إنه الفرع الهندسي الذي يدرس أسس العلوم الهندسية المختلفة ليقدم حلولاً للمشكلات التي تعترض الحقول الطبية ويطرح إجراءات تخدم تلك الحقول وتطور أداءها .
وتندرج تحت هذا الفرع مجموعة من التخصصات الرئيسية :
• هندسة الميكانيك الحيوي Biomechanical Engineering
• هندسة الكيمياء الحيوية Biochemical Engineering
• هندسة الكهرباء الحيوية Bioelectrical Engineering
هندسة الميكانيك الحيوي Biomechanical Engineering :
يدرس هذا الفرع بنية جسم الإنسان كبنية ميكانيكية ويتعامل معها بتطبيق مجمل قوانين الميكانيك الممكنة على الجهاز العضلي العظمي في جسم الإنسان، ويحلل من خلال دراسته جميع الحركات التي يقوم بها الجسم والتي يتعرض لها كالمشي والجري وحركات المفاصل وقوى الإجهاد على الأنسجة، كما يدرس ميكانيك السوائل الداخلة والخارجة من جسم الإنسان كتدفق الدم في الجهاز الوعائي وحركة الغازات في الجهاز التنفسي وتبادلات الطاقة بين الجسم وما يحيط به من جمل تيرموديناميكية أخرى .
تتسع دائرة تطبيقات هذا الفرع الهندسي بدئاً بتطوير نظم سلامة الركاب في المركبات ( أحزمة الأمان ونظم الحماية ) وانتهاءً بأجهزة الرئة والقلب الاصطناعية، وقد كانت الرئة الحديدية خطوة بداية في استحداث هذا الفرع الهندسي حيث أثبتت جدارتها كحل ناجح لإنقاذ العديد من ناجي الحوادث الخطرة. ومن الجدير بالذكر أن هذا الفرع الهندسي يشكل الأساس في علم الأعضاء والأطراف الاصطناعية المزروعة، على سبيل المثال، الأيدي الاصطناعية التي تقاد بواسطة دارات محركات كهربائية تحصل على إشاراتها الكهربائية الحيوية من العضلات، وهي أيدٍ تم استخدامها مع كثير من الأطفال الذين ولدوا من دون أيدٍ فأعطتهم مظهراً مقارباً للأيدي الطبيعية وسهولة كافية في التنقل وأداء وظائف الحياة اليومية الأخرى . و كذلك نجد القلب الاصطناعي الذي لا يزال حتى اللحظة خاضعاً لتطوير مستمر ويحصد يوماً بعد يوم نجاحاً باهراً بعد أن قدم حلولاً ناجعة لكثير من مرضى القلب .
المواد الأكاديمية المرتبطة بالفرع : الميكانيك الحيوي، الميكانيك الهندسي، ميكانيك السوائل الحيوية، التيرموديناميك، الأطراف الاصطناعية .
هندسة الكيمياء الحيوية Biochemical Engineering :
هو الفرع الذي يدرس التفاعلات الكيميائية ما بين الجسم البشري ومختلف الأجهزة الاصطناعية المزروعة في أنسجته الحية والتي قد تكون عرضة للتفاعل أو الرفض من قبل الجسم، فمثلاً ، طورت نسج صناعية لتصنيع شرايين اصطناعية مقاومة للتجلطات المتتالية في الأوعية الدموية، كما طورت كبسولات سيليكونية لحماية المعدات الكهربائية المزروعة في الجسم كالناظمات القلبية Artificial Pacemakers ولمساعدتها على تحقيق تكاملها الوظيفي مع أنسجة الجسم الحية ، ولربما كانت الكلية الاصطناعية أبرز إنجاز لهندسة الكيمياء الحيوي في علاجها لمشاكل مرضى الكلية ذوي الأمراض المستعصية على العلاج .
المواد الأكاديمية المرتبطة بالفرع : الكيمياء الحيوية، التشريح والفيزيولوجيا، مواد طبية، علم المواد.
