Cosa fa un ingegnere biomedico? Come diventare?

Cos’è un ingegnere biomedico?

Il campo dell’ingegneria nel suo insieme è un campo innovativo: vengono fuori idee che portano a tutto, dai grattacieli e le automobili, all’aerospaziale e al sonar. Il campo dell’ingegneria biomedica restringe la sua attenzione ai progressi innovativi che migliorano la salute umana e l’assistenza sanitaria a tutti i livelli.

Aspetti di ingegneria meccanica, ingegneria elettrica, ingegneria chimica, scienza dei materiali, chimica, matematica, informatica e ingegneria sono tutti intrecciati con la biologia umana nell’ingegneria biomedica per migliorare la salute umana.

Un ingegnere biomedico analizza e progetta soluzioni ai problemi in biologia e medicina, con l’obiettivo di migliorare la qualità e l’efficacia della cura del paziente. C’è una crescente domanda di ingegneri biomedici, dovuta in gran parte a causa del generale spostamento verso l’uso quotidiano di macchinari e tecnologia in tutti gli aspetti della vita.

Cosa fa un ingegnere biomedico?

L’ingegneria biomedica è ormai considerata un campo a sé stante (non è più una specializzazione interdisciplinare) ed è recentemente emersa come un proprio studio in ingegneria.

Un ingegnere biomedico normalmente farà quanto segue:
– Progettazione di sistemi e prodotti
– Installare, regolare, mantenere, riparare o fornire supporto tecnico per apparecchiature biomediche
– Valutare la sicurezza, l’efficienza e l’efficacia delle apparecchiature biomediche
– Formare medici e altro personale sull’uso corretto delle attrezzature
– Lavora con scienziati della vita, chimici e scienziati medici
– Ricerca gli aspetti ingegneristici all’interno dei sistemi biologici dell’uomo e degli animali

L’ingegneria biomedica (BME) prende principi di ingegneria e concetti di progettazione e combina tali principi e concetti con la medicina e la biologia. Colmando il divario tra ingegneria e medicina (combinando capacità di progettazione e risoluzione dei problemi con le scienze biologiche mediche), questo campo di lavoro tenta di far avanzare il trattamento sanitario sia diagnostico che terapeutico.

La conoscenza biologica combinata con i principi di ingegneria per soddisfare le esigenze mediche ha notevolmente contribuito allo sviluppo di concetti e prodotti sia che cambiano la vita che salva la vita come. organi artificiali; pacemaker; fianchi artificiali; robot chirurgici; protesi avanzate; dialisi al rene; Risonanza magnetica; ECG; ECG; farmaci farmaceutici; e biologici terapeutici .. Ora sono disponibili tecnologie ancora più futuristiche come l’ingegneria delle cellule staminali e la stampa 3-D di organi biologici.

Sotto l’egida dell’ingegnere biomedico è incluso anche il mantenimento delle attuali apparecchiature mediche negli ospedali entro gli attuali standard del settore. Ciò può includere test periodici, manutenzione, raccomandazioni e acquisizioni di nuove apparecchiature e persino lo smaltimento delle apparecchiature.

Il lavoro di questi ingegneri abbraccia molti campi professionali. Ad esempio, sebbene la loro esperienza sia basata sull’ingegneria e sulla biologia, spesso progettano software per computer per eseguire strumenti complicati, come macchine a raggi X tridimensionali.

Nell’industria, possono creare prodotti in cui è essenziale una conoscenza approfondita dei sistemi viventi e della tecnologia. Alcuni ingegneri biomedici progettano circuiti elettrici, software per eseguire apparecchiature mediche o simulazioni al computer per testare nuove terapie farmacologiche. Alcuni progettano e costruiscono anche parti del corpo artificiali per sostituire gli arti feriti. In alcuni casi, sviluppano i materiali necessari per realizzare le parti del corpo di ricambio. Progettano anche attrezzature per esercizi riabilitativi.

In alternativa, molti di questi ingegneri usano la loro conoscenza della chimica e della biologia per sviluppare nuove terapie farmacologiche. Altri si affidano molto alla matematica e alla statistica per costruire modelli, al fine di comprendere i segnali trasmessi dal cervello o dal cuore.

Alcuni ingegneri biomedici preferiscono rimanere nel mondo accademico e diventare professori.

Sei adatto per essere un ingegnere biomedico?

Gli ingegneri biomedici hanno personalità distinte. Tendono ad essere individui investigativi, il che significa che sono intellettuali, introspettivi e curiosi. Sono curiosi, metodici, razionali, analitici e logici. Alcuni di loro sono anche realistici, nel senso che sono indipendenti, stabili, persistenti, genuini, pratici e parsimoniosi.

