Transcript مهندسی پزشکیx
Slide 1
Slide 2
مهندسی
پزشکی
گرد آورنده :امنی سعیدی
اس تاد راهامن :دکرت دلریی
اس تاد :دکرت عبدالعایل
Slide 3
بیا ن تاریخچه ی مهندس ی پزشکی
ارائه ی یک تعریف کامل از واژه ی مهندس ی پزشکی و اینکه یک مهندس پزشکی چه کس ی است ؟
ّ
ّ
معرفی رشته ی مهندس ی پزشکی برای دست یابی به یک دید کلی نسبت به این رشته
آنچه خواهیم
دید
ّ
معرفی گرایش ها ی این رشته در مقاطع کارشناس ی و کارشناس ی ارشد
بیان واحد های درس ی هر کدام از گرایش های این رشته
فعالیت و توانایی های فارغ ّ
آشنایی با زمینه های ّ
التحصیالن هر کدام از گرایش ها
مهندس ی پزش ـ ــکی در ایران !!!
آینده ی شغلی فارغ ّ
التحصیالن این رشته ،زمینه های کاری،و درآمد تخمینی آن ها !
Slide 4
تاریخچه
دریک دیدگاه وسیع تالش های هزاران سال پیش ،مسیر پیشرفت مهندس ی پزشکی را برای ما در این قرن هموار
ساخته است.در سال 2000میالدی باستان شناسان در آملان یک مومیایی سه هزار ساله را کشف کردند که یک
عضومصنوعی چوبی همانند یک انگشت چوبی در پایش بکار گرفته شده بود که ممکن است قدیمی ترین عضو
مصنوعی شناخته شده باشد.
یونانیان همچنین از یک نی تو خالی برای شنیدن و دیدن آنچه که در بدن انسان رخ میدهد استفاده می کردند.
در سال 1816میالدی فیزیکدان فرانسوی Rene laennecبا قرار دادن گوشش در نزدیکی قفسه ی سینه
ی بیمار و با استفاده از یک روزنامه ی لوله شده به صداهای درون آن گوش داد. .تکامل ایده ی او امروزه به
ساختن گوش ی طبی منجر شده است!
هیچ موضوعی در تکنولوژی پزشکی پیشرفت نمی کند مگر آنکه تندرستی انسان را تامین کند .دستگاه های امروزه
آمدند.
بوجود
اولیه
موفق
دستگاههای
تغییر
از
پزشکی
مهندس ی
ی
ابزارهایی مانند دندان های چوبی و عصاهای زیر بغل به ابزار های شگفت مدرن که شامل دستگاههای تنظبم
کننده ی ضربان قلب ،ماشین های دیالیز و ابزارهای تشخیص ی و تکنولوژی تصویربرداری در انواع مختلف (آنژ یو
گرافی ،مامو گرافی ،رادیو لوژی )...،و اعضای مصنوعی شامل ایمپلنت ها و....می باشند ارتقاء یافته اند .
Slide 5
Slide 6
مهندس پزشکی کیست ؟
مهندس پزشك با استفاده از تخصص هاي موجود در رشته هاي
مهندس ي پايه ( الكترونيك ،مكانيك ،مواد و )...مسائل موجود در
زيست شناس ي را تجزيه و تحليل ميكند و مدل جامعي براي سالمتي و
زندگي بهتر فراهم مي آورد
مهندس پزشك مي تواند ديگر افراد متخصص در زمينه هاي پزشكي
( پزشكان ،پرستارها ،تكنسین هاو )...را هماهنگ كند و ياري دهد. .
مهندسان پزشكي بايد داراي استعداد و خالقيت وسيعي در زمينه ي
طراحي تجهیزات پزشكي ،تصميم گیري و برنامه ريزي براي گردآوري
دانش و انجام دادن تحقيقات بيشتر براي حل مسائل باليني و پزشكي
باشند.
Slide 7
مهندس ی پزشکی چیست ؟
اسم اين رشته به خوبي انتخاب شده و تركيبي صحيح از دو گروه رياض ي و تجربي است .مهندس ي و پزشكي همكاري
مطلوب و شايسته اي را در كمك به بيماران و پزشكان آغاز كرده اند
گرايشها و جهتگیريهاي كاري رشته مهندس ي پزشكي ،واقعا وسيع است و زمينههاي مختلفي از الكترونيك و پردازش سيگنال
و مباحث نرم افزاري گرفته تا طراحي ،ساخت ،راه اندازي ،نصب و تعمیر دستگاهها و قطعات پزشكي يا اندام مصنوعي،
همچنین مواد به كار رفته در اين وسايل را شامل ميشود.
