الهندسة الطبية الحيوية

نبذة عن تخصص الهندسة الطبية الحيوية

سوف نتعرَّف اليوم على حلقة الوصل بين الطب والهندسة، والتي تمزج بين أهم العلوم، حيث تُعتبَر الهندسة الطبية الحيوية المكان الذي تلتقي به الهندسة، بالطب، بالأحياء. فدعونا نتلكَّم قليلًا عنهم قبل التحدّث عن كل تفاصيلهم سويًا كتخصص واحد.

يُعرَّف “علم الهندسة” أو بالإنجليزية “Engineering” أنَّه تطبيق القواعد، والقوانين العلمية على أرض الواقع بهدف تلبية احتياجات الإنسان، وابتكار الاختراعات العلمية التي من شأنها أن تُساعِد الناس على حل مشاكلهم، بالإضافة إلى تسهيل حياتهم.

بينما يُعرَّف تخصص “الطب” أو بالإنجليزية “Medicine” أنَّه التخصص المعنيّ بتشخيص الحالات المرضية، وتوفير العلاج. فضلًا عن الوقاية من الأمراض بالكثير من الطرق الطبية.

ولا بد أن “الأحياء” “Biology” أحد العلوم الطبيعية، والذي يُعنى بدراسة الحياة. بالإضافة إلى دراسة الكائنات الحية وكل ما يتعلَّق بها؛ فهو يدرس هياكلها، ووظائفها، ونموها، وتوزيعها، وتصنيفها، وتطورها.

فتخيَّل أن يأتي تخصصًا هندسيًا، وطبيًا، وعلميًا كذلك يُوحِّد تلك العلوم والتخصصات الواسعة سويًا في آنٍ واحد.

تختص “الهندسة الطبية الحيوية” والتي يُطلق عليها باللغة الإنجليزية “Biomedical Engineering” بدراسة جسم الإنسان، لكن من الناحية الهندسية.

تكمُن المهام الرئيسية للهندسة الطبية الحيوية في معرفة جسم الإنسان أو جسم الكائن الحي معرفة تامة حتى يستطيع التوصُّل إلى الأطراف الاصطناعية أو الأعضاء أو الأجهزة الطبية التي تُناسب كل كائن على حدة.

ونشأت الهندسة الطبية الحيوية نتيجةً للتطورات التي شهدتها مجالات الطب، والهندسة، والأحياء بصورة عامة وإثر تطوُّر الطب الحديث بصورة خاصة.

كيف أُصبح مهندسًا في الطب الحيوي؟

عادةً ما يعمل مهندسي الطب الحيوي غالبية الأيام وحتى في العطل منها، وهم أصحاب مسؤولية كبيرة حيث يعملون في التكنولوجيا التي يكون أمر إنقاذ حياة الكائنات الحية معتمدًا عليها. وبناءً عليه، تعرَّف على صفات المهندس الطبي الحيوي الناجح:

• المؤهلات العلمية:
  • التميّز العلمي
  • القدرة على القيام بالبحث العلمي
  • مستوى جيد جدًا في العلوم أو المواد العلمية
  • التخرُّج من المسار العلمي في الثانوية العامة
  • مهارات الـ STEM، وهي مهارات “العلوم Science”، “والتكنولوجيا Technology”، “والهندسة Engineering”، “والرياضيات Mathematics”
• الصفات الشخصية:
  • الدقة
  • الأمانة
  • صنع القرار
  • حس المسؤولية
  • مهارات تنسيقية
  • التركيز والانتباه
  • حل المشاكل المعقدة
  • التطور والتعلم الذاتي
  • مهارات تخطيطية وتنظيمية
  • حُب مساعدة الناس والمرضى
  • التفكير الناقد واستخدام العقل ومهارات التفكير المنطقي

ومن الجدير بالذكر أنَّ أكثر الأفراد نجاحًا في المجال هم من لديهم مهارة في مواكبة التطورات العالمية في مجالات التكنولوجيا الخاصة في علوم التأهيل بالإضافة إلى العلاج والتشخيص بالإضافة إلى ما ذُكر سابقًا من مهارات.

