Izabela Blimel, czasopismo Nauka i Biznes: Panie dziekanie, proszę powiedzieć, jaka jest krótka historia powstania Wydziału Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej?

Dr hab. inż. Marcin Basiaga, prof. PŚ, Dziekan Wydziału Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej: W tym roku Wydział Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej obchodzi swoje 15-lecie. Historia jego powstania jest interesująca, ponieważ wydział  został utworzony z połączenia pracowników dwóch Wydziałów: Automatyki, Elektroniki i Informatyki oraz  Mechanicznego Technologicznego. Pomysł utworzenia nowego, interdyscyplinarnego wydziału, poświęconego rozwijającej się dziedzinie inżynierii biomedycznej, wyszedł od profesora Jana Marciniaka, który pełnił rolę Pełnomocnika Rektora ds. Wydziału Inżynierii Biomedycznej, którego powołał ówczesny Rektor Politechniki Śląskiej prof. Andrzej Karbownik w 2008 r. Zespół pod jego kierunkiem przygotował programy kształcenia, strukturę organizacyjną Wydziału oraz konfigurację aparatury nieodzownej do realizacji procesu dydaktycznego i prowadzonych badań. Na tej podstawie Senat Politechniki Śląskiej w 2010 r podjął Uchwałę o powołaniu pierwszego w kraju Wydziału Inżynierii Biomedycznej i uruchomieniu, począwszy od roku akademickiego 2010/2011, studiów stacjonarnych I i II stopnia na kierunku „Inżynieria Biomedyczna”

Obecnie Wydział Inżynierii Biomedycznej jest najmłodszym wydziałem na uczelni i liczy około 100 osób, wliczając w to doktorantów. To stosunkowo niewielka jednostka w porównaniu do innych wydziałów Politechniki Śląskiej. Jednak mimo swoich niewielkich rozmiarów, Wydział Inżynierii Biomedycznej z powodzeniem realizuje misję łączenia nauki i techniki w służbie medycyny i ochrony zdrowia, co czyni go wyjątkowym na tle pozostałych jednostek Politechniki Śląskiej.

W ciągu 15 lat działalności Wydział zyskał uznanie zarówno w środowisku akademickim, jak i w branży medycznej, przyczyniając się do rozwoju technologii medycznych oraz kształcąc specjalistów w tej dynamicznie rozwijającej się dziedzinie.

Obecnie nasz wydział tworzą 3 znakomite Katedry. Katedra Informatyki Medycznej i Sztucznej Inteligencji kierowana przez panią prof. dr hab. inż. Ewę Piętkę, zajmuje się badaniami oraz edukacją w obszarach związanych z rozwojem zaawansowanych metod akwizycji, analizy i przetwarzania jedno- i wielowymiarowych, a także jedno- i wielomodalnych danych medycznych. Główne obszary działalności Katedry skupiają się wokół takich obszarów jak: sztuczna inteligencja i obliczenia chmurowe w medycynie, nawigacja obrazowa w diagnostyce i terapii onkologicznej, biometria, teleradiologia, modelowanie struktur i procesów biologicznych, teleopieka i telerehabilitacja, rehabilitacja interaktywna, diagnostyka wad wymowy, czy monitorowanie bólu w fizjoterapii.

Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych kierowana przez pana prof. dr hab. inż. Zbigniewa Paszendy, zajmuje się badaniami biomateriałów oraz modyfikacją ich powierzchni przeznaczonych na implanty do rekonstrukcji i elastycznego zespalania tkanek w tym badania własności fizykochemicznych oraz badaniami nad nową generacją implantów z pamięcią kształtu do stabilizacji złamań kości, tkanek miękkich. Ważnym aspektem realizowanym przez Pracowników Katedry jest inżynieria powierzchni biomateriałów czyli zastosowanie powłok metalowych, tlenkowych, azotkowych czy nawet polimerowych z wykorzystaniem najnowocześniejszych technologii.

