Biomedicínské inženýrství Terminologie

Následující příspěvek je úvodem do terminologie z oblasti biomedicínského inženýrství, tj. oboru, který aplikuje inženýrské principy a postupy na medicínu a biologii pro účely zdravotní péče, např. na robotiku a umělé náhrady lidského těla. Článek navazuje na předchozí terminologická témata: Biometrie, Karty chytré až biometrické, Nositelná elektronika. Text vychází z dokumentů technických komisí IEC TC/62, ISO TC/184 a z článků české a anglické wikipedie.

OO Klasifikace souvisejících termínů

Obdobné překrývající se BIOobory:

• biochemické inženýrství (biochemical engineering) aplikuje technické postupy na mikroskopické biologické systémy pro vytváření nových výrobků pomocí syntézy, včetně výroby proteinů z vhodných surovin;
• bioinženýrství (bioengineering) aplikuje principy biologie a technické nástroje pro vytváření použitelných, reálných a ekonomicky životaschopných výrobků;
• biokybernetika/biologická kybernetika (biocybernetics) aplikuje kybernetiku v přírodních vědách, např. fyziologii, farmakologii nebo neurovědách;
• bionika (bionics) se systematicky zaměřuje na uplatňování poznatků ze studia živých organismů a jejich struktur při vývoji nových technologií;
• biomechanika ( biomechanics) se zabývá strukturami a mechanizmy chování živých organismů a aplikací zákonů mechaniky na jejich pohyblivost;
• biomechatronika (biomechatronics) zahrnuje aspekty biologie, mechaniky a elektroniky;
• biometrie/biometrika (biometrics) je obor automatického rozpoznávání jednotlivců, založený na biologických a behaviorálních charakteristikách;
• biotechnologie (biotechnology) se zabývá použitím živých systémů a organismů při vývoji resp. výrobě výrobků, např. ve farmacii;
• biotelemetrie/medicínská telemetrie (biotelemetry) zahrnuje využívání telemetrie v biologii, medicíně a dalších oblastech zdravotní péče k monitorování na dálku různých životních funkcí sledovaných osob, obvykle pacientů.

Robot (robot) je spouštěný mechanismus programovatelný ve dvou nebo více osách, s jistým stupněm autonomie, pohybující se v rozsahu daného prostředí za účelem provádění jistých úkolů. Dnes jsou používány např. následující typy:

• průmyslové roboty (industrial robots) jsou obvykle automaticky řízené reprogramovatelné víceúčelové manipulátory;
• servisní roboty (service robots) vykonávají užitečné úkoly pro člověka nebo zařízení, s výjimkou průmyslového použití;
• osobní servisní roboty (personal service robots), které používají obvykle osoby s postižením;
• medicínské roboty (medical robots) lze dále členit na:
• chirurgické roboty (surgery robots), které provádí chirurgické úkony řízené obvykle počítačem a chirurgem ‒ viz obr. 1;
• rehabilitační roboty (rehabilitation robots), které pomáhají pacientům s rehabilitačními úkony ‒ viz obr. 2.

Robotická chirurgie (robot-assisted surgery) je odvětví chirurgie, ve kterém chirurgovi při operaci pomáhá robot, kterého operatér řídí přes počítač atp. Používá se např. při chirurgii:

• prostaty (prostatektomie),
• srdečních chlopní (cardiac valve repair) a
• v gynekologii (gynecologic surgical procedures).

Robotické protézy (robotic prostheses) končetiny zahrnují

• biosenzory (biosensors),
• ovládací/silové komponenty (actuators) a
• řadiče (controllers).

Studium biomedicíny v ČR nabízí řada akreditovaných pracovišť, např.:

• České vysoké učení technické, Praha (Czech Technical University in Prague),
• Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích (University of South Bohemia),
• Masarykova univerzita Brno (Brno Masaryk University),
• Technická univerzita Ostrava (Technical University of Ostrava),
• Technická univerzita v Liberci (Technical University of Liberec),
• Univerzita Karlova Praha (Charles University),
• Vysoké učení technické Brno (Brno University of Technology).

Formy studia zahrnující biomedicínu a související tituly jsou:

• bakalářský studijní program (Bc., Bachelor‘s degree),
• magisterský navazující studijní program (Ing., Master‘s degree),
• doktorský studijní program (Ph.D., Doctoral degree).

Nabízené biomedicínské specializace (některé v angličtině) např.:

• biomedicínská a klinická informatika (Ing.),
• biomedicínská a klinická technika (Bc.),
• biomedicínská informatika (Bc.),
• biomedicínská laboratorní technika (Bc.),
• biomedicínská elektronika a biokybernetika (Ph.D.),
• biomedicínská technika a bioinformatika (Bc.),
• biomedicínská technika (Bc.),
• biomedicínské inženýrství (Ing.),
• biomedicínské a ekologické inženýrství (Ing.),
• biomedicínský technik (Bc.),
• biomechanické inženýrství (Ing.),
• biomechanika (Ph.D.).

Komise IEC TC 62, Elektrické přístroje ve zdravotnické praxi (Electrical equipment in medical practice) vydává dokumenty, které se vztahují např. na:

• diagnózu pacientů (diagnose),
• monitorování pacientů (monitoring),
• ošetřování pacientů (treatment),
• pomůcky při ošetřování pacientů (aids in the treatment),
• terapie používající vysokoenergetické ionizující záření (using high-energy ionizing radiation in therapy),
• zobrazovací diagnostické a související přístroje (medical diagnostic imaging and related equipment).

IEC 80601-2-77:2019, Medical electrical equipment ‒ Part 2-77: Particular requirements for the basic safety and essential performance of robotically assisted surgical equipment (Požadavky na základní bezpečnost a funkce roboticky řízených chirurgických zařízení), je příkladem normy vypracované IEC TC 62.

Komise ISO TC 184, Automatické systémy a integrace (Automation systems and integration), Subkomise SC 2, Roboty a robotická zařízení (robots and robotic devices), vypracovala mj. základní terminologickou normu ČSN ISO 8373, Roboty a robotická zařízení – Slovník (Robots and robotic devices – Vocabulary).

Vysvětlivky k souvisejícím termínům

• Inženýrství (engineering) je technická disciplína, která aplikuje technické a vědecké poznatky, využívá zákonů přírody a přírodních i lidských prostředků k vytváření materiálů, staveb, strojů, zařízení, systémů a procesů, které splňují bezpečnostní i funkční kritéria.
• Kochleární implantát (cochlear implant) je zařízení často implantované sluchově postiženým osobám, viz obr. 3.
• Kyborg (cyborg) je zkratka z „kybernetický organismus“; obvykle jde o savce, včetně člověka, jehož tělo obsahuje organické a biomechatronické části, např.:
• reálný kyborg je člověk s endoprotézou, naslouchátkem, srdečním stimulátorem atp.;
• sci-fi kyborg je složen převážně z elektronických a mechanických podsestav.
• Rozhraní mozek-počítač (brain-computer interface) může pomáhat pacientům, kteří vykazují neuromuskulární poruchy (neuromuscular disorders) ‒ viz obr. 2.