Bilim ve teknoloji her geçen gün yaşam kalitemizi geliştirmek, olanaklarımızı artırmak için uğraş veriyor. Yeni üniteler, aletler, protezler sayesinde vücudumuz, içinde bulunduğumuz çağın tehditkârlığına rağmen bir şekilde artan bir korunaklılığa erişebiliyor.
Bu yazımda sağlık hizmetlerini ve insan sağlığını geliştirmeye emek harcayan biyomedikal mühendisliğini sizler için daha anlaşılır kılmaya çalıştım:
Biyomedikal mühendisliği nedir, faaliyet alanları nelerdir; biyomedikal mühendisi ne iş yapar, ne üretir?
Biyomedikal mühendisliğinin tanımı hakkında (her ne kadar bu alanda çalışmış insanlar tarafından oldukça açık ve net olduğu düşünülse de) bazı belirsizlikler var. Bu nedenle Biyomedikal Mühendisliğinin ne olduğunu daha iyi anlayabilmek için öncelikle Biyomühendisliğin ne ifade ettiğini anlamamız daha faydalı olacaktır.
Biyomühendislik, mühendisliğin tasarım ve analiz prensiplerinin biyolojik sistemlere ve biyomedikal teknolojilere uygulanmasıdır.
Daha geniş anlamıyla ifade etmek gerekirse, Biyomühendislik genellikle amaçları canlıların özelliklerini iyileştirmek için bu canlıların hücrelerini veya hücre parçalarını modifiye etmek veya faydalı amaçlar için yeni mikroorganizmalar geliştirmek olan, biyoteknoloji ve genetik mühendisliği ile çok yakından ilişkili temel araştırma odaklı faaliyetledir.
Örneğin gıda endüstrisinde bu, ekmek mayasının, fermantasyon için iyileştirilmesi anlamına gelmektedir. Tarımda, biyomühendisler, don hasarını azaltmak için bitkileri çeşitli organizmalarla işleyerek mahsulün iyileştirilmesiyle ilgilenirler.
Çok açık ki geleceğin biyomühendisleri insanın yaşam kalitesi üzerinde muazzam bir etkiye sahip olacaklardır. Biyomühendislerin aşağıdaki faaliyetlerini bir düşünün:
- Gıda sektöründe biyoteknolojik gıda üretimi: bitki doku kültürü çalışmaları ve büyük ölçekte mikroorganizmaların biyoreaktörlerle üretimi
- Hastalıklar için yeni tıbbi teşhis testlerinin keşfi
- Klon hücrelerinden sentetik aşı üretimi
- İnsan, hayvan ve bitki yaşamını toksik maddeler ve kirleticilerden korumak için biyo-çevre mühendisliği
- Protein-yüzey etkileşimlerinin incelenmesi
- Maya ve hibridoma hücrelerinin büyüme kinetiğinin modellenmesi
- Hareketsizleştirilmiş enzim teknolojisinde araştırma
- Terapötik proteinlerin ve monoklonal antikorların gelişimi
Biyomedikal Mühendisi ise, biyolojik sistemleri daha iyi anlamak, modifiye veya kontrol etmek amacıyla elektrik-elektronik, mekanik, kimyasal, optik ve diğer mühendislik prensiplerini uygulamanın yanında; hastaların fizyolojik fonksiyonlarını izleyen ve tanı, teşhis ve tedavilerinde kullanılan tasarım sistemleri ve ürünleri geliştirir.
Yani Biyomedikal mühendisliğinin başlıca amaçları:
- Tıp, diş hekimliği, eczacılık, veterinerlik, biyoloji gibi bilimlerde ortaya konan problemlere; fizik, kimya, matematik, mühendislik bilimlerinin temel ilkelerini uygulayarak bu problemlerin çözümünün, bunlarla bağlantılı olarak tanı ve tedaviye yönelik yeni yöntem, algoritma, cihaz ve yazılımların tasarlanıp geliştirilmesini sağlamak.
- Hasta bakımının kalitesini ve etkinliğini artırmak amacıyla biyoloji ve tıp alanındaki problemleri analiz etmek ve çözümlemek,
- Teşhis ve tedavi amaçlı tıbbi cihazların tasarımı, üretimi, bakım, onarım ve kalibrasyonu ile ilgilenmek,
- Aynı zamanda fonksiyonlarını kaybetmiş organların veya dokuların yerine protez, yapay organ, kalp kapakçıkları, dental implantlar vs. tasarlayıp üretmektir.
Biyomedikal Mühendislerinin Faaliyet Alanları Nelerdir?
