مهندسی پزشکی

تا قبل از قرن بیستم میلادی تشخیص و درمان بیماری بر اساس بررسی حالات بیمار، مطالعه عارضه‌های مربوط و ارائه روش‌های شناخته شده مبتنی بر تجویز دارو یا اعمال برخی عمل‌های جراحی صورت می‌گرفت. اما در اوایل قرن بیستم و در اوج آن در دهه‌های ۳۰ و ۴۰ مفهوم جدیدی در پزشکی مطرح گردید. بر این اساس، ساختار بدن انسان به مثابه یک نظام بسیار هماهنگ مهندسی فرض و بیماری به عنوان عامل بی‌نظمی در این ساختار مطرح گردید. به این ترتیب دانشی به عنوان مهندسی پزشکی بنیان‌گذاری شد که حوزه فعالیت آن مطالعه ساختار بدن انسان به صورت سیستمیک، کشف قوانین فیزیکی و معادلات ریاضی حاکم بر اجزاء سیستم، فهم اندرکنش بین آنها، مدلسازی این فرآیندها و بررسی تاثیر بیماری بر روی این ساختار منظم و به تبع آن ارائه روشهای تشخیصی و درمانی مفیدتر‏‎ ‎برای بهبود بیماریها بود. مهندسی پزشکی یکی از تازه‌ترین رشته‌هایی است که قدم به عرصه دنیای تکنولوژی جهانی نهاده و این رشته بدین منظور شکل یافته تا پزشکان را در تشخیص و درمان یاری دهد.

مهندسی پزشکی یک رشته ی بین رشته ای محسوب می گردد که در آن از علوم برق، مکانیک، شیمی، مواد، صنایع، هسته ای، نساجی، کامپیوتر، فیزیک، بیولوژی، فیزیولوژی، ژنتیک، گیاه شناسی، رادیولوژی، ارتوپدی، دندانپزشکی، نرولوژی(عصب شناسی)، جراحی، بیوانفورماتیک، تکنولوژی اطلاعات، داروسازی و غیره بهره گرفته می شود. با وجود آنکه حرفه ی پزشکی از قدمت بسیار بالایی برخوردار است، اما سیستم خدمات درمانی مدرن یک پدیده ی نسبتا جدید محسوب می شود. مهندسی پزشکی پل ارتباطی میان حوزه های مهندسی و پزشکی است که با به کار گرفتن اصولی و ابتکاری تکنیک های مهندسی، به مطالعه اصول و عملکرد سیستم های زنده و مدل سازی آنها می پردازد و از نتایج حاصل در جهت تشخیص و درمان بیماری ها استفاده می کند. همچنین با ایجاد الگوریتم ها و ساخت دستگاه ها و سیستم های جدید، موجب پیشرفت دانش در علوم بیوتکنولوژی و پزشکی می شود و سطح سلامت را ارتقاء می دهد. در کشورهای غربی،‌ مهندسی پزشکی علمی حیاتی است تا جایی که بدون آن، ‌علم پزشکی نمی‌تواند کاری انجام دهد. برای مثال یک پزشک جراح بدون تجهیزات اتاق عمل واقعاً فلج است. یا بسیاری از معاینات پزشکی بدون استفاده از تجهیزات پزشکی امکان‌پذیر نیست. در ضمن باید توجه داشت که هدف مهندسی پزشکی تنها تجهیزات پزشکی نیست بلکه ابعاد این رشته بسیار وسیع‌تر است. مهندسی پزشکی، شاخه ای از مهندسی است که به منظور حل مشکلات پزشکی و ارتقاء سطح سلامت، ایده ها و تخصص های مهندسی را با نیازهای پزشکی ترکیب می کند. دانشجویان معمولا رشته ی مهندسی پزشکی را به دلایلی چون خدمت به مردم، هیجان کار با سیستم های زنده و به کار بردن تکنولوژی پیشرفته در مسائل پیچیده مراقبت های پزشکی انتخاب می کنند. در مهندسی پزشکی با تلفیقی از علوم مهندسی برطرف کردن نیازهای پزشکی در زمینه ساخت و نگهداری تجهیزات و نیز ساخت ابزارهای پزشکی برای کاربردهای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماریها مد نظر می‌باشد. به طور خلاصه این رشته کاربرد علوم فنی و مهندسی در یاری‌رساندن به پزشکان در تشخیص و درمان بیماری‌ها است.

مهندسی پزشکی پل ارتباطی مهندسی و پزشکی میباشدکه بابه کارگرفتن اصولی وابتکاری تکنیک های مهندسی,به مطالعه اصول وعملکردسیستم های زنده ومدل سازی آنها می پردازدواز نتایج حاصل در جهت تشخیص ودرمان بیماری ها استفاده می کند.همچنین با ایجاد الگوریتم ها وساخت دستگاهها و سیستم های جدید موجب پیشرفت دانش در علوم بیولوژی وپزشکی

می شودوسطح سلامت راارتقا می دهد.

