آشنایی با رشته مهندسی پزشکی
مهندسی پزشکی رشته ی نوپایی است که دامنه ی مهارت های آن به طور روز افزون در حال گسترش است. این رشته یکی از تازه ترین رشته هایی 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 دقت و تنوع در تشخیص را گسترش داده است بطوری که تشخیص بدون دستگاهها امکان پذیر نیست تاکنون دستگاهایی از جمله PET,EEG,ECG,MRI,CT-Scan کمک بسیار بزرگی به پزشکی نموده اند و هم راستای وسایل تشخیصی وسایل و ملزومات درمانی گسترش یافته تا بیماران را به گونه ای تحت درمان قرار گیرند که می توان سمعک، ونتیلاتور ،دیالیز، اولتراسوند و کاربردهای متعدد لیزر را نام برد.
مهندس پزشک در گام های اولیه بهره برداری ، تعمیر ، پشتیبانی و نگهداری و تنظیم و استانداردسازی دستگاه های را انجام می دهد و در مراحل بالاتر توسعه ، ارتقا و بهبود دستگاههای پزشکی و یا حتی می تواند به طراحی و ساخت یک دستگاه اقدام کند.
این رشته به علت ابداعات و نوآوری وسیعی که صورت میگیرد شاخه های جدیدی از مهندسی پزشکی سازمان می گیرند که شرح مختصری از زیرشاخه های این رشته ذکر شده است.
هدف این رشته تربیت متخصصانی است که بتوانند با بهره گیری از مهارت های مهندسی و آنلایز مسائل بیولوژیکی و پزشکی وسایلی را طراحی کنند که به پزشکان در تشخیص دقیق تر و درمان بهتر کمک کند.
البته پر واضح است که اگر علم مهندسی در حیطه ی پزشکی قدم نمی گذاشت ، بی شک این علم (پزشکی) امروزه چنین پیشرفت نمی کرد . به طور مثال اگربسیاری از وسایل تصویر برداری پزشکی ساخته نمی شد ، بسیاری از بیماری ها قابل تشخیص نبود و یا اگر مثلا پروتزها و ایمپلنت ها ساخته نمی شد بسیاری از بیماران قسمتی از توانایی های خود را برای همیشه از دست میدادنند.
به دلیل دامنه گسترده ی این رشته ، در سطح دنیا به گرایشات زیر تقسیم میشود:
شایان به ذکر است که در دانشگاه های ایران این رشته از مقطع کارشناسی تا دکتری در چهار گرایش بیو الکترونیک ، بیو مواد ، بیو مکانیک و بالینی اراته می گردد که دانشگاه هایی همچون :
دانشگاه صنعتی امیر کبیر(بیو الکترونیک ، بیومواد، بیومکانیک)، دانشگاه سهند تبریز(بیوالکترونیک)،دانشگاه شاهد(بالینی)، دانشگاه آزاد اسلامی واحدهای علوم و تحقیقات(بیو الکترونیک ، بیومواد، بیومکانیک، بالینی) مشهد و دزفول در مقطع کارشناسی دانشجو می پذ یرند.(لازم به ذکر است که در مقطع کارشناسی ارشد بیومتریال فقط در حال حاضر سه دانشگاه امیر کبیر، علم و صنعت و علوم و تحقیقات دانشجو می پذیرند)
گرایش ابزار دقیق بیومدیکال
کاربردی است از الکترونیک و تشخیص و برررسی ساختاربیماری ها رایانه ها بخش اصلی این گرایش را بر عهده دارند سیستم های تصویر پزشکی به وسیله مهندسان این رشته ساخته می شوند.
گرایش بیومواد
کاربرد این شاخه استفاده از بافت های زنده ومواد مصنوعی و کاشت آنها در بدن است انتخاب مواد صحیح برای کاشت و پیوند در بدن انسان و یکی از حساس ترین و مشکل ترین عملیات مهندسی پزشکی است.آلیاژهای فلزی،سرامیک ها،پلیمرها وکامپوزیت ها از مواد مورد استفاده در کاشت بافت ها مصنوعی هستند,اینگونه مواد باید غیرسمی،غیرسرطان زا،و از نظر شیمیایی غیر فعال و بادوام و دارای قدرت مکانیکی کافی باشند.
گرایش بیومکانیک
بیومکانیک به استفاده از مکانیک کلاسیک در زمینه های مهندسی پزشکی و بررسی حرکت تغییرات مواد جریان های درون بدن و طرح آنها و انتقال مواد شیمیایی در محیط می پردازد.
پیشرفت در این شاخه به ساخت قلب مصنوعی ، دریچه های قلب ، مفاصل مصنوعی درک بهتر از عملیات و کارکرد قلب ، ریه ، شریان ها ،مویرگ ها ،استخوان ها ،غضروف ها ،تاندون ها، دیسکهای بین مهره ای و پیوندهای سیستم اسکلتی-عضلانی بدن شده است.
مهندسی پزشکی بالینی
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.
