الهندسة الطبية الحيوية (BIOMEDICAL ENGINEERING): أنواعها ووظائفها وأجهزتها
مقدمة
يعمل المهندسون الحيويون باستخدام أحدث التقنيات لمواجهة التحديات الكبرى التي تحدد التجربة البشرية. إنهم يطورون صحة الإنسان ، ويهندسون أدوية أفضل ، ويخلقون أدوات الابتكار والاكتشاف العلمي ، ويسخرون قوة العمليات البيولوجية لمساعدة كوكبنا.
من الكرسي المتحرك الذي يساعد أجدادنا على البقاء متحركين إلى مسكنات الألم في خزانات الأدوية لدينا إلى الأشعة السينية التي تخبرنا ما إذا كان بإمكاننا اللعب في اللعبة الكبيرة التالية ، المنتجات التي طورها المهندسون الحيويون تتلاءم بسلاسة مع حياتنا اليومية الحديثة.
من خلال تصميم حلول للمشاكل في واجهة علم الأحياء والطب والهندسة ، يسخر المهندسون الحيويون إبداعاتهم لتشكيل عالم الغد. لديهم رؤية لرؤية العالم وراء ما هو عليه اليوم من أجل خلق شيء جديد.
يقوم المهندسون الحيويون بتصميم الآلات والمعدات والعمليات الزراعية لإطعام الجياع وضمان الممارسات الزراعية الحديثة والمستدامة. إنهم يطورون حلولًا للمشاكل البيئية ويساعدوننا على تغذية العالم من خلال الابتكارات في التصنيع / الطاقة الصناعية.
سواءً كان تصميم التقنيات الجديدة وتقييمها ، أو تطوير طرق جديدة لرعاية المرضى ، أو دراسة العمليات البيولوجية ، أو مواجهة التحديات الكبرى في الزراعة والبيئة ، فإن الهندسة الحيوية تركز على تحسين نوعية حياة الناس وصحة كوكبنا.
ما هي الهندسة الطبية الحيوية؟
الهندسة الطبية الحيوية هي تطبيق مبادئ وتقنيات حل المشكلات الهندسية وتحسين الرعاية في علم الأحياء والطب. يتضح هذا في جميع أنحاء الرعاية الصحية ، من التشخيص والتحليل إلى العلاج والشفاء. (الهندسة الطبية الحيوية)
وقد دخل إلى الضمير العام من خلال انتشار الأجهزة الطبية القابلة للزرع ، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب والوركين الاصطناعية ، إلى المزيد من التقنيات المستقبلية مثل هندسة الخلايا الجذعية و 3-D طباعة الأعضاء البيولوجية.
الهندسة نفسها مجال مبتكر ، أصل الأفكار التي تقود إلى كل شيء من السيارات إلى الفضاء ، وناطحات السحاب والسونار. تركز الهندسة الطبية الحيوية على التطورات التي تحسن صحة الإنسان والرعاية الصحية على جميع المستويات.
تاريخ تطور الهندسة الطبية ؟
ظهرت الهندسة الطبية الحيوية مؤخرًا كدراسة خاصة بها ، مقارنة بالعديد من المجالات الهندسية الأخرى. مثل هذا التطور شائع باعتباره انتقالًا ميدانيًا جديدًا من كونه تخصصًا متعدد التخصصات بين الحقول المنشأة بالفعل إلى اعتباره مجالًا في حد ذاته.
يتكون الكثير من العمل في الهندسة الطبية الحيوية من البحث والتطوير ، ويمتد على مجموعة واسعة من الحقول الفرعية. (الهندسة الطبية الحيوية)
تشمل التطبيقات الهندسية الطبية الحيوية البارزة تطوير الأطراف الاصطناعية المتوافقة حيوياً ، والعديد من الأجهزة الطبية التشخيصية والعلاجية التي تتراوح من المعدات السريرية إلى الغرسات الدقيقة ، ومعدات التصوير الشائعة مثل التصوير بالرنين المغناطيسي و EKG / ECGs ، ونمو الأنسجة المتجددة ، والأدوية الصيدلانية والبيولوجية العلاجية.
