.____ UooNC ') · e ;;; "' :ı:: ' ... �� "' C/) • Prof. Dr. Nilüfer Eğrican PERSPEKTiF Makine Mühendisliğinin Biyomedikal Mühendisliğindeki Yeri ve Uygulamaları Herhalde bazılarımız şu günlerde çocuklarının meslek seçimiyle ilgileniyordur. Bir çoğumuzun da bu durumda olan dostları vardır. Geçen sayıda makina mühendisliğinde temel (alışılagelmiş) alanların yanı sıra yeni alanların oluştuğundan ve hızla geliştiğinden söz etmiştim. Bu sayıda da bu alanlardan birini tanıtmaya çalışacağım. Gelişen teknoloji ile birlikte, tıp bi l imi ve mekanik kavramların giderek daha çok kaynaştığı rahatlıkla görülebilen bir gerçektir. Gerek tedavi yöntemlerinin iyileştirilmesi ve denenmesi, gerek teşhis ve tanı yöntemlerinin geliştirilmesi ve yenilerinin bilimin kullanımına sunulması sonucunda, tıp bi l imi, özel l ikle elektronik mühendisliği ve makina mühendisliğinin konuları ile oldukça kooperatif bir çalışma zeminine girmiştir. Biyomedikal mühendisl iği , fiziksel kanunların tıp alanındaki spesifik uygulamalarına yönelik çalışmaların genel kavramı olmakla berabertemel olarak iki ana dalda faaliyet gösterir. Bunlar, elektroni disliği temelli k mühengörüntüleme, sinyal algılama ve veri toplama çalışma alanları (MR,. CT, sinir uyarımlarının algılanması, vs.) ile mekanik esasların biyolojik yapılara ve tıbba uygulandığı ve genellikle maki disliği tabanl ı na mühenimplant tasarımı, tedavi yöntemlerinin orijinal fizyoloji ile uyumluluğunun irdelendiği, mekanik temelli travmaların (kırılma, damar balonlaşması) sebeplerinin araştırıldığı alanlardır. Makina mühendislerinin ilgilendiği biyomedikal mühendisliğinin mekanik temelli araştırmalar yürüttüğü daldaki çalışmalara genel olarak biyomekanik çalışmalar adı verilmektedir. Bugün bilgisayarve sayısal hesaplama teknolojisirideki gelişmeler ile çok kaba modellerin yerine artık gerçek durumu simüle eden bilgisayar modelleri hazırlanabilmekte, büyük maliyetler ve zaman gerektiren deneysel çalışmaların yerini yavaşyavaş bunlar almaktadır. Biyomekanik çalışmaları, gerçek dokuların davranışlarının incelenmesi ve implantların incelenmesi olarak iki kısma ayırmak mümkündür. Gerçek dokuların incelenmesi, öncelikle kemik dokuların davranışlarının modellenmesi ile başlamış, fizyolojik durumların kemik dokularda oluşturduğu zorlanmalar deneysel ve daha sonra sayısal yöntemlerle 24 incelenmiş ve halen incelenmektedir. Bu tip çalışmalar ile yeri geldiğinde, çeşitli ameliyat tekniklerinin değiştirildiği literatürde örnekleri olan durumlardır. Lineer ol mayan matematik model lerin geliştiri lmesi ve ölçüm/analiz metotl nın verimliliğinin artması arısonucunda, yumuşak dokuların davranış karakteristiklerinin belirlenmesi, makina mühendisleri ve biyomekanik alanındaki bilim adamları için çok önemli ve güncel bir konudur. Tenden, ligament ve kıkırdak dokuların davranış modellerinin elde edilmesi, hasar gören dokuların yerine ikame dokular geliştirilmesine olanak verebilecek ve insan fizyolojisine en uyumlu tedavilerin gelişmesi sağlanabilecektir. Ağır bir sayısal ve teorik bilgi gerektiren bu tip çalışmalara katılanların, yine tıbbın gerçeklerineve mekaniğin esaslarına çok iyi hakim olmaları gerekmekte ve tecrübeleri ile çıkan sonuçların geçerliliği ve doğruluğu hakkında yorum yapabilecek düzeyde olmaları gerekmektedir. Günümüzde görüntüleme tekniklerinin ilerlemesi ile yumuşak dokuların modellenmesinin