Katedra Biomechatroniki kierowana przez prof. dr hab. inż. Marka Gzika zajmuje się  szeroko pojęta analiza ruchu człowieka. Prowadzone prace dedykowane są zarówno lekarzom, fizjoterapeutom, jak i sportowcom i trenerom, a pomiary wykonywane są na najwyższej jakości urządzeniach badawczych. Badania umożliwiają ocenę chodu, biegu oraz zdolności utrzymywania równowagi i są realizowane zarówno w środowisku rzeczywistym, jak i z użyciem trójwymiarowych scenerii wirtualnej rzeczywistości. Możliwość zastosowania wirtualnej rzeczywistości w diagnostyce i rehabilitacji osób z problemami neurologicznymi stanowi kolejny kierunek prac badawczych realizowanych w tej Katedrze. Opracowywane są aplikacje komputerowe umożliwiające realizację ćwiczeń ruchowo-poznawczych w trójwymiarowych sceneriach VR, a zastosowanie systemów do neuroobrazowania pozwala na ocenę aktywności kory mózgowej podczas wykonywania tych ćwiczeń. 

I.B.: Czym jest inżynieria biomedyczna? Proszę przybliżyć pojęcie inżynierii biomedycznej? 

M.B.: Inżynieria biomedyczna to z pewnością jedna z najważniejszych dyscyplin naukowych przełomu XX i XXI wieku. To dziedzina, która łączy medycynę z techniką, tworząc pomost między tymi dwoma obszarami. Można powiedzieć, że jest to współpraca inżyniera i lekarza, w której inżynier odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu odpowiedniego wsparcia technologicznego podczas zabiegów medycznych. Według WHO (World Health Organization), inżynierie: biomedyczna i genetyczna mają największy wpływ na postęp współczesnej medycyny.

Inżynieria biomedyczna to także szeroka dziedzina, obejmująca wsparcia medycyny w zakresie informatyki, sztucznej inteligencji, elektroniki, inżynierii materiałowej, biomechaniki i robotyki. Przykładem może być praca nad implantami, które ułatwiają przeprowadzenie operacji, czy też opracowywanie rozwiązań wspierających rehabilitację pacjentów. Współczesna inżynieria biomedyczna obejmuje także technologie, które wspierają wczesną diagnozę, a także urządzenia rehabilitacyjne, takie jak egzoszkielety czy wirtualna rzeczywistość.

Jeden z fascynujących obszarów to wykorzystanie wirtualnej rzeczywistości w rehabilitacji, szczególnie w pracy z dziećmi. Dzieci, które mają problemy z wadami postawy lub innymi trudnościami ruchowymi, często nie chcą ćwiczyć, ponieważ ćwiczenia są dla nich nudne lub trudne. Wykorzystując wirtualną rzeczywistość w formie gier komputerowych, dzieci mogą wykonywać odpowiednie ruchy, nieświadomie ćwicząc prawidłową technikę. Poprzez angażujące gry, dzieci chętnie wykonują ruchy, które są zaplanowane w taki sposób, by wspierały ich rehabilitację. Ruchy w grze są synchronizowane z rzeczywistością, dzięki czemu dziecko nie tylko dobrze się bawi, ale także rozwija sprawność motoryczną. Nowoczesna, wirtualna jaskinia, jaką posiadamy na wydziale, w której dziecko wykonuje zadania, to jedno z wielu rozwiązań stosowanych w tego rodzaju rehabilitacji. Gry mają na celu usprawnienie określonych funkcji, które wymagają poprawy, na przykład w zakresie postawy ciała czy koordynacji ruchowej.

Tego typu technologie rehabilitacyjne pozwalają na szybszy powrót do pełnej sprawności, a badania pokazują, że dzieci, które uczestniczą w takich terapiach, wracają do zdrowia szybciej i chętniej angażują się w proces rehabilitacji. To rozwiązanie pokazuje, jak inżynieria biomedyczna nie tylko wspomaga tradycyjne metody leczenia, ale i wnosi innowacyjne podejście do medycyny, sprawiając, że proces leczenia staje się bardziej efektywny i atrakcyjny dla pacjentów.