هندسة الكهرباء الحيوية Bioelectrical Engineering :
يهتم هذا الفرع من الهندسة الطبية بالنشاط الكهربائي الحيوي في الجسم والذي يتضمن نشاط الجهاز العصبي وينظم مجمل العمليات الحيوية في الجسم، فمهمة المهندس الطبي الكهربائي هو تدعيم هذا التنظيم الحيوي وترسيخه واستخدام الإشارات الحيوية للحصول على الدراسات التشخيصية للأمراض، وقد قاد تطور هذا الفرع إلى اختراع الناظمات القلبية الاصطناعية Artificial Pacemakers وآليات الصعق الكهربائي Defibrillator ونظم التصوير الطبي وخاصة القلبي Electrocardiograph. فالناظمة القلبية الاصطناعية هي جهاز يتحسس وينظم التقلص النظمي لعضلة القلب ليعيده لحالته الطبيعية في حال حيودها عن هذه الحالة عند مرضى القلب، أما جهاز الصعق الكهربائي فهو جهاز يرسل تياراً كهربائياً قوياً خلال جسم المريض الذي قد توقف عمل العضلة القلبية فيه ويعيدها لوضعية عملها الطبيعية. أما نظام التصوير القلبي فيسجل شكل موجة وتردد الإشارات في العضلة القلبية من خلال المجسات المتوضعة على سطح الجلد، ومن ثم ينقل هذه المعلومات المسجلة على شكل مخططات إلى كمبيوترات مركزية ومراكز التشخيص المرتبطة به لتمكن الأطباء من القيام بإجراءات التشخيص اللازمة، كما تلعب أنظمة مراقبة الإشارات الكهربائية الحيوية المقتبسة من المجسات دوراً هاماً في غرف العمليات الجراحية وأجنحة العناية المشددة .
المواد الأكاديمية المرتبطة بالفرع : أسس الهندسة الكهربائية والإلكترونية وداراتها، الحقول الكهرطيسية، معالجة الصورة، التحكم الآلي، الشبكات العصبونية، المعالجات والمتحكمات الصغرية .
ملاحظة : قد تتواجد بعض المواد الأكاديمية التي ترتبط بالهندسة الطبية بشكل عام كفرع هندسي : كالعلوم الأساسية – الرياضيات والفيزياء – وغيرها كهندسة المشافي وعناصر الآلات .
وتندرج تحت هذا الفرع مجموعة من التخصصات الرئيسية :
• هندسة الميكانيك الحيوي Biomechanical Engineering
• هندسة الكيمياء الحيوية Biochemical Engineering
• هندسة الكهرباء الحيوية Bioelectrical Engineering
هندسة الميكانيك الحيوي Biomechanical Engineering :
يدرس هذا الفرع بنية جسم الإنسان كبنية ميكانيكية ويتعامل معها بتطبيق مجمل قوانين الميكانيك الممكنة على الجهاز العضلي العظمي في جسم الإنسان، ويحلل من خلال دراسته جميع الحركات التي يقوم بها الجسم والتي يتعرض لها كالمشي والجري وحركات المفاصل وقوى الإجهاد على الأنسجة، كما يدرس ميكانيك السوائل الداخلة والخارجة من جسم الإنسان كتدفق الدم في الجهاز الوعائي وحركة الغازات في الجهاز التنفسي وتبادلات الطاقة بين الجسم وما يحيط به من جمل تيرموديناميكية أخرى .
تتسع دائرة تطبيقات هذا الفرع الهندسي بدئاً بتطوير نظم سلامة الركاب في المركبات ( أحزمة الأمان ونظم الحماية ) وانتهاءً بأجهزة الرئة والقلب الاصطناعية، وقد كانت الرئة الحديدية خطوة بداية في استحداث هذا الفرع الهندسي حيث أثبتت جدارتها كحل ناجح لإنقاذ العديد من ناجي الحوادث الخطرة. ومن الجدير بالذكر أن هذا الفرع الهندسي يشكل الأساس في علم الأعضاء والأطراف الاصطناعية المزروعة، على سبيل المثال، الأيدي الاصطناعية التي تقاد بواسطة دارات محركات كهربائية تحصل على إشاراتها الكهربائية الحيوية من العضلات، وهي أيدٍ تم استخدامها مع كثير من الأطفال الذين ولدوا من دون أيدٍ فأعطتهم مظهراً مقارباً للأيدي الطبيعية وسهولة كافية في التنقل وأداء وظائف الحياة اليومية الأخرى . و كذلك نجد القلب الاصطناعي الذي لا يزال حتى اللحظة خاضعاً لتطوير مستمر ويحصد يوماً بعد يوم نجاحاً باهراً بعد أن قدم حلولاً ناجعة لكثير من مرضى القلب .
