Меню

Биомедицинское оборудование что это



БИОМЕДИЦИНСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

БИОМЕДИЦИНСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, разработка и применение технических устройств для биологических и медицинских исследований. Это область совместной работы технологов, биологов и врачей, направленной на приобретение фундаментальных знаний о физических характеристиках и функционировании биологических материалов. Полученные знания используются этими учеными для того, чтобы создавать устройства, делать операции и разрабатывать новые методики, способствующие улучшению здоровья и качества жизни людей.

МЕДИЦИНА

В числе достижений биомедицинской инженерии, ставших возможными благодаря такому сотрудничеству, – диализные аппараты, предназначенные для замещения больных и плохо работающих почек; протезы тазобедренного и коленного суставов; материалы и технологии для операций на сердце и кровеносных сосудах; искусственное сердце.

ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Компьютерное моделирование в биомеханике.

Роль компьютерного моделирования в биомедицинской инженерии трудно переоценить. На основе количественных данных исследований программист создает модели биологических процессов и структур; соответствующие программы могут предсказать поведение биологической структуры, системы или организма в зависимости от внешних воздействий, лечения, развития болезни или старения.

СУСТАВ

Компьютерные модели способны приблизительно описать механику работы различных частей тела, например бедренной кости в области тазобедренного сустава, или же они могут описать, каким образом замена головки берцовой кости на искусственную повлияет на функционирование кости в целом. Можно использовать моделирование и для анализа возможных изменений в конструкции протеза, а также связанного с ними риска для больного. Однако важнее всего то, что компьютерное моделирование позволяет избежать проведения экспериментов на людях.

Биоматериалы и биомеханика ткани.

В отличие от специалистов по моделированию многие инженеры-биомедики имеют дело непосредственно с биологическими тканями – мышцами, связками, сухожилиями – и даже клеточными мембранами. Чаще всего их работа связана с измерением физических параметров (таких, как прочность, жесткость, упругость) или функциональных показателей (электрической активности, количеств выделяемого вещества, осмотического давления в клетках и т.п.). Подобные измерения важны не только для фундаментальной науки; они создают основу для практически важных разработок, одним из примеров которых служит искусственное сердце.

Биомеханика

изучает в основном механические свойства опорно-двигательного аппарата. Фундаментальные исследования в этой области послужили базой для разработки искусственных суставов, которые применяются для замены суставов, необратимо поврежденных в результате тяжелого артрита или артроза. Это изобретение, уже облегчившее страдания тысячам людей, может быть, самое впечатляющее достижение биомедицинской инженерии.

Имплантация (эндопротезирование).

В 1937 пригодными для имплантации были признаны три типа металлических материалов – нержавеющая сталь марки 316-L, хромо-кобальто-молибденовый сплав (виталлий) и титан. Эти материалы достаточно прочны, долговечны, устойчивы к коррозии и не вызывают серьезных воспалительных реакций в организме.

С их появлением в практику травматологии быстро вошли разнообразные фиксаторы (стержни, пластинки, винты и гвозди), предназначенные для закрепления костей в правильном положении до тех пор, пока не восстановится костная ткань. Большинство подобных фиксаторов было разработано в те годы, когда механика костей и мягких тканей была изучена слабо и отсутствовали данные о том, каким нагрузкам подвергается имплантат в организме. Современные фиксаторы для срастания переломов значительно эффективнее; возникающие в них напряжения и деформации рассчитываются заранее. Благодаря современным фиксирующим устройствам пожилой человек с переломом шейки бедра часто снова начинает ходить практически через неделю после травмы.

Несмотря на огромный успех в области эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов, срок службы этих протезов ограничивался примерно 10 (максимум 20) годами. Это определялось двумя факторами: ослаблением креплений элементов протеза и недостатками метилметакрилатного костного цемента. Поиск более надежных способов фиксации дал свои результаты: появились металлические протезы как с пористой поверхностью, так и с покрытием из фосфата кальция в форме гидроксиапатита, который имитирует поверхность кости. Благодаря пористой структуре наружного слоя протеза кость врастает в поверхность протеза и стабилизирует его до конца жизни пациента. Покрытие металлического протеза гидроксиапатитом имитирует нормальную кость, что способствует более физиологичному и долговечному соединению протеза с костью.

