MENTION INGENIERIE BIOMEDICALE - PARCOURS INGENIERIE PHYSIQUE DE LA SANTE

Responsables : Michel Goldmann, Ahmed Hamraoui

Contact scolarité : Madame Bisson 01.42.86.20.09

Lieu des enseignements : UFR Biomédicale de l’université Paris 5, 45 rue des saints-pères 75006 Paris

Support de cours

Objectifs généraux

Les objectifs essentiels sont :

• d’amener l’étudiant à une très bonne connaissance de l’instrumentation médicale,
• de donner les informations les plus récentes sur les technologies en voie de développement,
• de développer les capacités d’analyse de l’étudiant en insistant sur les critères de choix et de qualité de l’appareillage ainsi que sur l’analyse critique de la qualité des mesures,
• d’apporter respectivement aux étudiants scientifiques ou aux médecins la connaissance du milieu hospitalier ou celle du milieu industriel.

Modalités pédagogiques

La mise en œuvre de ces axes prioritaires sera rendue possible par :

1) Des unités de formation générale où seront présentées essentiellement les règles de base de la sécurité, les aspects réglementaires du domaine de la santé et la pratique de l’anglais scientifique et technique.

2) Des unités d’enseignement thématiques qui présenteront les principes de base des appareillages couramment utilisés ou en voie de développement ainsi que leurs applications diagnostiques, cliniques ou thérapeutiques.

3) Des unités d’enseignement pratique permettant l’apprentissage de l’informatique et des techniques de traitement du signal et de l’image. Cette formation professionnelle est complétée par les stages de deux mois en M1 et de cinq mois en M2, que chaque étudiant doit effectuer dans une entreprise industrielle ou dans un service hospitalier.

4) Des séminaires, démonstrations et visites de sites hospitaliers (service de radiothérapie, services de radiologie, services de médecine nucléaire, services de physiologie et explorations fonctionnelles,....).

5) Une unité optionnelle libre à choisir au sein du M1 du Master « Sciences de la vie et de la santé » mention « Mathématiques et informatique pour les sciences du vivant » ou mention « Sciences du médicament » ou au sein du Master « Sciences humaines et sociales » de l’université Paris 5.

Objectifs professionnels et débouchés

 Etudiants scientifiques

Formation de cadres techniques dans l’industrie :

• de l’imagerie médicale, du traitement et du transfert de l’image du matériel médical,
• des techniques d’exploration fonctionnelle respiratoire, cardiaque, rénale...,
• spécialistes en radio-protection,
• des techniques thérapeutiques.

Formation de cadres techniques hospitaliers :

• physiciens d’hôpitaux,
• ingénieurs biomédicaux,
• spécialistes biomédicaux du contrôle qualité.

 Etudiants en médecine

Formation des médecins :

• s’orientant vers une carrière hospitalo-universitaire,
• s’orientant vers une carrière technique ou commerciale dans l’industrie,
• en formation permanente
• spécialistes du contrôle qualité.

Modalités d’accès

L’accès au M1 spécialité Ingénierie physique de la santé est ouvert aux étudiants ayant obtenu :

• une licence de chimie, ou de chimie-physique, ou de physique, ou de physique et applications ou d’informatique, ou de biologie avec options physique, de l’université Paris 5 ou d’une autre université

• ou la licence des Sciences du Vivant de l’Université Paris 5,

• ou la licence Mathématiques et informatique pour les sciences du vivant de l’Université Paris 5.

L’accès au M1 "ingénierie biomédicale" est également ouvert :

• aux étudiants titulaires d’un diplôme universitaire de technologie en mesures physiques, ou en électronique, ou en informatique,

• aux étudiants en second cycle d’études de médecine intéressés par les technologies médicales utilisées en diagnostic et en thérapie ou par les biotechnologies industrielles.

Descriptif de la formation

Le programme comporte six unités d’enseignement (UE) obligatoires, semestrielles et capitalisables au premier semestre, et six autres UE, dont une de stage, au second semestre.

31^er semestre (S1)3

 Présentation générale :

UE 1.1 - Formation générale : Anglais, Droit de l’entreprise, Communication
UE 1.2 - Biomécanique
UE 1.3 - Spectroscopies
UE 1.4 - Interaction rayonnements-matière
UE 1.5 - Physico-chimie des interfaces cellulaires, biocompatibilité
UE 1.6 - 1 UE à choisir entre 1.6.a - Programmation et 1.6.b - Architecture et systèmes

 Présentation détaillée :

UE 1.1 - Formation générale - (6 ECTS)

Cette UE se décompose en trois parties :

Anglais.

Droit de l’entreprise : Référentiel d’accréditation, normes françaises, normes européennes ; la propriété industrielle. Typologie des entreprises. Structure. Le personnel de l’entreprise Statut salarial. Contrat de travail. Représentation du personnel dans l’entreprise. Relations du travail et bilan social.

