معرفی رشته مهندسی پزشکی

هدف:

علم مهندسی پزشکی عبارت است از کاربرد مهندسی در پزشکی از طریق مطالعه‌ی اصول و عملکرد سیستم‌های زنده و مدل‌سازی آن، به کار گرفتن اطلاعات و نتایج حاصل در جهت تشخیص و درمان بیماری‌ها و همچنین جایگزین کردن اسکلت بندی‌های صدمه دیده در بدن. هدف این رشته تربیت متخصصانی است که بتوانند از عهده‌ی تجهیز، نگهداری و طراحی دستگاههای پزشکی برآیند؛ یعنی مهندس الکترونیک مجربی باشند که با زمینه‌های پزشکی نیز آشنایی داشته و در نتیجه می‌توانند دستگاه‌های پزشکی را طراحی کرده و بسازند یا اینکه مسؤول سفارش دستگاه از خارج کشور باشند. دیگر توانایی‌های داوطلبان ورود به این رشته به شمار می‌آید.

تواناییهای فارغ التحصیلان

این رشته به گونه‌ای طراحی شده است که دانش‌آموختگان (فارغ التحصیلان) آن می‌توانند در زمینه‌ی طراحی، بهره‌برداری، نظارت، مدیریت، و نگهداری از سیستمهای مربوط به این رشته وارد شوند. آنها در این راستا وظایف زیر را می‌توانند برعهده گیرند:

الف) نصب و راه‌اندازی دستگاه‌ها، وسایل پزشکی و تجهیزات فنی بیمارستان‌ها.

ب) تعمیر و نگهداری تجهیزات بیمارستانی.

ج) مشاوره‌ی فنی در سفارش و خرید دستگاه‌های پزشکی.

د) کمک در به کارگیری بهینه از دستگاه‌های پزشکی.

هـ) همکاری در طراحی دستگاه‌های پزشکی.

و) همکاری در طرح‌های تحقیقاتی پزشکی.

ز) مسؤولیت فنی و مهندسی بیمارستان.

ح) ساخت وسایل و تجهیزات بیمارستانی.

زمینه‌های تحقیقاتی در رشته مهندسی پزشکی:

برخی از زمینه‌های تحقیقاتی که دانشجویان این رشته می‌توانند در آن فعالیت کنند عبارتند از:

۱ـ پردازش سیگنالهای حیاتی

EMG/ECG/EEG .

2ـ پردازش تصویر در پزشکی و سیستم‌های آندوسکوپی.

۳ـ کاربرد لیزر در پزشکی.

۴ـ مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل (آنالیز) سیستم‌های فیزیولوژیک.

۵ـ به کارگیری رباتیک در طراحی‌های پزشکی.

۶ـ سیستم‌های هوشمند و علوم شناختی.

۷ـ دست سیبرنتیکی و سیستم‌های عصبی ـ عضلانی.

۸ـ مهندسی توان بخشی و اندام‌های مصنوعی.

۹ـ پردازش گفتار و نوشتار.

۱۰ـ بررسی پدیده‌ی خواب و بیهوشی.

۱۱ـ کاربرد فلزات و سایر مواد در بدن.

۱۲ـ رگ‌های مصنوعی و کاربرد لیزر در تولید اجزای زیست سازگار در بدن.

۱۳ـ شبکه‌های عصبی، مدل‌سازی ساختار و توابع عملکرد مغز انسانی، مدل‌سازی درک و تولید گفتار در انسان…

طرحهای تحقیقاتی:

نمونه‌هایی از طرح‌های تحقیقاتی که توسط دانشجویان رشته‌ی مهندسی پزشکی انجام شده است، به شرح زیر است.

۱ـ طرح (پروژه) پای مصنوعی.

۲ـ طراحی و ساخت دستگاه فشارسنج.

۳ـ طراحی و ساخت دستگاه آپتولموسکوپی.

۴ـ طراحی و ساخت دستگاه تنفس مصنوعی.

۵ـ تشخیص بیماری (M.S) از طریق بررسی پتانسیل‌های برانگیخته.

