مهندسی پزشکی رشته‌ای است که علم و فناوری را برای حل مسائل بهداشتی و ارتقای کیفیت زندگی انسان‌ها ترکیب می‌کند. این حوزه طراحی و توسعه تجهیزات پزشکی، سیستم‌های تشخیصی و درمانی و بهینه‌سازی فرآیندهای مراقبت از بیمار را شامل می‌شود. مهندسی پزشکی به عنوان یک رشته پویا و چند بعدی، فرصت‌های شغلی متنوعی را در گرایش‌های مختلفی چون بایوالکتریک، بایومکانیک و بایومتریال فراهم می‌کند. انتخاب این رشته نه تنها به توسعه فردی و حرفه‌ای کمک می‌کند بلکه به پیشرفت جامعه در زمینه بهداشت و درمان نیز منجر می‌شود. در این مقاله به وضعیت این رشته در ایران و جهان و همچنین معرفی شاخه‌های مختلف آن را بررسی می‌کنیم.
فهرست مطالب
جایگاه مهندسی پزشکی در جهان
مهندسی پزشکی در مقیاس جهانی در حال تجربه رشد قابل توجهی است که اهمیت بالای آن در بخش سلامت مدرن را نشان می‌دهد. اندازه بازار این رشته در سال 2024 حدود ۱۵۷ میلیارد دلار آمریکا ارزش‌گذاری شده است و پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که این رشد ادامه خواهد یافت. این رشد قوی که به دلیل پیشرفت زمینه‌هایی مانند تصویربرداری پزشکی، پروتزها و پزشکی بازسازی تسریع شده است، مهندسی پزشکی را به یکی از رشته‌های پر متقاضی در سطح جهانی تبدیل کرده است. در منابع معتبر، نرخ رشد این رشته سالانه حدود 15 درصد گزارش می‌شود.
مهندسی پزشکی نقش بسیار پررنگی در بهبود مراقبت بیماران، تشخیص و گزینه‌های درمانی و ارائه خدمات بهداشتی ایفا می‌کند. این رشته اصول مهندسی را با علوم زیستی و پزشکی ترکیب می‌کند تا راه‌حل‌های نوآورانه‌ای ایجاد کند. نوآوری‌هایی جراحی رباتیک و ابزارهای تشخیصی پیشرفته، نحوه عملکرد بیمارستان‌ها و کلینیک‌ها را دگرگون کرده‌اند و هدف آن‌ها بهبود روند درمان بیماران و کاهش مدت اقامت در بیمارستان است. مهندسان پزشکی مستقیما در توسعه دستگاه‌های پزشکی ضروری برای تشخیص، درمان و مراقبت از بیماران مشارکت دارند.
کشورهای پیشرو در تحقیق، توسعه و فرصت‌های شغلی مهندسی پزشکی شامل ایالات متحده، آلمان، ژاپن، بریتانیا، کانادا، استرالیا، سنگاپور، کره جنوبی و سوئیس هستند. در سال ۲۰۲4، آمریکای شمالی با سهم درآمدی ۳۷ درصدی از بازار به دلیل برنامه‌های قوی تحقیق و توسعه و هزینه‌های بالای بهداشت و درمان، موقعیت مهمی داشت. این کشورها دارای موسسات مهم و فرصت‌های شغلی جذاب هستند که موجب جذب افراد بیشتری به این رشته می‌شوند.
با وجود پیشرفت‌های انجام‌شده، این حوزه با چالش‌های مهمی مواجه است. از جمله آن‌ها می‌توان به پل زدن بین مهندسی و پزشکی برای فیزیولوژی شخصی‌سازی‌شده و توسعه فناوری‌های مناسب برای محیط‌های با منابع محدود، یا مثلا ایجاد دوقلوهای دیجیتال (Digital Twins) از فیزیولوژی انسان و پیشرفت تکنیک‌های پزشکی بازسازی اشاره کرد. علاوه بر این، در محیط متغیر و دائما در حال تحول که در آن اولویت‌ها تغییر می‌کنند و فناوری‌های جدید کشف می‌شوند، به‌روز بودن و سازگاری مداوم موضوعی بسیار مهم است.
تاریخچه و تحول مهندسی پزشکی در دنیا
مفهوم مهندسی پزشکی در اوایل قرن بیستم و با دستاوردهای فناورانه مهمی مانند اختراع الکتروکاردیوگرام (ECG) توسط ویلهم آینتاهوفن در سال ۱۹۰۳، شکل گرفت. برنامه‌های آموزشی رسمی نیز به زودی پس از آن اضافه شدند. به طوری که موسسه اوسوالت (Oswalt) در سال ۱۹۲۱ اولین برنامه آموزشی رسمی در زمینه مهندسی پزشکی را راه‌اندازی کرد. این حوزه پس از جنگ جهانی دوم شتاب قابل توجهی گرفت و به عنوان یک رشته مستقل شناخته شد. طی دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، مهندسی پزشکی عمدتا بر توسعه دستگاه‌های پزشکی متمرکز بود، روندی که با پیشرفت‌هایی مانند اختراع اولین ترانزیستور کامپیوتری توسط IBM در سال ۱۹۶۴ تسریع شد و امکان ادغام کامپیوترها در تجهیزات پزشکی را فراهم آورد.
