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ⓘ Ingegneria biomedica




Ingegneria biomedica
                                     

ⓘ Ingegneria biomedica

L ingegneria biomedica è un ramo dellingegneria che applica principi di fisica, chimica, biologia, scienza dei materiali e di altre discipline collegate alla progettazione di sistemi e soluzioni per le scienze biomediche. La finalità di tale integrazione è prevalentemente rivolta all’ambito tecnologico, industriale, scientifico, clinico, ospedaliero.

Storicamente nasce da un lato grazie alle applicazioni di varie discipline sviluppatesi autonomamente allinterno del proprio ambito a partire dagli sviluppi della biomeccanica, della biochimica, dei biomateriali, dellelettrofisiologia, della neurofisiologia, delle scienze cognitive, della biosistemistica; dallaltro dallapproccio di sintesi di tipo cibernetico tendente a mettere al centro il sistema biomedico in oggetto risolvendone i problemi con le varie conoscenze dellingegneria. Oggi è consolidata lidentità dellingegneria biomedica come disciplina autonoma ed insieme trasversale ad altre tradizionali ingegneristiche, essendone lapplicazione di queste alla biologia e alla medicina. Da questa sua fisionomia discendono le varie branche:

  • il gruppo della bioingegneria dellinformazione comprendente la bioingegneria elettronica, lingegneria bioinformatica, la bionica, la modellistica biomedica, lingegneria dei segnali biomedici e lingegneria dei sistemi biomedici e sanitari.
  • il gruppo della bioingegneria industriale comprendente lingegneria biomeccanica, lingegneria biochimica e lingegneria dei biomateriali
                                     

1. Lingegnere biomedico

Per poter svolgere il proprio lavoro lingegnere biomedico coniuga le conoscenze relative ai metodi e gli strumenti propri dellingegneria con le competenze tipiche dellambito della medicina e della biologia. Lingegnere biomedico fornisce la propria collaborazione a partire dalla fase di studio del problema medico-biologico, in modo da poter avere una visione globale completa e non presentata a posteriori da medici o biologi. Per questo motivo la preparazione dellingegnere biomedico può comprendere conoscenze di anatomia, biologia, fisiologia, patologia; oltre ovviamente alle conoscenze ingegneristiche tradizionali quali matematica, fisica, meccanica, chimica, energetica, elettronica, informatica e gestionale.

                                     

2.1. Settori di applicazione Sviluppo

Lingegnere biomedico sviluppa:

  • materiali avanzati ed innovativi, valutandone la capacità di supportare la proliferazione cellulare per la ricostruzione di organi e tessuti biologici
  • metodi di analisi per sistemi biologici molto complessi, per poterli semplificare utilizzando modelli artificiali
  • contribuisce allo sviluppo tecnologico nellambito delle biotecnologie e delle nanotecnologie
  • metodi di analisi e acquisizione di segnali che provengono dai sistemi biologici, per poterli codificare con una strumentazione adatta.
                                     

2.2. Settori di applicazione Progettazione

Lingegnere biomedico progetta:

  • apparecchiature elettromedicali per la diagnosi, la terapia e la riabilitazione
  • sistemi informativi dedicati alla sanità e alla telemedicina
  • bioreattori
  • organi artificiali e protesi
                                     

2.3. Settori di applicazione Organizzazione

Lingegnere biomedico organizza:

  • lorganizzazione dei reparti e delle aziende ospedaliere
  • si occupa anche della sicurezza relativa ai dispositivi medici e quindi dovrebbe conoscere le normative vigenti
  • luso e la manutenzione della strumentazione biomedica
                                     

3.1. Ambiti di lavoro Professione regolamentata

In Italia, differentemente dallestero, la progettazione le attività di sviluppo correlate ai dispositivi medici sono professioni regolamentate dal D.P.R. 5 giugno 2001, n. 328

Art. 46. Attività professionali:

1. Le attività professionali che formano oggetto della professione di ingegnere sono così ripartite tra i settori di cui allarticolo 45, comma 1:

a). omissis.

