Note om mulighederne for koordinering af med IAE kurserne 92604 Grundlæggende Medikoteknik og 92605 Medicinsk Elektronik og Signalbehandling IT kursus 49215 Medicinsk Elektronik Af Jens E. Wilhjelm og Erik Sjøntoft I forbindelse med møde om medikoteknisk fagprofil på DTU, 4. juni 1999, blev det vedtaget at ES og JW skulle undersøge mulighederne for koordinering af undervisningsindsatsen inden for ovennævnte kurser. Denne note beskriver først kurserne, hvorefter der ses på konkrete forslag til kortsigtet og langsigtet koordinering. Nærværende dokument er sendt til KAH, som står for den videre distribution. Generelt om begge IAE kurser Fagene afholdes skiftevis; Grundlæggende Medikoteknik om foråret og Medicinsk Elektronik og Signalbehandling om efteråret. Fagene afholdes kun, hvis der er tilstrækkelig mange studerende som ønsker det. IAE afholder 6-7 valgfrie fag pr. semester, men det er kun sket én gang, at et af medikofagene ikke blev valgt. Antallet af studerende, der vælger fagene er mellem 15 og 30 pr. semester. Da de to fag kan vælges helt uafhængigt af hinanden, er der selvfølgelig lidt overlap, ca. 10%. For begge kurser har det været vigtigt at holde bogpriserne så lave som muligt. Det har medført at fysiologibogen i Grundlæggende Medikoteknik kunne have været mere optimal, men alternativerne var enten for omfattende til de ca. 10 lektioner fysiologien varer, eller også var de for kostbare. Det har også medført, at ES har måttet skrive noter i Medicinsk Elektronik og Signalbehandling, selvom en gennemarbejdet engelsksproget lærebog havde været at foretrække; men de studerende har ikke været utilfredse (noter er jo billige), så der fortsættes med noter. Det har i begge fag været ønsket at lægge vægt på den praktiske træning, som ES, med den erfaring han har fra sin beskæftigelse i 11 år ved Institut for eksperimentel kirurgisk Forskning, finder er utrolig vigtig som klinisk medikoingeniør. Derfor har ES valgt at begge kurser skulle have 3 obligatoriske øvelser. Det har været muligt at lade 3 af de i alt 6 øvelser foregå på Panum Instituttet ved Afdelingen for Klinisk Medicin, i Dyreafdelingen og ved Fysiologisk Laboratorium. Det er ES' indtryk, at de studerende er særdeles glade for både de interne og de eksterne øvelser. Det er ligeledes indtrykket, at de studerende synes, det er interessant at møde en anden uddannelsesinstitution og at møde laboratorier, som er rent forskningsbaserede. Det er også opfattelsen at de ansatte på Panum Instituttet finder arrangementet godt. 92604 Grundlæggende Medikoteknik Grundlæggende Medikoteknik består af tre uafhængige dele med hver sin "lærebog". Vi begynder med at træne lidt lægelatin. Desuden gennemgår vi menneskekroppens anatomi, organsystemer og disses vekselvirkning. Vi koncentrerer os om: føde, fordøjelse, lever, nyre, kredsløb, respiration, muskler og nerver. Der anvendes en gymnasielærebog: Fysiologi - kroppens funktioner. 115 sider. Anden afdeling i kurset omhandler ioniserende stråling, radioaktivitet, dosimetri, strålingsskader og strålebeskyttelse. Der anvendes noterne til: Risøs kursus i helsefysik. 88 sider. Tredje afdeling JW & ES. 4 October 1999 1/6
omhandler de større medikotekniske instrumenter og måling af EEG, EKG, EMG, blodtryk, C.O., desuden læses afsnit om nerver og muskler. Der anvendes Triers noter: Medicinsk Elektronik. 99 sider. Kurset indeholder som ovenfor nævnt 3 obligatoriske øvelser: 1) Røntgenfotografering (foretages på Panum), 2) Edb-simulation af fysiologiske systemer og 3) Fysiologiske målemetoder og demonstration af operationsudstyr (foretages på Panum). 