La filière « Génie biomédical » (GBIO) à l’UCL · 2015. 9. 28. · Filière en génie biomédical - UCL/EPL 2 En bref • Génie biomédical : pluridisciplinaire, situé à

La filière « Génie biomédical »

(GBIO) à l’UCL

Majeure, mineure (et master)

24/09/2015

Renaud Ronsse

Université catholique de Louvain

Filière en génie biomédical - UCL/EPL 2

En bref

• Génie biomédical : pluridisciplinaire, situé à l’interface entre les sciences de la santé et les sciences de l’ingénieur.

• La mineure en Génie Biomédical vise à fournir les compétences de base en biologie, biochimie, et anatomie, pour ensuite pouvoir accéder au Master. Elle introduit en outre les grands domaines du génie biomédical.

• La majeure contient les cours de la mineure, plus deux cours de polyvalence polytechniques.

• Le Master couvre les grands domaines du génie biomédical. Il illustre que les compétences de l’ingénieur en analyse, modélisation, conception, et inventivité peuvent se mettre au service du vivant.

• 5 grands domaines: Acquisition et traitement de données biomédicales; Physique médicale et imagerie médicale; Biomatériaux; Biomécanique et robotique médicale; Génie clinique.


Génie biomédical : contexte

• Le génie biomédical: un domaine vaste et prometteur


Génie biomédical : un peu d’histoire

• Dessins anatomiques des

épaules d’un homme par

Leonard de Vinci: il étudie

la musculature de manière

très précise, en la mettant en

rapport avec les

mouvements ainsi que les

efforts réalisés par des

humains. C’est un bel

exemple de génie

biomédical.


Génie biomédical : un peu d’histoire

• Représentation d’une

des premières

machines utilisées

pour les

électrocardiogrammes.

Depuis lors, les

ingénieurs

biomédicaux ont

permis des progrès

énormes.


Génie biomédical : applications

• Grâce aux progrès techniques

les possibilités de

transplantation de tissus et

d’organes sont de nos jours très

importantes.


Génie biomédical : applications

Projet de

séquencement du

génome humain

Analyse de données/signaux

• Exemple: classifier automatiquement

(avant intervention de l’expert/cardiologue)

des signaux cardiaques mesurés



Imagerie et physique médicale

La radiographie: concepts de base

– La radiographie conventionnelle: les rayons X divergent

d’une source et sont projetés sur le détecteur.



Les équipements: caméra à positrons

– Application à des examens cliniques (détection de la

maladie d’Alzheimer).



Les équipements: caméra à positrons

– Exemple d’étude portant sur l’activité cérébrale en cours

d’apprentissage d’une tâche de langage.


Imagerie

Exemples: l’activité électrique du cerveau.

– Mesure de l’activité EEG au moyen d’électrodes de surface

sur le scalp du sujet: casque EEG composé de « cup »

électrodes de 5 à 10 mm de diamètre et remplies de gel

électrolyte conducteur


Biomatériaux

Propriétés, types et applications: métaux

– Prothèses de hanche et de genou (métal + UHMWPE).


Biomatériaux


– Plaques et vis de métal (fractures en orthopédie, images RX).


Biomatériaux


– Soudure de vertèbres et racines dentaires.


Biomatériaux

Recherche en cours: amélioration des propriétés (par

exemple à l’aide de céramiques et verres).

Articulation artificielle

de la hanche où certains

composants de polymère

et de métal ont été

remplacés par des

céramiques (renfort de

l’adhésion et augmentation

de la durabilité).


Biomatériaux

Interaction entre tissu et biomatériau: réponse de guérison

après l’implantation du biomatériau


Biomécanique

Muscles: illustration macroscopique des muscles


Biomécanique

Les propriétés de la peau:

mesure de la déformation

en rotation.


Biomécanique

La manipulation d’objets: mesure des forces.

LF = Load Force (force

tangentielle due à la

charge

GF = Grip Force (force

de serrage)


Biomécanique

La manipulation d’objets: exemple de l’étude de collisions

actives en microgravité (vols paraboliques de l’ESA).


