مهندسی پزشکی بیوالکتریک

آشنایی با رشته مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک

مهندسی پزشکی بیوالکتریک دامنه بسیار وسیعی را شامل می‌شود؛ اما در تعریفی کوتاه، بیوالکتریک را می‌توان علم استفاده از اصول الکتریکی، مغناطیسی و الکترومغناطیسی در حوزه پزشکی دانست.

همچنین در رشته مهندسی پزشکی بیوالکتریک الگوبرداری از سیستم‌های بیولوژیکی در طراحی‌های نوین مهندسی نیز وجود دارد. درواقع یک مهندسی پزشکی علاوه بر این‌که به تمام گرایش‌های مهندسی برق (به‌ویژه گرایش الکترونیک در مقطع کارشناسی و گرایش‌های کنترل و مخابرات در مقاطع بالاتر) با دیدگاهی از حوزه علم خود نظر دارد، از برخی از شاخه‌های مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات نیز در حیطه علم مهندسی پزشکی یاری می‌طلبد.

معرفی مهندسی پزشکی بیوالکتریک

علم مهندسی پزشکی عبارت است از کاربرد مهندسی در پزشکی از طریق مطالعه‌ 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 اسکلت‌بندی‌های صدمه‌دیده در بدن .

اما هدف رشته‌ مهندسی پزشکی – گرایش بیوالکتریک تربیت‌ متخصصانی است‌ که‌ قادر باشند از عهده‌ تجهیز، نگهداری‌ و طراحی‌ دستگاه‌های‌ پزشکی‌ برآیند؛ یعنی‌ مهندس‌ بیوالکتریک باید با زمینه‌های‌ پزشکی‌ نیز آشنایی‌ داشته‌ و ‌بتواند دستگاه‌های‌ پزشکی‌ را طراحی‌ کرده‌ و بسازد یا اینکه‌ مسئول‌ سفارش‌ دستگاه‌ از خارج‌ از کشور باشد.

حوزه‌های فعالیت مهندسی پزشکی بیوالکتریک

حوزه‌هایی که یک مهندسی برق مهندسی پزشکی در آن فعالیت می‌کند عبارت‌اند از: پردازش سیگنال‌های حیاتی. پردازش علائم حیاتی یکی از گسترده‌ترین مباحث موجود در فعالیت‌های مهندسی پزشکی است. این مبحث درواقع بخشی از مبحث کلی پردازش سیگنال است که موردبررسی و استفاده بسیاری از گرایش‌های مهندسی، به‌ویژه مهندسی مخابرات و الکترونیک است، امّا بنا به ماهیت خاص سیگنال مورد پردازش در کارهای پزشکی، توجه به نکات خاصی در پردازش سیگنال‌های حیاتی الزامی است که به این مبحث موجودیت خاص و ویژه‌ای داده است.

همچنین در تمامی موارد ثبت سیگنال، داده اخذشده دارای نویزها و آرتیفکت‌های مختلف است که لازم است قبل از هر کاری بر روی سیگنال، این زوائد از آن حذف شوند. ازاین‌رو مبحث حذف نویز، یا در حالت کلی‌تر، بهبود کیفیت سیگنال ازجمله مباحث مهم در پردازش سیگنال است.

حوزه های فعالیت مهندسی پزشکی بیوالکتریک

حوزه‌هایی که یک مهندس بیوالکتریک در آن فعالیت می‌کند عبارتند از :

پردازش سیگنال‌های حیاتی

پردازش علائم حیاتی یکی از گسترده‌ترین مباحث موجود در فعالیت‌های گرایش بیوالکتریک است. این مبحث در واقع بخشی از مبحث کلّی پردازش سیگنال است که مورد بررسی و استفاده بسیاری از گرایش‌های مهندسی به ویژه مهندسی مخابرات و الکترونیک می‌باشد، امّا بنا به ماهیت خاص سیگنال مورد پردازش درکارهای پزشکی، توجه به نکات خاصی در پردازش سیگنال‌های حیاتی الزامی است که به این مبحث موجودیت خاص و ویژه‌ای داده است. همچنین در تمامی موارد ثبت سیگنال، دادة اخذشده دارای نویزها و آرتیفکت‌های مختلف است که لازم است قبل از هر کاری بر روی سیگنال، این زواید از آن حذف شوند. از این رو مبحث حذف نویز، یا در حالت کلی‌تر، بهبود کیفیت سیگنال از جمله مباحث مهم در پردازش سیگنال است .

پردازش تصاویر پزشکی و سیستم‌های تصویربرداری مهندسی پزشکی

تصاویر پزشکی با توجه به آنکه وضعیت بدن را به‌صورت دوبعدی و حتی سه‌بعدی (به‌وسیله کامپیوتر) نشان می‌دهند، یکی از مهم‌ترین وسایل تشخیص برای پزشکان هستند که همواره بخش عظیمی از تحقیقات را به خود اختصاص داده‌اند.