کارشناس ي مهندس ي پزشكي ،به نوعي هم خانوادة همان رشته برق و الكترونيك است و اين قرابت و نزديكي حتي در
دورههاي كارشناس ي ارشد و دكترا نیز تا حدي ادامه مي يابد .بنابراين يك دانشجوي مهندس ي پزشكي در دوره كارشناس ي
تقريبا ملزوم به گذراندن تمامي دروس اصلي مجموعه مهندس ي برق است و به همین خاطر ،فارغالتحصيالن رشته
مهندس ي پزشكي ميتوانند گرايشهاي كارشناس ي ارشد مجموعه مهندس ي برق را انتخاب كنند و همپاي مهندسین كنترل،
مخابرات ،قدرت و الكترونيك ،به تحصيل در مقطع كارشناس ي ارشد مهندس ي برق بپردازند
Slide 8
مهندس ی پزشکی
Slide 9
پردازشطراحی و
ساختحياتي
سيگنال هاي
بیومکانیک
پردازش تصاوير پزشکي
تعمیر و نگهداری و بهینه سازی
بیوالکتریک
پردازش صوت وگفتار
تشخیص بیماری و درمان
مدلسازي سيستم هاي بيولوژيک
گرایش های مهندس ی پزشکی
(در ای ـ ـران)
بیومتریال
ثبت سيگنال هاي حياتي
ّ
طراحی بخش های الکترونیکی
بالینی
ساخت سيستم هاي درماني
Slide 10
بیومکانیک
بیو مکانیک دانش مطالعه سيستم های حياتی از ديد مکانيکی است .بيو مکانيک از
ابزار مکانيک برای مطالعات و بررس ی کارکرد اندام حياتی استفاده می کند .اين علم
طيف گسترده ای را از مطالعه تئوری تا کاربردهای عملی می پوشاند.
مطالعه کامل مکانيک شامل دو موضوع اساس ی می
باشد:
استاتيک ،که مطالعه اجسامی است که ،در اثر نیروهايی که بر آن ها اعمال می
شود ،در حال سکوني يا وضعيت تعادل باقی میمانند
و ديناميک ،که مطالعه اجسام متحرک است .ديناميک را به نوبه خود می توان به
زير گروه های سينماتيک و سينتيک تقسيم بندی نمود.
سينماتيک را می توان علم حرکت ناميد ،زيرا ااين علم ،در مورد روابطی بحث می کند که مابین جابجايی ها ،سرعت ها و شتاب
ها در حرکت انتقالی و دورانی وجود دارند .اين علم با نیروهای درگیر کاری ندارد بلکه فقط به توصيف حرکت ناش ی از آن ها می
پردازد .سينتيک در مورد اجسام متحرک و نیروهايی بحث می کند که عمل می نمايند تا ايجاد حرکت کنند. .
Slide 11
زمينههاي كاري اين گرایش را ميتوان به 3بخش كلي تقسيم كرد:
-1طراحي و ساخت :
الف -طراحي و ساخت دستگاههاي آزمايشگاهي و الكترونيكي و تجهیزات مربوط به آنها ،نظیر وسايل
ا
مخصوص ي كه با تكنيكهاي خاص ،عناصر موجود در يك نمونه (مثال نمك خون و )...را به طرز
دقيقي اندازهگیري كند
ب -طراحي و ساخت بخشهاي مكانيكي و برقي سيستمهاي تصويرگر پزشكي ،مانند سيستمهاي
سونوگرافي ،راديوگرافي ،س يتياسكن و ديگر دستگاههاي كه تصاوير ثابت يا متحركي را از بسياري از
بخشهاي بدن به نمايش ميگذارن
ج -طراحي و ساخت سيستمهاي اندازهگیري پزشكي و بيمارستاني ،نظیر دستگاههاي دريافت
كنندة سيگنالهاي مغزي.
د -طراحي و ساخت قطعات و اندام مصنوعي بدن و موادي كه در تشخيص ،درمان و
معالجات بيماريها بكار ميرود.
Slide 12
-2تعمیر و نگهداري و بهينه سازي:
از ديگر زمينههاي كاري مهندس ي پزشكي ميتوان به تعمیر ،نصب ،راهاندازي و نگهداري
وسايل مورد نياز است و البته واضح است كه اين نیروي مجرب بايد داراي اطالعات
كافي در مورد قطعات و جزئيات كار آن وسيله يا دستگاه باشد.
-3تشخيص بيماري و درمان:
يكي از مهمترين مباحث مطرح در زمينه پزشكي ،بحث استفاده از لیزر در پزشكي (چه در
تشخيص و چه در درمان) است.
استفاده از لیزر براي تشخيص ضايعات چشمي يا نمايش فشار خون در نازكترين مويرگها يا
سوراخ كردن و يا ايجاد كانال مصنوعي در قلب سوزاندن تومورهاي مختلف و . . .روز به
روز درحال افزايش است.
Slide 13
بیوالکتریک
این گرایش از مهندس ی پزشکی دامنه بسیار وسیعی را شامل می شود اما در تعریفی کوتاه ،
بیوالکتریک را می توان علم استفاده از اصول الکتریکی ،مغناطیس ی و الکترومغناطیس ی در
حوزه پزشکی دانست.
در واقع یک مهندس بیوالکتریک عالوه بر این که به تمام گرایشهای مهندس ی
برق (به ویژه گرایش الکترونیک در مقطع کارشناس ی و گرایشهای کنترل و
مخابرات در مقاطع باالتر) با دیدگاهی از حوزه علم خود نظر دارد ،از برخی از
شاخه های مهندس ی کامپیوتر و فناوری اطالعات نیز در حیطه علم مهندس ی
پزشکی کمک می گیرد .