92605 Medicinsk Elektronik og Signalbehandling Medicinsk Elektronik og Signalbehandling drejer sig om at måle "signaler" i kroppen, analysere signalerne, rense for støj, digitalisere og sample signaler, lave digital signalbehandling på de samplede signaler og at anvende nogle af de indlærte metoder på todimensionale signaler (billeder). Der anvendes egne noter som indeholder følgende kapiteloverskrifter: 1) indledning, 2) operationsforstærkere og instrumentationsforstærkere, 3) lineær system teori, 4) biopotentialernes oprindelse, 5) humane biopotentialer, 6) signal og støj i biologiske systemer, 7) biopotentialelektroder 8) fysiske målinger, 9) introduktion til digitale filtre, 10) digitale billeder og 11) medicinsk billeddannelse. I alt ca. 230 sider. Kurset indeholder 3 obligatoriske øvelsesdage hvor 2 øvelsesdage skal omhandle: transducerundersøgelser, digital dataopsamling, digitale filtre eller digital billedbehandling (der kan vælges ret frit). Den tredje øvelse omhandler måling af aktionspotential på en regnorm (foretages på Panum). 49215 Medicinsk Elektronik Kurset har siden 1969 været det generelle medikotekniske kursus på DTU, men er i de senere år blevet flankeret af stadig flere, mere specialiserede, kurser. Der undervises efter O. T. Andersen: Medicinsk Elektronik, Institut for Informationsteknologi, Juli 1997. Bogen er vellidt hos de studerende. Der er en række (meget populære) besøg hos medikotekniske firmaer og forskningsinstitutioner, samt "hands-on" demonstrationer. Kurset indeholder: Introduktion, miljøproblemer, sikkerhed. Nervemembranens egenskaber. Nerveledning, muskelceller, Elektroder. Registreringsteknik. Nerveledningshastighed, elektromyografi. Elektroencefalografi og andre grafier. Nuklearmedicin, fysik. Instrumentering og anvendelser. SPECT (Single Photon Emission). PET (Positron Emission Tomography). Røntgenteknik, CT-skanning. MR-skanning: fysik, instrumentering og anvendelser. Ultralyd: transducere, akustiske felter, interaktion med væv. Medicinske anvendelser. EKG, hjertesygdomme, intensiv overvågning, pacemakere. Måling af blodhastighed. Hjerteklaplidelser, hjertelyde, kateterisering. Blodtrykmåling, trykkatetre og -sensorer. Klinisk undersøgelse, ekkokardiografi, hjertekirurgi. Måling af blodflow og perfusion. Produktudvikling af medikoteknisk udstyr. Diagnostik og terapeutisk teknik. Klinisk kemi: målemetoder og instrumentering. Medicinsk teknologivurdering. Kurset indeholder ingen direkte øvelser. Dette skyldes blandt andet, at øvelser i dette fag - hvis hver øvelse skulle udføres på en eftermiddag - vil blive meget overfladiske og alligevel være meget JW & ES. 4 October 1999 2/6
ressourcekrævende. For at honorere ønsket om øvelser er der blevet oprettet et øvelseskursus som ligger i umiddelbar forlængelse af 49215 Medicinsk Elektronik (i 3-ugers perioden). Mulige koordineringer på kort sigt Her ses udelukkende på en faglig koordinering, ikke på hvordan det i praksis kan koordineres. Der ses i første omgang heller ikke på koordinering af øvelserne. Grundlæggende Medikoteknik og Medicinsk Elektronik Ved at se på indhold og valg af lærebøger kan følgende observeres: Den første del af Grundlæggende Medikoteknik kan ikke koordineres med Medicinsk Elektronik, da der ikke er overlap (på DTU ligger fysiologi i sit eget kursus). Den anden del, ioniserende stråling, overlapper delvis med de tilsvarende forelæsninger i Medicinsk Elektronik og antagelig også med kurset 50230 Strålingsinstrumentering og Helsefysik. En koordinering her vil dog nok betyde at vi skulle blive enig om ændring af noget af pensum (mindre strålingsbeskyttelse og mere billeddannelse eller omvendt) og om anvendelse af samme bog. Sidste del af kurset bruger samme bog, og her skulle en koordinering, i princippet, være mulig. Medicinsk Elektronik og Signalbehandling og Medicinsk Elektronik Der er et vist overlap inden for disse områder: instrumentationsforstærkere, biopotentialernes oprindelse, humane biopotentialer, biopotential elektroder, medicinsk billeddannelse. Der er