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.
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Génie biomédical : contexte
• Le génie biomédical: un domaine vaste et prometteur
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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.
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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.
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Génie biomédical : applications
• Grâce aux progrès techniques
les possibilités de
transplantation de tissus et
d’organes sont de nos jours très
importantes.
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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
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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.
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Imagerie et physique médicale
Les équipements: caméra à positrons
– Application à des examens cliniques (détection de la
maladie d’Alzheimer).
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Imagerie et physique médicale
Les équipements: caméra à positrons
– Exemple d’étude portant sur l’activité cérébrale en cours
d’apprentissage d’une tâche de langage.
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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
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Biomatériaux
Propriétés, types et applications: métaux
– Prothèses de hanche et de genou (métal + UHMWPE).
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Biomatériaux
Propriétés, types et applications: métaux
– Plaques et vis de métal (fractures en orthopédie, images RX).
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Biomatériaux
Propriétés, types et applications: métaux
– Soudure de vertèbres et racines dentaires.
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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).
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Biomatériaux
Interaction entre tissu et biomatériau: réponse de guérison
après l’implantation du biomatériau
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Biomécanique
Muscles: illustration macroscopique des muscles
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Biomécanique
Les propriétés de la peau:
mesure de la déformation
en rotation.
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Biomécanique
La manipulation d’objets: mesure des forces.
LF = Load Force (force
tangentielle due à la
charge
GF = Grip Force (force
de serrage)
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Biomécanique
La manipulation d’objets: exemple de l’étude de collisions
actives en microgravité (vols paraboliques de l’ESA).
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Biomécanique
Problème de l’alignement des axes dans un robot de
rééducation:
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Réhabilitation
Une pathologie très courante: l’AVC
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Réhabilitation
Réhabilitation robot-assistée
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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…
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Réhabilitation
… ou assistance ?
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Robotique de Réhab @ UCL
Ces équipements sont prêts à être testés…
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Réhabilitation
Exemple de la prothèse visuelle: la physiologie
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Génie biomédical : dans l’hôpital
• Complexité et grande variété des interactions de
l’ingénieur avec le monde de l’hôpital
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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.
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Mineure
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LGBIO1112
Biologie et
physiologie cellulaire
30h+15h – 5 crédits
LGBIO1114
Organes artificiels et
réhabilitation
30h+30h – 5 crédits
LGBIO1112
Introduction au génie
biomédical
45h+0h – 5 crédits
LIEPR1024
Fondements
neurophysiologiques et
neuropsychologiques du
contrôle et de
l'apprentissage moteurs
45h+0h – 5 crédits
LGBIO1113
Anatomie et
physiologie des
systèmes
30h+15h – 5 crédits
LBIR1220A
Biochimie I
30h+15h – 5 crédits
• 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)
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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.
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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:
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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