مهندسی بیومکانیک در مهندسی پزشکی و کاربرد های آن در زمینه های پزشکی و درمانی

یکی از شاخه های شناخته شده مهندسی پزشکی، مهندسی بیومکانیک است. مهندسی بیومکانیک به فرآیند های بیومکانیکی در علم پزشکی می پردازد. به عنوان مثال به منظور تحلیل جریان های خونی در رگ، می بایست با یکسری از نرم افزار ها مانند ABAQUS این رفتار ها را تحلیل کنیم و یا آنها را در نرم افزار هایی مثل  COMSOL  شبیه سازی کنیم. علم بیومکانیک همانطور که از اسمش پیداست، از تلفیق علم مهندسی مکانیک و پزشکی می باشد و شاخه از علم مهندسی پزشکی می باشد. مهندسین بیومکانیک بر این باورند که رفتار های بیومکانیکی بدن نیز مانند تمام فرآیند هایی که در بدن انسان رخ می دهد اهمّیت به خصوصی دارند و در سلامت فرد موثر هستند. نیرو ها و تنش های اعمالی از سمت بافت ها و مایعات بدن به یکدیگر و یا بافت های استخوانی، جریان های گذرا از داخل رگ ها و... همگی از عواملی هستند که مهندسین پزشک را به این موضوع وا میدارد که به این مسائل توجه به خصوصی کنند. در این مقاله سعی بر آن است ضمن آشنا کردن شما به مهندسی بیومکانیک به کاربرد آن در مهندسی پزشکی و کسب و کار رشته و همچنین ابزار مورد نیاز برای یادگیری این رشته نیز توجه به خصوصی شود.

چنانچه علاقمند به سایر گرایش های مهندسی پزشکی همچون بیوالکتریک هستید پیشنهاد می کنیم مقاله « مهندسی بیوالکتریک در مهندسی پزشکی و کاربرد های آن در زمینه های پزشکی و درمانی » را مطالعه فرمایید. 

کاربرد های مهندسی بیومکانیک در پزشکی

مهندسی بیومکانیک کاربرد های بسیاری در علم پزشکی دارد. به عنوان مثال از مهم ترین پروژه هایی که در دست مهندسین بیومکانیک می باشد ساخت قلب مصنوعی می باشد. قلب از پیچیده ترین ارگان های بدن  است که مکانیزم های خاص خود را دارد و باید سیستم های پیچیده ایی را برای آن به کار برد. البته امروزه نیز نتوانسته اند که به مکانیسم های آن حتی نزدیک شوند. در مواردی دیگر از مهندسی بیومکانیک در بررسی ناتوانی ها و میزان آسیب های ارگان هایی مثل دست و پا و ... می پردازد.
آژمایشات هم به این صورت می باشد که ارگان مورد نظر به وسیله ی آنالیز های گیت و به وسیله ی یکسری مارکرهایی که روی ارگان قرار می دهند، یکسری داده از آن ارگان را می گیرند. این داده ها به اصطلاح به وسیله یکسری تجهیزاتی به اسم اگزواسکلتون ها به نرم افزار ها داده می شود. ورودی های گیت هنگامی که وارد نرم افزار هایی نظیر OPENSIM و یا ANYBODY می شود، توسط نرم افزار شبیه سازی شده و تحلیل ها رو آن انجام می شود. در بسیاری از موارد از این آزمایشات استفاده می شود به خصوص برای افرادی که به صورت حرفه ایی ورزش های شدید انجام می دهند مثل فوتبالیست ها. بعد از دریافت آنالیز ها از نرم افزار های مربوطه، پزشک به تناسب آن داده ها، برنامه های درمانی و یا غذایی می دهند.

