kurumlarının sorumlulukları, bilimsel araştırmada yapılması gerekenler, Etik ve toplum, bilim etiğinde temel ilkeler, araştırma projesi, protokolü ve metodolojisi, denekler, araştırma verilerinin arşivlenmesi, araştırma verilerinin analizi ve bilimsel bilginin yayına dönüştürülmesi, yazarların sıralaması, hayali yazarlık, onursal yazarlık, armağan yazarlık, kaynak gösterme, bilimsel yayında teşekkür konusu, hakemli dergilerde değerlendirme, bilimde etik dışı davranış, disiplinsiz araştırma, yinelenen yayın, sahtecilik, saptırma, aşırmacılık, akademik yükseltilme, eğitimde sorunlar ve kopyacılık.
Ders biyosensör tanımı, prensipleri ve biyosensörlerin biyoteknoloji ve biyomedikal alanlardaki nano boyutta uygulamalarını öğretmeyi amaçlamaktadır. Performans karakteristiklerin prensipleri, üretimi ve biyomodel uygulamalar, piyezoelektrik ve termistor tabanlı biyosensörler.
Biyomalzeme biliminin tanıtımı. Biyomalzemelerin özellikleri ve yüzey özellikleri. Biyomalzemelerin doku ile olan etkileşimleri. Biyomalzemelerin özelliklerinin ölçümü ve tıp alanındaki uygulamaları. İmplant malzemelerin bozunmalarının irdelenmesi. İmplant malzemelerin ve tıbbi aparatların bozunmalarından örnekler.
Bu ders elektromekanik aletlerin tasarımının teorisi ve pratiğini biyomedikal cihaz uygulamalarıyla yoğun bir kapsamda sunmaktadır. Kavramdan prototip geliştirilmesine ve testine uzanan süreç tanıttırılacaktır. Dersler elektronik devrelerin algılayıcı sistemlerin parçası olarak tasarımlarını sunacaktır. Kapsanan konular şunlardır: Temel elektronik devreleri, doğruluk prensipleri, Op-Amp devreleri, analog sinyal iyileştirme, güç kaynakları, mikroişlemciler, telsiz haberleşme, algılayıcılar, algılayıcı arayüz devreleri. Laboratuarlar pratikteki baskı devrelerinin (PCB) parça seçimiyle beraber tasarımını, PCB yerleşimini, montajı, büyük projeler için planlama ve bütçe hesaplamasını içermektedir. İçeriği destekleyici ödevler ve proje verilecektir.
Biyomedikal sensör, transduser ve elektrotlar. Enstrümental amplifayır ve ilgili uygulamaları. Hastanelerde elektrik güvenliği. Elektrokardiyografi, elektroensephalo- grafi, elektromiyografi ve elektroretinografi. Nabız ölçümü kan basıncı ve akış ölçümü, kalp verileri ölçümü. Kalp atışı ve kardiyovasküler protezler ve yardımcı aygıtlar. Fiziksel terapi ekipmanları. Elektro cerrahi birim, anestezi ekipmanı, ventilatör ve hemodiyaliz birimi.
Biyolojik sinyallere ve sinyal işlemeye giriş. Hücresel aksiyon potensiyeller. EEG, EMG, ECG, EGG. Ayrık zaman rastgele süreçler. Belirlenimci süreç ve rasgele doğrusal sinyal modelleme. Wiener ve Kalman filtreleme. Parametrik olan, parametrik olmayan ve özdeğer metodlarıyla spektrum kestirimi. En küçük kareler ile uyarlamalı filtreleme. Biyolojik sinyal uygulamaları.
Temel kavramlar ve tanımlar, türevler ve gradyan, matriks kavramı. Vektör uzayları. matris ayrışımı, lineer dönüşümler ve matris tersi. Özdeğer ve özvektörler. Tekil değer ayrışması. Bazı özel matrisler ve uygulamalari, kronecker çarpimi. En küçük kareler filtreleme ve kestirimi, doğrusal linear regresyon, poligonal yaklaşıklama, sinyal işlemede döngü ve özyineli metodlar. Sinyal işlemede beklenti maksimizasyon algoritmasi. Kısıtlı en iyileme ve dinamik programlama teorisi.