سیستم های تصویربرداری را می‌توان به گروه‌های زیر تقسیم کرد:

• روش‌های اشعه ایکس (رادیوگرافی، فلوئورسکوپی)، روش مغناطیسی و MRI

• پزشکی هسته‌ای

• روش‌های ماوراء صوت

تصاویر حاصله در روش‌های فوق عموماً و به‌صورت خام قابل‌استفاده نیستند، لذا پردازش‌های وسیع و گسترده‌ای روی آن‌ها صورت می‌گیرد که متخصصین بیوالکتریک این وظیفه را بر عهده‌دارند.

پردازش صوت و گفتار و طراحی سیستم‌های گفتاردرمانی و کمک همراه معلولین گفتاری یکی از علائم که در زندگی‌ها خیلی نقش بسیار مهمی دارد گفتار است. با توجه به اینکه سیستم‌های کامپیوتری روزبه‌روز افزایش پیدا می‌کنند پردازش‌های صوتی و گفتاری هم که رابطه تنگاتنگی با ویژگی‌های گفتار، خصوصیات آناتومیک و عصبی، دستگاه تولید گفتار و غیره دارد.

 به دلیل این اهمیت در دانشکده مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی در مورد این نوع پردازش کار می‌شود. این رشته وظیفه طراحی ساخت وسایلی که تشخیص گفتار و شنیدار، شنوایی‌سنجی، ثبت و پردازش سیگنال‌های انگیخته شنوایی، انجام پردازش‌های موردنیاز در اعضای مصنوعی شنوایی مثل حلزون گوش و ساخت دستگاه‌هایی که افراد لال کمک می‌کند که بتوانند صحبت کند. به‌صورت دستگاه‌های کمکی همراه محلول یا کمک درمانی عمل می‌کند.

مدل‌سازی سیستم‌های بیولوژیک مهندسی پزشکی بیوالکتریک

مطالعه، تحلیل و مدل‌سازی سیستم‌های بیولوژیکی در عین اینکه راهگشای پیشرفت فنی و علمی در دیگر شاخه‌های بیوالکتریک است. به‌صورت ایده بخشی قوی برای انجام ابداعات در شاخه‌های دیگر علوم مهندسی مثل رشته پردازش سیگنال، مخابرات و کنترل عمل می‌کند. اهمیت این شاخه از مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی از زیربنایی بودن آن برای دیگر شاخه‌های این گرایش نشأت می‌گیرد.

سیستم های بیولوژیک دارای ساختارهای فیزیولوژیک و کنترلی بسیار پیچیده و کارآمد می‌باشند. تحلیل و مدل‌سازی کیفی و کمّی آن‌ها در اکثر موارد فاصله فوق‌العاده‌ای نسبت به آنچه درواقع است می‌گیرد، ولی حرکت در این جهت علاوه بر اینکه به مدل‌های مهندسی منجر می‌شود که قابل‌استفاده در بخش‌های دیگر مهندسی پزشکی هستند، ایده‌بخش ابداع روش‌های قوی‌تر در شاخه‌های دیگر مهندسی نیز است. برای مثال مدل‌های مهندسی مثل شبکه‌های عصبی مصنوعی و بسیاری از پردازشگرها و کنترلرهای هوشمند، ایده اولی خود را از چگونگی عملکرد سیستم‌های بیولوژیک و زنده اخذ می‌نمایند.

طراحی و ساخت سیستم‌های درمانی و آزمایشگاهی پزشکی مهندسی پزشکی بیوالکتریک

در این بخش تجهیزات فراوانی وجود دارد که برخلاف موارد بیان‌شده که در تشخیص کاربرد داشتند، در درمان بیماری‌ها کاربرد دارند و باوجود نیاز فراوان به آن‌ها در نقاط مختلف کشور، تاکنون در کشور ساخته و به‌صورت عمده عرضه نشده‌اند. محققان و متخصصان مهندسی برق مهندسی پزشکی قادرند به ساخت این‌گونه تجهیزات و یا تا حد امکان تولید داخل نمودن آن‌ها اقدام نمایند.

مواردی ازاین‌دست را می‌توان به شرح زیر ذکر کرد:

سنگ‌شکن‌های کلیه

تجهیزات فیزیوتراپی و کایروپراکتیک

تجهیزات رادیوتراپی

همچنین با توجه به نقش اساسی تجهیزات پزشکی در ارتقاء شاخص‌های بهداشت عمومی و در نظر داشتن این مطلب که سالانه صدها میلیون دلار صرف خرید این تجهیزات برای بیمارستان‌های کشور می‌شود، استفاده از مشاوره علمی و فنی مهندسان پزشکی در سفارش و خرید این تجهیزات، موجب کاهش هزینه‌های احتمالی ناشی از معیوب بودن دستگاه و یا ناکارآمدی آن می‌شود.

بازار کار، درآمد و حقوق مهندسی پزشکی بیوالکتریک

در جهان بازار کار مهندسی پزشکی نسبت به سایر گرایش‌های مهندسی برق در جایگاه بهتری قرار دارد. در ایران بازار کار مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی نیز از جایگاه خوبی برخوردار است. بسیاری از فارغ‌التحصیلان مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک و حتی دانشجویان این رشته جذب بازار کار می‌شوند.