de kolay hale gelmesi bu yöndeki ilerlemeleri hızlandırmıştır. Protez tasarımı ve gel iştiri lmesi ise, yine tıp doktorlarının tecrübelerinin mekanik formülasyonlarla desteklenmesi ve kullanılan tekniklerdeki sıkıntıların mekanik araştırmalarla iyileştirilmesi ve yenilerinin tedavi yöntemleri arasına kazandırılmasını içermektedir. Özellikle damar içi uygul larda amapıhtılaşma sorununun incelenmesi ve çeşitli damar hastalıklarında tedavi yöntemlerinin revize edilmesi, kalp ve damar cerrahisinde tedavi başarı oranlarının oldukça yükselmesine imkan sağlayacaktır. Yine omurga cerrahisinde, kırık stabilitesinin sağlanmasında çalışmalar yürütülmekte, metotların uygunluğu ve geçerliliği literatürde tartışılmaktad ı r. Herhangi bir tasarımın vücut içerisinde adapte olabi lmesinin tek yolunun vücudun kendisine dışarıdan empoze edilen bunu kabul etmesine bağlıdır. Dışardan müdahalelerde halen kullanılmakta olan paslanmazçelikvetitanyum alaşımı gibi malzemeler, tedavi yöntemlerinin değişmesi ile de yenilenmek zorundadırlar. Klasik tedavilerin yerlerini modern metotlara bırakmasında en önemli kıstaslardan biri, yeni implant ve cihazların malzemelerinin de çalışma şartları ve yöntemlerine uygunluğu olmaktadır. Bu yüzden, gerek kimyasal gerek fizyolojik şartların öncelikli kriter olduğu, öngörülen pratik ömrü sağlayan vücut içinde çalışmaya uygun malzemelerin geliştirilmesi esastır. Protez tasarımlarının yönlendiği ve yararlanmaya başladığı diğer bir alan da, doku mühendisliğidir. Dokul da üretimi ve vücuda n a a r k ınli vv üe c/ vuet ydaı şvı nü cut dokularının mekanik özel l iklerinin revize edilerek vücuda nakl i bu bilim dalının, mekanik bilimi ile etkileşimi sonucunda gelişecektir. Klasik implantlardan canlı implantlara geçişle ilgili çalışmaları da tetikleyecek bu çalışmalarda, makina mühendisliği, yük taşıyıcı dokular (collagen, vs.) ile destekleyici dokuların oranlarının tespitinde, çalışma şartlarına göre en optimum çözümü bulmaya doku mühendislerini yönlendirecek bilgi birikimini sağlayacaktır. Gelişen bilgisayar kullanımı ile de benzeri çalışmaların düşük maliyetle sanal ortamda denenmesi ve modifikasyonlarının yapılması imkanları gelişmektedir. Gelecekte interdisipliner çalışmaların sonucunda, kısa bir zaman öncesine kadar mümkün gözükmeyen invazif (girişimsel) cerrahi tekniklerinin yaygınlaşması beklenmelidir. Görüntüleme teknikleri lişmesi, mikrove nanoteknoloji ler niinn mg ea ki na üretimine yansıması ve mikro öl çekl i tedavi ve tanıya yönel ik robotların gel işimi ile çok yakında ağır ameli ların çok gerekli ol madıkça gerçek yle a ş ttirilmeyeceği düşünülebi lmektedir. Bu çalışmaların verimliliği, bir yerde de vücudun reddetmeyeceği hafif ve dayanıklı malzemelerin geliştirilmesine bağlıdır. Bu konuda yine malzeme ve metalürji mühendisleri, makina mühendisleri ile birlikte çalışmakta ve hissedilmeyen malzemeler üretmektedirler. Bu çal ışmaların, mekanik etkenl hatsızlıklarda (anevrizma oluşumu g i ir b a i) erken ve kesin tanıya yönel ik çal lara ışmaışık tutacağı aşikardır. Gençlerin üniversite bölüm seçmelerinde kendilerini kısıtlamayacak, ileride sevecekleri mesleklere yönlenmelerine olanak tanıyan temel bölümleri (mühendislikte makina bölümü gibi) tercih etmeleri ümidiyle.... o . 'Y\. . �c.Q....__ Prof.Dr.Nilüfer Eğrican egrican@yeditepe.edu.tr ifil
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=