Biyomedikal Mühendisliği mühendislik bilimlerinin biyolojik bilimlere olan uygulaması sonucu ortaya çıkmış bir alandır. Dolayısı ile bu alanda uzman olacak bireylerin mühendislik bilimleri kadar biyolojik bilimlerde de bilgi sahibi olmaları gerekmektedir. Bu ders süresince öğrencilere temel hücre biyolojisi öğretilecek ve bu bilgiler ışığında hücrenin nasıl işlev gördüğü mantıksal çerçeveye oturtularak gösterilecektir. Ders genel biyolojinin bazı kavramlarından arındırılarak biyomedikal mühendislik alanında uygulama sahası bulabilecek konuları kapsayacaktır. Özellikle biyolojik bilimlerde kullanılan teknolojilerin geliştirilme mantıklarının nereden orijin aldığı ders sürecinde vurgulanmaya çalışılacaktır.
Biyolojik nöronlar ve yapay nöron modelleri. Algılayıcı, çok katmanlı ileri beslemeli sinir ağları. Geriye yayılma yöntemi. Öğrenme sabiti optimizasyonu. Momentum yöntemi. Konjuge gradyan. Yaklaşık-Newton yöntemleri Merkezcil Taban Fonksiyonlu Sinir Ağları(RBF) yapısı. Gradyan hesabı ve eğitme. Geribeslemeli sinir ağları. Zamanda geriye yayılma algoritması (BPTT). Hopfield Ağı. Pekiştirmeli öğrenme. Yapay Sinir Ağları (YSA) temelli sınıflayıcılar, fonksiyon benzeştirme, sistem tanılama ve kontrol.
Giriş. Spektroskopi. EM ışıma-madde etkileşimi. Morötesi ve görünür dalga soğurumu. Rastgele ortamda dalga propagasyonu ve saçılım. Doku içinde ışık yayımı ve Monte-Carlo yöntemi ile modellenmesi. Isınımsal aktarım teorisi. Floresans spektroskopisi. Laser-doku etkileşimi ve ısı oluşumu. Uygulamalar, makale tartışması.
Bu ders dijital sinyal işlemenin temellerini biyomedikal araştırma ve klinik tıp problemleri üzerine özel vurguyla beraber sunacaktır. Ders deterministik ve random sinyallerin işlenmesi için ilkeler ve algoritmaları kapsayacaktır. Konular arasında veri edinme, imgeleme, filtreleme, kodlama, özellik çıkarma ve modelleme bulunmaktadır. Dersin odağında pratik fizyolojik veri işlemesini sağlayan deneyler, kardiyoloji, ses işleme ve tıbbi görüntülemeden örneklerle bulunacaktır.
Temel lazer kavramı, Elektromagnetik ışıma, lazer ışığının özellikleri, serbest elektron gaz, katı hal, ve yarıiletken lazer diyotlar, farklı lazerlerin çalışma prensipleri, Nd-YAG ve CO2 lazerler, lazer cerrahisi, CO2 lazer ve nörocerrrahi, endoskopik yüksek güçlü Nd-YAG lazerler, lazerin göz hastalıklarında kullanımı, lazer güvenliği.
Sistem, model ve simülasyon, modellenecek sistemlerin sınıflandırılması, sistemin modelleme süreci, modellerin sınıflandırılması, dinamik modeller için analitik ve nümerik çözüm teknikleri, sistemin simülasyon tekniği ile analizi, monte carlo simülasyon metodu, sıra bekleme sistemlerinin tanımı, sıra bekleme sistemlerinin özellikleri, sıra bekleme sistemlerinin simülasyon, kesikli sistemlerin simülasyonu. Modelin sunumu ve algoritmasının geliştirilmesine dair uygulamalar modelleme araçları, laplace transform parametrik ve non- parametrik tahmini teknikler, fizyolojik kontrol sistemleri, model komprartmanları, biyolojide hücresel dinamik ve kompleks dinamik.
Biyomedikal Mühendisliği’nin tanımı ve tarihçesi, temel anatomi ve fizyoloji, iskelet sistemi biyomekaniği, yapay organlar, biyomalzemeler, doku ve gen mühendisliği, biyoelektrik, fizyolojik modelleme, biyomedikal sinyal işleme ve analiz, biyomedikal görüntüleme.