المواد الأكاديمية المرتبطة بالفرع : الميكانيك الحيوي، الميكانيك الهندسي، ميكانيك السوائل الحيوية، التيرموديناميك، الأطراف الاصطناعية .
هندسة الكيمياء الحيوية Biochemical Engineering :
هو الفرع الذي يدرس التفاعلات الكيميائية ما بين الجسم البشري ومختلف الأجهزة الاصطناعية المزروعة في أنسجته الحية والتي قد تكون عرضة للتفاعل أو الرفض من قبل الجسم، فمثلاً ، طورت نسج صناعية لتصنيع شرايين اصطناعية مقاومة للتجلطات المتتالية في الأوعية الدموية، كما طورت كبسولات سيليكونية لحماية المعدات الكهربائية المزروعة في الجسم كالناظمات القلبية Artificial Pacemakers ولمساعدتها على تحقيق تكاملها الوظيفي مع أنسجة الجسم الحية ، ولربما كانت الكلية الاصطناعية أبرز إنجاز لهندسة الكيمياء الحيوي في علاجها لمشاكل مرضى الكلية ذوي الأمراض المستعصية على العلاج .
المواد الأكاديمية المرتبطة بالفرع : الكيمياء الحيوية، التشريح والفيزيولوجيا، مواد طبية، علم المواد.
هندسة الكهرباء الحيوية Bioelectrical Engineering :
يهتم هذا الفرع من الهندسة الطبية بالنشاط الكهربائي الحيوي في الجسم والذي يتضمن نشاط الجهاز العصبي وينظم مجمل العمليات الحيوية في الجسم، فمهمة المهندس الطبي الكهربائي هو تدعيم هذا التنظيم الحيوي وترسيخه واستخدام الإشارات الحيوية للحصول على الدراسات التشخيصية للأمراض، وقد قاد تطور هذا الفرع إلى اختراع الناظمات القلبية الاصطناعية Artificial Pacemakers وآليات الصعق الكهربائي Defibrillator ونظم التصوير الطبي وخاصة القلبي Electrocardiograph. فالناظمة القلبية الاصطناعية هي جهاز يتحسس وينظم التقلص النظمي لعضلة القلب ليعيده لحالته الطبيعية في حال حيودها عن هذه الحالة عند مرضى القلب، أما جهاز الصعق الكهربائي فهو جهاز يرسل تياراً كهربائياً قوياً خلال جسم المريض الذي قد توقف عمل العضلة القلبية فيه ويعيدها لوضعية عملها الطبيعية. أما نظام التصوير القلبي فيسجل شكل موجة وتردد الإشارات في العضلة القلبية من خلال المجسات المتوضعة على سطح الجلد، ومن ثم ينقل هذه المعلومات المسجلة على شكل مخططات إلى كمبيوترات مركزية ومراكز التشخيص المرتبطة به لتمكن الأطباء من القيام بإجراءات التشخيص اللازمة، كما تلعب أنظمة مراقبة الإشارات الكهربائية الحيوية المقتبسة من المجسات دوراً هاماً في غرف العمليات الجراحية وأجنحة العناية المشددة .
المواد الأكاديمية المرتبطة بالفرع : أسس الهندسة الكهربائية والإلكترونية وداراتها، الحقول الكهرطيسية، معالجة الصورة، التحكم الآلي، الشبكات العصبونية، المعالجات والمتحكمات الصغرية .
ملاحظة : قد تتواجد بعض المواد الأكاديمية التي ترتبط بالهندسة الطبية بشكل عام كفرع هندسي : كالعلوم الأساسية – الرياضيات والفيزياء – وغيرها كهندسة المشافي وعناصر الآلات .