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Com’è il posto di lavoro di un ingegnere biomedico?

Un ingegnere biomedico può lavorare in una varietà di contesti. Alcuni lavorano negli ospedali in cui si svolge la terapia e altri lavorano in laboratori che svolgono ricerche. Altri ancora lavorano in contesti di produzione dove progettano prodotti di ingegneria biomedica. Inoltre, questi ingegneri lavorano anche negli uffici commerciali dove prendono o supportano le decisioni aziendali.

Il luogo e il modo in cui lavorano gli ingegneri biomedici è spesso determinato dalle esigenze specifiche degli altri. Ad esempio, un ingegnere biomedico che ha sviluppato un nuovo dispositivo progettato per aiutare una persona con disabilità a camminare di nuovo potrebbe dover trascorrere ore in ospedale per determinare se il dispositivo funziona come previsto. Se l’ingegnere trova un modo per migliorare il dispositivo, potrebbe dover tornare dal produttore per aiutare ad alterare il processo di produzione per migliorare il design.

Domande frequenti

Quali sono le aree di specialità all’interno dell’ingegneria biomedica?

I seguenti sono esempi di aree specialistiche nel campo dell’ingegneria biomedica:

Bioinstrumentazione

La bioinstrumentazione è un’applicazione dell’ingegneria biomedica ed è un campo nuovo e imminente (l’ingegneria elettrica e l’informatica sono anche legate alla bio-strumentazione). La maggior parte delle innovazioni nell’ambito della bio-strumentazione ha avuto luogo negli ultimi due decenni.

Questa specialità si concentra sul trattamento delle malattie e sull’unione del mondo ingegneristico e medico. Utilizza l’elettronica, l’informatica e i principi di misurazione per sviluppare dispositivi, strumenti e meccanismi utilizzati nella diagnosi e nel trattamento di problemi medici e sistemi biologici.

Questa specialità si concentra anche sull’utilizzo di più sensori per tenere d’occhio le caratteristiche fisiologiche di un essere umano o di un animale (la bio-strumentazione è stata sviluppata per la prima volta dalla NASA durante le prime missioni spaziali per capire come gli esseri umani sono stati influenzati dai viaggi nello spazio). I sensori convertono i segnali trovati all’interno del corpo in segnali elettrici.

Attualmente, con oltre 40.000 app di monitoraggio della salute e del fitness disponibili sui nostri smartphone e dispositivi di monitoraggio della forma fisica indossati al polso che misurano la nostra frequenza cardiaca e i livelli di ossigeno, anche la bio-strumentazione è stata assimilata nella nostra vita quotidiana.

Biomateriali

In quanto scienza, i biomateriali hanno circa cinquant’anni (lo studio dei biomateriali è chiamato scienza dei biomateriali o ingegneria dei biomateriali) e comprende elementi di medicina, biologia, chimica, ingegneria dei tessuti e scienza dei materiali. I biomateriali sono lo studio di materiali naturali o progettati in laboratorio che vengono utilizzati nei dispositivi medici o come materiali di impianto.

I biomateriali possono essere prelevati dalla natura o prodotti sinteticamente in laboratorio utilizzando componenti metallici, polimeri, ceramiche o materiali compositi. I biomateriali sono spesso usati per applicazioni mediche, come le valvole cardiache, o possono avere usi più interattivi, come gli impianti d’anca rivestiti di idrossi-apatite. I biomateriali vengono anche utilizzati tutti i giorni in applicazioni dentali, chirurgia e somministrazione di farmaci.

Biomeccanica

La biomeccanica prevede lo studio della meccanica nella struttura, funzione e movimento dei sistemi biologici. L’American Society of Biomechanics afferma che “la biomeccanica rappresenta l’ampia interazione tra meccanica e sistemi biologici”. Questo può essere a qualsiasi livello, da interi organismi a organi e cellule.

La biomeccanica è la scienza del movimento di un corpo vivente e studia come muscoli, ossa, tendini e legamenti lavorano insieme per produrre movimento. La biomeccanica include non solo la struttura dei muscoli e delle ossa e il movimento che sono in grado di generare, ma anche la meccanica della circolazione sanguigna e altre funzioni corporee.

La biomeccanica comprende anche lo studio di animali, piante e il funzionamento meccanico delle cellule. Le specializzazioni in biomeccanica includono: Scienze biologiche; Scienze motorie e sportive; Scienze della salute; Ergonomia e fattori umani; e ingegneria e scienze applicate.