Sağlıkta risk yönetimi, sağlık tehlike kontrolü ve emniyet yönetimi, tıbbi cihaz alakalı kazalar, cihaz ekonomisi, basit cihaz hataları, yaşam döngüsü maliyet analizi, değer analizi, klinik mühendisliğinin önemi, cihaz edinim araçları, önleyici bakım ve medikal cihaz kalibrasyonu, klinik malzeme yönetimi ve cihaz kabul kriterleri, tek kullanımlık cihazların tekrar kullanımı, tıbbi cihaz standardları ve CE pazarlama, JCAHO standardları ile uyum.
Biyomedikal enstrümantasyona giriş, biyomedikal teknolojilerin kapsamı, kavramı ve fizyolojik sistemler. Algılayıcılar ve dönüştürücüler, biyoelektrik potansiyeller, elektrodlar, biyomedikal enstrümantasyon uygulamalarından ENG, EMG, EEG, EKG, solunum sistemleri, kardiyovasküler sistemleri ve bunların ölçüm cihazlarının genel özellikleri. Biyotelemetre, klinik laboratuvar için enstrümantasyon, medikal görüntüleme sistemleri.
Yaygın olarak kullanılan medikal transdüserler ve onların işlevsel prensipleri hakkında anlayışı geliştirme, Kan dolaşımı, nefes alıp verme ve lokomotor işlevlerde sıcaklık, basınç, kuvvet, akış ve diğer önemli parametreler için farklı yöntemleri sunmak, fizyolojik ölçüm sistemlerini geliştirmek için bir mühendislik yaklaşımı sunmak.
Öğrenme ve istatiksek karar teorilerinin tanıtımı. İstatistiksel sınıflandırma yöntemleri. Öznitelik seçimi ve öznitelik çıkarımı. Bayes karar teorisi. Maksimumum olabilirlik ve Bayes Parametre kestirimi. Parametrik ve parametrik olmayan yöntemler (yoğunluk kestirimi, en yakın komşu). Doğrusal ayırtaç fonksiyonları (Genelleşmiş doğrusal ayırtaç fonksiyonları, destek vektör makineleri). Gözetimsiz öğrenme ve kümeleme (K-ortalama kümeleme, bulanık k-ortalama kümeleme), Gözetimsiz Bayes öğrenme. Kümeleme yöntemleri. Uygulamalar. Proje sunumları.
Biyomekaniğe giriş. Kuvvet vektörü. Vektör analizi. Moment ve tork. Serbest cisim diyagramı. Statik denge. Sentroid (Ağırlık merkezi) ve kütle ağırlık merkezi. Sürtünme. Statik uygulamalar. Denge ve balans. İş. Enerji . Güç. Virtuel iş. Potansiyel enerji. İnsan hareketi. Lineer kinematik. Lineer hız/ivme. Açısal kinematik. Lineer ve açısal hareket. Genel hareket. Mekanizmalar. Atalet momenti. Kütle atalet momenti. Açısal atalet momenti. Biyomalzemeler. Kinetik. Newton kanunları. İmpuls ve momentum. İnsan vücut yükü. Gerilme ve zorlanma. Çekme. Basma. Kesme. Eksenel yükleme. Burulma. Eğilme ve bileşik yükleme. Gerilme ve zorlanma ilişkileri. Kesme. Eğilme. Kirişler. Düzlem gerilme. Çok eksenli gerilmeler. Kiriş deformasyonu. Statiksel kararsız sistemler. Gerilme yoğunluğu. Biyolojik dokular. Grup projeleri ve sunumları.
Terminoloji ve matematiksel ifadeler. Sonlu elemanlar metodunun temeli. Tek boyutlu problemler (Eksenel çekme-basma, mukavemetli-zayıf elemanların formu) Esas ve doğal sınır şartları. Değişkenli formüller (Rayleigh-Ritz & Galerkin yaklaşımları, virtüel iş ). Montaj, düzgün ve düzgün olmayan çözümler. Convergence. Nonconvergence. 2B problemler (Üçgensel, dörtgen, isoparametrik elemanlar). Axisymmetric problemler ve uygulamalar. 3 Boyutlu problemler. Modal analiz. Burkulma, dinamik problemler. Biyomodeller (Pelvis, femur, tibia, tibia-fibula, vertebrae, etc) menüsküs ve kıkırdak modelleri. Sayısal çözümleyiciler ağ yapıları. ANSYS kullanımı; preprocessing (Solid modeling, meshing, loads and boundary conditions) solution (solver choices, parameter specification, tolerance issues etc) postprocessing (Stress recovery, visualization etc).