در طول زمان، دامنه مهندسی پزشکی به شدت گسترش یافته و از تمرکز اولیه خود بر روی دستگاه‌ها فراتر رفته است. این حوزه اکنون شامل طیف گسترده‌تری از فعالیت‌ها و تخصص‌ها است که نقش پررنگ آن در سلامت دهه‌های اخیر را نشان می‌دهد. تغییرات اخیر تحت تاثیر فناوری‌های پیشرفته، به‌ویژه هوش مصنوعی قرار دارند که پتانسیل بهینه‌سازی دستگاه‌های پزشکی، بهبود نتایج بیماران و افزایش کارایی با هزینه‌های پایین‌تر را دارند.
نقش مهندسی پزشکی در پیشرفت علوم پزشکی و سلامت
همان‌طور که قبلا نیز اشاره کردیم، مهندسی پزشکی نقش کلیدی در بهبود سلامت ایفا می‌کند. این رشته با طراحی و توسعه دستگاه‌ها، فناوری‌ها و سیستم‌های پزشکی پیشرفته، مراقبت، تشخیص و گزینه‌های درمانی بیماران را تقویت می‌نماید. نوآوری‌های این حوزه شامل ابزارهای تشخیصی پیچیده‌ای است که قادر به شناسایی بیماری‌ها در مراحل اولیه هستند، امری که برای مداخله موثر و بهبود نتایج بیماران بسیار مهم است. با پیشرفت فناوری، مهندسان پزشکی نقش مهمی در توسعه درمان‌های دقیق‌تر و کم‌خطر ایفا کرده است.
علاوه بر از خلق فناوری‌های جدید، مهندسان پزشکی به دلیل تضمین عملکرد ایمن و موثر تجهیزات پزشکی پیچیده نقش مهمی در بیمارستان‌ها دارند. تخصص آن‌ها به حفظ قابلیت اطمینان دستگاه‌های مهم کمک کرده و مستقیما بر ایمنی بیماران و کیفیت مراقبت‌های ارائه‌شده تاثیر می‌گذارد. علاوه بر این، ماهیت بین‌رشته‌ای مهندسی پزشکی به آن امکان می‌دهد تا چالش‌های مختلف بهداشت عمومی را بررسی و به بهبود کلی سیستم‌های سلامت کمک نماید. توسعه مداوم متخصصان و فناوری‌های مهندسی پزشکی به عنوان عاملی کلیدی برای دستیابی به اهداف جهانی بهبود مراقبت‌های بهداشتی محسوب می‌شود.
|
ابعاد مهندسی پزشکی و نقش آن‌ها |
|
|
نوآوری در تشخیص و درمان |
طراحی دستگاه‌های تشخیصی فناوری‌های پیشرفته‌تر، دقیق‌تر و کم‌خطرتر |
|
ایمنی و قابلیت اطمینان تجهیزات |
نگهداری، تست و بهینه‌سازی تجهیزات پزشکی پیچیده |
|
آینده شغلی |
توسعه مداوم و ترکیب با فناوری‌های جدید |
|
همکاری با متخصصان دیگر رشته‌ها |
همکاری با پزشکان، پرستاران، متخصصان بهداشت و مهندسان مختلف |
بازار کار و آینده شغلی مهندسی پزشکی در کشورهای پیشرفته
آینده مهندسی پزشکی در سطح جهانی تحت تاثیر پیشرفت‌های سریع هوش مصنوعی، پزشکی بازسازی و رباتیک قرار دارد. این فناوری‌های نوظهور، نوآوری را در حوزه‌های گسترده‌ای مانند توسعه دستگاه‌های پزشکی هوشمند مثل لنزهای تماسی برای نظارت بر قند خون و پچ‌های تنظیم‌کننده ضربان قلب و همچنین دستاوردهای انقلابی در رشد اندام‌های مصنوعی برای پیوند تحریک می‌کنند. ادغام هوش مصنوعی در مهندسی پزشکی اهمیت بسیار زیادی دارد، زیرا پزشکی شخصی‌سازی شده و رباتیک میکروسکوپی را ممکن می‌سازد که درک و درمان بیماری‌ها را بازتعریف خواهند کرد.
