הנדסה ביו-רפואית

צילום רנטגן של קוצב לב בפעולה

בדיקת אולטרה סאונד להיריון

מכשיר MRI

הנדסה ביו-רפואית היא ענף הנדסי רב-תחומי המשלב מספר תחומים מדעיים (ביניהם: הנדסה, פיזיקה, כימיה, מתמטיקה, מדעי המחשב, ביולוגיה, רפואה, אלקטרוניקה ואופטיקה) על מנת לספק פתרונות הנדסיים לבעיות רפואיות, לתכנן ולפתח מכשור רפואי ולחקור בעיות מתחומי מדעי החיים והרפואה לתועלת ולרווחת האדם.

רקע

בתחילת שנות ה-90 של המאה ה-20 חלו התפתחויות משמעותיות בתחומי ההנדסה, המאפשרות להשתמש בשיטות הנדסיות על מנת לפתור בעיות חשובות מתחומי הרפואה ומדעי-החיים. דוגמות לכך הן שיטות דימות תהודה מגנטית (MRI) ברזולוציות גבוהות, מיפוי הגנום האנושי וגנומים אחרים, מחשבים מהירים ורבי עוצמה, תקשורת נתונים, אינטרנט ואמצעי לאחסון מידע, ממשקים אל המוח ומערכת העצבים, ננו-טכנולוגיה ומזעור התקנים. יישומים להמצאות ופיתוחים אלו, מתחום ההנדסה הביו-רפואית, הופכים את הרפואה המודרנית ליעילה יותר. עבודתם של מהנדסים ביו-רפואיים מרחיבה את האפשרויות לגילוי מחלות, לטיפול בהן ולאבחון מוקדם, וכן הופכת בדיקות ושירותים רפואיים לזמינים יותר. כמו כן מקדמת ההנדסה הביו-רפואית את המחקר הבסיסי במדעי-החיים והרפואה ואת המחקר הרפואי הקליני ויוצרת, באמצעות הטכנולוגיות החדשות, אפשרויות מחקר שלא היו קיימות בעבר ואופק מדעי/מחקרי. השפעות מהירות אלו של התפתחות מדעי ההנדסה על הרפואה ומדעי החיים יצרו צורך להגדיר את ההנדסה הביו-רפואית כהתמחות לתלמידי תואר ראשון במדעי ההנדסה.

תחומי העיסוק

תפקיד המהנדס הביו-רפואי הוא לפתח שיטות ומכשור לצורך אבחון רפואי, טיפול ושיקום (כולל פיתוח טכנולוגיה מסייעת) ומעקב. המהנדס הביו-רפואי עושה שימוש במערכות מכניות, אלקטרוניות ואופטיות, מחשבים וכן שיטות ביולוגיות, ונדרש לשלב ביניהן, וכן לעמוד בקשרי עבודה עם מהנדסים בעלי תחומי מומחיות אחרים, רופאים, ובעלי מקצוע פרא-רפואי, ביולוגים ופיזיולוגים.

דוגמאות להמצאות פורצות-דרך בהנדסה ביו-רפואית שהתאפשרו על ידי שיתוף פעולה בין מהנדסים, רופאים ומומחים מתחומי מדעי החיים והטבע הן:

• טכנולוגיה מסייעת:
  • קוצבי לב ומערכות תמיכה ללב כושל
  • שתלים אורתופדיים תותבים להחלפת מפרקי ירך או ברך שאינם מתפקדים
• טכנולוגית אבחון:
  • דימות רפואי תלת-ממדי של עוברים באמצעות בדיקת אולטרה סאונד רפואית
  • מצלמה בגלולה העוברת במערכת העיכול וממפה את המעי
  • שיטות אבחון וניטור של מיקרו-ניתוחים באמצעות סיבים אופטיים (אנדוסקופיה ולפרוסקופיה)
  • מדידות זרימת הדם בלב ובאיברים אחרים באמצעות שיטות אולטראסאונד דופלר ו-MRI
• טיפול רפואי אקוטי:
  • פתיחה של העורקים הכליליים חסומים באמצעות בלון ותמיכה בעורקים באמצעות תומכנים
• מחקר ופיתוח:
  • הנדסת רקמות ליצירת רקמת תאים חיות מחוץ לגוף מתרביות תאים, שתאפשר כנראה בעתיד החלפת איברים חולים או פצועים באיברים בריאים ללא צורך בתרומת איברים

