فروع الهندسة الطبية

كتابة:
فروع الهندسة الطبية


ما هي الهندسة الطبية؟

الهندسة الطبية (بالإنجليزية: Biomedical engineering) تسمى بشكلٍ أدق الهندسة الطبية الحيوية، وهي تطبيق عملي لمبادئ وتقنيات ومهارات حل المشكلات المختلفة في الهندسة على علم الأحياء والطب[١]، أي أنها علم يسخر مهارات الهندسة لخدمة علم الأحياء والطب وحل مشكلاتها في مختلف المجالات كالتشخيص والتحليل والعلاج، كما تركز الهندسة الطبية على تطوير الأدوات والتقنيات التي تُعنى بصحة الإنسان ورعايته طبيًا.[٢]


تعد الهندسة الطبية تخصصًا قديمًا إلى أنها انتشرت بين الناس وأصبحت تخصصًا معروفًا بعد انتشار انتشار الأجهزة الطبية التي يمكن زراعتها في جسم الإنسان، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب والمفاصل والأعضاء الصناعية.[٢]


في الهندسة الطبية يحدث مزيجٌ متكامل بين عدة تخصصات كالهندسة الميكانيكية والهندسة الكهربائية والهندسة الكيميائية وعلوم خواص المواد وعلم الكيمياء وعلم الرياضيات وعلوم الحاسوب مع علم الأحياء البشري لتطوير وتحسين كل ما يخص صحة الإنسان، وبهذا فهي تخصصٌ مذهلٌ حقًا، إذ إنها تأخذ من كل بستانٍ زهرة ومن كل تخصصٍ فكرة لتخرج بفكرة رائدة تفيد الإنسان، سواء كانت طرفًا اصطناعيًا معقدًا أو تعديلًا بسيطًا في بروتينات الخلايا.[٢]


كما أن الهندسة الطبية الحيوية تتيح للمهندس الطبي العمل مع مهنٍ مختلفة، فهو يعمل مع الأطباء والفنيين الطبيين والممرضين وغيرهم، ليتعاونوا جميعًا ويجمعوا بين تخصصاتهم على اختلافها للوصول إلى غاية نبيلة واحدة وهي إنقاذ حياة الناس ورعايتهم على أكمل وجه.[٣]


يبلغ متوسط ​​راتب المهندس الطبي حوالي 97،090 دولارًا أمريكيًا، ويحصل 10% من المهندسين الطبيين على 148،210 دولارًا وذلك وفقًا لوزارة العمل الأمريكية[٢]، وتبدأ رواتب الخريجين بـ 63 ألف دولار سنويًا تقريبًا.[٣]


الهندسة الطبية الحيوية، هي تطبيق مبادئ وتقنيات حل المشكلات في الهندسة في علم الأحياء والطب، ويبلغ متوسط ​​راتب المهندس الطبي حوالي 97،090 دولارًا أمريكيًا.


ما أبرز فروع الهندسة الطبية؟

يعد تخصص الهندسة الطبية الحيوية واحدًا من أهم التخصصات حاليًا وذلك لكونه مجالٌ فريد يجمع بين الرعاية الصحية والهندسة، وهما مجالان يتميزان بتقديمهما فرص عمل جيدة ومتنوعة للطلاب[٤]، وفيما يأتي أبرز فروع الهندسة الطبية:


المعدات الطبية الحيوية

هندسة المعدات الطبية والحيوية (بالإنجليزية: Bioinstrumentation) هي الفرع الذي يتضمن تصميم وتحسين الأجهزة الطبية والحيوية والأدوات والمعدات المستخدمة لتشخيص الأمراض وعلاجها، ومعظم التقنيات التي يعمل عليها مهندس المعدات الطبية تكون عبارة عن أجهزة إلكترونية متقدمة تعمل بشكل تعاوني مع الحاسوب وبرمجياته المتنوعة[٤]، حيث تستخدم هذه الأجهزة والمعدات لإجراء أبحاث متطورة في علوم الأحياء (العلوم البيولوجية).[٥]