Биоэлектрическая инженерия.

Различные ткани, в т.ч. костная ткань, генерируют электрические импульсы. Подобный пьезоэлектрический эффект играет важную роль в формировании костей взрослого человека. Кроме того, он влияет на скорость и прочность срастания костей.

Биоэлектрические явления все чаще пытаются использовать для более эффективного лечения переломов. Например, вблизи несрастающегося перелома имплантируют электроды и пропускают слабый электрический ток, который проходит через ткань в месте имплантации. Такой подход позволяет добиться правильного срастания даже в тех случаях, когда обычные способы лечения не приносят успеха.
См. также
БИОЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Рождение биомеханики.

В 1940-х годах шведский ортопед К.Хирш впервые начал применять специальные приборы и датчики для измерения физических характеристик опорно-двигательного аппарата человека. Работы Хирша и его учеников легли в основу биомеханики – одной из главных областей биомедицинской инженерии.

Результаты проведенных Хиршем экспериментов имели колоссальное значение. В частности, оказалось, что силы, действующие на бедренный сустав в поперечном направлении, примерно одинаковы независимо от того, поднимает ли человек ногу, чтобы перевернуться в постели, или ходит. Поэтому сегодня пожилым людям с переломом шейки бедра после установки фиксатора перелома (гвоздя) разрешены прогулки. А ведь совсем недавно они были обречены на длительный постельный режим, который часто приводил к пневмонии, тромбозу и другим осложнениям со смертельным исходом.

Полученные Хиршем данные позволили подобрать более прочные материалы для искусственных суставов, разработать элементы более долговечных протезов, а также специальные гвозди для бедренных фиксаторов, которые позволяют больному еще при срастании перелома шейки бедра полностью опираться на больную ногу. Кроме того, эти данные помогают врачу научить больного, как лучше пользоваться костылями или тростью.

Читайте также:  Оборудование для театральной деятельности детей

Разработка приемной полости протеза.

После Второй мировой войны группа ученых из Калифорнии параллельно с Хиршем искала пути улучшения протезов для солдат, перенесших ампутацию ног. С помощью киносъемки и анализа движений ученые смогли предсказать, какие нагрузки и какое давление со стороны протеза может испытывать культя. Именно эти методы и помогли им в конце концов разработать улучшенную конструкцию приемной полости протеза, которая находится в постоянном контакте с культей. Новый тип протеза удобен и носится много часов подряд, не причиняя вреда коже.

Протезы тазобедренного и коленного суставов.

В 1963 английский врач Дж.Чарнли создал полный протез тазобедренного сустава и шейки бедра с чашеобразной приемной полостью в области таза и металлическим шаром и стержнем, заменяющими верхнюю часть бедренной кости. Однако трение между частями протеза препятствовало нормальной ходьбе. Чарнли определил, что для решения проблемы нужно выполнить два условия: элементы протеза должны прочно фиксироваться в костях больного, а трение между рабочими частями протеза должно быть очень мало. Он добился успеха, применив новый цементирующий материал – метилметакрилат, который и до сих пор используется как стандартный костный цемент. Чуть позже Ф.Ганстон, опираясь на работу Чарнли, сконструировал протез коленного сустава. В настоящее время протезы тазобедренного и коленного суставов служат по 10–15 лет.

Искусственное сердце.

Аппараты типа «искусственное сердце» уже вошли в медицинскую практику, хотя пока они еще не могут полностью заменить настоящее сердце. Для того чтобы искусственное сердце могло быть использовано в качестве постоянно работающего аппарата, оно должно: 1) иметь небольшие размеры; 2) обеспечивать достаточный выброс крови; 3) регулировать выброс в зависимости от нужд организма; 4) легко подвергаться стерилизации; 5) изготовляться из долговечных материалов; 6) прокачивать кровь без резких толчков, чтобы избежать разрушения эритроцитов (гемолиза). Пока ученые разработали лишь устройства, заменяющие две нижних камеры сердца (желудочки). При имплантации их соединяют с двумя верхними камерами (предсердиями), предварительно удалив заменяемые желудочки.