Communication : conduite de projets, gestion de projets, cahier des charges, conduite de réunions, négociations, communication associée au projet. Préparation à l’entretien d’embauche.

UE 1.2 - Biomécanique - (6 ECTS)

Les transports de fluides biologiques, : statique et dynamique des fluides parfaits, les fluides réels, biomécanique de la circulation, mécanique cardiaque, circulation non newtonienne du sang

Caractéristiques mécaniques des tissus biologiques : notions d’élasticité statique et de dynamique des tissus, déformabilité cellulaire, propriétés des biomatériaux

Biomécanique de la circulation (appareils de dialyse, de CEC, de "triage de cellules", etc)

Biomécanique respiratoire

Mécanique de la posture et du mouvement

UE 1.3 - Spectroscopies : RMN, RPE, SM, CD, Fluorescence, UV, IR, Raman - (6 ECTS)

La résonance magnétique nucléaire (RMN)

Déplacement chimique, ccouplage spin-spin, analyse de spectres

RMN par impulsion et transformée de Fourier, méthodes de la double résonance, techniques multi-impulsionnelles 1D et RMN 2D

La résonance paramagnétique électronique (RPE)

Théorie de base, analogies avec la RMN

Méthodes expérimentales, notions sur l’anisotropie spectrale et l’échelle de temps, Spin label et Spin trap

Applications aux ions ou aux complexes des métaux de transition

Spectroscopies moléculaire et atomique

UV, visible, fluorescence/phosphorescence, IR, Raman, méthodes chiroptiques, spectroscopie atomique

Spectrométrie de masse

UE 1.4 - Interactions rayonnements-matière - (6 ECTS)

Interactions des particules chargées avec la matière : cas des particules légères et des particules lourdes
Interactions des neutrons avec la matière
Interactions des photons avec la matière
Détection des rayonnements ionisants
Effets biologiques des rayonnements ionisants
Effets moléculaires, cellulaires et tissulaires
Radiobiologie
Dosimétrie
Protection contre les rayonnements ionisants

UE 1.5 - Physico-chimie des interfaces tissulaires, biocompatibilité - (3 ECTS)

Catalyse, mouillage
Couches et dépôts : adsorption, désorption, relargage, adhésion
Films de Langmuir
Electrode, membrane, surface
Processus électrochimiques et corrosion en milieu -* biologique. Passivation
Réponse inflammatoire et immunitaire, application à l’étude de la biocompatibilité. Réponse tissulaire
Biocompatibilité des matériaux en contact avec les tissus biologiques utilisés dans l’instrumentation biomédicale (sondes, tubulures, électrodes, etc.).
Classification des biomatériaux, normalisation.

UE 1.6.a - Programmation - ( 3 ECTS)

L’objectif de ce cours est d’aborder les bases de la programmation informatique dans un langage très répandu comme le C. Il utilise comme support les différents algorithmes vus en algorithmique. Les travaux dirigés machine permettront de mettre en pratique les notions présentées dans le cadre des cours magistraux. Ils sont cruciaux pour ces enseignements de programmation

UE 1.6.b - Architecture et systèmes - ( 3 ECTS)

Principe de fonctionnement des ordinateurs : architecture combinatoire et séquentielle. Amélioration des performances, évolution et tendances
Systèmes d’exploitation multitâches et multi-utilisateurs.
Principes fondamentaux, gestion des processus, gestion de la mémoire centrale, gestion des périphériques, parallélisme, communication entre processus ?
Application approfondie : le système UNIX. L’étude d’UNIX portera sur le développement d’applications multitâches et d’applications réparties utilisant l’interface réseaux de ce système.

32^e semestre (S2)3

 PRÉSENTATION GENERALE

Il comporte un stage et 4 UE obligatoires et une UE optionnelle (2.9)

UE 2.1 - Stage (15 ECTS)

Stage de 2 mois en laboratoire, en entreprise ou à l’hôpital. Rédaction d’un mémoire et présentation orale devant un jury.

4 UE à choisir parmi les UE 2.2 à 2.8 (30 h, 3 ECTS)

• UE 2.2 - Biomagnétisme
• UE 2.3 - Analyse d’images : introduction
• UE 2.4 - Ergonomie des logiciels et nouvelles technologies
• UE 2.5 - Phénomènes rédox, électrochimie
• UE 2.6 - Biostatistique et épidémiologie
• UE 2.7 - Bioacoustique et biophysique de la vision
• UE 2.8 - Analyse statistique de données

UE 2.9 - UE optionnelle(30 h, 3 ECTS)

À choisir parmi les mentions des masters Sciences de la Vie et de la Santé, Mathématiques et Informatique pour les Sciences du Vivant, Sciences Humaines et Sociales

 PRÉSENTATION DETAILLEE

UE 2.1- Stage - 2 mois (15 ECTS)

A l’issue de ce stage, l’étudiant devra fournir un rapport d’un maximum 25 pages contenant :

• une présentation de l’entreprise ou du laboratoire,
• une revue bibliographique relative au domaine qu’il aura à explorer,
• les questions posées par rapport à la problématique étudiée,
• la méthodologie mise en œuvre pour répondre à ces questions,
• les résultats des analyses adoptées,
• une conclusion quant aux résultats de l’analyse, une mise en rapport avec la revue bibliographique effectuée, et des recommandations,
• une bibliographie.