۶ـ طراحی و ساخت دستگاه دیاترمی.

۷ـ تفسیر اتوماتیک (ECG) به منظور تشخیص بیماری‌های قلبی، عروقی.

۸ـ آشکارسازی (QRS) توسط تکنیک‌های هوشمند.

۹ـ بررسی بیماری‌های پارکینسون توسط تفسیر دست نوشته.

۱۰ـ طراحی و ساخت هوتر مانیتورینگ.

۱۱ـ طراحی و ساخت سنسور فنواکوستیک.

۱۲ـ تجزیه و تحلیل (آنالیز) یک نمونه (مدل) ریاضی برای جریان خون در دریچه‌های قلب با استفاده از معادلات ناویراستوکس.

۱۳ـ طراحی و ساخت دستگاه قالب‌گیری دورانی برای تهیه‌ی لنزهای نرم چشم.

۱۴ـ بررسی روشهای نظری و عملی ساخت وسایل جراحی.

۱۵ـ ساخت دستگاه اندازه‌گیری بیوچسبندگی لایه‌های نرم بدن.

گرایش‌های مقطع لیسانس:

این رشته در خارج از کشور دارای دو گرایش الف) مهندسی زیست پزشکی ب) مهندسی پزشکی بالینی می‌باشد. که مهندسی زیست پزشکی بیشتر در زمینه‌ی طراحی و ساخت ابزار پزشکی و ثبت سیگنال‌های حیاتی می‌باشد و ارتباط زیادی با مهندسی برق دارد. مهندسی پزشکی بالینی بیشتر به بیمارستان‌ها و مراکز درمانی ارتباط دارد. در ایران در مقطع کارشناسی فقط مهندسی پزشکی بالینی یا بیوالکتریک تدریس می‌شود ولی با این حال درس‌های گرایش مهندسی زیست پزشکی هم ارایه می‌شود.

آینده‌ی شغلی، بازار کار، درآمد:

«در حال حاضر بازار کار هیچ رشته‌ای در حد ایده‌آل نیست و این شامل حال رشته‌ی مهندسی پزشکی نیز می‌شود اما بدون شک وضعیت فارغ‌التحصیلان این رشته، نسبت به رشته‌های مهندسی دیگر، مطلوب‌تر است. چون ارزش اقتصادی وسایلی که مهندسین پزشکی طراحی، تعمیر، نگهداری یا خریداری می‌کنند، بسیار بالا است. برای مثال اگر یک کامپیوتر یک یا دو میلیون تومان قیمت دارد، یک دستگاه پزشکی بطور متوسط ده‌ها میلیون تومان می‌ارزد. برای همین مسؤولان بیمارستان‌ها بطور نسبی برای حفظ و نگهداری آنها اهمیت بسیاری قائل‌اند. این امر باعث شده تا بسیاری از فارغ‌التحصیلان ما حتی دانشجویان ترم‌های آخر جذب بازار کار شوند. بویژه اگر فارغ‌التحصیل این رشته اصراری نداشته باشد که در تهران کار کند، می‌تواند در شهرستان‌ها جذب بیمارستان‌ها، سازمان تامین اجتماعی و مراکز متعدد دیگر شود».

فارغ‌التحصیلان همچنین می‌توانند در مراکز تحقیقاتی از قبیل موسسه‌ی استاندارد، بنیاد مستضعفان و جانبازان، مرکز تحقیقات وزارت دفاع و سایر مراکز تحقیقاتی مشغول کار شوند.

وزارت بهداشت، وزارت فرهنگ و آموزش عالی، وزارت صنایع، سازمان تامین اجتماعی، بیمارستان‌های دولتی و خصوصی و … از سایر اماکنی هستند که مهندسین پزشکی می‌تواند در آنجا مشغول به کار شوند.