علاوه بر این فناوری‌های نو، موضوع راه‌حل‌های مقرون به صرفه که توسط مهندسان پزشکی ارائه می‌شوند نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. از آنجایی که در آینده‌ای نزدیک، دستاوردهای زیست‌مهندسی، رباتیک پزشکی پیشرفته و روش‌های پایدار درمانی با هم تلاقی می‌کنند، انتظار می‌رود که تاثیر عمیقی بر نحوه ارائه مراقبت‌های بهداشتی جهانی داشته باشند و از رویکردهای سنتی درمانی به سمت روش‌های دقیق‌تر، انعطاف‌پذیرتر و پیشگیرانه‌تر حرکت کنند.
جایگاه مهندسی پزشکی در ایران
در ایران نیز در سال‌های اخیر توجه بیشتری به این حوزه شده است اما قطعا کافی نیست. به عبارت بهتر، کاربردهای گسترده و بسیار مهم این رشته در ایران مغفول باقی مانده است و این موضوع باعث شده است که دانشجویان اقبال کمتری به این رشته داشته باشند. اما در کشور ما نیز شرکت‌های پیشرویی در زمینه مهندسی پزشکی مشغول فعالیت هستند که نوآوری‌هایی را ارائه می‌کنند. دانشجویان و فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند با توسعه توانمندی‌های خود و آگاهی از روند مهندسی پزشکی در سطح بین‌المللی، گام بزرگی را در جهت پیشرفت‌های مبتنی بر اصول این رشته بردارند.
وضعیت فعلی و فرصت‌های شغلی مهندسی پزشکی در ایران
همان‌طور که در مقاله مهندسی پزشکی چیست؟ (گرایش‌ها، بازارکار و درآمد) نیز توضیح داده شد، مهندسان پزشکی می‌توانند در زمینه‌هایی مختلفی به تخصص دست پیدا‌کنند و به‌طور‌کلی، بازار رشته مهندسی پزشکی در ایران در سطح متوسطی قرار دارد. از‌‌جمله فرصت‌های شغلی در مهندسی پزشکی موارد زیر را می‌توان اشاره کرد:
- مسئول فنی
- فرصت‌های شغلی در فروش
- تعمیر و نصب محصولات تجهیزات پزشکی
- کارشناس تجهیزات پزشکی در آزمایشگاه‌ها
- کارشناس تحقیق و توسعه
- کارشناس ارزیابی و طراح صنعتی
چالش‌ها و محدودیت‌های مهندسی پزشکی
مهندسی پزشکی نیز مانند همه رشته‌های دیگر با محدودیت‌ها و چالش‌هایی روبروست که برای موفقیت در این رشته باید حتما آن‌ها را مورد نظر قرار داد. بعضی از مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر است:
- تضمین سازگاری زیستی مواد مورد استفاده در دستگاه‌های پزشکی جهت جلوگیری از واکنش‌های منفی در بدن انسان
- حل چالش‌های فنی مرتبط با طراحی، عملکرد و ادغام بی‌درنگ دستگاه‌ها در سیستم‌های زیستی پیچیده
- پل زدن بین مهندسی دقیق و پزشکی دقیق برای ایجاد نسخه‌های دقیق از فیزیولوژی انسان
- دستیابی به هدف تولید بافت و اندام در زمان موردنیاز برای پیوند
- تسلط کافی به شاخه‌های مختلف مهندسی پزشکی که شامل زمینه‌های متنوعی مانند مواد زیستی، بیومکانیک و تصویربرداری پزشکی می‌شود.
مهارت‌ها و ابزارهای کلیدی برای موفقیت در مهندسی پزشکی
صرف اینکه ما در ایران یا در باقی کشورها در حال تکمیل کردن تحصیلات مهندسی پزشکی هستیم، مطالعات تئوری این رشته در همه جای دنیا یکسان است. مطالعه بیشتر هم منجر به گستردگی آگاهی شما می‌شود اما به شما نحوه صحیح و کاربردی اشتغال در مهندسی پزشکی را آموزش نمی‌دهد.
اگر می‌خواهید در رشته مهندسی پزشکی موفق شوید، بهترین راه این است که نرم‌افزارهای تخصصی را با رویکردی کاربردی فرا بگیرید و تجربه کسب کنید. مهندسی پزشکی یکی از بخش‌های مهم دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان به شمار می‌آید که نرم‌افزارهای کاربردی و روز دنیا در آن‌ها تدری می‌شوند. بنابراین این طرز تفکر که بعد از اتمام تحصیلات سریعا وارد بازار کار خواهید شد، نادرست است. برای ورود به بازار کار مهندسی پزشکی که شامل سه زیر شاخه بایوالکتریک، بایومتریال و بایومکانیک می‌شود، باید به مفاهیم و نرم‌افزارهای مورد نیاز این رشته به‌صورت کاربردی مسلط باشید.