Kolejnym ciekawym obszarem jest projektowanie implantów w celu przywrócenia pełnej sprawności pacjentowi ale również narzędzi chirurgicznych stanowiących pomocy chirurgom przy samym zabiegu ale również bezpieczeństwo dla samego pacjenta. Interesującym przykładem mogą być narzędzia do zaciskania i chwytania w układzie sercowo-naczyniowym i w torakochirurgii, które nie są urządzeniami z kontrolowaną siłą nacisku w czasie rzeczywistym. W konsekwencji prawie wszystkie zabiegi naczyniowe wiążą się z ryzykiem stosowania nadmiernych i nierównych sił zaciskania/chwytania. Najczęstsze powikłania pooperacyjne spowodowane obecnymi narzędziami chirurgicznymi mogą powodować poważne komplikacje, w tym zagrażający życiu krwotok. I tu właśnie jest rola Inżyniera Biomedycznego aby opracować narzędzie nowej generacji z zabezpieczeniem przed przeciążeniem i wykrywaniem naprężeń. Taka koncepcja narzędzia pozwoli na kontrolowanie nacisku na tkanki i zmniejszenie urazów podczas chwytania. Ten temat jest realizowany na naszym Wydziale w ramach projektu międzynarodowego, gdzie jesteśmy Liderem. Projekt zakłada zastosowanie nowoczesnych biokompatybilnych, atraumatycznych metamateriałów, powłok i czujników na powierzchniach roboczych narzędzi, zapewniających bezpieczne chwytanie tkanek. Zastosowane materiały zapewnią także łatwe mycie oraz sterylizację a to umożliwi ich ponowne użycie

W mojej opinii medycyna, w takim rozumieniu jaką znamy dzisiaj, nie istniałaby bez inżynierów biomedycznych, tak jak inżynieria biomedyczna nie mogłaby się rozwijać bez medycyny. To dwie dziedziny, które wzajemnie się uzupełniają, a ich współpraca jest niezbędna do osiągania postępu w diagnostyce i leczeniu pacjentów. 

I.B.: Jak wyglądała Pana droga do Wydziału Inżynierii Biomedycznej i co skłoniło Pana do wyboru tego kierunku?

A.B.: Historia mojego związku z Wydziałem Inżynierii Biomedycznej mogłaby stanowić temat książki – oczywiście, żartobliwie mówiąc. Studiowałem na Wydziale Mechanicznym Technologicznym w Gliwicach, na kierunku Zarządzanie i Inżynieria Produkcji. Nie wiem, jak to się stało, że ostatecznie trafiłem właśnie do Zakładu Inżynierii Biomedycznej, wówczas kierowanego przez profesora Jana Marciniaka. Tam pisałem pracę magisterską.

Podczas pracy nad dyplomem trafiłem pod skrzydła profesora Zbigniewa Paszendy – dzisiejszego prorektora ds. infrastruktury i Inwestycji Politechniki Śląskiej, wówczas habilitowanego doktora i przyszłego dziekana Wydziału Inżynierii Biomedycznej. To on zaproponował mi kontynuację nauki jako doktorant. Pamiętam, że początkowo odmawiałem, mówiąc, że się do tego nie nadaję. Zrezygnowałem z tej propozycji i podjąłem pracę w przemyśle – która trwała zaledwie miesiąc. Po krótkiej refleksji postanowiłem jednak spróbować sił w doktoracie i wróciłem na studia doktoranckie na Wydziale Mechanicznym Technologicznym.

Kiedy w 2011 roku obroniłem doktorat, formalnie jeszcze na Wydziale Mechanicznym Technologicznym, byłem już pracownikiem nowo powstałego Wydziału Inżynierii Biomedycznej. Moja droga do tej specjalizacji nie była prosta, ponieważ początkowo nie byłem pewien, czy się tu odnajdę. Jednak z perspektywy czasu absolutnie nie żałuję. Wszystko, co udało się osiągnąć, zawdzięczam przede wszystkim ciężkiej pracy – zarówno swojej, jak i całego zespołu.

I.B.: W czym Pan się specjalizuje?

M.B.: Specjalizuję się w modyfikacji powierzchni materiałów, w szczególności w modyfikacji powierzchni zarówno implantów, jak i narzędzi chirurgicznych. Obecnie stosuje się pewne typowe materiały do produkcji implantów i narzędzi medycznych, ale aby poprawić właściwości użytkowe tych materiałów – zarówno implantów, jak i narzędzi – możemy modyfikować ich powierzchnię poprzez nanoszenie powłok.

Na naszym wydziale posiadamy bardzo nowoczesne laboratorium, które pozwala nam nanosić różnego rodzaju powłoki różnymi metodami. Są to m.in. powłoki antybakteryjne, powłoki o podwyższonej odporności na korozję czy powłoki uwalniające leki. Moje zainteresowania obejmują szeroko rozumianą modyfikację powierzchni, a także diagnostykę oraz ekspertyzy narzędzi chirurgicznych – w tych obszarach działamy jako eksperci.