صنعت و بازار کار رشته مهندسی پزشکی

گرایش‌ها و جهت‌گیری‌های کاری رشته مهندسی پزشکی، واقعاً وسیع است و زمینه‌های مختلفی از الکترونیک و پردازش سیگنال و مباحث نرم افزاری گرفته تا طراحی ، ساخت ، راه اندازی ، نصب و تعمیر دستگاهها و قطعات پزشکی یا اندام مصنوعی، همچنین مواد به کار رفته در این وسایل را شامل می‌شود. جدا از این توضیحات، زمینه‌های کاری این رشته را می‌توان به ۳ بخش کلی تقسیم کرد:

طراحی و ساخت:
الف- طراحی و ساخت دستگاههای آزمایشگاهی و الکترونیکی و تجهیزات مربوط به آنها، نظیر وسایل مخصوصی که با تکنیکهای خاص، عناصر موجود در یک نمونه (مثلاُ نمک خون و …) را به طرز دقیقی اندازه‌گیری کند مانند اسپکتروفتومتر که با تکنیکهای نوینی کار می‌کنند.
ب- طراحی و ساخت بخشهای مکانیکی و برقی سیستم‌های تصویرگر پزشکی، مانند سیستم‌های سونوگرافی، رادیوگرافی، سی‌تی‌اسکن و دیگر دستگاههای که تصاویر ثابت یا محرکی را از بسیاری از بخشهای بدن به نمایش می‌گذارند.
ج- طراحی و ساخت سیستم‌های اندازه‌گیری پزشکی و بیمارستانی، نظیر دستگاههای دریافت کننده سیگنالهای مغزی.
د- طراحی و ساخت قطعات و اندام مصنوعی بدن و موادی که در طول، تشخیص، درمان و معالجات بیماریها بکار می‌رود.

تعمیر و نگهداری و بهینه سازی:
از دیگر زمینه‌های کاری مهندسی پزشکی می‌توان به تعمیر، نصب، راه‌اندازی و نگهداری وسایل مورد نیاز است و البته واضح است که این نیروی مجرب باید دارای اطلاعات کافی در مورد قطعات و جزئیات کار آن وسیله یا دستگاه باشد.
در کنار این موارد، مسأله بهینه سازی یا تلفیق دستگاهها و عملکرد آنها نیز مطرح است. پروژه کنترل کامپیوتری فشار خون، یا پروژه سه بعدی سازی تصویر دستگاه MRI ، جزء همین بهینه سازی‌ها هست. دامنه کاربری این زمینه چنان وسیع است که اکنون سالانه چندصد مقاله در معتبر‌ترین نشریات جهانی مهندسی پزشکی در این زمینه چاپ می‌شود و بیشترین تعداد پروژه‌ها برروی موضوع تلفیق و بهینه سازی انجام می‌شود.

تشخیص بیماری و درمان:
یکی از مهمترین مباحث مطرح در زمینه پزشکی، بحث استفاده از لیزر در پزشکی (چه در تشخیص و چه در درمان) است. اصولاً لیزر از همان ابتدا با توجه به قابلیتهای منحصر به فردی که داشت، به عنوان یک انتخاب خوب برای بهینه سازی عملکرد بسیاری از سیستم‌ها بکار گرفته شده.
استفاده از لیزر برای تشخیص ضایعات چشمی یا نمایش فشار خون در نازکترین مویرگها یا سوراخ کردن و یا ایجاد کانال مصنوعی در قلب، سوزاندن و بریدن برخی ضایعات درونی یا تومور‌های مختلف و . . . روز به روز درحال افزایش است. بحث شبکه‌های عصبی طبیعی و درمان انواع ضایعات عصبی مانند ضایعات نخاعی با کمک تحریکات الکتریکی و با کمک علم ژنتیک نیز از بحثهای مهم و جدید رشته مهندسی پزشکی است.
کارشناسی مهندسی پزشکی، به نوعی هم خانواده همان رشته برق و الکترونیک است و این قرابت و نزدیکی حتی در دوره‌های کارشناسی ارشد و دکترا نیز تا حدی ادامه می یابد. بنابراین یک دانشجوی مهندسی پزشکی در دوره کارشناسی تقریباً ملزوم به گذراندن تمامی دروس اصلی مجموعه مهندسی برق است و به همین خاطر، فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی پزشکی می‌توانند گرایش‌های کارشناسی ارشد مجموعه مهندسی برق را انتخاب کنند و همپای مهندسین کنترل، مخابرات، قدرت و الکترونیک، به تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی برق بپردازند.
بنابراین، عنوان مهندس پزشکی به هیچ عنوان نباید باعث شود که داوطلبان تصور کنند که این رشته
بی ارتباط یا کم ارتباط با مباحث ریاضی و مهندسی است، چون دانشجویان این رشته به طور کامل با ریاضیات مهندسی پیشرفته و فیزیک در ارتباطند و از سنگین‌ترین نوع ریاضیات، به عنوان ابزار کار، دائماً بهره می‌برند، تا آنجا که دانشجویان این رشته، تا دروس ریاضیات مهندسی پیشرفته و معادلات دیفرانسیل و فیزیک الکتریسیته، موج، ارتعاش و حرکت را نگذرانند، قادر به اخذ دروس چندانی در دانشگاه خود نیستند.