اهم حوزه هايی که یک مهندس بیوالکتریک در آن فعالیت می کند عبارتند از
:
الف – پردازش سيگنال هاي حياتي
ّ
اين مبحث در واقع بخش ي از مبحث كلي ”پردازش سيگنال“ است كه مورد بررس ي و
استفاده بسياري از گرايشهاي مهندس ي ،به ويژه مهندس ي مخابرات و الكترونيك ميباشد،
ّاما بنا به ماهيت خاص سيگنال مورد پردازش دركارهاي پزشكي حياتي الزامي است كه به
اين مبحث موجوديت خاص و ويژهاي داده است.
Slide 14
ب -پردازش تصاوير پزشکي و سيستم هاي تصوير برداري
تصاوير پزشكي با توجه به آنكه وضعيت بدن را به صورت دو بعدي و حتي سه
بعدي (بوسيله كامپيوتر) نشان ميدهند ،يكي از مهمترين وسايل تشخيص براي
پزشكان هستند كه همواره بخش عظيمي از تحقيقات را به خود اختصاص
دادهاند..
پ -پردازش صوت وگفتار و طراحي سيستم هاي گفتار درماني و کمک همراه معلولین
گفتاري
در دانشکده های برق و کامپیوتر معموال به سيگنال گفتار به صورت يک سيگنال عادی
که حاوي اطالعاتی است که بايد به هر صورت ممکن از آن استخراج گردد ،نگاه مي
شود در حاليکه در دانشکدة مهندس ي پزشکي ،محققین در پي دنبال کردن مسئله و
مدلسازي آن به صورتي هستند که تا حد ممکن با مبانی زيستی توليد گفتار در انسان
هماهنگي داشته باشد و سعي مينمايند از روشهاي استخراج ويژگي و مدلهائي استفاده
کنند که به روشهای زيستي انساني نزديکتر باشند
موارد ديگر مربوط به اين رشته ،طراحي و ساخت وسایل و تجهیزات تشخيص ی مثل
شنوائي سنجي و ثبت و پردازش سيگنالهای برانگيختة شنوائي ،انجام پردازش های
الزم در اعضای مصنوعي شنوائي مثل حلزون مصنوعي گوش و ساخت دستگاههائي
است که به کمک افراد الل و يا داراي مشکالت حاد گفتاري بيايند و به صورت
دستگاهي کمک همراه معلول و يا کمک درمان او عمل نمايند..
Slide 15
ت -مدلسازي سيستم هاي بيولوژيک
مدلسازي سيستمهاي بيولوژيک محدود به دايرة خاص ي نيست و از مدلسازي ّ
کمي و کيفي يک سلول تا مدلسازي سيستم
اعصاب مرکزي انسان ،يعني مغز ،ادامه مييابد .از آن ميان ،به عنوان مثال ميتوان به موارد پرکاربرد زير اشاره نمود:
• مدلسازي عضالت و سيستم عصبی محرک آنها
• مدلسازي نخاع
• مدلسازي قشرهاي حرکتي مغز.
• مدلسازي نواحي ديداري ،شنيداري و ادراکي مغ
•...
ث -طراحي بخش هاي الکترونيکي و کنترل اعضاء و اندام مصنوعي
از بخش های مهم و تخصص ی رشتة مهندس ي پزشکي طراحي و ساخت اندام مصنوعي
است .در اين راه عالوه بر تخصصهای بيومکانيک جهت طراحي و ساخت بخشهای
مکانيکي اندام مصنوعي و بيومواد جهت سازگار ساختن آنها با ويژگيها و حساسيتهای
اندام طبيعي که در مجاورت آنها قرار ميگیرند ،در مواردي که اندام مصنوعي از نوع
فعال هستند ،نيازمند مدارات الکتريکي ،الکترونيکي و ديجيتالي ميباشند
از اين نوع اندام مصنوعي برای مثال ميتوان از دست و پاي مصنوعي فرمانپذير،
حلزون مصنوعي گوش و چشم مصنوعي نام برد که همگي از فنآوريهای بسيار
پيشرفتة روز استفاده ميکنند.
Slide 16
ج -ثبت سيگنال هاي حياتي و طراحي سيستم هاي مانيتورينگ بيمارستاني
اين بخش مربوط به طراحي و ساخت وسايلي جهت ثبت دادهها و عالئم حياتي از بيمار می
شود .با توجه به تواناييها و گسترش روزافزون فنآوري ديجيتال ،اين سخت افزارها
غالبا به كامپيوتر متصلند و لذا توليد مدارهاي واسط مناسب بوسيلة فنآوري روز يكي از
زير مجموعههاي مهم تحقيقاتي در اين مقوله محسوب ميشود.