 

سال 1983 اولین بیمار، تحت عمل جراحی پیوند قلب مصنوعی قرار گرفت و 192 روز زنده ماند. سال 1988 تلمبه تنظیم کننده قلب ساخته شد.سال 1993 اولین پای الکتریکی ساخته شد. پایی که با استفاده از سیستم بادی و کنترل‌های ریزپردازنده، سرعت قدم زدن فرد را دریافته و محفظه‌های بادی خود را به نحوی تنظیم می‌کند که به طور طبیعی به جلو عقب حرکت کرده و مانع از لنگیدن فرد می‌شود. و اکنون دانشمندان مهندسی پزشکی به یاری متخصصان رشته‌های مرتبط تلاش می‌کنند تا چشم مصنوعی، کلیه مصنوعی یا رگ مصنوعی را اختراع کنند.البته علم مهندسی پزشکی به ساخت اعضای مصنوعی مکانیکی یا الکتریکی محدود نمی‌شود بلکه حیطه این علم بسیار گسترده‌تر و متنوع‌تر می‌باشد.در کشورهای غربی،‌ مهندسی پزشکی علمی حیاتی است تا جایی که بدون آن،‌علم پزشکی نمی‌تواند کاری انجام دهد. برای مثال یک پزشک جراح بدون تجهیزات اتاق عمل واقعاً فلج است. یا بسیاری از معاینات پزشکی بدون استفاده از تجهیزات پزشکی امکان‌پذیر نیست. در ضمن باید توجه داشت که هدف مهندسی پزشکی تنها تجهیزات پزشکی نیست بلکه ابعاد این رشته بسیار وسیع‌تر است. در این میان می‌توان به نقش این علم به عنوان پل ارتباطی بین مهندسی و پزشکی اشاره کرد؛ این علم تلاش می‌کند تا مهندسین بتوانند از ایده‌های پزشکی استفاده کنند چون خیلی از روش‌هایی که در مهندسی جا افتاده است مثل شبکه عصبی یا سیستم فازی با الگو برداری از سیستم‌های بیولوژیکی ایجاد شده است.

دانشجویان معمولا رشته مهندسی پزشکی را به دلایل زیر انتخاب می کنند:

·خدمت به مردم

·هیجان کاربا سیستم های زنده

·به کاربردن تکنولوژی پیشرفته درمسائل پیچیده مراقبت های پزشکی

از جمله مسئولیت های مهندسان پزشکی عبارت است از:

·طراحی و راه اندازی دستگاه ها وتجهیزات پزشکی

·گرد آوری اطلاعات وعلوم از منابع گوناگون به منظور توسعه روش های جدید

·مطالعه وتحقیق برای دستیابی به دانش مورد نیاز در حل مسائل جدید

یک‌ مهندس‌ پزشکی‌ می‌تواند یک‌ دستگاه‌ پزشکی‌ را به‌ درستی‌ راه‌اندازی‌ کرده‌ و نحوه‌ استفاده‌ صحیح‌ آن‌ را به‌ پرستاران‌ یا دیگر کارکنان‌ بیمارستان‌ آموزش‌ دهد یا اینکه‌ در مؤسسات‌ و شرکت‌های‌ خصوصی‌ و دولتی‌، در زمینه‌ ساخت‌ تجهیزات‌ پزشکی‌ فعالیت‌ کند. برای‌ مثال‌ فارغ‌التحصیلان‌ گرایش‌ بیوالکتریک‌ به‌ راحتی‌ می‌توانند دستگاه‌ شنوایی‌ سنجی‌ بسازند و از سوی‌ دیگر چون‌ دستگاه‌های‌ پزشکی‌ به‌ طور متوسط‌ میلیون‌ها تومان‌ می‌ارزد و مسؤولان‌ بیمارستان‌ها به‌ طور نسبی‌ برای‌ حفظ‌ و نگهداری‌ آنها اهمیت‌ بسیاری‌ قائلند، بسیاری‌ از فارغ‌التحصیلان‌ مهندسی‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیوالکتریک‌ و حتی‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ جذب‌ بازار کار می‌شوند. دانش‌ فارغ‌التحصیلان‌ گرایش‌ بیومکانیک‌ نیز هم‌ در زمینه‌ ساخت‌ اعضای‌ مصنوعی‌ و هم‌ در مبحث‌ توانبخشی‌ مثل‌ ساخت‌ ویلچر یا تخت‌ بیمارستان‌ مورد نیاز است‌ و بالاخره‌ فارغ‌التحصیلان‌ مهندسی‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیومتریال‌ یا بیومواد می‌توانند در زمینه‌های‌ مختلف‌ صنایع‌ پزشکی،‌ کارآیی‌ داشته‌ باشند. برای‌ مثال‌ در کارخانه‌های‌ ساخت‌ لوازم‌ یک‌بار مصرف‌ مثل‌ سرنگ‌، سوند، یا دستکش‌های‌ جراحی‌ حضور یک‌ مهندس‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیومواد کاملاً احساس‌ می‌شود. همچنین‌ پلیمرهایی‌ که‌ در بدن‌ انسان‌ استفاده‌ می‌گردد باید استاندارد و گریدمدیکال‌ داشته‌ باشد که‌ این‌ نیز در حیطه‌ وظایف‌ مهندس‌ بیومواد است‌.