توانایی‌های مورد نیاز و قابل توصیه

الف) توانایی علمی: دانشجوی این رشته لازم است در دروس ریاضی و فیزیک قوی باشد زیرا باید دید پایه‌ای قوی در مهندسی الکترونیک داشته باشد؛ یعنی با کوشش و مطالعه‌ی بسیار، هم در دروس اصلی رشته‌ی الکترونیک و هم در دروس تخصصی خود توانمند باشد.

همچنین باید ذهنی خلاق همراه با قدرتِ خلق، آفرینش و ابداع مدل‌ها داشته باشد تا نمونه‌های متفاوت در زمینه‌ی آلات و وسایل پزشکی را بسازد.

ب) توانایی جسمی: دانشجوی این رشته باید محیط کار بیمارستانی را دوست بدارد؛ یعنی علاقه‌مند باشد که در بیمارستان و یا محیط‌های مرتبط فعالیت کند.

ج) علاقمندی‌ها: داوطلبان این رشته باید با تمایل و رغبت شخصی آن را و محیط کار ان را انتخاب نمایند.

د) توانایی مالی: مورد خاصی ذکر نشده است.

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر: (کارشناسی ارشد و …)

امکان ادامه تحصیل در دوره کارشناسی ارشد در رشته مهندسی پزشکی در سه گرایش عمده بیوالکتریک بیومکانیکی و بیومواد فراهم است. همچنین این رشته دارای دکترای تخصصی نیز می‌باشد. دانشجو برای گذراندن دوره کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی باید ۳۸ واحد درسی و تحقیقاتی شامل ۲۴ واحد درسهای تخصصی، ۲ واحد سمینار و ۱۲ واحد پروژه را با موفقیت بگذراند.

رشته‌های مشابه و نزدیک به این رشته:

این رشته حدود۸۰%دارای دروس مهندسی الکترونیک است و لذا با مهندسی برق و الکترونیک در رابطه‌ای تنگاتنگ است. البته در این رشته از واحدهای پزشکی قسمت‌های فیزیولوژی و آناتومی هم تدریس می‌شود.

وضعیت نیاز کشور به این رشته در حال حاضر:

با توجه به توضیحات آورده شده و نوپا بودن این رشته در کشورمان به نظر می‌رسد تا سالیان متمادی امکان اشتغال برای فارغ‌التحصیلان این رشته میسر باشد. ولی باید به موارد گفته شده شرایط خاص جامعه و هماهنگ نبودن بخش مهندسی و بخش پزشکی را افزود. در نهایت می‌توان گفت برای ارتقای کیفی خدمات پزشکی، دستگاه‌هاـ نیاز به متخصصان این رشته روزافزون است.

«در حال حاضر مسوولیت سفارش دستگاه‌های پزشکی بر عهده پزشکان است. متخصصانی که تنها نحوه‌ی استفاده از تجهیزات پزشکی را می‌دانند و هیچ اطلاعی از کیفیت فنی دستگاه‌ها ندارند. از سوی دیگر چون در بیمارستان‌ها مسوولیت نگهداری و تعمیر تجهیزات پزشکی برعهده‌ی مهندس پزشکی نیست، بیمارستان‌های ما به گورستانی از دستگاه‌های پزشکی تبدیل شده‌اند، تجهیزاتی که به دلیل اِشکالات جزئی استفاده نمی‌شوند.