كيف تختلف الهندسة الطبية الحيوية؟
يختلف مهندسو الطب الحيوي عن التخصصات الهندسية الأخرى التي لها تأثير على صحة الإنسان في أن مهندسي الطب الحيوي يستخدمون ويطبقون معرفة وثيقة بالمبادئ البيولوجية الحديثة في عملية التصميم الهندسي.
تتكامل جميع جوانب الهندسة الميكانيكية والهندسة الكهربائية والهندسة الكيميائية وعلوم المواد والكيمياء والرياضيات وعلوم الكمبيوتر والهندسة مع علم الأحياء البشري في الهندسة الطبية الحيوية لتحسين صحة الإنسان ، سواء كان ذلك طرفًا اصطناعيًا متقدمًا أو اختراقًا في تحديد البروتينات داخل الخلايا.
هناك العديد من التخصصات الفرعية في الهندسة الطبية الحيوية ، بما في ذلك تصميم وتطوير الأجهزة الطبية النشطة وغير الفعالة ، وزرع العظام ، والتصوير الطبي ، ومعالجة الإشارات الطبية الحيوية ، وهندسة الأنسجة والخلايا الجذعية ، والهندسة السريرية ، على سبيل المثال لا الحصر. اطلب معلومات لتصبح مهندسًا طبيًا حيويًا اليوم.
ماذا يفعل مهندسو الطب الحيوي؟
يستخدم مهندسو الطب الحيوي معرفتهم بالهندسة لإنشاء الأجهزة والمعدات والعمليات الطبية للشفاء أو العلاج أو تحسين الظروف الصحية. في حين أن المهام الدقيقة التي يؤديها مهندس الطب الحيوي تختلف من مشروع لآخر ، فإن بعض المسؤوليات الأكثر شيوعًا تشمل:
- تصميم الأجهزة الطبية ، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب أو الأطراف الصناعية والأوعية الدموية ، والمفاصل ، والذراعين ، والساقين.
- إصلاح وتركيب الأجهزة والمعدات الطبية
- إجراء بحث أصلي في الأجهزة الطبية الحيوية والعمليات البيولوجية الموجودة
- تدريب المهنيين الطبيين على استخدام المعدات الطبية الجديدة
- تصميم أنظمة الكمبيوتر والمعلومات لمراقبة المرضى.
- تطوير استراتيجيات اتخاذ القرارات السريرية على أساس أنظمة الخبراء والذكاء الاصطناعي.
- التصميم والتطوير والبحث في مجال أنظمة التصوير الطبي مثل التصوير المقطعي بمساعدة الكمبيوتر (CT) أو التصوير المقطعي بالإصدار (PET) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أو الموجات فوق الصوتية أو أحدث الطرائق.
- تطوير النماذج الرياضية / الحاسوبية ومنتجات الذكاء الاصطناعي لتحسين الرعاية الصحية.
- تصميم وتطوير المواد الحيوية المتقدمة.
- البحث في مجالات الميكانيكا الحيوية والميكانيكا الرياضية وتحسين الأداء البشري.
أنواع الهندسة الطبية الحيوية
تشمل المجالات الأربعة الرئيسية للهندسة الطبية الحيوية السريرية والأجهزة الطبية والتصوير الطبي وهندسة الأنسجة:
- الهندسة السريرية: تتعامل مع المعدات المستخدمة في المستشفيات والمرافق الطبية الأخرى. يعمل هؤلاء المهندسون على تصميم معدات جديدة والإشراف على استخدامها وتعليم العاملين في المجال الطبي كيفية استخدامها واستكشاف أي مشاكل وإصلاحها.
- هندسة الأجهزة الطبية : تتضمن اختراع وتشغيل الأجهزة الطبية التي تساعد على تحسين نوعية حياة المريض مثل مضخات السكري وأجهزة تنظيم ضربات القلب وزراعة الأسنان.
