Biyomedikal Mühendisliği Çalışma Alanları

Biyomedikal mühendisi insan fizyolojisi, biyolojisi ve anatomisi ile elektrik prensiplerini, elektronik sistemleri, matematik ve fizik bilimlerine harmanlayarak kullanan disiplinler arası bir bilim dalıdır. Ek olarak; sağlık sektöründe cihaz ve yazılım geliştirebilen bunların belgelendirilmesindeki aşamalara hâkim ve yetenekteki mühendisleri kapsamaktadır.

Biyomedikal mühendisliği çalışma alanları denildiğinde ilk akla gelen faaliyet alanları; tıbbi cihaz üreten firmalar, tıbbi cihaz sarışında temsilci firmalar, kamu hastaneleri birlikleri, özel hastaneler ve klinikler, ilgili bakanlıklar, sağlık kuruluşları, kamuya ait belirli kuruluşlar, eğitim ve araştırma kurumlarıdır. Fakat biyomedikal mühendislerinin çalışma alanları bu alanlar ile sınırlı değildir. Biyomedikal mühendisliğinin alt disiplinlerini detaylandırarak aslında faaliyet alanlarının daha da kapsamlı olduğunu görebiliriz.

Tanımlanan biyomedikal mühendisliği görevleri ve sorumlulukları 2015 Küresel Klinik Mühendisliği Zirvesi (2015) sırasında aşağıdaki görevler ve sorumlulukların yanı sıra “Biyomedikal Mühendisliği”nin alt uzmanlıkları tanımlanmıştır [1].

Biyomedikal mühendisliğinin görevler ve sorumlulukları [1];

1. Erken tanı, tedavi, rehabilitasyon ve palyatif bakım teknolojilerini kullanarak sağlık hizmeti sorunlarının tüm seviyelerinde sağlık ve zindeliği geliştirmek;

2. Yaşam döngüleri boyunca güvenli ve uygun maliyetli kullanımları için sağlık teknolojileri yenileştirmek, tasarlamak, geliştirmek, düzenlemek, yönetmek, değerlendirmek, kurmak ve sürdürmek;

3. Tüm biyolojik ölçeklerde yeni bilgi ve çalışmalar için tıp, biyoloji ve teknolojik mühendislik ilkelerini ve tasarım konseptlerini uygulamak;

4. Sarf malzemeleri, yapay organlar ve protezler, tanısal ve terapötik aletler ve manyetik rezonans görüntüleme gibi ilgili sistemler dahil olmak üzere sağlık ve sağlık hizmetlerinde kullanılacak cihazların, yazılımları, süreçleri, tekniklerinin kontrolü ve gelişimini sağlamakla birlikte insülin enjeksiyonlarını otomatikleştiren veya vücut fonksiyonlarını kontrol eden cihazları tasarlamak;

5. Günlük yaşam aktivitelerini izlemek veya iyileştirmek için yardımcı teknolojilere dahil olmak üzere, yaşam kalitesini ve uzun ömürlülüğü desteklemek için kullanılan teknolojileri tasarlamak, geliştirmek ve yönetmek; tekerlekli sandalyeler, protez bacak, işitme cihazı ve kişisel acil müdahale sistemleri gibi;

6. Üreme, anne, yenidoğan ve çocuk sağlığı gibi odak alanları için teknolojilerin tasarlanması, geliştirilmesi ve yönetilmesi;

7. Hem kaynak kıtlığı olan hem de kaynakları iyi olan ortamlarda ve afetler gibi zorlu olaylar sırasında optimum sürdürülebilir sağlık hizmeti operasyonları için sistemler tasarlamak, geliştirmek ve yönetmek;

8. Kullanım süreçleri boyunca tıbbi cihazlar ve prosedürlerle uğraşırken riskleri azaltmak için güvenlik programı metodolojileri tasarlamak, geliştirmek ve uygulamak. Biyogüvenlik ve atık bertarafı ve kişisel radyasyondan korunma gibi çevre sağlığı dahil birçok alanda biyomedikal mühendislerinin görevleri ve sorumlulukları vardır.

9. Tüm tıbbi cihaz prosesleri içinde var olan AB süreçleri, Kamuya bağlı süreçler, Kalite, Belgelendirme, İktisadi yaklaşımlar gibi farklı prensiblere dayanan süreçlerin oluşum, kontrol ve takibinde yer alırlar.