mindre overlap inden for: fysiske målinger og signal og støj i biologiske systemer og intet overlap inden for: operationsforstærkere, lineær systemteori, introduktion til digitale filtre og digitale billeder. Der er således emnesammenfald i cirka 50%, men ikke nødvendigvis på samme undervisningsniveau. Øvelserne og ekskursionerne i de tre kurser Øvelserne der foregår i Grundlæggende Medikoteknik og Medicinsk Elektronik og Signalbehandling er simple og meget illustrative. Dog er kun halvdelen deciderede medikoorienterede. Hvis holdstørrelsen tillader det, kunne man godt forestille sig at studerende i Medicinsk Elektronik deltog i nogle af disse øvelser. Ligeledes kunne IAE studerende nok også have udbytte af at deltage i nogle af ekskursionerne i Medicinsk Elektronik. Konklusion På kort sigt syntes der således kun at være mulighed for koordinering af den sidste tredjedel eller halvdel af Grundlæggende Medikoteknik med Medicinsk Elektronik. Begge kurser kører om foråret i skemagruppe F6 (tirsdag 11:10-12:30 og fredage 8:00-9:20). Forelæsningsplanerne skal dog koordineres, hvilket kan være noget udfordrende, blandt andet idet Medicinsk Elektronik har cirka 10 eksterne forelæsere som ynder at ændre deres planer i sidste øjeblik. JW & ES. 4 October 1999 3/6
Endvidere vil DTU-studerende nok have udbytte af at deltage i nogle af de afholdte IAE øvelser, ligesom IAE-studerende kunne have udbytte af ekskursionerne i IT kurset. Mulig koordinering på lang sigt På lang sigt, kunne man ændre hele strukturen til nedennævnte forslag. Forslaget er tænkt som et forslag til videre inspiration og nederst angives nogle af problemerne. Der er taget udgangspunkt i de ressourcer vi har i dag. Medikoteknik 1 Ansvarlig: ES, KAH. Placering: Efterår. Indhold: Introduktion, miljøproblemer, sikkerhed. Sygehusvæsenet, hospitalets opbygning. Kort gennemgang af det fysiologi grundlag nødvendigt for dette kursus. Nervemembranens egenskaber. Nerveledning, muskelceller. Elektroder. Registreringsteknik. Nerveledningshastighed, elektromyografi. Elektroencefalografi og andre grafier. EKG, hjertesygdomme, intensiv overvågning, pacemakere. Åndedratssystemet Terapeutiske instrumenter og proteser. Operationer: Fremgangsmåder, problemstillinger, infektioner, organisering. Diagnostik og terapeutisk teknik. Bemærk: Mindre pensum end Medikoteknik 2, men der bruges mere tid på øvelser (som kan være en blanding af bioelektriske målinger (i nyt IT laboratorie til dette formål) og visse fra IAE (fx regnormsøvelse). Format: Undervisning, øvelser på DTU og på Panum. Medikoteknik 2 Ansvarlig: JW. Placering: Forår. Indhold: Introduktion, miljøproblemer, sikkerhed. Nuklearmedicin, fysik. Instrumentering og anvendelser. SPECT (Single Photon Emission). PET (Positron Emission Tomography). Røntgenteknik, CT-skanning. MR-skanning: fysik, instrumentering og anvendelser. JW & ES. 4 October 1999 4/6
Ultralyd: transducere, akustiske felter, interaktion med væv. Medicinske anvendelser. Måling af blodhastighed. Hjerteklaplidelser, hjertelyde, kateterisering. Blodtrykmåling, trykkatetre og -sensorer. Klinisk undersøgelse, ekkokardiografi, hjertekirurgi. Måling af blodflow og perfusion. Produktudvikling af medikoteknisk udstyr. Klinisk kemi: målemetoder og instrumentering. Kemiske biosensore. Biomaterialer: egenskaber, valg, problemstillinger. Vævsanalyse, vævskarakterisering, histologiske metoder. Medicinsk teknologivurdering. Format: Undervisning, demonstrationer på DTU, besøg hos firmaer og hospitaler. Øvelseskursus til Medikoteknik 2 Ansvarlig: JW. Placering: Forår (3-ugersperioden). Indhold: Introduktion, miljøproblemer, laboratoriesikkerhed. Eksperimentel ultralyd inden for biomedicinen. Forbehandling af vævsprøver: Afgasning, udskæring, formalinfiksering. Behandling af vævsprøver, fiksering, frysning. Histologiske