Temel kütle denklikleri hesaplamaları, biyoproses kinetiği, ısı transferi (ısı değiştiriciler özelinde), ısı transferi (Reaktörler özelinde-sterilizasyon), kütle transferi (Oksijen transferi özelinde), momentum transferi, çeşitli ayırma işlemleri sedimentasyon, filtrasyon, santrifügasyon, konsantrasyon işlemleri evaporasyon hesaplamaları
Doğrusal uzaylar ve doğrusal dönüşümler (Doğrusal uzay ve doğrusal dönüşümün tanımları, doğrusal işleçlerin matris gösterimi, bir işlecin Eigen değeri, işlev uzayları, dikgen işlevler, tümlevsel dönüşümler), sınır değer sorunu (Matematiksel fizikte parçalı türevsel denklemler, ilk değer ve sınır değer problemlerinin tanımı, sınır değer problemlerinin dikgen dönüşümlerle çözümü, ısı, dalga ve Laplace denklemlerinin çözümü).
Ekstrasellüler matriks analogları, ekstrasellüler matriks, sentetik polimerler, doğal polimerler, hücre fonksiyonları ve düzenlenmesi, kök hücreler, hücre yapışması, hücre-biyomateryal etkileşimi, hücresel hareketler ve metabolizma, doku geliştirilmesi, doku modellenmesi, hücre ve doku içinde kütle transfer özellikleri, doku yenilenmesi, angiogenesis, ilaç salımı, immun koruması, iltihaplanma, doku mühendisliği yaklaşımları, doku indüksiyonu (deri, sinir, kan damarı, tendon, ligaman, kemik), hücre transplantasyonu, biyohibrid organlar, kan oluşumu, gen terapisi, doku mühendisliği ürünleri; patentler, kurallar.
Özel tanımlamalar ve homojen dönüşümler. Yönelim ve öteleme kavramları. İleri kinematik. Ters kinematik. Jacobian matrisi. Yörünge planlaması. Robot dinamiği. Manipülatörlerin mekanik tasarımı. Robot programlama dilleri.
İnternet tabanlı sağlık hizmetleri servis sistemleri, geleneksel ve özgün teletıp sistemleri, uzaktan danışma sistemleri ev bunların klinik karar verme sürecinde kullanılmaları, tele-cerrahi, tele-pataloji kavramları, e-sağlık uygulamalarının halk sağlık bürolarında kullanımı, web sitelerinin planlanması, geliştirilmesi ve bakımı ile bilgi sistemlerinin desteklenmesi. İş süreçleri, uluslararası yasal konular, gizlilik ve güvenlik konuları.
Sistem analizi; Dürtü ve birim fonksiyon cevapları, Genel Sistem Özellikleri, Fizyolojik Sistemlerin Doğrusal Modelleri, Doğrusal Sistemler ve Süperpozisyon Özelliği, Laplas Dönüşümleri ve Fizyolojik sistemlerin Transfer fonksiyonlarının statik analizi; Doğrusal kontrol sistemlerin zaman bölgesi analizi, Doğrusal Kontrol sistemlerin Frekans Bölgesi Analizi, Açık Döngülü ve Kapalı döngülü sistemler, Kalp dolaşım sistemi, Glikoz regülasyonu, Doğrusallaştırılmış solunum sistemi mekaniği, Dolaşım ve solunum sistemi dinamikleri, Farmakokinetik ve farmakodinamik modeller, bölüm modelleri, hücre dinamikleri ve biyolojide karmaşık dinamikler. Fizyolojik ve Biyolojik sistemlerin SIMULINK kullanarak uygulamaları.
İnsan organizmasını oluşturan en temel yapı taşı olan hücreden başlayarak tüm organ ve sistemlerin temel işleyiş mekanizmalarını ve bu işlerin regülasyonunu. Temel solunum sistemi. Temel dolaşım sistemi. Temel boşaltım sistemi. Temel sindirim sistemi. Merkezi sinir sistemi. Genel ilkeler ve duysal fizyoloji.