ح -طراحي و ساخت سيستم هاي درماني و آزمايشگاهي پزشکي
در اين بخش تجهیزات فراواني وجود دارد كه برخالف موارد بيان شده كه در
تشخيص كاربرد داشتند ،در درمان بيماريها كاربرد دارند و با وجود نياز فراوان به آنها
در نقاط مختلف كشور ،تا كنون در كشور ساخته و به صورت عمده عرضه
نشدهاند .محققان و متخصصان بيوالكتريك قادر به ساخت اينگونه تجهیزات می
باشند و باید تا حد امكان به توليد داخل نمودن آنها اقدام نمايند .مواردي از اين
دست را ميتوان به شرح زير ذكر كرد:
•سنگ شكنهاي كليه
•تجهیزات فیزيوتراپي و كايروپراكتيك
•تجهیزات راديوتراپي
•لیزرها
•. . .
Slide 17
نمونــه دستگاه
مانیتورینگ
show
Slide 18
بیومتریال
رشتهي بيومتريال كه يكي از گرايشهاي زير مجموعهي مهندس ي پزشكي است از حدود
50سال پيش به عنوان يك زمينهي علمي مطرح شد و همانند ديگر گرايشهاي
مهندس ي پزشكي برپايهي تركيب چند رشته بنا شد.
در اين رشته بطور معمول برروي تهيهي مواد گوناگون مصنوعي و طبيعي ،طراحي
روشهاي ساخت و قالبگیري نهايي ماده و در نهايت اصالح مواد براي كاربرد
اختصاص ي در پزشكي ،تحقيق صورت ميگیرد.
بطور كلي موارد استفادهي بيومتريالها در جايگزيني و تعويض اعضاء و
اندامهايي از بدن است كه بر اثر بيماري يا آسيب ،كاربري خود را از دست
دادهاند تا از اين طريق جراحت يا بيماري اعضاء مذكور التيام پذيرد ،كاربري و
عمل آنها اصالح شود و ناهنجاري يا وضعيت غیر طبيعي آنها تصحيح گردد.
در بيومتريال زمينههاي مختلف و رو به رشدي وجود دارد كه از آن جمله
ميتوان به مهندس ي بافت ،سيستمهاي رهايش كنترل شده دارو ،اصالح
سطوح مواد ،نانوتكنولوژي ،بيوسنسورها و . . .اشاره كرد .
Slide 19
مهندس ی بال ــینی
عبارت است از ،بکارگیری تکنولوژی برای مراقبتهای پزشکی در
بیمارستانها .
از وظایف این رشته می توان به توسعه و نصب اطالعات کامپیوتری
تجهیزات پزشکی ،خریداری و استفاده از وسائل پیشرفته پزشکی و
همچنین مدیریت بیمارستانها اشاره کرد .
تاسیس رشته مهندس ی پزشکی در ایران با آغاز به کار پروژه سيبرنتيكي
مهندس ی پزشکی به علت ماهیت بین رشته ای خود ،گاه در دانشکده های پزشکی ،گاه در
دانشکده های مهندس ی و گاه با همکاری هر دو تاسیس می شود ،در ایران نخستین گام
بمنظور ايجاد رشته مهندس ي پزشكي با پروژه سيبرنتيكي و تاسيس آزمايشگاه مهندس ي پزشكي
در سال 1366در دانشكده مهندس ي برق دانشگاه صنعتی امیرکبیر برداشته شد و از سال
1374دوره کارشناس ی در سه گرایش بیوالکتریک ،بیومکانیک و بیومتریال در این دانشکده دایر
گردید .
Slide 20
فارغالتحصيالن گرايش بيوالكتريك به راحتي ميتوانند دستگاه شنوايي سنجي بسازند و از سوي
ديگر چون دستگاههاي پزشكي به طور متوسط ميليونها تومان ميارزد و مسؤوالن
بيمارستانها به طور نسبي براي حفظ و نگهداري آنها اهميت بسياري قائلند ،بسياري از
فارغالتحصيالن مهندس ي پزشكي گرايش بيوالكتريك و حتي دانشجويان اين رشته جذب بازار
كار ميشوند
دانش فارغالتحصيالن گرايش بيومكانيك نیز هم در زمينه ساخت اعضاي مصنوعي و هم
در مبحث توانبخش ي مثل ساخت ويلچر يا تخت بيمارستان مورد نياز است.
فارغالتحصيالن مهندس ي پزشكي گرايش بيومتريال يا بيومواد ميتوانند در زمينههاي
مختلف صنايع پزشكي ،كارآيي داشته باشند .براي مثال در كارخانههاي ساخت لوازم
يكبار مصرف مثل سرنگ ،يا دستكشهاي جراحي حضور يك مهندس پزشكي گرايش
بيومواد كامال احساس ميشود .همچنین پليمرهايي كه در بدن انسان استفاده ميگردد
بايد استاندارد داشته باشد كه اين نیز در حيطه وظايف مهندس بيومواد است.
مهندس پزشکی بالینی بر اساس تجربههای خود به تولیدکنندگان وسایل پزشکی در زمینه
بهبود طراحیهای آینده شان مشاوره میدهد درحالی که به عنوان ناظر بر پیشرفت
قسمتهای فنی بیمارستانها ،الگوهای خرید آنهارا با توجه به بخش تولید راهنمایی
میکند .
Slide 21
ّ
متوسط درآمد یک مهندس پزشک !
Slide 22
According to the data, you should be able
to continue for another 20 hours
???