analyser. Indflydelsen af temperatur og forskellige fikseringsteknikker. Skanneteknikker: kliniske, eksperimentelle, SAM (surface acoustic microscope). Rapportskrivning med rettelser. Format: 3-ugerskursus. Herudover findes disse kurser: Hospitalspraktik (JAJ & JW), uden nævneværdigt overlap til de førnævnte kurser. Medicinske billedsystemer (JAJ), som stort set fortsætter hvor Medikoteknik 2 slap. Analyse og behandling af biomedicinske signaler (JAJ) med lille overlap til de andre kurser. Bioelektromagnetisme (KAH) som fortsætter med det emne, hvor Medikoteknik 1 slap. Ovennævnte forslag er et forsøg på at lave en mere indgående koordinering, men der er flere problemer med dette: IT-kurserne behandler hver især relativt få emner indgående, sammenlignet med IAE-kurserne. Ovennævnte forslag som ligge tættest på DTUs strategi, har nok den ulempe at der vil være relativt få potentielle kunder fra IAE. Mere specifikt: På IAE findes Medicinsk Elektronik og Signalbehandling, hvor der er gjort en del ud af det "signalmæssige" fra patient via elektroder, forstærker og dataopsamling til den efterfølgende databehandling. Det er det mest populære af de to IAE kurser - måske fordi det giver en oversigt, træning og sammenhæng i en del velkendte emner, som ellers behandles JW & ES. 4 October 1999 5/6
løsrevet rundt omkring i studiet (mange studerende har givet udtryk for dette). Det er klart - også for de studerende - at en stor del af kurset lige så vel kan anvendes indenfor mange andre fagområder end netop det medicinske (men en sådanne positiv sideeffekt vil nok falde med stigende specialisering af kurserne). Forslagene bærer også præg af at være meget apparattekniske, og på IAE kunne man savne det mere "signalmæssige" (kurset Analyse og behandling af biomedicinske signaler vil nok være for omfattende til at udfylde dette behov). Måske kunne man forestille sig at der tilføjes et kursus til ovennævnte plan, kaldet Medikoteknik 1b (Medikoteknik 1 ændre så navn i forslaget til Medikoteknik 1a), som ligner kurset Medicinsk Elektronik og Signalbehandling som p.t. kører under IAE, men hvor emnerne rettes ind efter Medikoteknik 1a. Forslaget til kurset Medikoteknik 2 kræver naturligvis en del arbejde at realisere, idet der skal findes undervisningsmateriale til nogle af emnerne. Øvelseskurset er antagelig det fælleskursus, der lettest kan udformes, så både IAE- og DTUstuderende vil kunne følge det. Generelt virker det som om der vil være store udfordringer i en koordinering/integration i forbindelse med fremtidige kurser. De IAE studerendes faglige niveauer er forskellige fra DTU studerende, blandt andet fordi kurserne ligger forskellige steder i studiet. IAE studerende er nok bedre praktikere, mens DTU-studerende nok er bedre teoretikere. Men der kan antageligvis både spares nogle arbejdsressourcer (eller disse kan udnyttes bedre) og der kan drages fordel af hinandens kunnen. Man skal dog passe på, at en sådanne plan ikke medfører et fald i den samlede mængde studerende der tager kurserne. Sammenfatning Ved en sammenlægning eller intensiv koordinering kan vi få dækket flere aspekter af det medikotekniske område sammenlignet med i dag. Men det vil alt andet lige betyde at kurserne bliver mere specialiserede, hvilket igen kan have den konsekvens at der tiltrækkes færre studerende (specielt fra IAE). Endvidere, det langsigtede forslag er en stor mundfuld at implementere, og det vil næppe være umagen værd, før DTUs fremtidige politik med hensyn til en mulig samkoordinering af bachelorog master-uddannelserne kendes. Så man bør nok nøje overveje om man vil gå i retning af ovennævnte forslag, eller hellere vil gå i en retning hvor man øger det eksperimentelle islæt i den medikotekniske uddannelse og formindsker antallet af konfrontationstimer. JW & ES. 4 October 1999 6/6