المواد الحيوية

المواد الحيوية (بالإنجليزية: Biomaterials) وهو الفرع الذي يتخصص بتصميم وتطوير المواد الحيوية لتكون مناسبة للاستخدام داخل جسم الإنسان، حيث يجب أن تكون هذه المواد آمنة تمامًا لأجسام المرضى، ولا تمتلك أي خصائص مسرطنة أو سامة، كما يجب أن تكون سليمة من الناحية الهيكلية والتركيبية بحيث يمكن أن تدوم مدى الحياة وتكون مستقرة كيميائيًا وخاملة، وقادرة على الاستفادة من الخلايا الحية من أجل استقرار أفضل للجسم[٤]، وهنا يكمن دور المهندسين الطبيين الذين يهتمون بكافة القضايا المعقدة التي تنشأ من التفاعل بين المواد غير الحية التي يتم إدخالها إلى الجسم والأنظمة البيولوجية.[٦]


الميكانيكا الحيوية

يتعامل فرع المكيانيكا الحيوية (بالإنجليزية: Biomechanics) مع حركات الجسم المختلفة كحركة الدم من وإلى القلب أو حركة الأطراف، حيث يركز المهندسون المتخصصون في الميكانيكا الحيوية على تصميم وتطوير المنتجات التي تساعد في الحركة داخل الجسم، كصمامات القلب الاصطناعية والتي تعد من المنتجات الطبية الحيوية التي تحسن عملية تدفق الدم عند وجود مشكلة صحية في صمامات القلب الطبيعية، أو استبدال المفاصل لتحسين الوظائف الحركية الخارجية[٤]، وعلاج الاحتكاك والتآكل للركبة المزروعة مثلًا.[٧]


من خلال فهم تفاصيل الميكانيكا الحيوية، يمكن للمهندسين الطبيين تطوير روبوتات بقدرات عالية ومحسّنة وتتمتع بحركة ومرونة أكبر من الروبوتات التقليدية وغالبًا ما تمتلك قدرات حسية (كجلد صناعي يستجيب للضغط الحاصل عليه مثلًا)، لتقديم المساعدة وتعويض النقص الحاصل في جسم المريض، إما كروبوتات تعمل بشكلٍ كامل أو كأطراف صناعية متطورة ودقيقة جدًا.[٨]


الهندسة والوراثية والخلوية وهندسة الأنسجة

الهندسة الوراثية والخلوية وهندسة الأنسجة (بالإنجليزية: Cellular, Tissue, and Genetic Engineering)، يعمل مهندسو الطب الحيوي المتخصصون في هذا المجال على المستوى المجهري الدقيق للخلايا والأنسجة لإيجاد حلول لمشاكل أكبر، إذ إن عملية فهم وتابعة النشاط الخلوي يجعل من السهل معرفة كيفية تطور الأمراض وإيجاد طرق لعلاجها أو وقفها لإنقاذ حياة الإنسان[٤]، وقد أدت التقنيات المستخدمة في هذا المجال إلى ابتكار منتجات طبية مهمة، كالأنسولين البشري وهرمون النمو البشري ولقاح التهاب الكبد الوبائي B.[٩]


أما هندسة الأنسجة فتجمع بين تخصصات متعددة لإنشاء نسيج حي جديد عوضًا عن التالف، أو لاستبدال أو إصلاح الجلد أو عضو فاشل أو جزء تالف أو مفقود من أجزاء الجسم المختلفة.[١٠]


الهندسة السريرية

الهندسة السريرية (بالإنجليزية: Clinical Engineering)، هي تخصص يتم تدريسه ودراسته في مختلف جامعات العالم، وتوجد منظمات وطنية للمهندسين السريريين في كل من المكسيك وأستراليا وجنوب إفريقيا وإيطاليا على سبيل المثال لا الحصر[١١]، وهو فرع الهندسة الطبية الذي يختص بتوضيح طريقة استخدام الأجهزة والمنتجات الطبية، حيث يوضح المهندسون السريريون طريقة استخدام المنتجات الطبية في المستشفيات والعيادات ومرافق الرعاية الصحية الأخرى، إذ إنهم يعملون جنبًا إلى جنب مع الأطباء والممرضين والفنيين الطبيين الآخرين لمساعدتهم في تنفيذ وتشغيل التقنيات الطبية والحيوية على اختلاف أنواعها.[٤]