یکی از دانشجویان ما که برای کارآموزی به بیمارستان رفته بود، تعریف می‌کرد که یک یونیت (صندلی دندانپزشکی) را با وجود قیمت گران آن، فقط به خاطر این که سرپیچ لامپش خراب بود، کنار گذاشته بودند. البته تعویض یک قطعه یا تعمیر آن وظیفه مهندس پزشکی نیست. اما چون او به کلیّت دستگاه اشراف دارد، می‌تواند اشکال آن را تشخیص دهد. سپس تکنسین قطعه مورد نظر را تعویض یا تعمیر کند.

همچنین یک مهندس پزشکی می‌تواند یک دستگاه پزشکی را به درستی راه‌اندازی کرده و نحوه‌ی استفاده صحیح آن را به پرستاران یا دیگر کارکنان بیمارستان آموزش دهد. برای مثال بسیاری از دستگاه‌های پزشکی نیاز به یک زمین دارد (نقطه‌ای که پتانسیل آن صفر باشد). برای ساخت این زمین ما در ابتدا نیاز به چاهی داریم که عمق آن امکان دارد ۲ متر، ۱۰ متر یا ۷۰ متر باشد تا از خطر برق گرفتگی جلوگیری شود. اما ما می‌بینیم که در بسیاری از بیمارستان‌ها، زمین دستگاه را به شوفاژ وصل می‌کنند، در حالی که این کار نه تنها غیرعلمی است بلکه خطرناک نیز می‌باشد. به همین خاطر در کشورهای پیشرفته هر بیمارستانی، یک دپارتمان مهندسی پزشکی دارد که در بخش‌های مختلف بیمارستان فعالیت دارند.

برای مثال در اتاق عمل هنگامی که دکتر ارتوپد می‌خواهد پلاتین را در پای شکسته قرار دهد، ابتدا مهندس پزشک میزان گشتاوری که باید به پلاتین وارد شود اندازه‌گیری می‌کند تا از شکسته شدن پلاتین تحت فشارهای مختلف جلوگیری شود و سپس پزشک عمل جراحی را انجام می‌دهد. یا در کنار اتاق عمل یک کارگاه تراش وجود دارد و میله‌هایی را که در شکستگی‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، برحسب شکل و اندازه عضو شکسته شده، می‌تراشند تا عضو شکسته پس از ترمیم کوتاه یا بلند نشود. حال این وظیفه‌ی یک مهندس پزشکی است که دستور ساخت یا تراشیدن میله‌ها را بدهد. و در نهایت یک مهندس پزشکی می‌تواند در مؤسسات و شرکت‌های خصوصی یا دولتی، در زمینه‌ی ساخت تجهیزات پزشکی فعالیت کند. برای مثال فارغ‌التحصیلان ما به راحتی می‌توانند دستگاه شنوایی سنجی را بسازند. دستگاهی که به وسیله‌ی آن باید تمامی کودکانی که می‌خواهند برای سال اول دبستان ثبت نام کنند، مورد سنجش شنوایی قرار گیرند. اما متاسفانه حتی بعضی از مراکز استان‌های ما چنین دستگاهی را ندارند.

این همه، بیانگر ضرورت حضور متخصصان مهندسی پزشکی در جامعه است».

پیش‌بینی وضعیت آینده‌ی این رشته در ایران: (نظر کارشناس)

با توجه به توضیحات گفته شده آینده‌ی این رشته در ایران از چشم‌انداز روشنی برخوردار است، به شرط هماهنگی بخش پزشکی و بخش مهندسی. ضرورت وجود مهندسان پزشکی در بیمارستان‌ها، خرید تجهیزات و … در صرفه‌جویی اقتصادی هم کاملاً احساس می‌شود. در نهایت می‌توان گفت که زمینه‌ی توسعه‌ی این رشته فراهم است و برای کار بیشتر فضای مناسبی دارد.