زمینه‌های فعالیت متخصصین این رشته، پردازش سیگنال‌های حیاتی، پردازش تصاویر پزشکی و سیستم‌های تصویربرداری، پردازش صوت و گفتار و طراحی سیستم‌های گفتاردرمانی جهت کمک به معلولین گفتاری، مدل‌سازی سیستم‌های بیولوژیک، طراحی بخش‌های الکترونیکی و کنترل اعضا و اندام مصنوعی و ساخت وسایل توان‌بخشی، ثبت سیگنال‌های حیاتی و طراحی سیستم‌های تصویرگر بیمارستانی، طراحی و ساخت سیستم‌های درمانی و آزمایشگاهی پزشکی است.

میزان درآمد مهندسی پزشکی با توجه به میزان تجربه، دانش و تخصص، محل و نوع کار متفاوت است. مهندس پزشکی که در بخش دولتی مشغول به کار است، مطابق با قانون مدیریت خدمات کشوری حقوق دریافت می‌کند. البته معمولاً بیشتر مهندسی برق گرایش بیوالکتریک در بخش خصوصی فعالیت کرده و با توجه به معیارهای ذکرشده، معمولاً درآمدهای مختلفی دارند.

در ادامه برای آشنایی بیشتر متقاضیان انتخاب رشته کنکور و نیز افرادی که در بازار کار و استخدام به دنبال آینده شغلی بهتری هستند، اطلاعات بیشتری شامل: برنامه درسی (سرفصل) و تعداد واحدها، دانشگاه‌های دارای رشته مهندسی بیوالکتریک، معرفی رشته‌های ارشد و دکتری مهندسی پزشکی (به‌منظور ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر آموزش عالی) و معرفی فرصت شغلی و بازار کار این رشته ارائه می‌شود.

سرفصل دروس مهندسی پزشکی بیوالکتریکو تعداد واحدها:

  تعداد کل واحدها: 140 واحد

 دروس عمومی: 22 واحد

 دروس پایه: 29 واحد

 دروس اصلی: 56 واحد

 دروس تخصصی: 25 واحد

دروس اختیاری: 8 واحد  

دروس عمومی رشته مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی

دروس پایه رشته مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی

دروس اصلی رشته مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی

دروس تخصصی رشته مهندسی پزشکی بیوالکتریک

دروس اختیاری رشته مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی

 دانشجو باید 8 واحد از دروس فوق را انتخاب کند.

دانشگاه‌هایی که در رشته مهندسی پزشکی بیوالکتریک پذیرش دانشجو دارند

قابلیت‌های یک مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی بعد از فارغ‌التحصیلی

پردازش تصاویر پزشکی و سیستم‌های تصویربرداری

طراحی سیستم‌های گفتاردرمانی

ساخت وسایل توان‌بخشی و طراحی بخش‌های الکترونیکی و کنترل اعضاء و اندام مصنوعی

طراحی سیستم‌های مانیتورینگ بیمارستان و ساخت و طراحی سیستم‌های آزمایشگاهی پزشکی

پردازش علائم حیاتی

مدل‌سازی سیستم‌های بیولوژیک

دکترای مهندسی پزشکی

دکترای مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی در ادامه دوره کارشناسی ارشد این رشته است و به جنبه‌های نظری و پژوهشی مسائل بیولوژیکی و پزشکی می‌پردازد. محور اصلی فعالیت‌های دانشجویان در دوره دکترای مهندسی پزشکی، تحقیق نظری، تجربی یا ترکیبی از این دو است و آموزش در این دوره، برای رفع کاستی‌های اطلاعاتی دانشجویان و هموار کردن مسیر رسیدن به اهداف تحقیق است. آزمون دکتری مهندسی پزشکی بنا بر مقررات سازگار با مواد درسی گرایش‌های کارشناسی ارشد مهندسی برق گرایش مهندسی پزشکی (گرایش‌های بیومتریال، بیوالکتریک، بیومکانیک، بافت، ورزش، توان‌بخشی و فناوری اطلاعات) برگزار می‌شود.

دروس و تعداد واحدهای دکترای مهندسی پزشکی بیوالکتریک

دوره دکتری مهندسی پزشکی دارای دو مرحله آموزشی و پژوهشی (تدوین رساله) می‌باشد. مرحله آموزشی دوره دکترای مهندسی برق گرایش بیوالکتریک شامل 18 واحد درسی است. تعداد کل واحدهایی که دانشجو در مرحله تدوین رساله باید اخذ کند، 18 واحد است. مجموع واحدهای درسی و رساله دانشجو 36 واحد است.

بازار کار دکترای مهندسی پزشکی بیوالکتریک

فارغ‌التحصیلان دکترای مهندسی پزشکی می‌توانند ضمن فعالیت در تمام مراکز جذب فارغ‌التحصیلان کارشناسی و کارشناسی ارشد (بیمارستان‌ها، شرکت‌های خصوصی، پژوهشکده‌ها، دانشگاه علوم پزشکی و …)، درزمینهٔ کارهای تحقیقاتی و رفع معضلات علمی و اجرایی مسئولیت‌های سنگین‌تری را به عهده بگیرند.