Kasutaja:Gr.dmitri/Biomeditsiinitehnika

Ultraheliuuringu esitlus arvutiga on näide biomeditsiinitehnilisest lahendusest.

Biomeditsiinitehnika ehk biotehnika on tehnikateaduste rakendamine meditsiinis ja bioloogias. Selle valdkonna põhimõtteks on rakendada tehnikat meditsiiniseadmete loomiseks, mis täiustavad tervishoiu diagnoosi, monitoorimist ja teraapiat.

Biomeditsiinitehnika on võrreldes teiste tehnika valdkondadega alles hiljuti arenenud eraldi teadusalaks. Suur osa biomeditsiinitehnika tööst koosneb teadus- ja arendustegevusest, mis ulatub üle paljude harude. Mõned kuulsad saavutused selles valdkonnas on näiteks bioühilduvate proteeside ja tehisorganite arendus, mitmed diagnoosi- ja teraapiavahendid, mis ulatuvad kliinilistest seadmetest mikroimplantaatideni, magnetresonantstomograafia, ultraheliuuringute esitlused arvutis, regeneratiivne kudede kasv ja farmatseutilised ravimid.

Biomeditsiinitehnika harud

• Biomeditsiiniline elektroonika
• Biomehhatroonika
• Biomõõteriistad
• Biomaterjalid
• Biomehaanika
• Bioonika
• Raku-, koe- ja geenitehnoloogia
• Kliiniline tehnika
• Meditsiiniülesvõttetehnika
• Ortopeediline biotehnika
• Taastusravitehnika
• Inimkeha füsioloogia
• Bionanotehnoloogia
• Neurotehnika

Biomeditsiiniinseneri roll haiglas

• Mõõteriistade kliinilises keskkonnas kasutamise abistamine ja nõustamine
• Biomeditsiiniliste seadmete ohutuse ja efektiivsuse tagamine
• Biomeditsiiniliste seadmete haldamine ja dokumenteerimine
• Tehnoloogiliste teenuste lepingute haldamine
• Haigla töötajatele biomeditsiiniliste seadmete käsitsemise koolituste korraldamine
• Uute tehnoloogiate kasutuselevõtu plaanimine

Bioonika ja biomeditsiiniinsener

Põlveprotees

Tehiskehaosade arendamine ja paigaldamine on vaid üks osa sellest, mida bioonikaga suudetakse teha. Kuigi bioonika on enamasti seotud inimkeha süsteemi omaduste ja funktsioonide põhjaliku uurimisega, võib bioonikat rakendada ja selle abiga lahendada tehnilisi probleeme. Silmade, kõrvade ja teiste organite funktsioonide põhjalik uurimine aitas täiustada kaameraid, televiisoreid, raadiotehnikat ja paljusid teisi kasulikke seadmeid. Need täiustused on muutnud meie elu paremaks, kuid suurima panuse on bioonika andnud biomeditsiinitehnika alal. Bioonika panus biomeditsiinitehnikasse on inseneriteaduse toel valmistatavad kehaosade asendused. Kaasaegsetes haiglates on nüüd saadaval varuosad, millega saab asendada traumade ja haiguste tagajärjel väga kahjustunud kehaosi. Biomeditsiiniinsenerid, kes töötavad tihedas koostöös arstidega, ehitavad neid varuosi.

Biotehnoloogia on natuke ebamäärane termin, mis on mõnikord lõdvalt seostatud biomeditsiinitehnikaga. Tavaliselt tähistab biotehnoloogia aga tooteid, mis kasutavad bioloogilisi süsteeme, elusorganisme või nende derivaate. Ka keerulisemaid meditsiiniseadmeid võib pidada biotehnoloogiaks, sõltuvalt sellest, kui tähtsad need on oma rakendusalal. Bioloogilised ravimid, geenitehnoloogia ja mitmed põllumajanduslikud rakendused on mõned peamised biotehnoloogia klassid.

Bioloogilised ravimid on biotehnoloogiaga seotud kahel moel:

• mõned ravimitüübid langevad mõlemasse kategooriasse ja
• koos hõlmavad nad biomeditsiinitehnika rakenduste "mittemeditsiinilise" osa.