אחד הגורמים החשובים ביותר המקדם את התפתחות ההנדסה הביו-רפואית הוא הזדקנות האוכלוסייה במדינות המפותחות. בשל הזדקנות האוכלוסייה, עלויות הבריאות גדלות ומוסדות בריאות נוטים להקצות משאבים גם לרפואה מונעת, ולא רק לטיפול במחלות קיימות. שינויים אלו יוצרים צורך רב בפיתוח טכנולוגיות רפואיות חדשות לשימוש בבתי-החולים, במרפאות ובבית החולה, וכן בהכשרת מהנדסים ביו-רפואיים שיובילו את פעילויות המחקר והפיתוח הללו. בהתאם, בשנות התשעים ותחילת האלפיים חל גידול מתמיד בכמות חברות ההזנק (סטארט-אפ) המפתחות מוצרים בתחום ההנדסה הביו-רפואית, בישראל ובעולם.

בישראל

פיתוח מכשור רפואי הוא אחד התחומים המובילים של ההיי-טק הישראלי. בישראל כ-180 חברות יצרניות בתחום, ועוד מאות חברות הזנק, ולצידם קרנות הון סיכון וחממות טכנולוגיות מתמחות. היקף הייצוא של ישראל בתחום המכשור הרפואי נע בשנים 2005–2009 בין 1.2-1.5 מיליארד דולר.

בין החברות המובילות בתחום בישראל נמנות פיליפס מדיקל, ג'י.אי מדיקל, מדינול (תומכנים), גיוון אימג'ינג, אורקס, סי.אם.טי ואינסייטק. בישראל ידועים מספר יזמים סדרתיים בתחום ההנדסה הביו-רפואית שהקימו מספר חברות הזנק בתחום, בהם לו פל, ד"ר מוטי ביאר, אורן גלוברמן, קובי ריכטר, פרופ' שלמה בן-חיים ופרופ' בוריס רובינסקי.

מוסדות ללימוד הנדסה ביו-רפואית בישראל

לימודי ההנדסה הביו-רפואית החלו בישראל כלימודים לתארים מתקדמים לתואר שני ושלישי בשנות ה-70 בפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון ובאוניברסיטת תל אביב.

בעקבות ההתפתחות המרשימה של ההנדסה הביו-רפואית בעולם בכלל ובישראל בפרט, אישרה המועצה להשכלה גבוהה בשנת 2000 לימודי תואר ראשון בהנדסה ביו-רפואית בארבע אוניברסיטאות: אוניברסיטת תל אביב, הטכניון, אוניברסיטת בן-גוריון בנגב ובבית הספר הגבוה לטכנולוגיה בירושלים (מכון לב). באוניברסיטת בר-אילן ניתן ללמוד ביו הנדסה כמסלול התמחות לתואר ראשון ולתארים מתקדמים במסגרת הפקולטה להנדסה. מחזור הסטודנטים הראשון לתואר מוסמך של המחלקה להנדסה ביו-רפואית בטכניון סיים את לימודיו בשנת 2004. באוניברסיטת תל אביב סיים המחזור הראשון את לימודיו בשנת 2005.

בשנת 2007 אישרה המועצה להשכלה גבוהה לימודי תואר ראשון בהנדסה רפואית למכללת אפקה. תארים ראשונים בהנדסה רפואית נלמדים גם במרכז האקדמי רופין ובמכון טכנולוגי חולון. בשנת 2008, בעקבות המחסור הקיים בישראל במהנדסי תרופות, פתחה המכללה האקדמית להנדסה ירושלים בשיתוף חברת "טבע" את המחלקה להנדסה פרמצבטית (תרופות).

בנוסף, הקריה ללימודי הנדסה וטכנולוגיה בתל אביב מציעה מסלול ללימודי הנדסאי מכשור רפואי, הנמשך שנתיים ומזכה את בוגריו בתעודת הנדסאי רפואי.

ראו גם

• דימות רפואי
• ביואינפורמטיקה
• ביוטכנולוגיה
• ביופיזיקה
• גנומיקה
• ביו-קונברג'נס

קישורים חיצוניים

• אתר האיגוד הישראלי להנדסה רפואית
• דוח ועדת ההיגוי להערכת מצב המחקר הביו-רפואי בישראל, באתר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים
• הנדסה ביו-רפואית, דף שער בספרייה הלאומית