مهندسی سلول ، بافت و ژنتیک
این گرایش بیشتردر زمینه ی پزشکی ودرگستردهی میکروسکوپیک می پردازد در این شاخه تخصص درآناتومی بیوشیمی و مکانیک سلول ها و ساختارهای درون سلولی برای درک بیشتردر فرایند بیماری توا نایی داخل شدن به بخشهای ویژه سلول لازم است.
تصویرگری پزشکی
در این رشته اطلاعات جمع آوری شده درتغییرات پدیده های فیزیکی در بدن را با بهره گیری از تکنولوژی تحلیل پردازش الکتریکی وسرعت بالای آن تجزیه وتحلیل می کنند و به صورت یک تصویر در می آورند و اغلب این تصاویررا می توان با اعمال غیر تهاجمی(بدون آسیب)بدست آورد به نحوی که هیچ اثر دردی برای بیمار نداشته با شد.
مهندسی توانبخشی
یک شاخه جدید و توسعه یافته مهندسی پزشکی است،متخصصان این رشته به بالابردن توانایی ها وبهبود بخشیدن به کیفیت زندگی افراد کمک می کند و با توجه به پیشرفت تکنولوژی به طراحی محل های جدید و روشهای نوین برای سکونت ارتباط و ... کمک می نماید.
مدل سازی سیستم های فیزیولوژیکی
در این زمینه سعی می شود با استفاده از قوانین موجود در مهندسی و تکنیک های پیشرفته و ابزار،لازم یک طرح کلی و جامع از ارگان های زنده،از باکتری گرفته تا انسان تهیه می کنند در این رشته برا ی تحلیل اطلاعات حاصل از آزمایشها و فرمول بندی کردن جزئیات فیزیولوژیکی با روبط ریاضی، از مدل سازی کامپیوتر استفاده می شود.سیستم های زنده دارای یک مجموعه بسیار باقاعده به همراه بازخورد برای کنترل خود هستند.
طراحی اندام های مصنوعی و دستگاه ها
با استفاده از روشهای مهندسی ومحاسبات مکانیکی به بررسی اعمال وکارکرد استخوان ها ،مفاصل وعضلات می پردازد ومی تواند مفاصل راطراحی کند.متخصص این رشته اصطحکاک روان سازی و فرسایش طبیعی مفاصل مصنوعی رابررسی می کند و فشارهای وارد بر سیستم عصبی- اسکلتی بدن را تجزیه و تحلیل می نماید.او درباره مواد بیولوژیکی ومصنوعی جدیدتر برای جایگزینی استخوانها،غضروفها، تاندونهاودیسکهای بین مهره ای تحقیق می کند.
آشنایی کامل با رشته مهندسی پزشکی در گرایش بیو متریال
رشته‌ی بیومتریال که یکی از گرایش‌های زیر مجموعه‌ی مهندسی پزشکی است از حدود ۵۰ سال پیش به عنوان یک زمینه‌ی علمی مطرح شد و همانند دیگر گرایش‌های مهندسی پزشکی برپایه‌ی ترکیب چند رشته بنا شد.
در این رشته بطور معمول برروی تهیه‌ی مواد گوناگون مصنوعی و طبیعی، طراحی روشهای ساخت و قالب‌گیری نهایی ماده و در نهایت اصلاح مواد برای کاربرد اختصاصی در پزشکی تحقیق صورت میگیرد. توسعه‌ی انواع مدل‌های وسایل پزشکی نیازمند انتخاب، ساخت و آزمایش مواد است که لازمه‌ی آن درک و فهم درست از شیمی و فیزیک مواد و شناخت محیط بیولوژیک بدن است. به عبارت دیگر باید توجه داشت که آینده‌ی علم بیومتریال در گرو توانائی ما در فهم کشفیات جدید در شیمی، فیزیک، بیولوژی و پزشکی است.
بطور کلی موارد استفاده‌ی بیومتریال‌ها در جایگزینی و تعویض اعضاء و اندام‌هایی از بدن است که بر اثر بیماری یا آسیب، کاربری خود را از دست داده‌اند تا از این طریق جراحت یا بیماری اعضاء مذکور التیام پذیرد، کاربری و عمل آنها اصلاح شود و ناهنجاری یا وضعیت غیر طبیعی آنها تصحیح گردد.
همچنانکه اشاره شد نقش رشته‌ی بیومتریال به طور قابل توجهی تحت تأثیر پیشرفت‌های بدست آمده در بسیاری از زمینه‌های پزشکی و مهندسی بوده است. در واقع وظیفه‌ی اصلی یک مهندس بیومتریال بدست آوردن اطلاعات لازم برای حل مسائل عملی و متداول در زمینه‌ی مواد مرتبط با بدن انسان است.
بطور مثال از آنجاکه بسیاری از اعضاء و بافت‌های جایگزین شونده، آسیب دیده و یا بیمار هستند، لذا یک محقق باید تغییرات سلولی را بشناسد که منجر به نارسایی عملکرد سلول و رفتار غیر معمول آن می‌گردد.
