تا قبل از قرن بیستم میلادی تشخیص و درمان بیماری بر اساس بررسی حالات بیمار، مطالعه سندرم‌ها و عارضه‌های مربوط و ارائه روش‌های شناخته شده مبتنی بر تجویز دارو یا اعمال برخی عمل‌های جراحی صورت می‌گرفت. اما در اوایل قرن بیستم، مفهوم جدیدی در پزشکی مطرح گردید که بر اساس آن، ساختار بدن انسان مانند یک نظام بسیار هماهنگ مهندسی فرض و بیماری به عنوان عامل بی‌نظمی در این ساختار مطرح گردید. به این ترتیب دانشی به عنوان مهندسی پزشکی بنیان‌گذاری شد که حوزه فعالیت آن مطالعه ساختار بدن انسان به صورت سیستمیک، کشف قوانین فیزیکی و معادلات ریاضی حاکم بر اجزاء سیستم، فهم واکنش بین آن‌ها، مدل‌سازی این فرآیندها و بررسی تاثیر بیماری بر روی این ساختار منظم و به تبع آن ارائه روش‌های تشخیصی و درمانی مفیدتر‏‎ ‎برای بهبود بیماری‌ها بود.

علم مهندسی پزشکی عبارت است از کاربرد مهندسی در پزشکی از طریق مطالعه‌ی اصول و عملکرد سیستم‌های زنده و مدل‌سازی آن، به کار گرفتن اطلاعات و نتایج حاصل در جهت تشخیص و درمان بیماری‌ها و همچنین جایگزین کردن اسکلت بندی‌های صدمه دیده در بدن.

مهندسی پزشکی Biomedical Engineering عبارت است از به کار بردن اطلاعات به دست آمده از علوم مهندسی و مباحث تجربی و حتی زیست شناسی در تولید و تجهیز سیستم های هوشمند پزشکی. رشته مهندسی پزشکی را می‌توان به عنوان پل ارتباطی بین رشته‌های مهندسی (به طور خاص الکترونیک، مکانیک، کامپیوتر و مواد) و رشته‌های پزشکی در نظر گرفت. مهندسان پزشکی، با هدف بهبود کیفیت و کارآیی مراقبت از بیمار، راه‌حل‌هایی را برای مشکلات درمانی و پزشکی، تجزیه و تحلیل و طراحی می‌کنند. این راه‌حل‌ها غالباً در قالب یک سخت‌افزار یا نرم‌افزار و یا ترکیبی از این دو ارائه می‌شوند.

این رشته حدود۸۰%دارای دروس مهندسی الکترونیک است و لذا با مهندسی برق و الکترونیک در رابطه‌ای تنگاتنگ است. البته در این رشته از واحدهای پزشکی قسمت‌های فیزیولوژی و آناتومی هم تدریس می‌شود. کارشناسی مهندسی پزشکی، به نوعی هم خانواده همان رشته برق و الکترونیک است چون دانشجویان این رشته به طور کامل با ریاضیات مهندسی پیشرفته و فیزیک در ارتباط اند و دائما از سنگین‌ترین نوع ریاضیات، به عنوان ابزار کار بهره می‌برند.

تمام دستگاه ها، تجهیزات و لوازمی که در علم پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند، می‌بایست مطابق با تکنولوژی و علمی خاص در زمینه‌های مختلف طراحی شوند. تجهیزات پزشکی مهمترین ابزار کار برای جامعه پزشکی هستند. این تجهیزات، پزشکان را در تشخیص و درمان بیماری‌های مختلف یاری می کنند. از طرفی، اکثر بیماران نیز به سراغ مراکز درمانی و پزشکانی می‌روند که مجهز به لوازم پیشرفته پزشکی باشند. بدین ترتیب طراحی و ساخت تجهیزات پزشکی در یک کشور، نقش بسیار مؤثری در پیشرفت علم پزشکی آن خواهد داشت.

در این رشته با تلفیقی از علوم مهندسی، سعی در  برطرف کردن نیازهای پزشکی در زمینه ساخت و نگهداری تجهیزات و ساخت ابزارهای پزشکی برای کاربردهای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری‌ها شده است. این رشته کاربرد علوم فنی و مهندسی در یاری‌رساندن به پزشکان در تشخیص و درمان بیماری‌ها است.

مهندس پزشکی در گام‌های اولیه بهره‌برداری، تعمیر، پشتیبانی و نگهداری و تنظیم و استانداردسازی دستگاه‌ها را انجام می‌دهد و در مراحل بالاتر توسعه، ارتقا و بهبود دستگاه‌های پزشکی و یا حتی می‌تواند به طراحی و ساخت یک دستگاه اقدام کند. 