Biomécanique

Problème de l’alignement des axes dans un robot de

rééducation:


Réhabilitation

Une pathologie très courante: l’AVC


Réhabilitation

Réhabilitation robot-assistée


Robotique de réhabilitation

• Pour permettre des thérapies plus longues et plus

intenses;

• Pour faire des choses que le thérapeutes ne peut pas

faire;

• Pour automatiser une partie de la thérapie;

• Pour rendre la thérapie individualisée à chaque

patient;

• Pour fournir des mesures précises et fiables des

fonctions motrices.

• Etc…


Réhabilitation

… ou assistance ?


Robotique de Réhab @ UCL

Ces équipements sont prêts à être testés…


Réhabilitation

Exemple de la prothèse visuelle: la physiologie


Génie biomédical : dans l’hôpital

• Complexité et grande variété des interactions de

l’ingénieur avec le monde de l’hôpital


Génie biomédical : dans l’hôpital

Courtesy Leïla Taktak, 2013

Débouchés

1. La recherche : mieux comprendre pour mieux

soigner…

2. La conception et la fabrication :

développement d’un produit biomédical auprès

d’un fabriquant. Conception, fabrication,

production, vente. Pour répondre aux besoins

des clients, il faut des connaissances

techniques… et médicales.

3. Milieu hospitalier : génie clinique.


Mineure


LGBIO1112

Biologie et

physiologie cellulaire

30h+15h – 5 crédits

LGBIO1114

Organes artificiels et

réhabilitation


LGBIO1112

Introduction au génie

biomédical


LIEPR1024

Fondements

neurophysiologiques et

neuropsychologiques du

contrôle et de

l'apprentissage moteurs


LGBIO1113

Anatomie et

physiologie des

systèmes


LBIR1220A

Biochimie I


• 20 crédits « bio », dont 10 EPL

• 10 crédits « génie biomédical »

Majeure: idem, plus:

• LMECA1901 - Mécanique des milieux continus - 30h+30h - 5

crédits

• LINMA1510 - Automatique linéaire - 30h+30h - 5 crédits

Master

• Finalité spécialisée: les grands domaines du génie biomédical

– LGBIO2010 – Bioinformatics - 30h+30h - 5 crédits

– LGBIO2020 – Bioinstrumentation - 30h+30h - 5 crédits

– LGBIO2030 – Biomaterials - 30h+30h - 5 crédits

– LGBIO2040 – Biomenics - 30h+30h - 5 crédits

– LGBIO2050 - Medical Imaging - 30h+30h - 5 crédits

– LGBIO2060 – Modeling of biological systems - 30h+30h - 5 crédits

• Cours « Seminar and project in biomedical engineering: Scientific and industrial

challenges » - 30h+30h - 5 crédits

– Volet « industriel »: en collaboration avec l’ULg et l’ULB. Rencontres de managers,

entrepreneurs, techniciens… du domaine biomédical sous la forme de 3 journées

d’étude (1 par site): Biomedical technologies and industry, Clinical engineering, et

Value-creation and legal environment.

– Volet « projet »: appliquer ces connaissances dans une étude industrielle (cycle de vie

d’un produit).

• TFE (28 crédits)

• Cours de sciences religieuses (2 crédits).

• Cours au choix (55 crédits)


Options du Master

Choisir obligatoirement au-moins une des 5 options ci-

dessous:

• Acquisition and processing of biomedical data

• Medical physics and imaging

• Biomaterials

• Biomechanics and medical robotics

• Clinical engineering

Plus deux options en gestion, de niveau facultaire et

facultatives.


Structure d’une option

• Deux cours d’entrée obligatoires (typiquement 10 crédits).

• Une liste de cours au choix.

• Atteindre un total de minimum 20 crédits.

• Exemple: Acquisition and processing of biomedical data

– Particulièrement pour les étudiants d’une majeure ou mineure en

informatique, en électricité, ou en mathématiques appliquées.

– Cours d’entrée:


LELEC2870 Machine Learning :

regression, dimensionality

reduction and data

visualization

Michel Verleysen 30h+30h 5

crédits

Q1

LELEC2900 Signal processing Benoît Macq,

Luc Vandendorpe

30h+30h 5

crédits

Q2

Documents

La filière « Génie biomédical » (GBIO) à l’UCL · 2015. 9. 28. · Filière en génie biomédical - UCL/EPL 2 En bref • Génie biomédical : pluridisciplinaire, situé à