Slide 23
Slide 2
مهندسی
پزشکی
گرد آورنده :امنی سعیدی
اس تاد راهامن :دکرت دلریی
اس تاد :دکرت عبدالعایل
Slide 3
بیا ن تاریخچه ی مهندس ی پزشکی
ارائه ی یک تعریف کامل از واژه ی مهندس ی پزشکی و اینکه یک مهندس پزشکی چه کس ی است ؟
ّ
ّ
معرفی رشته ی مهندس ی پزشکی برای دست یابی به یک دید کلی نسبت به این رشته
آنچه خواهیم
دید
ّ
معرفی گرایش ها ی این رشته در مقاطع کارشناس ی و کارشناس ی ارشد
بیان واحد های درس ی هر کدام از گرایش های این رشته
فعالیت و توانایی های فارغ ّ
آشنایی با زمینه های ّ
التحصیالن هر کدام از گرایش ها
مهندس ی پزش ـ ــکی در ایران !!!
آینده ی شغلی فارغ ّ
التحصیالن این رشته ،زمینه های کاری،و درآمد تخمینی آن ها !
Slide 4
تاریخچه
دریک دیدگاه وسیع تالش های هزاران سال پیش ،مسیر پیشرفت مهندس ی پزشکی را برای ما در این قرن هموار
ساخته است.در سال 2000میالدی باستان شناسان در آملان یک مومیایی سه هزار ساله را کشف کردند که یک
عضومصنوعی چوبی همانند یک انگشت چوبی در پایش بکار گرفته شده بود که ممکن است قدیمی ترین عضو
مصنوعی شناخته شده باشد.
یونانیان همچنین از یک نی تو خالی برای شنیدن و دیدن آنچه که در بدن انسان رخ میدهد استفاده می کردند.
در سال 1816میالدی فیزیکدان فرانسوی Rene laennecبا قرار دادن گوشش در نزدیکی قفسه ی سینه
ی بیمار و با استفاده از یک روزنامه ی لوله شده به صداهای درون آن گوش داد. .تکامل ایده ی او امروزه به
ساختن گوش ی طبی منجر شده است!
هیچ موضوعی در تکنولوژی پزشکی پیشرفت نمی کند مگر آنکه تندرستی انسان را تامین کند .دستگاه های امروزه
آمدند.
بوجود
اولیه
موفق
دستگاههای
تغییر
از
پزشکی
مهندس ی
ی
ابزارهایی مانند دندان های چوبی و عصاهای زیر بغل به ابزار های شگفت مدرن که شامل دستگاههای تنظبم
کننده ی ضربان قلب ،ماشین های دیالیز و ابزارهای تشخیص ی و تکنولوژی تصویربرداری در انواع مختلف (آنژ یو
گرافی ،مامو گرافی ،رادیو لوژی )...،و اعضای مصنوعی شامل ایمپلنت ها و....می باشند ارتقاء یافته اند .
Slide 5
Slide 6
مهندس پزشکی کیست ؟
مهندس پزشك با استفاده از تخصص هاي موجود در رشته هاي
مهندس ي پايه ( الكترونيك ،مكانيك ،مواد و )...مسائل موجود در
زيست شناس ي را تجزيه و تحليل ميكند و مدل جامعي براي سالمتي و
زندگي بهتر فراهم مي آورد
مهندس پزشك مي تواند ديگر افراد متخصص در زمينه هاي پزشكي
( پزشكان ،پرستارها ،تكنسین هاو )...را هماهنگ كند و ياري دهد. .
مهندسان پزشكي بايد داراي استعداد و خالقيت وسيعي در زمينه ي
طراحي تجهیزات پزشكي ،تصميم گیري و برنامه ريزي براي گردآوري
دانش و انجام دادن تحقيقات بيشتر براي حل مسائل باليني و پزشكي
باشند.
Slide 7
مهندس ی پزشکی چیست ؟
اسم اين رشته به خوبي انتخاب شده و تركيبي صحيح از دو گروه رياض ي و تجربي است .مهندس ي و پزشكي همكاري
مطلوب و شايسته اي را در كمك به بيماران و پزشكان آغاز كرده اند
گرايشها و جهتگیريهاي كاري رشته مهندس ي پزشكي ،واقعا وسيع است و زمينههاي مختلفي از الكترونيك و پردازش سيگنال
و مباحث نرم افزاري گرفته تا طراحي ،ساخت ،راه اندازي ،نصب و تعمیر دستگاهها و قطعات پزشكي يا اندام مصنوعي،
همچنین مواد به كار رفته در اين وسايل را شامل ميشود.