گرایش های مهندسی پزشکی در مقطع کارشناسی شامل ۴ گرایش زیر است:

بیوالکتریک: این گرایش علم استفاده از اصول الکتریکی، مغناطیسی و الکترو مغناطیسی در حوزه پزشکی است. پردازش علائم حیاتی بیماران، پردازش تصاویر پزشکی و سیستم های تصویر برداری، طراحی بخش های الکترونیکی و کنترل اعضاء و اندام مصنوعی و ساخت وسایل توانبخشی، ثبت سیگنال های حیاتی و طراحی سیستم های مانیتورینگ بیمارستانی، طراحی و ساخت سیستم های درمانی و آزمایشگاهی پزشکی از جمله توانایی هایی است که باید فرا گیرند.

بیومکانیک: این گرایش در ارتباط با دروس مهندسی و طراحی سیستم های هوشمند می شود. محتوای اصلی این گرایش شامل استفاده از قوانین دینامیک جامدات برای انجام تحلیل های حرکتی، شناخت علم ترمودینامیک و انتقال حرارت برای تحلیل رفتارهای سلولی، مبحث رباتیک برای خلق وسایل تشخیصی و درمانی می‌باشد. پیشرفت در این شاخه منجر به ساخت قلب مصنوعی، دریچه‌ های قلب، ساخت مفاصل مصنوعی، ساخت پروتز ها، ابزارهای کمکی تشخیصی و جراحی، درک بهتر از فعالیت قلب، ریه، شریان‌ ها، مویرگ‌ ها، استخوان‌ ها و پیوندهای سیستم اسکلتی-عضلانی بدن شده است.

بیومتریال: گرایش بیومتریال بر روی تهیه‌ ی مواد گوناگون مصنوعی و طبیعی، طراحی روش‌ های ساخت و قالب‌ گیری نهایی ماده و در نهایت اصلاح مواد برای کاربرد اختصاصی در پزشکی صورت می‌گیرد. طراح و توسعه‌ ی انواع وسایل پزشکی نیازمند انتخاب و آزمایش مواد مختلف است که در این گرایش در دستور کار قرار می گیرد.

بالینی: مهندسی پزشکی با تخصص بالینی همراه با گروهی متشکل از پزشکان، پرستارها و تکنسین ها یک تیم درمانی را تشکیل می دهند. کار اصلی این تخصص مهندسی پزشکی به کارگیری تکنولوژی در فرآیندهای بیماری و بالینی است. طراحی یا تطبیق تجهیزات مورد نیاز پزشکان و بیمارستان را با بهره گیری از سیستم‌های کامپیوتری، به همراه تجهیزات و نرم افزارهای طراحی شده برای کنترل این تجهیزات، جمع آوری اطلاعات وتجزیه و تحلیل آنها انجام می‌دهند.

زمینه‌های کاری این رشته را می‌توان به ۳ بخش کلی تقسیم کرد:

طراحی و ساخت: شامل طراحی و ساخت دستگاه‌های آزمایشگاهی و الکترونیکی و تجهیزات مربوط به آن‌ها (مانند وسایل مخصوصی که با روش‌های خاص، عناصر موجود در یک نمونه مانند نمک خون را به طرز دقیقی اندازه‌گیری کند مانند اسپکتروفتومتر)، طراحی و ساخت بخش‌های مکانیکی و برقی سامانه‌های تصویرگر پزشکی، مانند سامانه‌های سونوگرافی، رادیوگرافی، سی‌تی اسکن و دیگر دستگاه‌های که تصاویر ثابت یا متحرکی را از بسیاری از بخش‌های بدن به نمایش می‌گذارند، طراحی و ساخت سامانه‌های اندازه‌گیری پزشکی و بیمارستانی، مانند دستگاه‌های دریافت کنندة سیگنالهای مغزی (الکتروانسفالوگرام)، طراحی و ساخت قطعات و اندام مصنوعی بدن و موادی که در طول، تشخیص، درمان بیماری‌ها به کار می‌رود.

تعمیر و نگهداری و بهینه‌سازی: از دیگر زمینه‌های کاری مهندسی پزشکی تعمیر، نصب، راه‌اندازی و نگهداری وسایل مورد نیاز است که نیازمند وجود اطلاعات کافی در مورد قطعات و جزئیات کار آن وسیله یا دستگاه است. به علاوه مسئله بهینه‌سازی یا تلفیق دستگاه‌ها و عملکرد آن‌ها نیز مطرح است. پروژه کنترل کامپیوتری فشار خون، یا پروژه سه‌بعدی‌سازی تصویر دستگاه MRIجزء همین بهینه‌سازی‌ها هست.