Первую имплантацию искусственного сердца человеку произвел в 1969 Д.Кули в США. Аппарат работал 64 ч, пока не было найдено человеческое сердце для пересадки. Долговременная имплантация искусственного сердца была впервые выполнена 2 декабря 1982 хирургами Медицинского центра при Университете Юты, США. Использовался аппарат Джарвик-7, названный так в честь его изобретателя Р.Джарвика. Этот аппарат был изготовлен из формованного полиуретана, укрепленного на алюминиевой рамке, причем в основании каждой камеры была растягивающаяся резиновая мембрана. Обе мембраны соединялись с внешним насосом двумя шлангами, проходящими через брюшную полость больного. Насос подавал сжатый воздух, под давлением которого резиновые мембраны выталкивали кровь через искусственные клапаны в кровеносную систему. Больной, которому была произведена имплантация, Барни Кларк, прожил 112 дней; за это время искусственное сердце совершило 13 млн. ударов. Вероятно, в будущем в искусственное сердце будет встраиваться электрический насос, питающийся от закрепленного на поясе аккумулятора.
См. также СЕРДЦЕ.

Источник

Как современные технологии помогают медицине

Что сегодня происходит в биомедицине и как высокие технологии помогают даже в безнадежных случаях

Об эксперте: Инна Фридман, основатель федеральной сети офтальмологических клиник «3Z», врач-офтальмолог, к.м.н.

Биотехнологии: что это такое и зачем это нужно

Система наук в XXI веке стала кластерной. Это значит, что сегодня в науке происходит диффузия различных специальностей. Например, биотехнологии объединили биологию, генную инженерию и генетику.

Биотехнологии — это использование живых организмов, их отдельных составляющих (ДНК, микроорганизмов, клеток и их частей) или продуктов их жизнедеятельности для производства продуктов и решения технических задач.

Сегодня существуют три главных вектора работы биотехнологов:

сельское хозяйство, в частности создание ГМО

энергетика и промышленность, например получение биотоплива или производство веществ, способных к деградации токсических отходов

медицина — специалисты в области биотехнологий работают над созданием препаратов для лечения тяжелых и неизлечимых заболеваний

Продукты и препараты, которые изобретают биотехнологи, маркируются разными цветами:

  • Зеленый: разработка продуктов, способных поддерживать здоровье человека и исключить опасные заболевания. Для этого создаются модифицированные виды растений и продукты с повышенным содержанием протеина и микроэлементов
  • Красный: здесь речь идет в основном о новейших препаратах, изобретаемых фармакологами. Эти лекарства призваны бороться с опасными заболеваниями
  • Белый: минимизация антропогенного фактора при изобретении биотоплива, исключающего нанесение вреда окружающей среде
  • Синий: использование морских организмов. Задача ученых состоит в создании таких сырьевых групп, которые максимально защищают окружающую среду и самого человека

Биотехнологии для здоровья

Ключевое направление в биотехнологиях — биомедицина. Биомедики занимаются разработкой новых лекарственных средств, выделением и культивацией стволовых клеток для клеточной терапии и восстановления поврежденных тканей и даже органов, изучением процессов старения и злокачественной трансформации клеток. Более глубокое молекулярное понимание механизмов, лежащих в основе болезни, позволяет развиваться генной терапии и клеточной инженерии.

Что конкретно происходит в биомедицинской отрасли?

Универсальная вакцина против гриппа. В конце 2018 года первая универсальная вакцина против гриппа, разработанная израильской компанией BiondVax, получившей финансирование от официального банка Евросоюза и правительства Израиля, вышла на завершающую фазу клинических испытаний. В основе вакцины — части антигенов, которые «узнают» клетки иммунной системы (эпитопов). Всего в вакцину входит девять самых распространенных эпитопов. По словам представителей компании, универсальная вакцина способна защитить как от ежегодного, сезонного гриппа, так и в случае возникновения пандемий.