میزان‌ واحدهای‌ غیرمهندسی‌ این‌ رشته‌ بسیار محدود است‌ و دانشجو باید علاقه‌مند به‌ دروس‌ رشته‌ ریاضی‌ فیزیک‌ باشد و این‌ انتظار هست‌ که‌ دید پایه‌ای‌ قوی‌ در مهندسی‌ داشته‌ باشد، یعنی‌ مهندس‌ بیوالکتریک‌ باید به‌ الکترونیک‌ و مهندس‌ بیومکانیک‌ به‌ مکانیک‌ و مهندس‌ بیومواد به‌ دروس‌ مرتبط‌ با مهندسی‌ مواد علاقه‌مند بوده‌ و در آن‌ توانمند باشد. در ضمن‌ یک‌ مهندس‌ پزشکی‌ باید علم‌ زیست‌شناسی‌ و محیط‌ کار بیمارستانی‌ را دوست‌ بدارد یعنی‌ علاقه‌مند باشد که‌ در بیمارستان‌ یا محیط‌های‌ مرتبط‌ فعالیت‌ کند.

 بیومتریال

دانش بیومتریال,بافت زنده و همچنین موادی که در ایمپلنت کردن(بافت یا ماده ای که در بدن قرار داده شده یا پیوند زده می شود) به کار می روند را توصیف می کند. شناخت ویژگی ها مواد زنده برای طراحی ایمپلنت حیاتی است .اتنخاب مواد مناسب برای قرار دادن در بدن انسان یکی از مشکل ترین کارهایی است که مهندس پزشکی باآن روبرو است .برخی از آلیاژهای فلزی .سرامیک ها ,پلیمرها

باید دارای خصوصیات زیر باشد:

1.غیرسمی باشد

2.سرطان زانباشد

3.ازنظر شیمیایی خنثی وپایدار باشد

4.از نظر مکانیکی به اندازه کافی مستحکم باشد.

 بالینی

مهندسی بالینی,کاربرد تکنولوژی درمراقبت های بهداشتی در بیمارستان است.

بکارگیری تکنولوژی فرایند های بیماری دیابتی است. متخصصان این رشته همراه با گروهی متشکل از پزشکان، پرستارها و تکنسین ها یک تیم درمانی را تشکیل می دهند .مهندس پزشک بالینی مسئول خرید ،نگهداری ،تعمیر، بررسی اطلاعات کامپیوتری، تجهیزات پزشکی، ابزارکسب اطلاعات حیاتی و…است و همچنین تجهیزات مورد نیاز پزشکان وبیمارستان را در زمینه های خاص طراحی یا تطبیق می دهند.

تمامی این موارد مستلزم بهره گیری از سیستم های کامپیوتری ، به همراه تجهیزات ونرم افزارهای طراحی شده برای کنترل این تجهیزات و جمع آوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل آنهاست. مهندس پزشک بالینی باید همواره از آخرین تکنولوژی های مربوط به درمان و مراقبت های پزشکی بهره گیری کند.

مسئولیت های مهندسان بالینی:

- ایجادوحفظ پایگاه دادههای کامپیوتری از سوابق لوازم وتجهیزات پزشکی

- خریداری واستفاده از دستگاه های پیچیده پزشکی

- کارکردن برروی پروژهها به همراه پزشکان وتطابق تجهیزات بانیازهای پزشک وبیمارستان (این عمل اغلب شامل ارتباط تجهیزات با سیستم های کامپیوتری از طریق مدارهای واسط وطراحی نرم افزارهای کامپیوتری برای کنترل دستگاه و آنالیز داده ها می باشد)

 

بیو مکانیک

دانشجوی‌ مهندسی‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیومکانیک‌ با به‌ کارگیری‌ مفاهیم‌ مکانیکی‌ در زمینه‌های‌ پزشکی‌ آشنا می‌شود. اهمیت‌ این‌ رشته‌ زمانی‌ آشکار می‌شود که‌ بدانیم‌ جلوه‌های‌ مختلف‌ انسانی،‌ جنبه‌های‌ مکانیکی‌ قوی‌ دارد. مثلاً در ساخت‌ دست‌ یا پای‌ سیبرنتیکی‌ و قلب‌ مصنوعی‌ باید یک‌ متخصص‌ بیومکانیک‌ در مورد نحوه‌ حرکت‌ اندام‌های‌ یاد شده‌ نظر بدهد. همچنین‌ در زمینه‌ سازگاری‌ محیط‌ صنعتی‌ و غیرصنعتی‌ با بدن‌ انسان‌ علم‌ بیومکانیک‌ نقش‌ مهمی‌ را ایفا می‌کند.

کاربرد علم مکانیک در مسائل بیولوژیک و پزشکی وشامل مطالعه موارد زیر می باشد:

- حرکت انسان

- تغییر شکل مواد در سیستم های حیاتی یا مرتبط با آن

- جراحی رباتیک وکاربرد حس لامسه

 

تلاش هایی که در زمینه بیو مکانیک صورت گرفته:

- قلب مصنوعی

- تعویض در دریچه های قلب

- کلیه مصنوعی و...