تخصصات الهندسة الطبية الحيوية

تتعدَّد أنواع الهندسة الطبية والحيوية، ومن أشهرها ما يلي:

• الميكانيكا الحيوية وهندسة الأنسجة – Biomechanics and Tissue Engineering
• معالجة الإشارات الحيوية – Bio Signal Processing
• الهندسة العصبية – Neural Engineering

وهناك كذلك بعض التخصصات التي تتعلَّق بالهندسة الطبية والحيوية مثل:

• أدوات الجراحة والأجهزة الطبية – Surgical Instruments and Medical Devices
• المواد الحيوية – Bio-materials
• الرعاية الصحية – Telehealth
• التصوير التشخيصي الطبي – Medical Imagingاقرأ المزيد: تخصص الطب الإشعاعي – Radiology

مواد تخصص الهندسة الطبية الحيوية

أتينا الآن إلى القسم الذي تكون وظيفته الرئيسية ذكر جميع المواد الإجبارية التي على طلبة التخصص دراستها. فقد صُمِّمت الخطط الدراسية الخاصة بجميع التخصصات بأقسام مختلفة تضُم عدة متطلبات، وهي متطلبات الجامعة الإجبارية والاختيارية، ومتطلبات الكلية الإجبارية والاختيارية، ومتطلبات التخصص كذلك، بالإضافة إلى المواد الحرة والمساندة، فهذا الأمر متعارف عليه في مُختلف جامعات العالم.

ومن المهم أن تعلم عزيزي القارئ أنَّ هذه المقررات، والمواد، والمساقات التي تشملها الخطة الدراسية لتخصص الهندسة الطبية والحيوية قد تكون متباينة من جامعة إلى أخرى. فقد تختلف مسميات هذه المواد من دولة إلى أخرى. وبالتالي، من جامعة إلى أخرى.

والآن، أصبح بإمكانكم التعرُّف على الخطة الدراسية التفصيلية لدراسة تخصص الهندسة الطبية والحيوية وذلك وفقًا لقسم الهندسة الطبية والحيوية في جامعة العلوم والتكنولوجية الأردنية:

متطلبات الجامعة الإجبارية والاختيارية:

• تجمع مواد هذا القسم بين طلبة الجامعة كلهم مهما كانت تخصصاتهم مُختلفة، أو متباينة. وتكون هذه المواد إما إجبارية، أو اختيارية. وتتراوح بين أقسام العلوم الاجتماعية، والعلوم السياسية، والعلوم الاقتصادية، والتكنولوجيا، والصحة. ومن بعض الأمثلة الشائعة عليها مساق مهارات التواصل، والتربية الوطنية، والمهارات الإدارية، والصحة، والإسعافات الأولية، وحقوق الإنسان، وعلم الاجتماع، وعلم النفس، بالإضافة إلى الكثير من المساقات المتنوعة في شتى المجالات الحديثة والمتطورة مثل تكنولوجيا التعليم.

متطلبات الكلية الإجبارية والاختيارية:

• يختص هذا القسم بتقديم المواد التي تجمع بين طلبة الكلية أجمع، أي المواد التي تكون مشتركة بين روَّاد التخصصات الهندسية والطبية التكنولوجية:
• مشاغل هندسية – Engineering Workshops
• الرسم الهندسي – Engineering Drawings
• تفاضل وتكامل – Calculus
• تحليل وسيط – Intermediate Analysis
• معادلات تفاضلية عادية – Ordinary Differential Equations
• كيمياء عامة – General Chemistry
• فيزياء عامة – General Physics
• مقدمة في الهندسة – Introduction in Engineering
• البرمجة للمهندسين – Programming for Engineersاقرأ المزيد على دليل التخصصات: العلوم – Sciences

متطلبات التخصص الإجبارية والاختيارية:

يُقدِّم هذا القسم شرحًا مفصلًا لجميع المواد التي يدرسها طلبة تخصص الهندسة الطبية والحيوية، والتي تكون جميعها إجبارية:

• وظائف الأعضاء والتشريح – Physio Anatomy
• مختبر وظائف الأعضاء والتشريح –  Physio Anatomy Lab
• مقدمة في الهندسة الطبية الحيوية – Introduction to Biomedical Engineering
• الاقتصاد والإدارة الهندسية – Economics and Engineering Management
• مقدمة في الأنظمة الخطية – Introduction to Linear Systems
• تحليل الدوائر الكهربائية – Electric Circuit Analysis
• مختبر الدوائر الكهربائية –  Electric Circuit Analysis Lab
• الوسائل للمهندسين الطبيين الحيويين – Tools for Biomedical Engineers
• الإحصاء للمهندسين الطبيين الحيويين – Statistics for Biomedical Engineers
• الطرق العددية للمهندسين – Numerical Methods for Engineers
• الإلكترونيات الطبية – Medical Electronics
• مختبر الإلكترونيات الطبية – Medical Electronics Lab
• الإشارات والأنظمة الطبية الحيوية – Biomedical Signals and Systems
• الميكانيكا الحيوية – Biomechanics
• ميكانيكا الموائع الحيوية – Bio Fluid Mechanics
• ديناميكا حرارية – Thermodynamics
• الأجهزة الطبية الحيوية – Biomedical Instrumentation 
• مختبر الأجهزة الطبية الحيوية – Biomedical Instrumentation Lab
• المجسات ومحولات الطاقة الطبية الحيوية – Biomedical Sensor and Transducers
• معالجة الإشارات الرقمية – Digital Signal Processing
• النمذجة الفسيولوجية وأنظمة التحكم – Physiological Modelling and Control Systems
• مختبر النمذجة الفسيولوجية وأنظمة التحكم – Physiological Modelling and   Control Systems Lab
• مقدمة في المواد الطبية الحيوية – Introduction to Biomedical Materials
• ظاهرة الانتقال الطبي الحيوي – Biomedical Transport Phenomena
• أنظمة التصوير الطبية – Medical Imaging Systems
• المتحكمات الدقيقة والأنظمة المضمنة – Microcontrollers and Embedded Systems
• مختبر المتحكمات الدقيقة والأنظمة المضمنة – Microcontrollers and Embedded Systems Lab
• التصميم الهندسي الطبي الحيوي – Biomedical Engineering Design
• التدريب الهندسي – Engineering Training
• مختبر المجسمات والقياسات الحيوية – Sensors and Bio Measurements Lab
• مختبر الميكانيكا الحيوية والمواد الحيوية – Biomechanics and Biomaterials Lab
• البيوتكنولوجية الجزيئية والخلوية – Cell and Molecular Biotechnology
• كيمياء عضوية – Organic Chemistry
• كيمياء حيوية – Biochemistry
• بيولوجيا عامة – General Biology
• المعالجة الرقمية للصور – Digital Image Processing
• البدائل الصناعية والتصحيحية – Prosthetics and Orthotics
• الميكانيكا الحيوية للجسم – Total Body and Occupational Biomechanics
• الميكانيكا الحيوية للأنسجة – Tissue Biomechanics
• البيومس والنانو تكنولوجيا – Biomems and Nanotechnology
• ميكانيكا الموائع الفسيولوجية – Physiological Fluid Mechanics
• الأعضاء الصناعية – Artificial Organs
• البروتين وهندسة الخلايا – Protein and Cell Engineering
• هندسة الأنسجة – Tissue Engineering
• البيونمس والنانوتكنولوجيا – Bionyms and Nanomedicine
• التحكم والاتصال في الجهاز العصبي  – Control and Communication in the Nervous System 
• التشخيص والعلاج باستخدام الأمواج فوق الصوتية  – Diagnostics and Therapeutics Ultrasound
• علم المعلومات الحيوية – Bioinformatics
• التصوير بالرنين المغناطيسي – Magnetic Resonance Imaging
• هندسة إعادة التأهيل والتكنولوجيا المساعدة – Rehabilitation Engineering and Assistive Technology
• الأجهزة العلاجية – Therapeutic Devices
• مقدمة في البصريات الطبية الحيوية – Introduction to Biomedical Optics
• المعلومات الطبية والهندسة الإكلينيكية – Medical Informatics and Clinical Engineering
• نظم إدارة الرعاية الصحية – Healthcare Management Systems

يُرجى العلم أنَّ هذه بعض هذه المواد تُدرَّس على مدى مسارين أو أكثر أو في المختبرات بالإضافة إلى التدريب الميداني في المجال ومواد التخصص الحرة والمساندة، ومشروع التخرج، مع الجدير بالذكر أنَّ تلك القائمة لا تشمل جميع المواد التي يدرسها طلبة التخصص، بل يُعطي فكرة رئيسية عن مُجمل المواد التي يدرسها روَّاد التخصص.