التصوير الطبي

التصوير الطبي (بالإنجليزية: Medical Imaging) وهو أحد فروع الهندسة الطبية، وهو الفرع الذي يعنى بتصميم وتطوير وصيانة أجهزة ومعدات التصوير الطبية التي تسمح لأخصائيي الرعاية الصحية والأطباء برؤية ما بداخل جسم الإنسان، مما يساعدهم على تشخيص وعلاج الأمراض والمشاكل المختلفة[٤]، كما يتضمن فرع التصوير الطبي معالجة الصور الطبية ومعلومات التصوير الطبي وأرشفتها بما يخدم العاملين عليها.[١٢]


الهندسة الحيوية لتقويم العظام

الهندسة الحيوية لتقويم العظام (بالإنجليزية: Orthopedic Bioengineering) وهو فرع الهندسة الطبية الذي يهتم بتصميم وتحسين المنتجات الطبية التي تتعامل مع العظام والعضلات والمفاصل والأربطة، إذ تتكون هذه المنتجات بشكل رئيسي من غرسات تساعد في حركة أجزاء الجسم، وتعمل مع أنسجة الجسم المحيطة بها، أو قد تحل محل بعض الأجزاء التالفة من العظام أو العضلات أو المفاصل أو الأربطة[٤]، كما تساعد الهندسة الحيوية لتقويم العظام في تكوين تصور أوضح لوظيفة مفاصل جسم الإنسان بهدف ابتكار تقنيات ومنتجات جديدة لتحسين أساليب الرعاية الصحية وعلاجات الأمراض.[١٣]


يساهم مهندسو تقويم العظام في تصميم مفاصل اصطناعية أفضل، وابتكار إضافات مفيدة للأطراف الصناعية، كما يساهمون في تطوير المواد الحيوية البيولوجية والاصطناعية التي تستخدم لاستبدال العظام والغضاريف والأقراص الفقرية والأوتار والأربطة التالفة أو المريضة.[١٣]


هندسة إعادة التأهيل

هندسة إعادة التأهيل (بالإنجليزية: Rehabilitation Engineering) هي الهندسة التي تعنى بكل ما يخص الأطراف الصناعية من تصميم وتركيب وتطوير ومتابعة وصيانة، حتى يتمكن المرضى الذين فقدوا أطرافهم من استعادة وظائفهم الطبيعية في أجزاء الجسم التالفة[٤]، إذ ينشئ مهندسو إعادة التأهيل أساليب وتقنيات لتعويض النقص لدى المرضى ولمساعدتهم على استعادة الوظائف الإدراكية أو الحركية للعضو المحدد.[١٤]


فسيولوجيا النظم

فسيولوجيا النظم (بالإنجليزية: Systems Physiology) وهو فرع الهندسة الطبية الذي يستخدم المبادئ والأدوات الهندسية لاكتساب فهم عمق لكيفية عمل الكائنات الحية المختلفة.[٤]


الهندسة العصبية

الهندسة العصبية (بالإنجليزية: Neural Engineering)، يقوم مهندسي الأعصاب بإنشاء نماذج للأنظمة العصبية المعقدة في جسم الإنسان أو للخلايا العصبية المفردة باستخدام الحاسوب، لفهم كيفية تواصل الخلايا العصبية مع بعضها البعض، وتوفير طرق جديدة للتفاعل بين الأنسجة العصبية والتقنيات والأجهزة التي يبتكرها الإنسان، وهو ما يعرف بالتواصل بين الدماغ والآلة.[١٥]


للهندسة الطبية الحيوية العديد من الفروع التي يختص كلٌ منها في مجالٍ محدد وتخدم هدفًا بذاته ومن أبرزها؛ المعدات الطبية الحيوية، المواد الحيوية، الميكانيكا الحيوية، الهندسة الوراثية والخلوية، التصوير الطبي، الهندسة السريرية، الهندسة الحيوية لتقويم العظام، هندسة إعادة التأهيل، فسيولوجيا النظم والهندسة العصبية وغيرها.