کارشناس ي مهندس ي پزشكي ،به نوعي هم خانوادة همان رشته برق و الكترونيك است و اين قرابت و نزديكي حتي در
دورههاي كارشناس ي ارشد و دكترا نیز تا حدي ادامه مي يابد .بنابراين يك دانشجوي مهندس ي پزشكي در دوره كارشناس ي
تقريبا ملزوم به گذراندن تمامي دروس اصلي مجموعه مهندس ي برق است و به همین خاطر ،فارغالتحصيالن رشته
مهندس ي پزشكي ميتوانند گرايشهاي كارشناس ي ارشد مجموعه مهندس ي برق را انتخاب كنند و همپاي مهندسین كنترل،
مخابرات ،قدرت و الكترونيك ،به تحصيل در مقطع كارشناس ي ارشد مهندس ي برق بپردازند
Slide 8
مهندس ی پزشکی
Slide 9
پردازشطراحی و
ساختحياتي
سيگنال هاي
بیومکانیک
پردازش تصاوير پزشکي
تعمیر و نگهداری و بهینه سازی
بیوالکتریک
پردازش صوت وگفتار
تشخیص بیماری و درمان
مدلسازي سيستم هاي بيولوژيک
گرایش های مهندس ی پزشکی
(در ای ـ ـران)
بیومتریال
ثبت سيگنال هاي حياتي
ّ
طراحی بخش های الکترونیکی
بالینی
ساخت سيستم هاي درماني
Slide 10
بیومکانیک
بیو مکانیک دانش مطالعه سيستم های حياتی از ديد مکانيکی است .بيو مکانيک از
ابزار مکانيک برای مطالعات و بررس ی کارکرد اندام حياتی استفاده می کند .اين علم
طيف گسترده ای را از مطالعه تئوری تا کاربردهای عملی می پوشاند.
مطالعه کامل مکانيک شامل دو موضوع اساس ی می
باشد:
استاتيک ،که مطالعه اجسامی است که ،در اثر نیروهايی که بر آن ها اعمال می
شود ،در حال سکوني يا وضعيت تعادل باقی میمانند
و ديناميک ،که مطالعه اجسام متحرک است .ديناميک را به نوبه خود می توان به
زير گروه های سينماتيک و سينتيک تقسيم بندی نمود.
سينماتيک را می توان علم حرکت ناميد ،زيرا ااين علم ،در مورد روابطی بحث می کند که مابین جابجايی ها ،سرعت ها و شتاب
ها در حرکت انتقالی و دورانی وجود دارند .اين علم با نیروهای درگیر کاری ندارد بلکه فقط به توصيف حرکت ناش ی از آن ها می
پردازد .سينتيک در مورد اجسام متحرک و نیروهايی بحث می کند که عمل می نمايند تا ايجاد حرکت کنند. .
Slide 11
زمينههاي كاري اين گرایش را ميتوان به 3بخش كلي تقسيم كرد:
-1طراحي و ساخت :
الف -طراحي و ساخت دستگاههاي آزمايشگاهي و الكترونيكي و تجهیزات مربوط به آنها ،نظیر وسايل
ا
مخصوص ي كه با تكنيكهاي خاص ،عناصر موجود در يك نمونه (مثال نمك خون و )...را به طرز
دقيقي اندازهگیري كند
ب -طراحي و ساخت بخشهاي مكانيكي و برقي سيستمهاي تصويرگر پزشكي ،مانند سيستمهاي
سونوگرافي ،راديوگرافي ،س يتياسكن و ديگر دستگاههاي كه تصاوير ثابت يا متحركي را از بسياري از
بخشهاي بدن به نمايش ميگذارن
ج -طراحي و ساخت سيستمهاي اندازهگیري پزشكي و بيمارستاني ،نظیر دستگاههاي دريافت
كنندة سيگنالهاي مغزي.
د -طراحي و ساخت قطعات و اندام مصنوعي بدن و موادي كه در تشخيص ،درمان و
معالجات بيماريها بكار ميرود.
Slide 12
-2تعمیر و نگهداري و بهينه سازي:
از ديگر زمينههاي كاري مهندس ي پزشكي ميتوان به تعمیر ،نصب ،راهاندازي و نگهداري
وسايل مورد نياز است و البته واضح است كه اين نیروي مجرب بايد داراي اطالعات
كافي در مورد قطعات و جزئيات كار آن وسيله يا دستگاه باشد.
-3تشخيص بيماري و درمان:
يكي از مهمترين مباحث مطرح در زمينه پزشكي ،بحث استفاده از لیزر در پزشكي (چه در
تشخيص و چه در درمان) است.
استفاده از لیزر براي تشخيص ضايعات چشمي يا نمايش فشار خون در نازكترين مويرگها يا
سوراخ كردن و يا ايجاد كانال مصنوعي در قلب سوزاندن تومورهاي مختلف و . . .روز به
روز درحال افزايش است.
Slide 13
بیوالکتریک
این گرایش از مهندس ی پزشکی دامنه بسیار وسیعی را شامل می شود اما در تعریفی کوتاه ،
بیوالکتریک را می توان علم استفاده از اصول الکتریکی ،مغناطیس ی و الکترومغناطیس ی در
حوزه پزشکی دانست.
در واقع یک مهندس بیوالکتریک عالوه بر این که به تمام گرایشهای مهندس ی
برق (به ویژه گرایش الکترونیک در مقطع کارشناس ی و گرایشهای کنترل و
مخابرات در مقاطع باالتر) با دیدگاهی از حوزه علم خود نظر دارد ،از برخی از
شاخه های مهندس ی کامپیوتر و فناوری اطالعات نیز در حیطه علم مهندس ی
پزشکی کمک می گیرد .