Koetehnoloogia

Koetehnoloogia on üks peamistest biotehnoloogia osadest.

Üks koetehnoloogia eesmärk on luua bioloogilistest materjalidest tehisorganeid patsientidele, kes vajavad elundite siirdamist. Biomeditsiiniinsenerid otsivad meetodeid selliste organite loomiseks. Teadlased on selle eesmärgi täitmiseks kasvatanud inimese tüvirakkudest lõualuid ja hingetorusid. Mitu kusepõit on edukalt kasvatatud ja inimpatsientidesse siirdatud. Biotehisorganid, mis kasutavad nii sünteetilisi kui ka bioloogilisi komponente, on tähtis teadustöö fookusala. Biotehisorgan on näiteks maksaabiseade, mis abistab inimese maksa, tarvitades selleks kunstlikus bioreaktoris maksarakke.

C3H-10T1/2 rakkude biomass erinevates hapniku tingimustes. Rakud on määritud sinise indikaatoriga.

Geenitehnoloogia

Geenitehnoloogia, rekombinantse DNA tehnoloogia, geneetiline muundamine/manipuleerimine ja geenide splaissimine on terminid, mida kasutatakse geenide otseses manipulatsioonis. Geenitehnoloogia erineb traditsioonilisest aretusest, kus geene manipuleeritakse kaudselt. Geenitehnoloogia rakendab molekulaarkloonimise ja transformeerimise tehnikaid, et otseselt muuta geenide omadusi ja struktuuri. Geenitehnoloogia tehnikaid kasutatakse edukalt mitmes rakenduses. Mõned näited on põllukultuuride tehnoloogia täiustused, modifitseeritud bakterite kaudu sünteetilise insuliini valmistamine, erütropoetiini valmistamine hamstri munasarjades ja uute hiirte (näiteks onkohiir ehk vähihaige hiir) arendustöö tarbeks loomine.

Neurotehnika

Neurotehnika on teadusala, kus rakendatakse tehnikat, et uurida, parandada, asendada ja täiustada närvisüsteeme.

Farmaatsiatehnika

Farmaatsiatehnikat peetakse biomeditsiinitehnika ja mõnikord ka keemiatehnika haruks; praktikas on see aga väga hübriidne teadusharu. Nii farmaatsiatoodete, kus on otseselt koostises bioloogilised ained ja materjalid, kui ka sünteetiliste ravimite valmistamine eeldab tugevaid biomeditsiinitehnikateadmisi. Farmaatsiatoodete valmistamisega kaasneb nende füsioloogilise mõju uurimine. Kombinatsioonitoodete kiireneva leviku pärast muutuvad farmaatsiatoodete ja teiste meditsiiniseadmete piirid hägusemaks.

Meditsiiniseadmed

Ureetrastend patsiendi kehas vasaku neeru kõrval

See on väga lai kategooria, mis sisuliselt katab kõiki tervishoiutooteid, mis ei saavuta oma funktsiooni tulemusi põhiliselt keemiliste ega bioloogiliste vahendite kaudu ja mille rakendamises ei osale metabolism.

Meditsiiniseadmete ettenähtud rakendused:

• Haiguste ja muude seisundite diagnoosimine
• Haiguste ravi, leevendamine ja ennetamine.

Mõned meditsiiniseadmete näited on südamestimulaator, infusioonipump, süda-kops-aparaat, dialüüsiaparaat, tehisorganid, implantaadid, tehisjäsemed, korrigeerivad läätsed, sisekõrva implantaat, tehissilm, näoprotees, somatoproteesid ja hambaimplantaadid.

Üks praktiline meditsiinilise modelleerimise näide on stereolitograafia, mida kasutatakse füüsiliste objektide loomises. Peale uute kehaosade ja organite valmistamise on biomeditsiinitehnika teadustöö arendanud välja uusi tehnikaid, mida kasutatakse praegu innovaatiliste teraapia, patsientide monitoorimise ja komplekssete haiguste ennetamise tehnoloogiate arendamises.