Читайте также:  Оборудование пиво кеги уфа

Редактирование генов. Сегодня проводятся эксперименты по редактированию генов в самом теле человека. В сентябре 2018 года Sangamo Therapeutics из Ричмонда, обнародовали информацию о введении редактирующих гены ферментов пациенту, организм которого не справляется с расщеплением сложных сахаров. Как врач не могу давать оценку исследованию, пока не будет установлено, что это безопасно для жизни и здоровья пациентов.

Компьютеры внутри человека. Человечество постепенно входит в эпоху квантовых технологий. Компания Илона Маска Neuralink уже вовсю производит миниатюрные нейрокомпьютерные интерфейсы. Имплантируемые в мозг частицы могут связать организм человека с Интернетом. В «пучке» из шести нейронитей содержатся 192 электрода, которые вживляются в мозг при помощи робота-хирурга. Если буквально, то человеческий мозг подключают к компьютерной системе.

Лекарство против рака. Изучение влияния бактериальных культур на процесс онкологии подтолкнуло специалистов к работе над препаратом, приостанавливающим развитие злокачественных образований в организме. Таким лекарством является Блеомицин. Он создан на основе микроорганизма Streptomyces verticilliis, имеющего гликопептидную природу. Активные вещества препарата проникают внутрь опухолевых клеток и приводят в беспорядок процесс изменения РНК и ДНК.

Другие препараты. К биотехнологическим знаниям можно отнести открытие десятков тысяч противогрибковых, антибактериальных, гормоносодержащих лекарственных средств, выведенных учеными за несколько десятилетий. Антибиотики не просто борются с инфекциями, они разрушают весь процесс, не вызывая формирования резистентности микроорганизмов к веществам препаратов. Биотехнологи подумали и о заболеваниях печени, разработав препарат на основе аминокислот, глутамата и аспартата. А комбинаторные свойства препарата с натрием и калием положительно влияют на функции сердца, поджелудочной железы.

Согласно стратегии развития медицинской науки в РФ на период до 2025 года сейчас идет стадия «биологизации», когда молекулярная и клеточная биология, а также тканевая инженерия предлагают использовать продукты на основе выращенных вне организма или модифицированных клеток человека. А это означает, что медицина добралась до восстановления жизненно важных тканей и органов: сердечной мышцы, печени, нервных клеток и др. Не обошли и стороной область медицины, изучающую анатомию, физиологию и болезни глаза.

Биоинженерия в офтальмологии

За последние 20 лет в секторе произошли важные для пациентов изменения: появились генно-инженерные, клеточные, тканевые, иммунобиологические и цифровые технологии.

Новаторские разработки в области офтальмологии:

Биопротезирование и бионический глаз

Фемтосекундная методика коррекции близорукости и астигматизма за 25 секунд ReLEx SMILE (англ. Small Incision Lenticule Extraction)

Сверхточные микроскопы с 3D-визуализацией и ультратонкие инструменты, которые повышают точность и эргономику работы хирурга

Доставка лекарств внутрь полостей и клеток тканей глаза

Спектральные томографы, создающие точную визуализацию структур высокого качества за кратчайшее время

Биологические ткани — выращенные или напечатанные. В будущем они смогут заменять изношенные ткани

Мультифокальные искусственные хрусталики, которые освобождают человека от ношения очков, возвращая контраст и остроту зрению

Электронный глаз, сохраняющий остаточное зрение и поддерживающий функцию ориентирования в пространстве

Наиболее интересная современная разработка — бионический протез глаза. Он может справиться со слепотой, полностью воссоздав настоящие процессы передачи электрических сигналов. Первый ретинальный протез назывался Argus — это американский проект, который удалось коммерциализировать. В 2012 году Argus II получил разрешение для коммерческого использования в Европе, годом позже в 2013 году — в США. В России разрешения на использование протеза пока нет.

Что еще почитать по теме:

Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.

Источник

Биомедицинское оборудование что это

Биомедицинская техника

Код: 200400

Специальности:

биотехнические и медицинские аппараты и системы;

инженерное дело в медико-биологической практике.