اهم حوزه هايی که یک مهندس بیوالکتریک در آن فعالیت می کند عبارتند از
:
الف – پردازش سيگنال هاي حياتي
ّ
اين مبحث در واقع بخش ي از مبحث كلي ”پردازش سيگنال“ است كه مورد بررس ي و
استفاده بسياري از گرايشهاي مهندس ي ،به ويژه مهندس ي مخابرات و الكترونيك ميباشد،
ّاما بنا به ماهيت خاص سيگنال مورد پردازش دركارهاي پزشكي حياتي الزامي است كه به
اين مبحث موجوديت خاص و ويژهاي داده است.
Slide 14
ب -پردازش تصاوير پزشکي و سيستم هاي تصوير برداري
تصاوير پزشكي با توجه به آنكه وضعيت بدن را به صورت دو بعدي و حتي سه
بعدي (بوسيله كامپيوتر) نشان ميدهند ،يكي از مهمترين وسايل تشخيص براي
پزشكان هستند كه همواره بخش عظيمي از تحقيقات را به خود اختصاص
دادهاند..
پ -پردازش صوت وگفتار و طراحي سيستم هاي گفتار درماني و کمک همراه معلولین
گفتاري
در دانشکده های برق و کامپیوتر معموال به سيگنال گفتار به صورت يک سيگنال عادی
که حاوي اطالعاتی است که بايد به هر صورت ممکن از آن استخراج گردد ،نگاه مي
شود در حاليکه در دانشکدة مهندس ي پزشکي ،محققین در پي دنبال کردن مسئله و
مدلسازي آن به صورتي هستند که تا حد ممکن با مبانی زيستی توليد گفتار در انسان
هماهنگي داشته باشد و سعي مينمايند از روشهاي استخراج ويژگي و مدلهائي استفاده
کنند که به روشهای زيستي انساني نزديکتر باشند
موارد ديگر مربوط به اين رشته ،طراحي و ساخت وسایل و تجهیزات تشخيص ی مثل
شنوائي سنجي و ثبت و پردازش سيگنالهای برانگيختة شنوائي ،انجام پردازش های
الزم در اعضای مصنوعي شنوائي مثل حلزون مصنوعي گوش و ساخت دستگاههائي
است که به کمک افراد الل و يا داراي مشکالت حاد گفتاري بيايند و به صورت
دستگاهي کمک همراه معلول و يا کمک درمان او عمل نمايند..
Slide 15
ت -مدلسازي سيستم هاي بيولوژيک
مدلسازي سيستمهاي بيولوژيک محدود به دايرة خاص ي نيست و از مدلسازي ّ
کمي و کيفي يک سلول تا مدلسازي سيستم
اعصاب مرکزي انسان ،يعني مغز ،ادامه مييابد .از آن ميان ،به عنوان مثال ميتوان به موارد پرکاربرد زير اشاره نمود:
• مدلسازي عضالت و سيستم عصبی محرک آنها
• مدلسازي نخاع
• مدلسازي قشرهاي حرکتي مغز.
• مدلسازي نواحي ديداري ،شنيداري و ادراکي مغ
•...
ث -طراحي بخش هاي الکترونيکي و کنترل اعضاء و اندام مصنوعي
از بخش های مهم و تخصص ی رشتة مهندس ي پزشکي طراحي و ساخت اندام مصنوعي
است .در اين راه عالوه بر تخصصهای بيومکانيک جهت طراحي و ساخت بخشهای
مکانيکي اندام مصنوعي و بيومواد جهت سازگار ساختن آنها با ويژگيها و حساسيتهای
اندام طبيعي که در مجاورت آنها قرار ميگیرند ،در مواردي که اندام مصنوعي از نوع
فعال هستند ،نيازمند مدارات الکتريکي ،الکترونيکي و ديجيتالي ميباشند
از اين نوع اندام مصنوعي برای مثال ميتوان از دست و پاي مصنوعي فرمانپذير،
حلزون مصنوعي گوش و چشم مصنوعي نام برد که همگي از فنآوريهای بسيار
پيشرفتة روز استفاده ميکنند.
Slide 16
ج -ثبت سيگنال هاي حياتي و طراحي سيستم هاي مانيتورينگ بيمارستاني
اين بخش مربوط به طراحي و ساخت وسايلي جهت ثبت دادهها و عالئم حياتي از بيمار می
شود .با توجه به تواناييها و گسترش روزافزون فنآوري ديجيتال ،اين سخت افزارها
غالبا به كامپيوتر متصلند و لذا توليد مدارهاي واسط مناسب بوسيلة فنآوري روز يكي از
زير مجموعههاي مهم تحقيقاتي در اين مقوله محسوب ميشود.