Tablo 1. Dünya sağlık örgütünün kaynaklarına göre biyomedikal mühendisliğinin alt uzmanlıkları [1]

Biyomedikal mühendislerinin çalışma alanları alt uzmanlıkları, Dünya Sağlık Örgütü tarafından Tablo 1’de görüldüğü şekilde tanımlanmıştır [1]. Her bir uzmanlık alanı biyomedikal mühendisleri için ayrı bir iş imkânı sunmaktadır. Çalışma alanlarının yanı sıra, biyomedikal mühendisliğinden lisans seviyesinde mezun olan öğrenciler bu alt uzmanlık alanlarında yüksek lisans ve doktora yaparak kendilerini geliştirebilirler.

Biyomedikal Sinyal ve Görüntü İşleme: Sinyaller tıpta; tek boyutlu (EEG, EMG, EOG, EKG), 2 boyutlu (X-ışını filmleri, USG, MRG, BT, PET vb.) ve 3 boyutlu (MRG, BT vs) sinyaller olarak ayrıştırılabilir ve işlemesi gerçekleştirilir. Sinyal işleme dediğimiz işlem kullanılan teknolojiler ile hastalardan elde etiğimiz verilerin anlamlı hale getirilerek hastalıkların teşhis ve tedavisini gerçekleştirmemize olanak sağlar. Bu alanda kendini geliştirmek isteyen Biyomedikal Mühendisleri Matlab ve benzeri sinyal işleme programlarına hâkim olmalıdır. Sinyal işleme alanına hâkim biyomedikal mühendisleri görüntüleme üzerine çalışan firmalarda çalışabilecekleri gibi kendi araştırmalarını geliştirerek de birçok iş imkanına ulaşabilirler

Fizyolojik Enstrümantasyon:Bütün biyomedikal cihazlar, hastadan belli bir fiziksel büyüklüğün miktarını ölçer ve nicel sonuçlar verir. Medikal cihaz geliştiren firmalar ürettikleri ürünlerin fizyolojik enstrümantasyon uyumunu bilerek cihaz performansını değerlendirmelidir bu alanda da biyomedikal mühendislerinin alan bilgisi ve uzmanlıkları ile değerlendirilmesi yapılmalıdır. Enstrümantasyon sistemlerinin geliştirilmesi Ar-Ge alanında gelişmeleri birçok açıdan destekleyicidir. Biyosensörlerin üretimi, sinyal işlemede kullanılan algılayıcılar ve birçok medikal cihazın üretiminde bu alanda bilgili kişilerin uzmanlığından yararlanılır. Kalite kontrol birimleri ve Ar-Ge departmanlarında çalışan biyomedikal mühendislerinin bu alanda bilgi sahibi olmaları gerekmektedir [4].

Tıbbi Bilişim: Tıbbi verilerin nasıl kaydedildiği, saklandığı, alındığı, gösterildiği ve değiş-tokuş edildiği ile ilgilenen bir bilim dalıdır. Tıbbi bilişim hakkındaki en önemli problemlerden biridir, tıbbi verilerin bir sistemden başka bir sisteme nasıl aktarılacağı konusunda geliştirilen sistemler tıbbi yapay zekâ sektöründe kullanılabileceği gibi doktorlar içinde saklanan verilerin kıyaslanması ile en doğru teşhis ve tedaviye ulaşılmasına olanak sağlayacak bir alandır. Bu alanda yapılabilecek çalışmalar daha çok yazılımsal olmaktadır. Yazılıma ilgi duyan biyomedikal mühendislerinin çalışabileceği, kendilerini geliştirebilecekleri ve girişimcilik ile kendi firmalarını oluşturup ürettikleri teknolojiyi satabilecekleri bir alandır. Aynı şekilde Tıbbi Veri Bankacılığı ve Teletıp üzerine ilerlemek isteyen biyomedikal mühendisleri kendilerini geliştirerek hem bu alanda faaliyet gösteren firmalarda hem de kendi girişimlerini çıkartarak tıbbi bilişim sektöründe çalışabilirler [5]

Biyomekanik: Biyolojik sistemlerin biçim ve işlevlerinin mühendislik yöntemleri kullanılarak incelenmesidir. Biyomedikal mühendisleri insan biyolojisi ve fizyolojisinde uzmanlaşarak bu mekanik sistemlere destek ürünler üretebilir. Bunlarda spor aleti üreten firmalarda, ergonomik tasarımlar üreterek çalışabilecekleri gibi tıp ve mühendislik alanında yüksek lisans ve doktora yaparak akademisyenlik gibi bir yol izleyebilirler [6].