Vektör analizi, koordinat sistemleri, sonsuz veriler, kompleks analiz, gama fonksiyonu, bessel fonksiyonları, legendre fonksiyonları, özel fonksiyonlar. Kısmi diferansiyel deklemlerin sınıflandırılması, birinci mertebeden kısmi diferensiyel denklemler, Hamilton-Jacobi teorisi, Laplace deklemi, dalga deklemi, difüzyon deklemi, integro diferansiyel deklemler. Kinematik ve diferansiyel hareket. Kütle, moment ve direngenlik analizi, Newton-Euler ve Lagrange formülasyonu, yörünge ve hareket kontrolü ve esneklik etkileri. Vektörlerin türevi, kinemati, kütle dağılımı, genelleştirilmiş kuvvetler, enerji fonksiyonları, hareket denklemlerinin formülasyonu, hareket denklemlerinden bilginin elde edilmesi.
Biyomalzemelere giriş, tıbbi amaçlı malzemeler (Metaller, polimerler, seramikler, cam ve cam seramikler, kompozitler, kumaşlar, doğal malzemeler, hidrojeller, bioresorble ve bioerodible malzemeler, ince film ve kaplamalar), biyouyum kavramı, biyo malzemelere karşı vücutta oluşan reaksiyonlar ve değerlendirilmesi, biyomalzemelerden beklenen özellikler, biyomalzeme üretiminde kullanılan teknikler, karakterizasyon (Mikroyapı ve mekanik özelliklerin karakterizasyonu), tıp ve dişçilik alanındaki uygulamalar (Kardiyovaskülar uygulamalar, dental implantlar, ortopedik uygulamalar, biyoelektrolitler, biyomedikal sensör ve biyosensörlar). Materiyallerin izotropik ve anizotropik özellikleri, materiyallerin mekanik özellikleri, metaller ve alaşımlar: Titanyum alaşımları, nanomateriyaller, biyoseramikler, seramikler, ortopedik nanomateryaller, biyokompatibilite lokal sistemi, implant yetersizliği, polimerler ve plastikler, rezorbe olabilen materyaller ve kemik çimentosu, malzemenin özelliklerinin değiştirilmesi, stres konsantrasyonu, yorulma, korozyon.
İmplantların kullanımı ile ilgili klinik problemler ve onların çözümü. İmplant-doku etkileşimi. İmplant malzemelerinin biyouyumluluğu, implantlarda hasar tipleri, İmplantlarla ilgili kimyasal ve mekanik etkileri: Korozyon ve yorulma. Gerilme konsantrasyonu, çatlak başlangıcı ve ilerleme mekanizmaları. Kırık tipleri. Esnek ve sert kırıklar. Mikroskop tekniği ile hasar analizi, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskopu ve atomik kuvvet mikroskopu. Ömrü ve vaka örnekleri.
İnsansı robotlarda genel tanımlamalar, temel homojen dönüşümler, seri robotların ileri ve ters kinematiği, paralel robotların ileri ve ters kinematiği, seri ve paralel robotlarda Jacobian matrisinin bulunması, insansı robotların ileri ve ters kinematik modelinin elde edilmesi, insansı robotlar için Jacobian matrisinin bulunması, insansı robotlarda çalışma uzayı ve tekillik analizi.
Robot dinamiğine giriş, temel robot dinamik algoritmalar: Newton-Euler, Lagrangian Eulerian ve Hamiltonian, insansı robotların dinamiğinin Newton-Euler yöntemiyle çıkarılması, insansı robotların yürüyüş dinamiğinin tasarlanması.
Frekans dağılımları ve frekans dağılımlarını tanımlayıcı ölçüler. Tablo ve grafikler. Önemlilik testleri. Basit doğrusal regresyon ve korelasyon. Değişkenler, temel istatistik kavramları, doğrusal regresyon, korelasyon katsayıları, tek faktör varyans analizi, iki faktör varyans analizi, çoklu karşılaştırmalar, SAS istatistik programının tanıtılması, SAS ile veri analizleri (Regresyon korelasyon, anova).