عدد سنوات دراسة تخصص الهندسة الطبية الحيوية

تكون المرحلة الدراسية لتخصصات الهندسة جميعها مدة زمنية مقدارها من أربع إلى خمس سنوات، وذلك على عكس بقية التخصصات مثل تخصصات العلوم الإنسانية، والعلوم الاجتماعية، والإدارية، والأدبية التي لا تحتاج إلى أكثر من أربع سنوات في الجامعة، والتي يُمكن لطلبة التخصص التخرّج منها في غضون ثلاث سنين أو ثلاث سنين ونصف اعتمادًا على عدد الساعات والفصول المسجّلة.

الطلب على تخصص الهندسة الطبية الحيوية ونسبة ركوده

تُؤدِّي احتياجات ومتطلبات سوق العمل، وحتى التغيرات التي تطرأ عليه إلى تصنيف التخصصات حسب الحاجة إليها أو عدمها. بالتالي، أصبَحْنا نأخذ مقياس الطلب، والركود والإشباع على التخصصات مقياسًا هامًا جدًا. فماذا نعني بالطلب والركود والإشباع؟

فما هو الركود والإشباع؟

يُقصد بالركود والإشباع وصول سوق العمل في دولة ما إلى الركود أو الإشباع بسبب عدم حاجة سوق العمل إليه أو بسبب وجود عدد هائل من خريجي هذا التخصص. ممَّا يُؤدِّي إلى اكتفاء سوق العمل وصعوبة الحصول على وظيفة للخريجين.

وما المقصود نسبة الطلب على التخصص؟

بينما يُعنى بنسبة الطلب على التخصص أي أنَّ سوق العمل بحاجة إليه، حيث لا يُواجه أرباب هذا التخصص وخريجيه صعوبات في العثور على وظيفة.

يزيد الطلب على تخصصات الـ STEM، وهي التخصصات التي تتطلَّب أنْ يكون روَّادها ذو مستوى جيد في العلوم، والتكنولوجيا، والهندسة والرياضيات هذا بالإضافة إلى أنَّ المهندس الحيوي والطبي موعودًا بمستقبل مليئًا بالإبداع والابتكار. ويُتسنّى القول أنَّ التخصصات الطبية بجميع فروعها مطلوبة حاليًا وفي المستقبل؛ فهي مُكمّلة لبعضها لبعض ولا يستطيع أي تخصص طبي الاستغناء عن غيره.

فإنَّ المهندس الطبي والحيوي بمثابة المكمّل الحيوي للطبيب لا تكتمل مهامها إلَّا إذا تعاونوا عليها سويًا.

ويتوقَّع مكتب إحصاءات العمل في الولايات المتحدة الأمريكية أنْ تزداد نسبة الطلب على مهندسي الطب الحيوي بنسبة 4% وذلك من العام 2018 حتى 2028.

إيجابيات وسلبيات تخصص الهندسة الطبية الحيوية

يهم منصتنا التعليمية أن تُقدِّم لكم وتسلحكم بالمعرفة الكافية التي تلعب دورًا كبيرًا حول أمر تصميم مستقبلك بيدك، ودراسة ما توده أنت وليس الآخرين. لذا، تعرَّف على قائمة إيجابيات وسلبيات تخصص الهندسة الطبية والحيوية من أجل مساعدتك على صنع القرار فيما يخص التسجيل بهذا التخصص أم لا.