- التصوير الطبي: يتعامل مع اختراع وإتقان المعدات المستخدمة للنظر داخل جسم الإنسان ، مثل أجهزة الأشعة السينية والتصوير بالرنين الطبي.
- هندسة الأنسجة : تتضمن استخدام أحدث التقنيات لابتكار أعضاء اصطناعية أو إعادة نمو أعضاء جديدة أو إنشاء أعضاء جديدة. (الهندسة الطبية الحيوية)
- الهندسة العصبية: الهندسة العصبية هي تخصص يستخدم تقنيات هندسية لفهم الأنظمة العصبية أو إصلاحها أو استبدالها أو تحسينها. المهندسين العصبيين مؤهلون بشكل فريد لحل مشاكل التصميم في واجهة الأنسجة العصبية الحية والتركيبات غير الحية.
- الهندسة الوراثية: وتُعرف بالهندسة الجينية، وهو فرع مهم من الهندسة الطبية الحيوية، والهدف منه تصميم أجهزة دقيقة؛ للتعرف على التأثيرات الوراثية في إصابة الإنسان بالأمراض، ومن ثم مُعالجتها.
- الهندسة الميكانيكية الحيوية: هي دراسة بنية ووظيفة الجوانب الميكانيكية للأنظمة البيولوجية ، على أي مستوى من الكائنات الحية الكاملة إلى الأعضاء والخلايا وعضيات الخلية ، باستخدام أساليب الميكانيكا .
إذا كان ذلك ممكنًا ، فمن الأفضل الحصول على شهادة في الهندسة الطبية الحيوية ، على الرغم من أنه لا يزال بإمكانك دخول هذا المجال من خلال الحصول على درجة جامعية في أي مجال هندسي ثم الحصول على درجة الدراسات العليا في الهندسة الطبية الحيوية.
ما تصنيف أجهزة الهندسة الطبية الحيوية تبعًا للغرض الطبي أو الوظيفة الطبية؟
هناك أكثر من تصنيف للهندسة الطبية الحيوية تبعًا للغرض الطبي كما يلي: (الهندسة الطبية الحيوية)
- الأجهزة التعويضية الجزئية أو الكلية، وتتمثل في الأطراف الصناعية، سواء للقدمين أو لليدين، أو أجهزة التثبيت.
- التجهيزات الخاصة بالمستشفيات والمراكز العلاجية: وتتمثل في الأسرة، وما يرتبط بتلك الأماكن من شبكة للأكسجين وتعليق المحاليل… إلخ.
- أجهزة التحكم العلاجية: مثل المناظير الخاصة بالمعدة والأمعاء والأوعية الدموية والأعضاء التناسلية.
- أجهزة التشخيص والمراقبة: ومن بين الأجهزة المُستخدمة في هذا الصنف الأدوات النمطية مثل: السماعة الطبية، وأجهزة الإضاءة، وجهاز قياس الضغط وهي تتضمن الضغط الخارجي والداخلي وضغط قاع العين وضغط التنفس، ومقاييس نسب السكر في الدم.
- أجهزة التصوير: مثل التصوير المقطعي، والمسحي والإلكتروني، والأجهزة الطبية النووية، وأجهزة رسم القلب، وأجهزة رسم المخ.
- المجاهر أو الميكروسكوبات وتُعد من أبرز أجهزة الهندسة الطبية الحيوية المُستخدمة في المعامل، وهناك الكثير من الأنواع، ومنها: الميكروسكوبات التقليدية، والإلكترونية، وأجهزة التحليل الطيفي.
تصنيف أجهزة الهندسة الطبية الحيوية تبعًا للمفهوم الفيزيائي؟
يتم تصنيف أجهزة الهندسة الطبية الحيوية حسب التصنيف الفيزيائي في ثلاثة تصنيفات أساسية، وهي: أجهزة الطب الإلكترونية ، والأجهزة الإشعاعية ، والأجهزة الميكانيكية.