در خیلی از موارد اثر بیومتریال و یا وسیله‌ی پزشکی روی بافت، تنها بعد از در تماس قرار دادن ماده و سلول مشخص میشود و لذا محققان بیومتریال باید قادر باشند اثرات بیومتریال را روی سلول، بافت و اعضاء ارزیابی کنند. انجام بررسی‌های ایمنی، نیازمند درک چگونگی واکنش سلول و بافت با ماده کاشتنی است.
رشته‌ی بیومتریال با توجه به سابقه‌ی طولانی مدت در جایگزینی بافت‌ها توسط مواد طبیعی و یا مواد ساخته‌ی دست بشر بطور چشمگیری در قرن بیستم پیشرفت کرده است. بطورکلی مواد مورد استفاده در بدن را به چهار گروه عمده دسته‌بندی می‌کنند که عبارتند از فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها و کامپوزیت‌ها.
در بیومتریال زمینه‌های مختلف و رو به رشدی وجود دارد که از آن جمله می‌توان به مهندسی بافت، سیستم‌های رهایش کنترل شده دارو، اصلاح سطوح مواد، نانوتکنولوژی، بیوسنسورها و . . . اشاره کرد که هر یک در جایگاه خود خدمات منحصر بفردی در جهت بهبود زندگی انسان ارائه می‌دهند. لازم به ذکر است که مهندسی بافت، سیستم‌های انتقال دارو و بیوسنسورها از جمله مواردی هستند که منحصر به رشته‌ی بیومتریال هستند. به عنوان مثال در زمینه‌ی رهایش کنترل شده‌ی دارو امیدهای زیادی برای درمان یا تسکین بیماری‌های خطرناک و صعب العلاجی مانند سرطان، فشار خون و دیابت فراهم گردیده است، یا در زمینه مهندسی بافت ترمیم اعصاب قطع شده و جایگزینی غضروف از جمله موارد مورد تحقیق است.
با توجه به مطالب آموزش داده شده در طول دوران تحصیل دانشگاهی، بطور خلاصه توانایی‌های یک مهندس بیومتریال را می‌توان بدین صورت برشمرد:
1)آشنایی کامل با علم تولید و کاربرد مواد شامل پلیمرها، فلزات، سرامیک‌ها و کامپوزیت‌ها
2)شناخت کافی در زمینه‌ی برقراری ارتباط مواد با محیط بیولوژیک بدن نظیر آناتومی و فیزیولوژی بافت‌های مختلف بدن
3)روشهای اصلاح سطح، پوشش‌دهی مواد و بهینه نمودن خصوصیات سطحی
4)آشنایی کامل با مبحث مهندسی بافت که یکی از جدیدترین دستاوردهای بشر برای دستیابی به جایگزین‌های مصنوعی است. عمر این رشته‌ی مهندسی در دنیا کمتر از ۲۰ سال است که خوشبختانه در ایران نیز تحقیقات گسترده و دامنه‌داری در مورد آن انجام شده است. از آن‌جمله می‌توان به ساخت داربست‌های مهندسی بافت استخوان، غضروف، پوست و . . . توسط دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر اشاره نمود.
5)آشنایی با روشهای نوین دارو رسانی و انتقال کنترل شده داروها به بدن. به عنوان مثال نحوه‌ی انتقال طولانی مدت داروهای ضد بارداری (نورپلنت(
6)شناخت روشهای تخریب پلیمرها، خوردگی فلزات و اضمحلال سرامیک‌ها
7)آشنایی با مبحث بیوسنسورها
8)آشنایی مقدماتی با اصول و عملکرد تجهیزات پزشکی و سیستم‌های آن
بدین ترتیب، با توجه به منابع بسیار فراوان مواد اولیه فلزی، سرامیکی و پلیمری در کشور و توانمندی مهندسان ایرانی، شرایط مناسبی برای رسیدن به خودکفایی و یا محدود کردن واردات بسیاری از تجهیزات پزشکی مورد نیاز کشور فراهم شده است. لذا باید گفت که توجه بیشتر به این رشته می‌تواند سبب تقویت زمینه‌های ارتباطی پزشکان و مهندسان در جهت رفع مشکلات پزشکی در قالب همکاریهای مشترک گردد.
از آنجاکه رشته‌ی بیومتریال یک رشته‌ی تازه تأسیس در بسیاری از دانشگاه‌های جهان است، بنابراین با توجه ویژه به آن می‌توان حداقل در این رشته فاصله علمی کشور را با دیگر کشورهای پیشرو تا حدود زیادی کاهش داد، بویژه در زمینه‌ی نانوتکنولوژی که از الویت‌های مهم بسیاری از کشورها و از جمله کشور عزیزمان است. تربیت نیروهای متخصص متناسب با نیاز کشور و طبیعت چند جانبه‌ی این علم باعث میشود تا متخصصان بیومتریال با جمع کردن جنبه‌های مختلف علوم، بهترین راه حل‌های عملی را برای مشکلات پزشکی پیدا کنند.