Biyomalzemeler: Bir organı, dokuyu veya insan vücudunun fonksiyonel bir kısmını iyileştirebilen veya yer alabilen doğal veya sentetik olarak hazırlanmış malzemelerdir. Biyomalzeme çalışmaları tıp, biyoloji, kimya ve malzeme hakkındaki bilgilerin birleşmesi ile gerçekleşir. Biyomalzemelerin gelişimi hızlı bir şekilde devam etmektedir bu alanda yapılan çalışmalara özellikle malzeme bilimine hâkim biyomedikal mühendisleri katılarak yeni ürünler geliştirirler. Nano ve mikro boyutlarda çalışılabileceği gibi başka alanlarda da biyomedikal mühendisleri uzmanlaşabilir. Bu alanda çalışma yelpazesi geniştir giyilebilir teknolojilerin üretiminden tutun protez üretimi gibi birçok alanda biyomalzemeler kullanılır [4].

Yapay Doku; Doku mühendisliği ile vücuttaki dokuların laboratuar şartlarında doku üretimini yaparak tekrardan hastalara uygulanmasında kullanılan bir mühendislik ürünüdür. Son yıllarda kök hücre uygulamalarıyla birlikte doku mühendisliği ve yapay doku sıkça kullanılan terimlerden olmuşlardır. Doku mühendisliği tıpta gelinen son noktalardan bir tanesi olup, tedavi merdivenini değiştirebilecek bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır.

Çeşitli yazıcı yöntemleri kullanarak, tarayıcılarla dokunun kişiselleştirilmesi ve hedef doku ve biyomalzemeler 3 Boyutlu yazıcılar aracılığıyla üretilebilir duruma gelmiştir. Özellikle son 10 sene içerisindeki bu alandaki gelişmeler göz önünde bulundurulduğunda, vücuda yerleştirilebilir organların bu yöntemler kullanılarak ve etik onaylar alındıktan sonra yaygın olarak kullanılmaya başlanacağı düşünülmektedir. Biyomedikal mühendisleri bu alanda kullanılan yazıcıların üretiminde yer alabileceği gibi doku malzemesinin geliştirilmesinde laboratuvar çalışmalarında ve tasarım alanlarında yer alabilir [7].

Simülasyon ve Modelleme: Geliştirilmekte olan ürünlerin üretim aşamasından önce modellenmesi ve simüle edilmesi önemlidir. Bir diğer önemli konu ise kalite kontrol kriterleri gibi belli başlı kriterlere uyup uymadığı önceden değerlendirilmesidir. İlaç sanayi, ilaç tasarımı, tıp, tıbbi cihaz üretimi vb. alanlarda simülasyon ve modelleme çalışmaları yürütülebilir. Aynı zamanda yapay zekâ sayesinde cerrahi operasyonlar önce, hastaların geçireceği operasyonuna göre modellemeler gerçekleştirilir ve simüle edilir. Robotik cerrahi alanında geliştirilen cihazlar için özellikle bu simülasyon ve modelleme çalışmaları büyük bir öneme sahiptir. Cihazı geliştiren mühendisler cihaz için yapay zekâ çalışmalarını da beraberinde sürdürür. Bu çalışmalar ile cihazlar cerraha kritik bilgiler ile o anki vakanın analizini yaparak cerraha alternatif çözümler sunabilir aynı zamanda robotik cerrahi alanında uzmanlaşmak isteyen cerrahların eğitiminde de bu simülasyon çalışmaları önemlidir [9].

Medikal cihaz teknolojileri ve biyomedikal mühendisliğinin kapsamı çok geniştir. Yukarıda bahsettiğimiz biyomedikalin alt disiplinlerinde uzmanlaşan mühendislerin çalışma alanlarını sektörel olarak ayırmamız gerekirse özel sektörde; tıp (tıbbi yazılım ve cihaz geliştirme), ilaç (tasarımı ve modellenmesi) ve savunma sanayi (geliştirilen biyomedikal çalışmalar) vb. sektörlerde faaliyet gösterebilirler.

Bunlarla birlikte biyomedikal mühendislerinin faaliyet alanlarını kamu ve özel sektörde çalışan biyomedikal mühendisleri olarak 2 ana başlık altında inceleyebiliriz.