Квалификация: инженер.

Область профессиональной деятельности. Биомедицинская техника относится к области техники и научных знаний, включающих в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на создание и обслуживание инструментальных средств для диагностики, лечения, реабилитации и профилактики заболеваний человека, для биологического эксперимента, разработку программного обеспечения для решения задач медико-биологической практики.

Объекты профессиональной деятельности: приборы, системы, комплексы и основные медицинские технологии, а также методы исследований, лечебных воздействий, обработки информации в практическом здравоохранении и различных областях биомедицинских исследований.

Виды профессиональной деятельности:

  • проектно-конструкторская;
  • научно-исследовательская;
  • ремонт и обслуживание;
  • организационно-управленческая;
  • производственно-технологическая;
  • эксплуатационное и сервисное обслуживание.

Профиль работы. Современное здравоохранение невозможно без технического оснащения, без инженерных кадров. База современной медицины — от простейших инструментов — скальпеля и шприца — до компьютерных томографов, аппаратов искусственного дыхания, кровообращения — создается и обслуживается инженерами. Актуальность этой специальности объясняется еще и тем, что развитие медицинских наук и медицины в целом влечет за собой совершенствование диагностического, хирургического, терапевтического оборудования. Разрабатывать и обслуживать его на сегодняшний день без специальных знаний невозможно, поскольку сегодня медицинское оборудование представляет сложный комплекс технических устройств, сопряженных как с биологическими объектами, так и с современными микропроцессорными системами. Знание принципов работы такого оборудования обязательно для более эффективного его использования.

Основные места работы: : медицинские лечебно-диагностические организации, клиники, диагностические центры, спортивно-оздоровительные комплексы, курортно-санаторные организации, научно-исследовательские медицинские и биологические центры, экологические центры, заводы, предприятия и фирмах, занимающиеся разработкой, производством, обслуживанием и поставкой современного медицинского оборудования, в лабораториях и институтах, связанных с эксплуатацией биомедицинской техники и проведением медико-биологических экспериментов.

Читайте также:  Медицинское оборудование запрещенное к ввозу

Возможные должности: инженер, инженер-конструктор, инженер-лаборант, инженер-электроник, инженер по ремонту, инженер по подготовке производства, инженер по комплектации оборудования; инженер по охране окружающей среды и прочие.

Основные базовые дисциплины: «Информатика», «Физика», «Математика», «Биология человека и животных», «Биофизика», «Инженерная и компьютерная графика», «Электроника и микропроцессорная техника», «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий», «Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы», «Теория биотехнических систем», «Компьютерные технологии в медико-биологических исследованиях», «Автоматизация обработки экспериментальных данных» и др.

ВНИМАНИЕ! Данная специальность устарела. Предлагаем ознакомиться с похожими новыми специальностями.

Источник

Routes to finance

Самые бесполезные специальности в университете. Чуть-Чуть о Науке #Наука (Июнь 2021).

Что делает биомедицинский инженер - Описание работы 2021

Дайте биомедицинскому инженеру проблему, связанную с биологией или медициной, и он или она проанализирует, а затем выяснит, как ее решить. Они создают протезные конечности и искусственные органы, а также материал, который используется для их производства. Они разрабатывают программное обеспечение, которое используется для запуска медицинского оборудования. Как и те, кто работает в других инженерных дисциплинах, биомедицинские инженеры используют свои знания в области науки и математики, но они сочетают это с их опытом в медицине.

Некоторые из областей, в которых они могут специализироваться, включают биоинструментацию, биоматериалы, биомеханику, генную инженерию и медицинскую визуализацию.

Краткие факты

  • Биомедицинские инженеры заработали среднюю годовую зарплату в размере $ 86,202 в 2015 году.
  • В 2014 году эта профессия заняла чуть более 22 000 человек.
  • Работодатели включают производителей медицинского оборудования и расходных материалов, больниц и исследовательских лабораторий.
  • Обычно рабочие места выполняются в обычное рабочее время.
  • Согласно Бюро статистики труда США, это профессия «Яркий взгляд» из-за отличной перспективы работы. Ожидается, что работа будет расти намного быстрее, чем средняя для всех профессий до 2024 года.