b) per il settore "ingegneria industriale": pianificazione, la progettazione, lo sviluppo, la direzione lavori, la stima, il collaudo, la gestione, la valutazione di impatto ambientale

  • di apparati e di strumentazioni per la diagnostica e per la terapia medico-chirurgica
  • di sistemi e processi industriali e tecnologici,
  • di macchine, impianti industriali,
  • di impianti per la produzione, trasformazione e la distribuzione dellenergia,
                                     

3.2. Ambiti di lavoro Strumentazione biomedica

Lambito della strumentazione biomedica si occupa della progettazione, sviluppo, realizzazione e test di dispositivi meccanici e/o elettronici da applicare in ambito clinico, o altrimenti come ausilio allattività di ricerca nelle scienze biologiche e fisiologiche.

La strumentazione biomedica può essere suddivisa in vari settori a seconda della modalità di classificazione scelta, ossia in base allo scopo clinico, al campo di applicazione, alla zona dellorganismo interessata, al tipo di analisi effettuata o alla fonte di energia utilizzata. In riferimento alla prima modalità citata, lambito clinico, la strumentazione può essere

  • riabilitativa
  • diagnostica
  • terapeutica

Sebbene non esista una distinzione netta fra i tre campi, è opportuno operare tale suddivisione per unanalisi più sistematica dellargomento e perché si tratta di una distinzione centrata sulla figura del paziente e sulle sue esigenze.



                                     

3.3. Ambiti di lavoro Strumentazione diagnostica

Nella seguente categoria sono incluse per lo più le apparecchiature utilizzate in medicina nucleare e radiologia che sfruttano tecniche di imaging a scopo diagnostico.

Tra gli esempi più rappresentativi ricordiamo la radiografia a raggi X, la tomografia computerizzata TC, limaging a risonanza magnetica MRI, la tomografia ad emissione di positroni PET, la tomografia computerizzata ad emissione di singolo fotone SPECT, lecografia ecc.

                                     

3.4. Ambiti di lavoro Strumentazione terapeutica

In questa sezione si includono tutti quei dispositivi, elettrici o meccanici di supporto allattività terapeutica del paziente o che costituiscono lintervento principale della terapia stessa.

Alcuni esempi sono il dializzatore, il litotritore, il pacemaker, le valvole cardiache artificiali, i cardioversori e defibrillatori, il cuore artificiale, la macchina cuore polmone per circolazione extracorporea, i neurostimolatori, gli apparecchi acustici e molti altri ancora: darne un elenco esaustivo sarebbe proibitivo e privo di senso, dal momento che di continuo nuovi apparecchi vengono impiegati in specifiche terapie, o gli stessi apparecchi esistenti modificati vengono impiegati per nuove terapie.

Si tratta di dispositivi molto delicati da tenere sotto costante controllo in quanto, a differenza della categoria precedente, spesso si ha a che fare con energie molto superiori a quelle utilizzate in campo diagnostico e che entrano in diretto contatto col paziente, interagendo direttamente con esso o modificandone alcuni parametri fisiologici e/o fisici. In fase di progettazione si deve pertanto prevedere una possibile diagnostica il meno possibile invasiva delle condizioni dellapparecchio, per poterne programmare con sufficiente anticipo e rischi minimi la sostituzione o la riparazione.



                                     

3.5. Ambiti di lavoro Strumentazione riabilitativa

Lultima sezione qui presentata comprende quella della strumentazione utilizzata a fini riabilitativi: sebbene questa sezione abbia molto in comune con la precedente, anzi spesso i due campi vengono considerati simili, è bene distinguere tali dispositivi in quanto si tratta spesso di macchine che tentano di modificare un parametro fisiologico, fisico o meccanico del paziente al fine di farne recuperare il normale e autonomo funzionamento. Si tratta quindi per lo più di soluzioni temporanee che non mirano semplicemente a fornire un supporto terapeutico, ma hanno uno scopo più ambizioso. Bisogna comunque sottolineare che spesso questi dispositivi, come nel caso delle protesi, pur cercando di integrarsi pienamente nei processi metabolici e meccanici, possono talora rimanere in modo permanente nel corpo dellospite, o possono altre volte essere riassorbiti dallorganismo.