I.B.: Jakie technologie i rozwiązania opracowywane są w ramach inżynierii biomedycznej na wydziale, a także jakie projekty realizowane są w Europejskim Centrum Innowacyjnych Technologii dla Zdrowia?

M.B.: Jak już wspomniałem inżynieria biomedyczna to interdyscyplinarna dziedzina łącząca nauki medyczne z inżynierskimi. Zajmuje się opracowywaniem technologii i rozwiązań wspierających diagnostykę, terapię oraz rehabilitację pacjentów. W jej ramach rozwijane są m.in. innowacyjne implanty, urządzenia diagnostyczne, systemy monitorujące zdrowie, a także technologie medyczne wykorzystywane w chirurgii i terapii.

Nasz wydział dysponuje wieloma zaawansowanymi laboratoriami, które stanowią solidne zaplecze badawcze. Najnowszym i najważniejszym z nich jest Europejskie Centrum Innowacyjnych Technologii dla Zdrowia. Jest to niezależna jednostka powstała przy współpracy z firmą Philips, która wniosła do projektu swoje oprogramowania, zapewniając około 20% wkładu finansowego. Projekt opiewał na kwotę niespełna 100 milionów zł, co pozwoliło na wybudowanie nowoczesnego budynku oraz wyposażenie go w innowacyjne urządzenia.

Dzięki takiemu zapleczu jesteśmy jedną z wiodących jednostek w Polsce, a nasze możliwości badawcze zyskują uznanie także za granicą. Choć obecnie posiadamy sprzęt na najwyższym światowym poziomie, naszym wyzwaniem pozostaje brak odpowiedniej liczby specjalistów. Wielu pracowników jest zaangażowanych w dydaktykę, a badania mogą prowadzić jedynie w ograniczonym czasie. Pomimo tych trudności dążymy do pełnego wykorzystania naszych zasobów laboratoryjnych, aby realizować badania naukowe na najwyższym poziomie. Zapraszamy także do współpracy firmy zainteresowane wspominanymi przez mnie tematami badawczymi. 

I.B.: Jak przebiega współpraca z regionalnymi instytucjami? Z kim współpracujecie? 

M.B.: Współpracujemy z różnymi instytucjami ale jeżeli mówimy o regionalnych to głównie ze Śląskim Centrum Chorób Serca oraz Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii – są to dwie prężnie działające jednostki, z którymi realizujemy wspólne projekty. Nasz wydział znalazł się dzięki temu w idealnym położeniu, w samym centrum działań na rzecz medycyny. W Gliwicach współpracujemy również z Centrum Onkologii, gdzie zajmujemy się m.in. projektowaniem implantów czaszki dla pacjentów dotkniętych nowotworami. 

I.B.: Dlaczego współpraca nauki z biznesem jest kluczowa dla rozwoju innowacyjnych technologii, takich jak nowe urządzenia czy implanty?

M.B.: Kluczowa jest dla nas współpraca nauki z biznesem, która pozwala przekuć innowacyjne pomysły w rzeczywistość. Nawet najlepszy projekt nowego urządzenia czy implantu nie przyniesie korzyści, jeśli nie znajdzie się firma gotowa wdrożyć go do produkcji. Dlatego współpracujemy z wieloma przedsiębiorstwami, tworząc z nimi bliskie relacje i wspólnie uczestnicząc w licznych projektach badawczo-rozwojowych.

Ten model współpracy – między uczelnią a przemysłem – jest nie tylko kluczem do sukcesu, ale również sposobem na to, by wyniki badań nie trafiały „do szuflady”. Pomysły naukowe mają ogromny potencjał, ale potrzebują wsparcia i wizji przedsiębiorców, którzy potrafią dostrzec zysk płynący z ich komercjalizacji.

Na zachodzie Europy uczelnie często posiadają przy sobie fundusze inwestycyjne, których budżety są wielokrotnie większe niż dotacje z MNiSW. To wyraźnie pokazuje, gdzie my się znajdujemy w stosunku do rozwiniętych systemów akademickich. W takich uczelniach zatrudnieni są profesjonalni menedżerowie, którzy posiadają doświadczenie w zarządzaniu i ocenie rentowności inwestycji – potrafią przygotować propozycje dla firm, precyzyjnie wyliczając potencjalne zyski i okresy zwrotu. W Polsce, niestety, te obowiązki spoczywają najczęściej na pracownikach naukowych, którzy muszą godzić działalność badawczą z zarządzaniem.