Devlet bünyesinde çalışan biyomedikal mühendisleri başlıca devlet ve üniversite hastanelerinde, Sağlık Bakanlığı Kamu Hastaneleri Genel Müdürlüğü(KHGM), Sağlık Bakanlığı Türkiye İlaç ve Tıbbi Cihaz Kurumu (TİTCK), Sosyal Güvenlik Kurumu(SGK), Devlet Malzeme Ofisi (DMO), Türk Patent ve Marka Kurumu (TÜRKPATENT), Yükseköğretim Kurulu (YÖK), Türkiye Sağlık Enstitüleri Başkanlığı (TÜSEB) vb. kurumlarda çalışırlar.

Ayrıca TÜSEB bünyesinde, sağlık bilim ve teknolojileri alanında ülke ihtiyaçları doğrultusunda kurulmuş 9 araştırma enstitüsü bulunmaktadırve bu enstitülerde de biyomedikal mühendisleri istihdam ettirilmektedir. Bu amaçla kurulan enstitüler aşağıda listelenmiştir [11]:

· Türkiye Kanser Enstitüsü

· Türkiye Biyoteknoloji Enstitüsü

· Türkiye Anne, Çocuk ve Ergen Sağlığı Enstitüsü

· Türkiye Halk Sağlığı ve Kronik Hastalıklar Enstitüsü

· Türkiye Geleneksel ve Tamamlayıcı Tıp Enstitüsü

· Türkiye Sağlık Hizmetleri Kalite ve Akreditasyon Enstitüsü

· Türkiye Sağlık Politikaları Enstitüsü

· Türkiye Aşı Enstitüsü

· Türkiye Sağlık Veri Araştırmaları ve Yapay Zekâ Uygulamaları Enstitüsü

Kaynakça

[1] WHO, 2017, “Human resources for medical devices, the role of Biomedical Engineers”, ISBN: 978-92-4-156547-9, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://www.who.int/medical_devices/publications/hr_med_dev_bio-engineers/en/>, [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[2] Elif Yüzer, Biyomedikal Sinyal ve Görüntü İşleme teknikleri ile işlenmiş beyin görüntüsü, 10 Kasım 2020, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://muhendisbilir.com/biyomedikal-muhendisliginde-goruntu-isleme/> , [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[3] Ali Işın, BMM 311: Biyomedikal Enstrümantasyon I ders notu, 2014, İnsan-Enstrumantasyon sisteminin blok yapısı, Slayt 19, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://slideplayer.biz.tr/slide/11150091/> , [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[4] Deniz Ak, Biyomalzeme nedir?, 23 Şubat 2020, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://medium.com/@denizak/biyomalzeme-nedir-a3138e2869f6> , [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[5] Ali Hakan Işık, İnan Güler, “Teletıpta Mobil Uygulama Çalışması ve Mobil İletişim Teknolojilerinin Analizi”, Bilişim Teknolojileri Dergisi, CİLT: 3, SAYI: 1, Ocak 2010, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/75266, [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[6] Deniz Ak, Biyomekanik Nedir?, 15 Şubat 2020, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://medium.com/@denizak/biyomekanik-nedir-ffaa33144e5f> , [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[7] Tr.qaz.wiki. 2021, Doku Mühendisliği- Tissue engineering – Wikipedia, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://tr.qaz.wiki/wiki/Tissue_engineering>, [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[8] Boğaziçi Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomoleküler Modelleme/Simülasyon ve İlaç Tasarımı, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://che.boun.edu.tr/tr/biyomolekuler-modellemesimulasyon-ve-ilac-tasarimi>, [Erişim tarihi 16 Mayıs 2021].

[9] Dilara Eren, İsmail Yalçın, “Rasyonel İlaç Tasarımında Moleküler Mekanik ve Moleküler Dinamik Yöntemlerin Kullanılma Amacı”, Ankara Ecz. Fak. Derg. / J. Fac. Pharm. Ankara, 44(2): 334-355, 2020 Doi: 10.33483/jfpau.688351, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/1128244>, [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].

[10] Anadolu Sağlık Merkezi, Robotik cerrahi robotu, Da Vinci Robotik Cerrahi Sistemi, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: <https://www.anadolumedicalcenter.com/en/health-technologies/robotic-surgery>, [Erişim tarihi 16 Mayıs 2021].

[11] Türkiye Sağlık Enstitüleri Başkanlığı (TÜSEB), Hakkımızda, 05 Mart 2020, [çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: < https://www.tuseb.gov.tr/hakkimizda>, [Erişim tarihi 12 Mayıs 2021].