الإيجابيات:

1. دخل ممتاز
2. الاستقرار الوظيفي
3. إتاحة المجال للتقدّم والتميّز في العمل
4. الحصول على مكانة رفيعة ومرموقة في المجتمع
5. ارتفاع قيمة الطلب على التخصص تحديدًا في الدول المتقدمة والتي يعتمد ازدهارها على تخصصات الـ STEM
6. تكون فرصة الالتحاق بالآفاق المهنية لدى بعض التخصصات الهندسية الأخرى كبيرة مثل تخصص هندسة الإلكترونيات، أو الهندسة الكهربائية

السلبيات:

1. قد تكون ساعات العمل طويلة
2. تُعتبَر دراسة صعبة ومعقّدة نوعًا ما
3. تحتاج الاختبارات إلى الحفظ والدراسة لفترات طويلة
4. الوقوف لفترات طويلة، ولهذا من الضروري أن تكون صحة المهندس جيدة
5. اعتقاد الآخرين أنَّ كل من يحصُل على شهادة علمية؛ فعليه أن يكون ملمًا بشتى المواضيع
6. الحاجة الملحة إلى متابعة كل ما هو جديد في علم الهندسة، والطب، وعلم الأحياء، والمواظبة على قراءة جميع ما توصَّلت إليه البحوث، والنتائج العلمية الجديدة ممَّا يتطلَّب بذل جهود مكثفة

مجالات عمل تخصص الهندسة الطبية الحيوية

يتّسع مجال عمل الهندسة الطبية والحيوية في جميع القطاعات التي تختص بالطب، والهندسة، والأحياء. هذا إلى جانب العلوم التأهيلية في العمل بجميع القطاعات المنتمية إلى الخدمات الطبية والصحية مثل:

• المستشفيات
• المختبرات
• مصانع الأدوية
• المراكز والعيادات الطبية
• مراكز ومؤسسات البحث العلمي
• القطاع الأكاديمي، أي التعليم في المدارس والجامعات
• شركات الإلكترونيات الطبية مثل شركة Siemens

كما يُمكن لخريجي هذا التخصص العمل في مجال الإدارة والبضائع، بالإضافة إلى المبيعات والتزويد لدى الشركات المختصة في الأطراف الاصطناعية، والأعضاء، والأجهزة الطبية. 

من أفضل الجامعات لدراسة الهندسة حول العالم

• جامعة ستانفورد – Stanford University في أمريكا
• معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا – Massachusetts Institute of Technology في أمريكا
• المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ – ETH Zurich – Swiss Federal Institute of Technology في سويسرا
• جامعة هارفارد – Harvard University في أمريكا
• جامعة كاليفورنيا في بيركلي – University of California, Berkeley في أمريكا

أفضل 5 جامعات أمريكية لدراسة الهندسة الطبية الحيوية

• جامعة كولومبيا – Columbia University
• جامعة ديوك – Duke University
• معهد جورجيا التقني – Georgia Institute of Technology
• جامعة جونز هوبكنز – Johns Hopkins University
• جامعة رايس – Rice University

أفضل 5 جامعات عربية لدراسة الهندسة الطبية الحيوية

• جامعة خليفة – Khalifa University في أبو ظبي
• جامعة عجمان – Ajman University في الإمارات
• جامعة بيروت العربية – Beirut Arab University في لبنان
• جامعة العلوم والتكنولوجيا الأردنية – Jordan University of Science and Technology في الأردن

بعض الشخصيات البارزة في مجال الهندسة الطبية

فوريست بيرد، Forrest Bird

لقد كان فوريست مورتون بيرد طيار، ومُخترع، ومهندس في الطب الحيوي. ويُعرف بفضل اختراعه التهوية الميكانيكية للعناية بالقلب والرئتين.

جون تشارنلي، John Charnley

جرَّاح بريطاني عظيم، وهو الرائد في مجال جراحة استبدال مفصل الورك؛ كما كان أوَّل من أوضَحَ أهمية انضغاط العظام عند إجراء عملية لحم المفصل.

غريم كلارك، Graeme Clark

هو مخترع جهاز القوقعة الإلكترونية، وأحد الشخصيات الرائدة في زراعة القوقعة. كان حافزه الأساسي في التقدّم والتوصل إلى هذا المستوى هي معاناة والده الأصم. فصنع على هذا الأثر جهاز إلكتروني يُحفّز السمع عن طريق زراعة القوقعة.

فيلم أينتهوفن، Willem Einthoven

طبيب، وعالم وظائف وأعضاء، وحاصل على جائزة نوبل في الطب وذلك لاختراعه جهاز تخطيط القلب.