ما هي الوظائف الموجودة في الهندسة الطبية الحيوية؟
في السنوات القليلة الماضية ، أطلق كل من Forbes و CNN Money على الهندسة الطبية الحيوية أفضل مهنة في مجال الرعاية الصحية . والإمكانيات في الهندسة الطبية الحيوية لا حصر لها تقريبًا.
الابتكارات الجديدة في التكنولوجيا والمواد والمعرفة تعني أنه بالكاد يمكن تصور اختراقات الغد اليوم. بعد كل شيء ، منذ جيل مضى ، لم تكن الهندسة الطبية الحيوية ، كمجال ، موجودة. (الهندسة الطبية الحيوية)
تميل المسارات المهنية في الهندسة الطبية الحيوية إلى أن تكون مدفوعة بمصالح الفرد: يتيح اتساع المجال الهائل لمهندسي الطب الحيوي تطوير تخصصات في مجال يهمهم ، سواء كان ذلك في المواد الحيوية أو أجهزة التعديل العصبي أو إصلاح العظام أو حتى هندسة الخلايا الجذعية.
غالبًا ما يجمع مهندسو الطب الحيوي بين القدرة على حل المشكلات والمعرفة الفنية مع الدراسة المركزة في الطب والرعاية الصحية ومساعدة الآخرين. لقد أدى هذا التهجين إلى الكثير من الابتكار – والكثير من الفرص – في الهندسة الطبية الحيوية.
مستقبل الهندسة الطبية الحيوية
من الناحية الاقتصادية ، تتضاعف القيمة السوقية للتشخيص الطبي ثلاث مرات كل عام. تعمل التطورات الثورية في التصوير الطبي والتشخيص الطبي على تغيير طريقة ممارسة الطب.
لقد غيرت الأجهزة الطبية الجديدة ، التي ظهرت في المختبرات البحثية لمهندسي الطب الحيوي في جميع أنحاء العالم ، تمامًا الطريقة التي يتعامل بها الأطباء مع المرض والصدمات ، مما أدى إلى إطالة جودة وطول عمر الإنسان.
في نهاية المطاف ، يرتبط مستقبل الهندسة الطبية بكل من القضايا والعقبات التي نكتشفها والتقدم والإنجازات في مجالات مثل الكيمياء وعلوم المواد والبيولوجيا. تمامًا كما هو الحال في معظم المجالات الأخرى ، يعني تعدد التخصصات أن الابتكار ينشأ من اتجاهات عديدة في نفس الوقت.
الخاتمة
يتطلب إنتاج الأجهزة الطبية مستوى معينًا من العملية التحكم ، اعتمادًا على تصنيف الجهاز. هناك المزيد من الضوابط عندما يكون هناك مخاطر أعلى. الشركات المصنعة بدأت بالفعل في التخطيط لقابلية التصنيع بينما لا تزال في مرحلة البحث والتطوير.
هذا يعني أن العناصر يمكن أن تكون أكثر دقة مُصمم للتصنيع ، مما يؤدي إلى فترات زمنية أقصر ، وتحمل أكثر إحكامًا ، ومواصفات ونماذج أولية محسّنة. العمل هو الآن أسرع بمساعدة CAD أو منصات النمذجة ، وهذا يمكن أيضًا استخدامها كأداة لتوليد التصميم الاستراتيجي أيضًا كأداة تسويق.
سيؤدي الفشل في تحقيق أهداف التكلفة إلى خسائر كبيرة للشركة. علاوة على ذلك ، معطى في جميع أنحاء العالم التنافس ، لا يجب على مصنعي الأجهزة الطبية البحث فقط وتطوير منتجات مبتكرة ، لكن يجب عليهم القيام بذلك على وجه السرعة. (الهندسة الطبية الحيوية)
رواتب الهندسة الطبية الحيوية،وظائف الهندسة الطبية الحيوية،الفرق بين الهندسة الطبية والهندسة الطبية الحيوية،مستقبل الهندسة الطبية،عيوب الهندسة الطبية الهندسة الطبية الحيوية الهندسة الطبية الحيوية