زیرشاخه‌های اصلی مهندسی پزشکی و اهمیت آن‌ها
3 زیرشاخه مهم رشته مهندسی پزشکی عبارتند از بایئالکتریک، بایومتربال و بایوالکتریک در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.
بایوالکتریک و نقش آن در توسعه تجهیزات پزشکی
مهندسی بایوالکتریک، شاخه‌ای از مهندسی پزشکی است که به مطالعه و به کارگیری اصول مهندسی برق، الکترونیک، کامپیوتر و پردازش سیگنال در حوزه پزشکی می‌پردازد. این گرایش، بر طراحی و ساخت تجهیزات و سیستم‌هایی تمرکز دارد که می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط بدن انسان (مانند سیگنال‌های قلب، مغز، عضلات) را ثبت، پردازش و تحلیل کنند. همچنین، مهندسان بایوالکتریک در زمینه طراحی و ساخت سیستم‌های تحریک الکتریکی برای درمان بیماری‌ها، سیستم‌های تصویربرداری پزشکی و رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI) فعالیت می‌کنند. برای توسعه مهارت‌های خود در این شاخه، پیشنهاد می‌کنیم دوره آموزش آشنایی با تجهیزات پزشکی و دوره آموزش پردازش سیگنال های حیاتی در متلب MATLAB را شرکت کنید.
بایومتریال و اهمیت آن در ساخت ایمپلنت‌ها و پروتزها
بایومتریال، موادی طبیعی یا مصنوعی است که برای تعامل با سیستم‌های بیولوژیکی، به منظور ترمیم، جایگزینی، بهبود عملکرد یا درمان بیماری‌ها، به کار می‌روند. گرایش "بایومتریال" در مهندسی پزشکی، به مطالعه این مواد، از طراحی و ساخت تا ارزیابی عملکرد و سازگاری آن‌ها با بدن انسان، می‌پردازد. مهندسان بایومتریال، با دانش و مهارت خود، در تلاش‌اند تا موادی نوین با خواص مکانیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مطلوب تولید کنند که بتوانند جایگزین بافت‌های آسیب دیده شوند، به ترمیم زخم‌ها کمک کنند، داروها را به طور هدفمند به بافت‌ها برسانند و یا به عنوان ایمپلنت‌های مصنوعی، عملکرد اندام‌های از دست رفته را بازگردانند. اگر به این گرایش علاقه دارید، دوره آموزش تخصصی ایمپلنت‌ها و پروتزهای پزشکی برای شما مناسب است.
بایومکانیک و کاربرد آن در توانبخشی و طراحی پروتزها
مهندسی بایومکانیک، پلی طولانی میان دنیای مهندسی و علوم پزشکی است. این گرایش، با به کارگیری اصول مکانیک، به مطالعه رفتار سیستم‌های بیولوژیکی، از سطح سلولی تا کل بدن انسان، می‌پردازد. مهندسان بایومکانیک با تحلیل نیروها، حرکت‌ها و تغییر شکل‌ها در بدن، به طراحی و ساخت تجهیزات پزشکی، وسایل کمکی، ایمپلنت‌های مصنوعی و سیستم‌های توانبخشی می‌پردازند. هدف نهایی این گرایش، ارتقای کیفیت زندگی انسان‌ها، بهبود عملکرد سیستم‌های بیولوژیکی و کمک به درمان بیماری‌ها و آسیب‌های جسمی است. دوره آموزش اپن سیم OpenSim و دوره آموزش آنالیز حرکت با انی بادی AnyBody انتخاب‌های مناسبی برای تخصص در این شاخه هستند.
آینده مهندسی پزشکی
همان‌طور که اشاره کردیم، مهندسی پزشکی با توجه به ماهیت به اهداف آن، یکی از رشته‌های پیشرو و در حال توسعه می‌باشد. به‌کارگیری ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای بهبود روش‌ها و فرایندهای این رشته نیز یکی از موضوعات داغ در محافل علمی جهانی است. بنابراین این رشته برای افراد کنجکاو و خلاق بسیار مناسب خواهد بود.
جمع‌بندی
مهندسی پزشکی با همه چالش‌هایی که دارد، رشته‌ای در حال توسعه است. از آنجایی که این رشته، سلامتی، پزشکی و مهندسی را به هم گره می‌زند، شایسته توجه بسیار زیادی می‌باشد. در این مقاله به ابعاد مختلف این رشته در سطح ملی و جهانی پرداختیم و متوجه شدیم که مهندسی پزشکی یکی از آینده‌دارترین رشته‌های مهندسی است. به امید روزی که این رشته بتواند در ایران هم جایگاه واقعی خود را کسب کند.
نویسندگان: احسان زینلی، کارشناس مهندسی پزشکی – رضا صفایی، کارشناس مدیریت صنعتی