Hipotezlerin formüle edilmesi ve testi, yeni kimyasal öğenin döngüsü, ICH'a genel bakış (Uluslararası Uyum Konferansı), GCP (İyi Klinik Pratiği), protokollerin analizi ve tasarımı, CRF (Olay Rapor Formu) ve tam bir deney, kanunların karşılaştırılmalı gözden geçirilmesi, yönergeler ve klasik yordamlar, klinik deneyler için etik standardlar, SOPs (Standard İşletim Prosedürü), klinik deney prosedürlerinin idare edilmesi, izlenmesi ve denetlenmesi, veri yönetimi, raporlama ve belgelendirme.
Klinik teşhis destek sistemlerinin geliştirilmesi ve değerlendirilmesi, yasal ve etik durumlar, karar destekleme sistemleri için matematik temeller, akıllı sistemler, uzman sistemler, kural tabanlı sistemler, makine öğrenme yöntemleri, veri madenciliği ve sinir ağları, klinik teşhis karar destek sistemlerinin uygulamaları.
Klinik mühendislik birimlerinin organizasyon ve işlevleri, hastane yönetimi, klinik mühendislik birimlerinde bilgisayar sistemleri, yoğun bakım ünitelerinin kuruluşu, standardizasyon ve toplam kalite yönetimi, sterilizasyon, hastane atıkları, tıbbi gaz sistemleri, klinikte güvenlik, ahlaki ve etik değerler, gelecekte klinik mühendisliği.
İmge oluşumu ve tıbbi imgeleme, medikal imgelerin görselleştirilmesi, imge iyileştirme, imge bölütleme, doku analizi, imge nicemleme, imge kayıtlama, tıbbi imge veri yönetimi, imge sıkıştırma, saklama ve iletişimi.
Metabolik mühendislik hücrenin genetik yapısına müdahale eden ve bu yolla hücrelerce sentezlenmeyen veya az miktarda sentezlenen ancak sentezlenmesi istenen insanlara faydalı biyolojik ürünleri üretmeye çalışan bir biyomühendislik alanıdır. Bu alandaki araştırmacılar özellikle metabolik yolaklara müdahale ederler ve bu yolakların diğer yolakları nasıl etkilediğini ortaya çıkarırlar. Böylelikle hücrelerce oluşturulacak yararlı ürünlerin miktarlarında artış sağlayabilirler. Kullanılan teknolojiler hem bakteriyel sistemleri hem de ökaryotik hücre sistemlerini içermektedir. Gen klonlama, mutasyon oluşturma, gen silme, promotor mutasyonları yaratma, fazla miktarda istenilen proteinleri sentezletme, tag taknolojilerini kullanma gibi son dönemlerin gözde teknolojilerini kullanmak bu alanda mümkündür. Biyofüel üretimi, aseton-bütanol gibi değerli solventlerin üretimi, bazı vitaminlerin üretimi, bazı büyüme faktörlerinin üretimi ve bazı hormonların üretimi hep metabolik mühendisliğinin var olan uygulamaları ile mümkün olmuştur. Bu nedenle bu dersin programda yer alması öğrencilerin görüş açılarını genişletmek açısından önemlidir.
Moleküler araştırmalarda kullanılan cihaz teknolojileri milyar dolarlık bir endüstriyi oluşturmaktadır. Bu araştırmalarda kullanılan cihazların kullanım amaçlarını bilmek bu cihazların tasarlanmasında ilk ve temel adımı oluşturmaktadır. Bu ders süresince öğrencilere protein, RNA ve DNA analizinde kullanılan elektroforez sistemleri, blotlama sistemleri, görüntüleme sistemleri, mikroskopi sistemleri, inkübatör sistemleri, robotik sistemler, örnek saklama sistemleri, rutin biyolojik analizlerde kullanılan sistemler ve elde edilen dataların analizlerinde kullanılan yazılımlar detaylı bir şekilde aktarılacaktır. Ders sürecinde cihazların daha iyi performans gösterebilmesi ve yeni oluşan ihtiyaçlara cevap verebilmesi için yapılması gerekli olan iyileştirmeler tartışılacaktır. Böylelikle öğrencilerin ileriki meslek yaşamlarında bu alana katkı sağlayacak tasarımlara imza atmaları umut edilmektedir.