کسب و کار در مهندسی بیومکانیک در مهندسی پزشکی

مهندسی پزشکی با توجه به نوآوری هایی که در علم پزشکی ایجاد کرده است، در شاخه بیومکانیک نیز توانسته پیشرفت های خوبی را به جا بگذارد. مهندسین مکانیک نیز همچنین با ورود به این رشته توانسته اند مکانسیم هایی به خصوصی را برای طراحی های مورد نظر بررسی کنند. شاخه ی کسب و کار رشته های نو پا مثل مهندسی پزشکی همیشه غیر قابل پیش بینی است. با توجه به مهارت هایی که در این رشته کسب میکنید، می توانید پیشرفت هایی را در زمینه های تحقیقاتی، ساخت و تولید تجهیزات توان بخشی، طراحی ارگان های مکانیکی مثل دست و پای مصنوعی و ... را داشته باشد. از مهم ترین قسمت ها در مهندسی یبومکانیک یادگیری شبیه ساز ها و همچنین نرم افزار های مهم در این رشته می باشد.
در ادامه ی بحث به نرم افزار ها در بحث مهندسی بیومکانیک می پردازیم و از اهمیت آن در انجام پروژه های بیومکانیکی نام میبریم. این نرم افزار ها میتوانند سوای مسائل تئوری یاد گرفته شده در دوران دانشگاه، شما را در درک مسائل مکانیکی و حال آن ها راهنمایی کند.

نرم افزار هایی که در مسیر کسب کار مهندسی بیومکانیک به ما کمک میکنند کدامند؟

در وهله ی اول، مهم ترین موضوع برای یادگیری آن در مهندسی یبومکانیک، آشنایی با آنالیز های حرکتی یا به اختصار Gait Analysis می باشد. یادگیری این دوره به آشنایی شما با انوع آنالیز های حرکتی  می پردازد و شما می توانید نواقص حرکتی ملموس را حتی بدون شبیه ساز تشخیص دهید. شبیه ساز هایی که به آنالیز های ورودی گیت میپردازد نرم افزار های opensim و anybody هستند که این داده های ورودی را آنالیز می کنند. نرم افزار های نام برده شده، با تحلیل های مدل راه رفتن فرد و همچنین انواع نیرو هایی که در هنگام راه رفتن به فرد وارد می شود خروجی هایی را به می دهد که می توانیم تشخیص هایی را برای بیمار مورد نظر داشته باشیم. تفاوت هرکدام از این نرم افزار ها در کاربری آسان و به نوعی  user friendly بودن آنها می باشد که در این بحث نرم افزار opensim این قابلیت ها را دارا می باشد امّا در مقابل نرم افزار anybody محیطی دشوار تر امّا تخصصی تر برای شما فراهم می کند و می توانید پروژه هایی به مراتب سنگین تر را ارزیابی کنید. در مهندسی بیومکانیک نیز همچنین می توان مانند مهندسین مکانیک به یادگیری نرم افزار های شبیه سازی مانند abaqus, catia, hypermesh, solidworks و... پرداخت امّا دوره ایی در موسسه پارس پژوهان تحت عنوان تحلیل کامل بیومکانیکی در مهندسی پزشکی طراحی شده که با آموزش این دوره به 4 نرم افزار در مهندسی بیومکانیک آشنا خواهید شد و قادر خواهید بود که با استفاده از این دوره، پروژه های بیومکانیکی متعددی را چه در خود دوره و چه با نظر و هماهنگی اساتید جلو ببرید.

در پایان بحث لازم به ذکر است که مهندسی بیومکانیک از مهم ترین زیر شاخه های مهندسی پزشکی نام برده می شود و کارکرد آن امروزه شاید به نسبت دو زیر شاخه دیگر (بیوالکتریک و بیومتریال) بسیار زیاد باشد و سمت سوی مهندسین پزشکی به سمت آن باشد. مهندسی بیومکانیک همانطور که گفته شد با یادگیری نرم افزار ها و دروس تئوری می توانند به کار های آزمایشگاهی و یا کار های انفرادی نیز بپردازند. در ادامه اینکه کار این حوزه درآمد های بسیار بالایی چه در کار های شرکتی و چه کار های پروژه ایی می تواند داشته باشد. امید به آنکه دوستان علاقه مند به این حوزه با مطالعه این مقاله به هدف واحد خود نزدیک شده و برای آن برنامه ریزی کنند.

نویسنده : احسان زینلی کارشناس دپارتمان مهندسی پزشکی موسسه پارس پژوهان