Meditsiiniseadmete liigitamise aluseks võetakse seadme kasutamise kestust ja viisi ning seadme sihtotstarvet. Eesti seaduse järgi on seadmed liigitatud nelja suuremasse klassi:

• I klassi meditsiiniseadmed on enamasti mitteinvasiivsed (neid ei sisestata kehasse), lihtsama ehitusega ja väiksema kasutamise kestusega kui teised, kõrgema klassi seadmed. Nende seadmete kasutuskestus piirdub tavaliselt 60 minutiga, kuid mõned invasiivsed ehk kehasse mingil määral sisestatavad seadmed võivad olla pidevas kasutuses kuni 30 päeva. I klassi meditsiiniseadmed on näiteks elastsed sidemed, läbivaatuse kindad, skalpell ja siiber.

Ühekordne 2 ml süstal. See meditsiiniseade kuulub Eesti meditsiiniseadmete klassifitseerimise seaduse järgi IIa klassi.

• IIa klassi meditsiiniseadmete rakendusalad on vere ja teiste kehevedelikkude ülekandmine ja kõrgema klassi seadmete ühendamine patsiendi kehaga. Sellised seadmed on näiteks süstlanõelad, infusioonipumba süstlad, rõhunäiturid ja haigla meditsiinigaaside jaotussüsteemis kasutatavad torud.
• IIb klassi seadmed on näiteks sellised, mis on mõeldud verest ebasoovitavate ainete eemaldamiseks vedelikuvahetuse teel ning invasiivsed meditsiiniseadmed, mis on kokkupuutes patsiendi kehaavaga, kuid ei ole kirurgiliselt invasiivsed ja on mõeldud üle 30 päeva kasutamiseks. Näiteks on IIb klassi seadmed ureetra stendid, raskete lamatishaavandite plaastrid ja hemodialüüsiseade.
• III klassi meditsiiniseadmed on kõige keerulisema ehitusega ja on enamasti kirurgiliselt kehasse sisestatavad. Selle klassi seadmeid kasutatakse näiteks südame- või keskvereringesüsteemi haiguste diagnoosimiseks ja jälgimiseks või puude korrigeerimiseks. Näited: kardiovaskulaarkateetrid, pärgarterite uurimisseade, ajutine õõnesveeni filter, neurokateetrid.

Implantaadid

Implantaat on meditsiiniseadme liik, mis on loodud puuduva bioloogilise struktuuri asendusena (implantaat erineb transplantaadist, milleks on siirdatud kude). Implantaadi organismiga kontaktis olev pind on enamasti tehtud biomeditsiinilisest materjalist, näiteks titaanist, silikoonist või apatiidist - oleneb seadme funktsioonist. Mõned implantaadid sisaldavad elektroonikat (südamestimulaator, sisekõrvamplantaat). Mõned implantaadid on bioaktiivsed, nagu siirdatavate pillide kujul nahaalused ravimite kandjad.

Radioloogia

Radioloogia on üks suurtest meditsiiniseadmete kategooriatest. Selle valdkonna seadmed võimaldavad arstidel otseselt või kaudselt "vaadata" asju, mis ei ole silmaga nähtavad (näiteks suuruse ja/või asukoha tõttu). Radioloogia hõlmab näiteks ultraheli, magnetismi ja ultraviolettkiirguse meditsiinilist rakendamist. Radioloogiaseadmed on meditsiinilises diagnoosis väga olulised ja on tavaliselt haiglas kõige keerulisemed seadmed.

Kliiniline tehnika

Kliiniline tehnika on biomeditsiinitehnika haru, mis käsitleb meditsiiniseadmete rakendamist haiglates. Üks peamistest meditsiiniinseneri rollidest on juhtiv biomeditsiinitehnika spetsialist (BMES), kes valib ja logistiliselt haldab tehnoloogiliste toodete ja teenuste rakendamist, tehes inspektsioonides koostööd valitsuse esindajatega ja toimides haigla personalile tehnika konsultantidena. Meditsiiniinsenerid teevad ka koostööd meditsiinitehnika tootjatega, andes neile disainipõhist nõu, mis baseerub nende seadmetega töötamise kogemusel.