Ingegneria clinica

Un ingegnere clinico è definito dall’ACCE come “un professionista che supporta e promuove la cura del paziente applicando competenze ingegneristiche e manageriali alla tecnologia sanitaria”.

La differenza tra un ingegnere biomedico e un ingegnere clinico è che un ingegnere biomedico è generalmente pensato per essere qualcuno che lavora nella progettazione primaria di dispositivi medici per i produttori, o nella ricerca e sviluppo originale, o nel mondo accademico – mentre un ingegnere clinico in genere lavora negli ospedali che risolvono problemi molto vicini a dove le apparecchiature vengono effettivamente utilizzate in un ambiente di cura del paziente.

L’ingegneria clinica è una specialità che applica e implementa la tecnologia medica al fine di migliorare l’erogazione dell’assistenza sanitaria. Gli ingegneri clinici fungono da consulenti tecnologici per medici e amministratori, lavorano con le autorità di regolamentazione governative su ispezioni e audit ospedalieri, consigliano i produttori di dispositivi medici in merito a miglioramenti del design e reindirizzano le acquisizioni ospedaliere sulla base dell’esperienza clinica.

Questi tipi di ingegneri si concentrano maggiormente sulla riprogettazione e riconfigurazione, piuttosto che sulla ricerca e sullo sviluppo. Tuttavia, costituiscono un collegamento utile tra i produttori di prodotti e gli utenti finali perché sono addestrati nella progettazione di prodotti e processi ma hanno anche familiarità con il punto di utilizzo.

Ingegneria riabilitativa

L’ingegneria della riabilitazione è lo studio dell’ingegneria e dell’informatica per progettare, sviluppare, testare e valutare dispositivi che assistono le persone che si stanno riprendendo o si stanno adattando a disabilità fisiche e cognitive.

Gli ingegneri della riabilitazione sviluppano soluzioni tecnologiche e dispositivi per aiutare nel recupero delle funzioni fisiche e cognitive perse a causa di malattie o lesioni. Possono essere assistiti individui con problemi di mobilità, comunicazione, udito, vista e cognizione, nonché individui con sclerosi multipla, Parkinson, SLA, Nilo occidentale, lesioni del midollo spinale, traumi cerebrali o qualsiasi altra lesione o malattia debilitante. Dispositivi progettati in modo specifico possono aiutare con attività associate alla vita indipendente, all’istruzione, all’integrazione in una comunità e al lavoro.

Gli ingegneri della riabilitazione possono osservare come le persone svolgono le attività e quindi apportare modifiche o adattamenti al fine di ridurre o eliminare futuri infortuni e disagi. Sul lato opposto dello spettro, gli ingegneri della riabilitazione possono aiutare a progettare e sviluppare interfacce computer cerebrali complesse che hanno la capacità di consentire a una persona gravemente disabile di utilizzare computer e altri dispositivi semplicemente pensando alla funzione che vogliono svolgere.

La continua ricerca nell’ingegneria della riabilitazione ci ha fornito alcune tecnologie e tecniche molto innovative che possono aiutare notevolmente le persone. Per esempio:

Robotica riabilitativa – l’uso di robot come ausili terapeutici, aiutando con l’allenamento alla mobilità per le persone che soffrono di disturbi del movimento (come a seguito di un ictus)
Riabilitazione virtuale – l’uso di esercizi di simulazione di realtà virtuale, che aiutano a motivare i pazienti a fare esercizio a casa che possono essere monitorati da un terapista su Internet
Protesi fisiche – lo sviluppo di gambe artificiali più intelligenti, esoscheletri, arti superiori abili e mani che imitano meglio il movimento naturale degli arti e l’intento dell’utente
Cinematica avanzata – lo studio del movimento umano, dell’elettrofisiologia muscolare e dell’attività cerebrale per monitorare le funzioni umane e prevenire lesioni secondarie
Protesi sensoriali – ripristinare varie funzioni perse e fornire navigazione e comunicazione (come impianti retinici e cocleari)
Interfacce del computer cerebrale – per aiutare le persone con gravi difficoltà a comunicare utilizzando gli impulsi elettrici del cervello per muovere il cursore di un computer o un braccio robotico in grado di raggiungere e afferrare oggetti o inviare messaggi di testo
Modulazione della funzione degli organi – per agire come interventi per l’incontinenza urinaria e fecale e per i disturbi sessuali e per trattare la funzione degli organi come nel caso di una lesione del midollo spinale…