كيف سيكون مستقبل الهندسة الطبية؟

الهندسة الطبية الحيوية (BME) هي تخصص له أهمية كبيرة في المجتمع، كما أن مجالاته وفروعه ستستمر في التوسع في المستقبل وذلك بسبب العوامل الآتية:[١٦]


  • التقدم العلمي والتكنولوجي في مجال البيولوجيا الجزيئية والخلوية وعلوم خواص المواد والتخصصات الهندسية المختلفة.
  • الاعتراف المتزايد بدور الاستراتيجيات متعددة التخصصات لحل المشكلات الطبية الحيوية المعقدة.
  • شيخوخة السكان مما يؤدي إلى زيادة حاجتهم للرعاية الصحية والطلبات والتقنيات والتكاليف المتعلقة بها.


تشير جميع المعطيات الحالية إلى أن مستقبل الهندسة الطبية سيكون مشرقًا، فمن الناحية الاقتصادية، تتضاعف القيمة السوقية للتشخيص الطبي بمقدار ثلاثة أضعاف سنويًا، وتعمل التطورات الحديثة في تقنيات التصوير الطبي والتشخيص الطبي على تغيير طريقة ممارسة الطب، مما يضمن ازداهرًا أكبر للهندسة الطبية الحيوية ومجالاتها، وهذا ليس غريبًا فقد غيرت الأجهزة الطبية الجديدة والمنتجات المختلفة التي مهندسي الطب الحيوي في جميع أنحاء العالم الطريقة التي يتعامل بها الأطباء مع المرض والصدمات، مما أدى إلى زيادة جودة ومدة عمر الإنسان، وحققت نجاحاتٍ باهرة في الصعيد الطبي.[٢]


يرتبط مستقبل الهندسة الطبية بفروعها ارتباطًا وثيقًا بالتقدم والإنجازات التي يحرزها الإنسان في المجالات المختلفة مثل الكيمياء وعلوم المواد والبيولوجيا، والمشكلات والعقبات التي تنشأ مع هذا التقدم، كما هو الحال في معظم التخصصات الأخرى.[٢]

المراجع

  1. ↑ "Biomedical Engineering", sciencedirect, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  2. ^ أ ب ت ث ج ح "Biomedical Engineering", mtu, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  3. ^ أ ب "Biomedical engineering", sydney, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  4. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر "What Types of Jobs Can I Get In Biomedical Engineering?", topmastersinhealthcare, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  5. ↑ "What is Bioinstrumentation?", albany, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  6. ↑ "WHY STUDY BIOMATERIALS ENGINEERING AT ALFRED UNIVERSITY?", alfred, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  7. ↑ "Biomechanics", embs, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  8. ↑ "Biorobotics", embs, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  9. ↑ "Bioengineering", britannica, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  10. ↑ "Tissue Engineering & Regenerative Medicine", embs, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  11. ↑ "Clinical Engineering", sciencedirect, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  12. ↑ "MS in Biomedical Engineering (Medical Imaging & Imaging Informatics)", viterbigradadmission, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  13. ^ أ ب "What is Orthopedic Bioengineering?", topmastersinhealthcare, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  14. ↑ "Rehabilitation Engineering", embs, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  15. ↑ "Neural Engineering", embs, Retrieved 8/3/2021. Edited.
  16. ↑ "Biomedical Engineering Continues to Make the Future", lifesciences, Retrieved 8/3/2021. Edited.
5856 مشاهدة
للأعلى للسفل
×