Biyomedikal mühendislerinin faaliyet alanı çok geniştir. Alan, 1950–60’larda öncelikli olarak tıbbi cihazların geliştirilmesinden, şimdilerde çok daha geniş kapsamlı bir faaliyet kümesini içermeye doğru evrilmiştir. Şimdilerde Biyomedikal Mühendisliği çok fazla yeni kariyer alanına sahiptir. Bu alanlar şöyle sıralanabilir:
- Mühendislik sistemi analizinin (fizyolojik modelleme, simülasyon ve kontrol) biyolojik problemlere uygulanması
- Fizyolojik sinyallerin (biyosensörler ve biyomedikal enstrümantasyon) tespiti, ölçümü ve izlenmesi
- Biyoelektriksel verilerin sinyal işleme teknikleri ile tanısal yorumlanması
- Tedavi ve rehabilitasyon prosedürleri ve cihazları (rehabilitasyon mühendisliği)
- Bedensel işlevlerin değiştirilmesi veya geliştirilmesi için cihazlar (yapay organlar)
- Hasta ile ilgili verilerin bilgisayar analizi ve klinik karar verme (örneğin; tıbbi bilişim ve yapay zekâ)
- Tıbbi görüntüleme, yani anatomik detay veya fizyolojik fonksiyonların grafik görüntüsü
- Yeni biyolojik ürünlerin oluşturulması (örn. Biyoteknoloji ve doku mühendisliği)
- Vücutta kullanılacak yeni materyallerin geliştirilmesi (biyomalzemeler)
Ayrıca biyomedikal mühendislerinin tipik araştırma ve uğraşı alanları şunları içerir:
- Yapay organlar için yeni materyaller üzerine araştırmalar
- Kan analizi için yeni teşhis araçlarının geliştirilmesi
- İnsan kalbinin işlevinin bilgisayar modellemesi
- Tıbbi araştırma verilerinin analizi için yazılımlar üretme
- Güvenlik ve yararlılık faaliyeti açısından tıbbi cihaz tehlikelerinin analizi
- Yeni tanısal görüntüleme sistemlerinin geliştirilmesi
- Hastaların uzaktan takibi ve izlenmesi için telemetri sistemlerinin tasarımı
- İnsan fizyolojik sistem değişkenlerinin ölçümü için biyomedikal sensör tasarımı
- Hastalık teşhisinde uzman sistemlerin geliştirilmesi
- İlaç uygulamaları için kapalı devre kontrol sistemlerinin tasarımı
- İnsan vücudunun fizyolojik sistemlerinin modellenmesi
- Spor hekimliği için cihaz tasarımı
- Yeni dental materyallerin geliştirilmesi
- Engelliler için iletişim yardımcılarının tasarımı
- Pulmoner akışkan dinamiklerinin incelenmesi
- İnsan vücudunun biyomekaniğinin incelenmesi
- İnsan cildinin yerine kullanılabilecek malzemelerin geliştirilmesi
Yani Biyomedikal mühendisliği teorik, deneysel olmayan girişimlerden, halihazırdaki en yeni uygulamalara kadar değişen disiplinler arası bir mühendislik dalıdır. Araştırma, geliştirme, uygulama ve operasyonu kapsar. Bundan dolayı, tıpta da olduğu gibi, bir kişinin tüm alanı kapsayacak şekilde uzmanlık kazanması mümkün değildir.
Yine de bu faaliyetlerin disiplinler arası doğası nedeniyle, aralarında önemli bir etkileşim ve örtüşen bir ilgi ve çaba vardır. Örneğin, biyosensörlerin geliştirilmesi ile ilgilenen biyomedikal mühendisleri, protez bir cihaza güç sağlamak için aynı biyoelektrik sinyali tespit etmek ve kullanmak için bir yöntem geliştirmek üzere protez cihazlarla ilgilenen kişilerle etkileşime girebilir. Klinik kimya laboratuvarlarını otomatize eden kişiler, hekimlerin belirli laboratuvar verilerine dayanarak karar vermelerine yardımcı olmak için uzman sistemler geliştirenlerle iş birliği yapabilirler. Bu örnekleri sonsuz olasılıkla çoğaltabiliriz.
Biyomedikal Mühendislik Disiplinleri (Alt Dalları) Nelerdir?
Biyomedikal mühendisliğinin alt dallarını şu şekilde sıralayabiliriz:
- Biyomekanik
- Biyomalzeme
- Biyosensörler
- Biyomedikal Instrumantasyon
- Medikal ve Biyolojik Analiz
- Rehabilitasyon Mühendisliği
- Protez Cihazlar ve Yapay Organlar
- Medikal İnformatik(Tıbbi Bilişim)
- Tıbbi Görüntüleme
- Biyoteknoloji
- Klinik Mühendislik
- Elektromanyetik Alanın Biyolojik Etkileri
- Fizyolojik Modelleme, Simülasyon ve Kontrol
- Taşınım Olayları
Sonuç olarak Biyomedikal Mühendisliği, makul bir maliyetle yüksek kaliteli bakım sağlayabilmek için devam eden savaşta insanlığa bir umut verir. Eğer Biyomedikal mühendisleri; önleyici tıbbi yaklaşımlar, ayakta bakım hizmetleri vb. ile ilgili sorunların çözümüne uygun ve doğru şekilde yönlendirilirse, sağlık sistemimizi daha etkili ve verimli hale getirmek için araç ve teknikler sağlayabilir ve bu süreçte herkes için yaşam kalitesini artırabilirler.
Okuduğunuz için teşekkür ederim. Geri bildirimi ve yapıcı eleştiriyi memnuniyetle karşılarım. Yorum kısmından bana ulaşabilirsiniz!
Kaynakça:
[1] Bronzino, Joseph D., and Donald R. Peterson. Biomedical engineering fundamentals. CRC press, 2014.
[2]Cell Surface Engineering. 2014. pubs.rsc.org, doi:10.1039/9781782628477.
[3] Wikipedia contributors. “Biomedical engineering.” Wikipedia, The Free Encyclopedia. Wikipedia, The Free Encyclopedia, 2 Feb. 2020. Web. 8 Feb. 2020.
[4]‘Biomedical Engineering: What Is It and What Are the Career Opportunities?’ Mendeley Careers, https://www.mendeley.com/careers/article/biomedical-engineering-career-opportunities/. Accessed 8 Feb. 2020.