تشخیص بیماری و درمان: یکی از مهم‌ترین مباحث مطرح در زمینه پزشکی، بحث استفاده از لیزر در پزشکی (چه در تشخیص و چه در درمان) است. اصولاً لیزر از همان ابتدا با توجه به قابلیت‌های منحصر به فردی که داشت، به عنوان یک انتخاب خوب برای بهینه‌سازی عملکرد بسیاری از سامانه‌ها بکار گرفته شد. استفاده از لیزر برای تشخیص ضایعات چشمی یا نمایش فشار خون در نازک‌ترین مویرگ‌ها یا سوراخ کردن یا ایجاد کانال مصنوعی در قلب، سوزاندن و بریدن برخی ضایعات درونی یا تومورهای گوناگون، درمان انواع ضایعات عصبی مانند ضایعات نخاعی با کمک تحریکات الکتریکی و با کمک علم ژنتیک نیز در این حیطه از رشته مهندسی پزشکی است.

هدف این رشته تربیت متخصصانی است که بتوانند از عهده‌ی تجهیز، نگهداری و طراحی دستگاه‌های پزشکی برآیند؛ یعنی مهندس الکترونیک مجربی باشند که با زمینه‌های پزشکی نیز آشنایی داشته و در نتیجه می‌توانند دستگاه‌های پزشکی را طراحی کرده و بسازند یا اینکه مسئول سفارش دستگاه از خارج کشور باشند. هدف اصلی رشته‌ی مهندسی پزشکی پیشبرد سیستم‌ها، تجهیزات، و ابزار پزشکی برای حل مشکلات کلینیکی است که به منظور شناخت بیماری و درمان آن به کار برده می‌شوند. با بهره گیری از علم مهندسی پزشکی می‌توان انواع بیماری‌ها، ناتوانی‌ها و صدمات جسمی را بهبود بخشید. فارغ‌ التحصیلان رشته‌ی مهندسی پزشکی باید دارای دانش و تخصص بالایی در علوم بیولوژی (ارگان‌های زنده) و علوم مهندسی باشند و دارای توانایی‌های فنی و مهارت‌های آنالیز نیز باشند.

مهندسان پزشکی معمولاً در بخش‌های صنعت (مراقبت‌های بهداشتی، ابزار پزشکی، پزشکی، دارویی) بیمارستان‌ها، سازمان‌های تحقیقاتی (از جمله دانشگاه‌ها و بخش دولتی مشغول به کار می‌شوند. مهندسان پزشکی اغلب با پزشکان، پزشکان کلینیکی، دانشمندان زیست پزشکی و متخصصان مراقبت‌های بهداشتی در ارتباط هستند. مهندسان پزشکی از تخصص خود در زمینه‌های مهندسی، علوم حیات و پزشکی استفاده می‌کنند.

متخصصان رشته مهندسی پزشکی، مدارهای الکترونیکی طراحی می‌کنند، نرم‌افزار برای اجرا در تجهیزات پزشکی تولید می‌کنند یا شبیه‌سازی کامپیوتری را برای آزمایش داروها، اعضای مصنوعی جدید یا سیستم‌های تصویربرداری پزشکی انجام می‌دهند و تجهیزات ورزشی و توانبخشی را طراحی می‌کنند. آن‌ها همچنین پروتزها و اعضای مصنوعی بدن مانند مفصل ران و زانو را طراحی و تولید می‌کنند. در بعضی موارد، این افراد مواد مورد نیاز برای ساخت اعضای مصنوعی را توسعه می‌دهند. کار و تحقیق در جنبه‌های فنی و مهندسی مربوط به سیستم های بیولوژیکی انسان‌ها و حیوانات در کنار دانشمندان علوم دیگر و پزشکان نیز درحیطه کاری این رشته است.

مهندسان پزشکی زمانی موفق عمل خواهند کرد که توانایی ها و ویژگی های لازم در زمینه علم مهندسی پزشکی را داشته باشند. این افراد می بایست دارای استعداد و مهارت بالایی باشند، در ارائه ایده های جدید خلاقیت داشته باشند، علاقه مند به کار پژوهشی و تحقیقاتی باشند و همچنین توانایی کار تیمی را داشته باشند. تسلط به علوم ریاضیات، فیزیک، شیمی، زیست شناسی، زبان خارجی و نرم افزارهای خاص از سایر مهارت های لازم برای مهندسان پزشکی است.

گردآورنده: سیده مریم خادمی