Alcuni esempi sono le protesi, gli organi artificiali, le macchine pneumatiche per il recupero post-traumatico, e altri ancora.

                                     

3.6. Ambiti di lavoro Informatica biomedica

Il campo dellinformatica biomedica abbraccia diversi aspetti. Il primo campo di applicazione è quello della gestione informatizzata dei dati sanitari cartella clinica elettronica, con particolare attenzione ai problemi di tipo legale insiti nella manipolazione di dati sensibili.

Inoltre linformatica biomedica affronta il problema della trasmissione ed indicizzazione delle immagini ottenute da dispositivi digitali di acquisizione. Il problema riguarda sia la trasmissione di immagini per applicazioni di telemedicina sia limmagazzinamento dei dati in appositi server digitali PACS. Di fondamentale importanza in questo campo è luso del protocollo DICOM per la codifica delle immagini mediche digitali.

Infine, linformatica biomedica affronta il problema dellelaborazione delle immagini, spaziando dai problemi di visualizzazione tridimensionale a quelli di analisi quantitativa per lestrazione automatica o semi-automatica di indici diagnostici. Di grande interesse è il campo della fusione di immagini, in cui immagini provenienti da diverse modalità di acquisizione vengono combinate per fornire al medico le informazioni in modo integrato.



                                     

3.7. Ambiti di lavoro Biomeccanica

Lambito della biomeccanica è a sua volta un settore applicativo e di ricerca molto vasto, che richiede competenze specifiche, oltre che di meccanica e fisica, anche di chimica, biochimica, istologia, biologia molecolare e fisiologia. Sotto questa categoria si può racchiudere anche il campo dellingegneria tissutale, che presenta molti punti di contatto con la biomeccanica, anche se richiede conoscenze specifiche di trattamento dei tessuti e di chimica delle superfici.

                                     

3.8. Ambiti di lavoro Esempi applicativi

Campi dintervento tipici dellingegnere biomedico sono pertanto: la realizzazione di strumenti di diagnosi clinica, ad esempio TAC tomografia assiale computerizzata e macchine radiografiche, protesi articolari e funzionali valvole cardiache, ecc, realizzazione di sistemi software di supporto alla decisione e allorganizzazione in ambito clinico, ecc. Negli ultimi anni si è diffusa anche in Italia la figura dellingegnere clinico, che si occupa della gestione del parco apparecchiature dellospedale interessato sia dal punto di vista manutentivo, che economico.

                                     
  • Meccanica e di Medicina Interna, e direttore del dipartimento di Ingegneria Biomedica alla Ohio State University 2000 - 2006 in Ohio. Contemporaneamente
  • costruzioni ecc. ma anche nel settore chimico - farmaceutico e biomedico per società di ingegneria università e centri di Ricerca Sviluppo pubblici e privati
  • Organica per Ingegneria Biomedica Mc Graw - Hill Education, 2015, ISBN 978 - 1 - 3085 - 7836 - 1. Legame chimico Molecola Dipolo molecolare Ingegneria chimica Johannes
  • la produzione di linee di cereali resistenti agli erbicidi o quello biomedico la produzione di insulina attraverso batteri Differentemente dalle
  • Ottica applicata e ingegneria di precisione IOF Ricerca applicata sui polimeri IAP Fisica dello stato solido IAF Ingegneria biomedica IBMT Sistemi
  • i Corsi di laurea in Ingegneria Meccanica e in Ingegneria Chimica. Solo negli anni 2000 nacquero i corsi di Ingegneria Biomedica Energetica e delle Telecomunicazioni
  • nell ambito dei corsi di laurea in ingegneria biomedica e in ingegneria robotica e dell automazione e ingegneria meccanica. Gestisce un curriculum internazionale
  • altri file su ingegneria genetica Ingegneria genetica, su Treccani.it Enciclopedie on line, Istituto dell Enciclopedia Italiana. Ingegneria genetica, su

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