Ce rapport fait l’objet d’une présentation orale d’une quinzaine de minutes.

UE 2.2 - Biomagnétisme - (3 ECTS)

• Notions de magnétisme :

• électrocinétique et champ magnétique
• moments magnétiques et spins
• magnétisme atomique
• moments magnétiques nucléaires
• matériaux paramagnétiques, diamagnétiques, ferrofluides
• produits de contraste
• magnétisme des tissus biologiques

• Résonance magnétique nucléaire :
  • phénomènes de relaxation
  • séquences d’impulsions en RMN

UE 2.3 - Analyse d’images : introduction - (3 ECTS)

• Signaux analogiques et signaux numériques : acquisition 2D/3D,codage, format, couleurs, vidéo, images en mouvement.

• Traitement d’images de base, opérateurs statistiques, géométriques, morphologiques

UE 2.4 - Ergonomie des logiciels et nouvelles technologies - (3 ECTS)

L’objectif de cette UE est d’une part, de couvrir les théories (traitement de l’information, perception graphique,...), modèles et méthodes utilisés an ergonomie des nouvelles technologies et, d’autre part donner une idée des champs couverts par cette discipline. Les thèmes suivants seront abordés : les modèles de comportements moteurs dans les interactions avec les ordinateurs seront abordés (ex., loi de Fitts, etc.) ; le traitement de l’information, les modèles de descriptions des interactions (ex., GOMS), les méthodes pour la conception et l’évaluation ergonomiques (analyse des tâches pour la conception, normes, recommandations, tests utilisateurs, inspection ergonomique,...).

UE 2.5 - Phénomènes rédox, électrochimie - (3 ECTS)

• Phénomènes redox : équation de Nernst, potentiel de membrane sélective, types d’électrodes

• Conductivité des électrolytes : conduction du courant, conductivité spécifique et conductivité équivalente, théorie de l’ionisation, titrages conductimétriques

Transport du courant par les électrolytes : notion de nombres de transport, transport au cours de l’électrolyse, notions de courant de migration, de diffusion et de convection

• Courbes intensité-potentiel : équations et techniques

Applications aux sciences du vivant

• Analytique : acquisition de données thermodynamiques et cinétiques en vue de la détermination des chemins métaboliques, dosage in vivo, détection électrochimique pour la chromatographie liquide haute performance

• Synthétique : coupure chimiosélective, chimie biomimétique, chimie médicinale

UE 2.6 - Biostatistiques et épidémiologie - (3 ECTS)

• Analyse statistique et plans d’expérience

• Eléments de méthodologie en santé publique : approche épidémiologique

• Recherche documentaire et communication

UE 2.7 - Bioacoustique et biophysique de la vision - (3 ECTS)

• Acoustique physique : rappels

Signal physique de l’audition, chaîne auditive

• Acoustique physiologique : bases physiques du mécanisme de l’audition, seuil d’audibilité, message sensoriel, codage du message auditif, propriétés de l’audition

Instrumentation acoustique : capteurs, chaîne de mesure électroacoustique

• Optique physique : rappels

• Signal physique de la vision, radiométrie, message sensoriel de la vision, luminance

• Chaîne visuelle

• Instrumentation optique

UE 2.8 - Analyse statistique des données - (3 ECTS)

Les outils statistiques classiquement utilisés sont à maîtriser par l’étudiant. Cet enseignement comprend trois parties : l’analyse des données expérimentales (utilisation des tests d’inférence tels que l’ANOVA ou de tests non paramétriques dans le cas de petits effectifs ou de données recueillies dans des conditions non validées pour l’utilisation de tests classiques), l’analyse de données multivariées numériques (corrélation, régressions simple et multiple, analyse en composantes principales), et l’analyse de données multivariées catégorisées (tableaux de contingence, analyse factorielle des correspondances), plus adaptées pour les recueils d’observations, de verbalisations, utilisées classiquement en ergonomie.

L’utilisation de chaque méthode sera précisée quant au contexte d’application et aux questions initiales posées par l’ergonome. Enfin, lorsque les méthodes sont proches, on définira les applications en fonction de la nature des données à analyser.

UE 2.9 - UE optionnelle - (3 ECTS)

UE à choisir dans les mentions des masters SDVS et SHS et Mathématiques et informatique pour les sciences du vivant.