День в жизни биомедицинского инженера

Чтобы узнать о типичных рабочих обязанностях биомедицинских инженеров, мы посмотрели объявления о работе на самом деле. ком. Вот что мы нашли:

  • «Разработка, разработка и тестирование всех аспектов медицинских / хирургических компонентов, оборудования и инструментов»
  • «Работа с перекрестными функциональными группами для проверки и проверки прототипов»
  • «Анализ сбоев, корректирующие и превентивные меры для реагирования на жалобы клиентов »
  • « Взять вклад от ученых-исследователей и перевести их в рабочие варианты дизайна, подходящие для приложений in vitro и in vivo »
  • « Выполнять независимые исследования, используя все доступные инструменты и ресурсы »

«Устанавливать, настраивать, обслуживать, ремонтировать или предоставлять техническую поддержку для биомедицинского оборудования»

  • «Отчитываться о результатах исследований посредством научной публикации, устной презентации и официальных документов в отношении отраслевых контрактов и финансируемых грантовые предложения »
  • « Продемонстрировать и объяснить правильную работу оборудования медицинскому персоналу »
  • Как стать биомедицинским инженером

Чтобы работать биомедицинским инженером, вам нужно будет получить как минимум степень бакалавра в области биомедицинской инженерии. Выберите образовательную программу, аккредитованную ABET, организацией, которая дает свой знак одобрения для ассоциированных, бакалаврских и магистерских программ в области инженерных, инженерных технологий, прикладной науки и вычислительной техники. Ваша курсовая работа будет сочетать инженерные и биологические науки и может включать в себя стажировки с больницами и изготовителями медицинских устройств.

Какие мягкие навыки вам нужны?

Биомедицинские инженеры нуждаются в определенных умственных навыках или личных характеристиках в дополнение к техническим навыкам, которые они приобретают в классе:

  • : Чтобы решать проблемы и принимать решения, вам понадобится возможность сравнивать и сравните свои варианты и выберите наиболее жизнеспособный. Навыки общения:
  • Работа в качестве члена многопрофильной команды требует отличных навыков слушания и говорения. Говорящие навыки также важны для представления ваших исследований. Написание
  • : вам также придется публиковать результаты своих исследований в профессиональных журналах. Что ожидают от вас работодатели?

Мы снова рассмотрели объявления о работе на самом деле. com, чтобы узнать о квалификации, кроме технических навыков и опыта, работодатели ищут. Вот что мы нашли:

«Приверженность качеству, внимание к деталям и командный игрок»

  • «Способность приоритизировать задания и обеспечить своевременный график завершения»
  • «Возможность писать отчеты об испытаниях с минимальным контролем»
  • «Умение работать в быстро меняющейся среде»
  • «Должно быть, компьютерный грамотный и обладающий способностью легко освоить новое программное обеспечение для моделирования»
  • «Соединяется с членами и персоналом в заботе, уважительной манере»
  • Является ли эта карьера хорошей для вас?

Голландский код: IRC (расследование, реалистичный, обычный)

  • Типы личности MBTI: ENTP, ENTJ, INTJ, INTP (Тигер, Пол Д., Баррон, Барбара и Тигер, Келли. (2014)
  • Do What You Are . NY: Hatchette Book Group.) Занятия со связанными действиями и задачами
Описание Ежегодная зарплата (2015) Требования к образованию Инженер по компьютерному оборудованию
Контролирует производство компьютерной техники и периферийных устройств $ 111, 730 Степень бакалавра в области вычислительной техники Техник по биомедицинской технике
Использует научные, математические и технические принципы для решения проблем в области производства и обслуживания Ремонт биомедицинского оборудования $ 46, 340
Ученая степень по технологии биомедицинского оборудования S ources: Бюро статистики труда, У. С. Департамент труда,

Руководство по профессиональным перспективам

, 2016-17 (посещение 23 января 2017 года).
Администрация занятости и подготовки кадров, Министерство труда США, O * NET Online (посетили 23 января 2017 года).

Источник