Paralel robotların yapısı ve koordinat sistemlerinin yerleştirilmesi, ileri ve ters kinematik paralel robotların Jakobiyen matrisi, paralel robotların çalışma uzayı ve singularite analizi, paralel robotların dinamiği, Stewart platformunun ileri ve ters kinematiği, Hibrit (Paralel-seri) robotların ileri ve ters kinematiği.
Alt, üst uzuv protezleri, işlevsel ihtiyaçlar, tasarım kriterleri, düzeni. Kontrol, vücut ya da harici olarak yönetilen protezler. İmplante edilmiş yapay eklemler, eklem patolojisi, implantlara doku tepkisi, tipleri ve eklemlerde implant başarısızlıkları, vücut implantları, kalp kapakçığı, kalp pompası, kan ölçer, kemik ve eklemler, kalbe yardımcı aygıtlar, yapay kalp, pankreas ve böbrek.
Bilgi gerekliliği analizi, veri akış diyagramları, veri sözlükleri, süreç modelleme. Girdi ve çıktı tasarımı, veritabanı, kullanıcı arayüzü ve veri giriş prosedürleri. Yazılım mühendisliği ile kalite güvencesi, bilgi sistemi gerçekleştirilmesi, nesne tabanlı sistem analizi ve tasarımı. Bilgi sistemleri için sağlık sistem geliştirilmesi modellenmesi, hastane bilgi sistemleri, teknik seçenekler ve tedarik.
Veritabanlarına giriş ve SQL, veri depoları ve OLAP teknolojisi, ver işleme, veri madenciliği kavramları, karektarizasyon ve sistem mimarisi. Veri madenciliği algoritmaları, ilişkilendirme kuralları, yukarıdan aşağı çözümleme, sınıflandırma, kümeleme, sağlıkta veri madenciliği, gizlilik, güvenlik idaresi, dağıtılmış veri tabanlarından veri erişimi, çoklu sağlık tesislerinden veri entegrasyonu ve veri madenciliği. Hastane yöneticileri, klinikçiler ve tıp araştırmacıları için örnek olaylar.
JCAHO denklik standardları, ISO 9000 kalite standardları, sağlık tesisleri için NFPA 99 standardları, hastane ve sağlık tesislerinin tasarımı ve yapımı için klavuzlar, avrupa sağlık sektör standardizasyonunun genel bakışı, Türkiye'deki medikal cihaz düzenleme sistemi.
C programlama dili ile ilgili tanım ve yapıları kavrayabilme. C dilindeki yapısal özellikleri kavrayabilme ve programlarında kullanabilme. Döngü ve dallanma yapılarını kavrayabilme ve uygulayabilme. Standart fonksiyonları problemlerde doğru bir şekilde kullanabilme. Kendi ihtiyacına uygun alt programları oluşturabilme. Dosyalama mantığını kavrayabilme ve komutlarını kullanabilme. İşaretçiler ve adres aritmetiği, grafikler, dosyalar, port kullanımı.
Yatışkın süreçlerde kütle denklik modelleri, serbestlik derecesi çözümlemesi, doğrusal modellerin sayısal çözümü. Pivot seçimli Gauss elemesi, dinamik süreçlerin modellenmesi ve serbestlik derecesi çözümlemesi, diferansiyel denklem ve kümelerinin sayısal çözümü, belirtik ve örtük Euler yöntemleri, sayısal çözümlerin kararlılık çözümlemeleri, dinamik modellerin doğrusallaştırılması, Dinamik modellerin doğrusal model çözümlemeleri, Laplace dönüşümü, dinamik modellerin Laplace çözümleri ve yorumlanması.
Veri iletişim sanayisi, veri ve ses iletişim kavramları, temel teknolojiler, yerel alan ağ yapıları, donanım ve işletim sistemleri. Geniş alan ağ kavramları, yapılar ve servisler, ağlar arası iletişim, uzaktan erişim ve kablosuz ağlar, kurum ağı ve internet, ağ yönetimi, ağ geliştirme yaşam döngüsü, ağ güvenliği, sağlıkta elektronik veri alışverişi, standardlar.