ح -طراحي و ساخت سيستم هاي درماني و آزمايشگاهي پزشکي
در اين بخش تجهیزات فراواني وجود دارد كه برخالف موارد بيان شده كه در
تشخيص كاربرد داشتند ،در درمان بيماريها كاربرد دارند و با وجود نياز فراوان به آنها
در نقاط مختلف كشور ،تا كنون در كشور ساخته و به صورت عمده عرضه
نشدهاند .محققان و متخصصان بيوالكتريك قادر به ساخت اينگونه تجهیزات می
باشند و باید تا حد امكان به توليد داخل نمودن آنها اقدام نمايند .مواردي از اين
دست را ميتوان به شرح زير ذكر كرد:
•سنگ شكنهاي كليه
•تجهیزات فیزيوتراپي و كايروپراكتيك
•تجهیزات راديوتراپي
•لیزرها
•. . .
Slide 17
نمونــه دستگاه
مانیتورینگ
show
Slide 18
بیومتریال
رشتهي بيومتريال كه يكي از گرايشهاي زير مجموعهي مهندس ي پزشكي است از حدود
50سال پيش به عنوان يك زمينهي علمي مطرح شد و همانند ديگر گرايشهاي
مهندس ي پزشكي برپايهي تركيب چند رشته بنا شد.
در اين رشته بطور معمول برروي تهيهي مواد گوناگون مصنوعي و طبيعي ،طراحي
روشهاي ساخت و قالبگیري نهايي ماده و در نهايت اصالح مواد براي كاربرد
اختصاص ي در پزشكي ،تحقيق صورت ميگیرد.
بطور كلي موارد استفادهي بيومتريالها در جايگزيني و تعويض اعضاء و
اندامهايي از بدن است كه بر اثر بيماري يا آسيب ،كاربري خود را از دست
دادهاند تا از اين طريق جراحت يا بيماري اعضاء مذكور التيام پذيرد ،كاربري و
عمل آنها اصالح شود و ناهنجاري يا وضعيت غیر طبيعي آنها تصحيح گردد.
در بيومتريال زمينههاي مختلف و رو به رشدي وجود دارد كه از آن جمله
ميتوان به مهندس ي بافت ،سيستمهاي رهايش كنترل شده دارو ،اصالح
سطوح مواد ،نانوتكنولوژي ،بيوسنسورها و . . .اشاره كرد .
Slide 19
مهندس ی بال ــینی
عبارت است از ،بکارگیری تکنولوژی برای مراقبتهای پزشکی در
بیمارستانها .
از وظایف این رشته می توان به توسعه و نصب اطالعات کامپیوتری
تجهیزات پزشکی ،خریداری و استفاده از وسائل پیشرفته پزشکی و
همچنین مدیریت بیمارستانها اشاره کرد .
تاسیس رشته مهندس ی پزشکی در ایران با آغاز به کار پروژه سيبرنتيكي
مهندس ی پزشکی به علت ماهیت بین رشته ای خود ،گاه در دانشکده های پزشکی ،گاه در
دانشکده های مهندس ی و گاه با همکاری هر دو تاسیس می شود ،در ایران نخستین گام
بمنظور ايجاد رشته مهندس ي پزشكي با پروژه سيبرنتيكي و تاسيس آزمايشگاه مهندس ي پزشكي
در سال 1366در دانشكده مهندس ي برق دانشگاه صنعتی امیرکبیر برداشته شد و از سال
1374دوره کارشناس ی در سه گرایش بیوالکتریک ،بیومکانیک و بیومتریال در این دانشکده دایر
گردید .
Slide 20
فارغالتحصيالن گرايش بيوالكتريك به راحتي ميتوانند دستگاه شنوايي سنجي بسازند و از سوي
ديگر چون دستگاههاي پزشكي به طور متوسط ميليونها تومان ميارزد و مسؤوالن
بيمارستانها به طور نسبي براي حفظ و نگهداري آنها اهميت بسياري قائلند ،بسياري از
فارغالتحصيالن مهندس ي پزشكي گرايش بيوالكتريك و حتي دانشجويان اين رشته جذب بازار
كار ميشوند
دانش فارغالتحصيالن گرايش بيومكانيك نیز هم در زمينه ساخت اعضاي مصنوعي و هم
در مبحث توانبخش ي مثل ساخت ويلچر يا تخت بيمارستان مورد نياز است.
فارغالتحصيالن مهندس ي پزشكي گرايش بيومتريال يا بيومواد ميتوانند در زمينههاي
مختلف صنايع پزشكي ،كارآيي داشته باشند .براي مثال در كارخانههاي ساخت لوازم
يكبار مصرف مثل سرنگ ،يا دستكشهاي جراحي حضور يك مهندس پزشكي گرايش
بيومواد كامال احساس ميشود .همچنین پليمرهايي كه در بدن انسان استفاده ميگردد
بايد استاندارد داشته باشد كه اين نیز در حيطه وظايف مهندس بيومواد است.
مهندس پزشکی بالینی بر اساس تجربههای خود به تولیدکنندگان وسایل پزشکی در زمینه
بهبود طراحیهای آینده شان مشاوره میدهد درحالی که به عنوان ناظر بر پیشرفت
قسمتهای فنی بیمارستانها ،الگوهای خرید آنهارا با توجه به بخش تولید راهنمایی
میکند .
Slide 21
ّ
متوسط درآمد یک مهندس پزشک !
Slide 22
According to the data, you should be able
to continue for another 20 hours
???
Slide 23