W mojej opinii rozwiązaniem byłoby zatrudnienie menedżerów na poziomie uczelni. Taki menedżer, specjalizujący się w naszej branży, mógłby skutecznie łączyć naukowców z firmami, posiadając zarówno kompetencje sprzedażowe, jak i wiedzę specjalistyczną. Rolą menedżera byłoby pozyskiwanie partnerów przemysłowych i przedstawianie im potencjalnych zysków, co mogłoby być dla nich przekonującym argumentem.

Choć wiele firm wyraża zainteresowanie współpracą, częstą barierą jest dla nich konieczność wniesienia wkładu własnego do projektu, którego wysokość zależy od wielkości przedsiębiorstwa. Menedżer specjalizujący się w branży mógłby pomóc przedsiębiorstwom dostrzec potencjalne zyski i przekonać ich do inwestycji. Wprowadzenie takiego modelu mogłoby znacząco przyczynić się do wzmocnienia współpracy naukowo-biznesowej i podnieść efektywność komercjalizacji innowacji w Polsce.

I.B.: Czy planujecie nowe kierunki na wydziale?

M.B.: Pojawiają się oczywiście pomysły na nowe kierunki, ale ważne jest, aby były one stabilne pod względem liczby studentów. To daje tzw. „spokój rekrutacyjny” – brak presji związanej z niską liczbą studentów czy brakiem godzin dydaktycznych dla pracowników.

Oczywiście, rozważamy nowe kierunki, w tym np. technologie w kryminalistyce, na którą widzimy rosnące zapotrzebowanie. W planach jest także współpraca ze Śląskim Uniwersytetem Medycznym, gdzie połączenie ich wiedzy medycznej z naszą inżynierską mogłoby zaowocować stworzeniem wyjątkowego, interdyscyplinarnego programu. Pierwsze spotkania dotyczące tej współpracy już się odbyły a ich efektem jest już współpraca naszych kół naukowych.

I.B.: Jakie są dotychczasowe osiągniecia i sukcesy Wydziału?

M.B.: Jeśli chodzi o sukcesy naszego wydziału, to jestem przekonany, że warto przedstawić je w szerszym kontekście. Nasz kierunek Inżynieria Biomedyczna otrzymał Certyfikat Doskonałości Kształcenia w kategorii „Doskonały kierunek − doskonałość w kształceniu na kierunku”. Decyzja jest efektem wizytacji Polskiej Komisji Akredytacyjnej. Dodam, że tego typu wyróżnienie otrzymał tylko jeden kierunek, który prowadzi Inżynierię biomedyczną w Polsce i to właśnie ten prowadzony na naszym wydziale. 

Na uwagę zasługuje również fakt, że nasz kierunek prowadzony na Politechnice Śląskiej zajął 2 miejsce w rankingu „Perspektywy 2024”. Wyprzedził na tylko kierunek prowadzony na  Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Niezwykle istotnym aspektem naszej pracy są także osiągnięcia poszczególnych katedr. Wymienię tylko kilka z nich: skaner ran – wielomodalny system monitorowania gojenia ran przewlekłych, komputerowe wspomaganie diagnostyki dermatologicznej wykorzystujące ultrasonografię wysokich częstotliwości, systemy automatycznego szacowania dawki promieniowania jonizującego w badaniach tomograficznych, opracowywanie metod inżynierskiego wspomagania planowania zabiegów chirurgicznych, w tym projektowanie implantów,  opracowywanie symulacji wypadków i analizę urazów, opracowanie technologii innowacyjnego narzędzia do uwalniania mięśniowo-powięziowego tkanek miękkich, opracowanie urządzenia do oceny stopnia zużycia wierteł chirurgicznych. To tylko część wymienionych osiągnięć naszych Katedr, które zdecydowanie przyczyniły się do rozwoju naszego wydziału.

Jestem dumny z tego, że nasz Wydział ma tak wartościowych pracowników, którzy nie tylko wprowadzają innowacje w zakresie inżynierii biomedycznej, ale również przyczyniają się do rozwoju współczesnej medycyny, realizując projekty, które mają realny wpływ na życie pacjentów.

I.B.: Dziękuję za rozmowę i życzę sukcesów.