Bu derste tıbbi bilişime genel bir bakış ve temel uygulamaları işlenecektir. Başlıca konular olarak biyomedikal veri, sistemli biçimde veri toplama gerekliliği, tıp ve sağlıkta bilgi, bilgi ve iletişim teknolojilerinin tıp ve sağlık alanında kullanımlarının faydaları ve şuanki kısıtlamaları, disiplin olarak medikal bilişim, medikal veri ve kayıt, kodlama sınıflandırmaları, veri tabanı ve referans modellemeleri, veri toplama, işleme ve değişim standardları, medikal bilgi, karar ve teşhis desteği, tıbbi bilişim sistemleri, yönetici, klinik ve yardımcı bilgi sistemleri, uygulamalar ve değerlendirmeler, teletıp ve internet uygulamaları, verimli ve sorumlu bir şekilde bilgi işleme araçlarının sağlık uzmanlarının pratiğine ve karar verme süreçlerine destek olarak kullanılmaları.
İmplant ve diğer medikal aygıtların kullanımında klinik problemlerin çözümüne yönelik bir derstir. Tasarım sürecinde gerilme analizinin rolü, anatomik uygunluk ve şekil boyut biçimleri, biyomalzeme seçimi; cerrahi implantasyon prosedürlerinin enstrümantasyonu, güvenlik ve verimlilik için klinik öncesi testler, ortopedik aygıtlar, yumuşak doku implantları, yapay organlar ve dental implantlar.
Radyoloji görüntüleme prensipleri, izdüşüm radyografi, tomografi, manyetik rezonans görüntüleme, nükleer tıp görüntüleme, ultrason ve mikroskopik görüntüleme. Resim arşivleme ve iletişim sistemleri (PACS), parçalar, bilgisayar ağları ve endüstri standardları. Temel imge işleme metodları, imge sıkıştırma ve bilgisayar destekli teşhis. Hastane bilgi sistemleri ve radyoloji bilgi sistemleri. PACS veri yönetimi, teletıp ve teleradyoloji.
Kalite güvence kavramına giriş, temel olasılık ve istatistik, kalite göstergeleri ve ölçümü, istatiksel süreç kontrolü. Biyomedikal teçhizatın güvenilir tasarımı, geliştirme kalite fonksiyonu, arıza analizi, servis kalitesi, kalibrasyon programları, medikal sistemlerin ve teknolojilerin kalite güvenceleri.
Temel mikroişlemci mimarisi. Hafıza, giriş çıkış arabirim ve devre elemanları. 8085 merkezi işlem birimi, komut yapıları ve zaman diyagramları. 8085 mikroişlemci temek komutları, programlama teknikleri, döngü kurma, ilave veri tranferi, zaman gecikme işlemleri, yığın ve alt programlar, kod dönüşümü. Çeşitli programlama örnekleri ve laboratuvar uygulamaları.
Biyomekaniğe ve kas-iskelet sistemine giriş. Mekanik sistemlerin dinamiği. Kas ve eklem dinamiği. Canlı dokuların uzun süreli yüklere yanıtı. Mühendislik mekaniğinin insan kas-iskelet sistemine uygulanma yöntemleri. Dokuların mekanik özellikleri. Ortopedik malzemelerin mekanik yönden incelenmesi, malzemelerde gerilme ve birim deformasyonlar. Biyomekanikle ilgili belli başlı araştırma alanlarıyla çözüm bekleyen problemlerin tanıtılması. Doğrusal viskoelastisitede temel konular, mekanik modeller, viskoelastik fonksiyonlar, Boltzmann sabiti, integraller, doğrusal viskoelastik malzemelerin dinamik davranışları, quasi- doğrusal viskoelastisite. Dokuların karekteristik özellikleri, dokuların viskoelastik davranışının teorileri ve modelleri. Doku mekaniğinin klinik uygulamaları.
Bu ders kapsamında uygulamalı moleküler genetiğin biyomedikal tabanı anlatılacak, moleküler genetik uygulamalarında kullanılan laboratuar araçları, gen analiz metotlarına genel bakış, genomik DNA ve karakterizasyon metotları, gen transkriptlerinin izolasyonu ve karakterizasyonu, PCR, genlerin kültür hücrelerinde ifadesi ve protein eldesi, genom ve proteom analizlerinde kullanılan otomatize enstrümanlar ve bu ana başlıklara ait alt başlıklar anlatılacaktır.