Selles blogipostituses uurime mitmesuguste näidete abil, kuidas biomeditsiinitehnika, bio- ja elektrotehnika ühinemissuund, saab tervishoiu tulevikku revolutsiooniliselt muuta.
Tänapäeval elame kiirete tehnoloogiliste muutuste ajastul. Kuigi tehnoloogiavaldkondi on palju, eriti elektroonikas, kommunikatsioonis ja arvutites, on muutuste tempo kiire ja ulatuslik. Näiteks uue mobiiltelefoni ostmisel tuleb turule vaid paar kuud enne parema telefoni ilmumist. Televiisorite puhul oleme näinud digitelereid, HDTV-sid, 3D-telereid ja nüüd ka nutitelereid. Need mitmesugused elektroonika-, kommunikatsiooni- ja arvutitega seotud tehnoloogiad kuuluvad elektrotehnika valdkonda.
Elektrotehnika ei piirdu aga ainult elektriga. Lisaks elektriahelatele ja energiale hõlmab elektrotehnika laia valikut teisi valdkondi, nagu näiteks ekraanid, programmeerimine, signaalitöötlus, side ja süsteemid. Need kõik on valdkonnad, mida elektrotehnikas on pikka aega uuritud. Tänapäeval on aga erialade üha suureneva lähenemise tõttu elektrotehnikas tekkimas uusi uurimisvaldkondi. Üks neist on biomeditsiinitehnika (BME), valdkond, mille vastu paljud elektrotehnika teadlased on hakanud huvi tundma.
Nagu nimigi ütleb, on BME tehnoloogia, mis on ühendatud bioloogiaga ja mida rakendatakse meditsiinivaldkonnas, eriti inimeste puhul. 21. sajandit on nimetatud bioajastuks, mis tähendab, et aktiivselt tehakse eluga seotud uuringuid ja selliste uuringute lõppeesmärk on leida midagi inimestele kasulikku. Sellega seoses on BME, mis on otseselt seotud inimeste tervishoiu valdkonnaga, helge tulevikuga valdkond ja oodata on palju edusamme. Sel põhjusel kasvab BME tööstuses kiiresti ja on muutumas üha olulisemaks osaks elektrotehnikas. BME olulisust ei saa üle tähtsustada, seega selgitame selles artiklis BME kasvavat tähtsust. Kuna BME hõlmab laia teemaderingi, illustreerime seda mõnede representatiivsete uuringute ja näidetega selle kasutamisest.
Esiteks on üks BME peamisi osi stimulatsioon ja registreerimine. Paljud organismid, sealhulgas inimesed, koosnevad paljudest rakkudest, mis ei tegutse isoleeritult, vaid suhtlevad omavahel ja metaboliseeruvad. Selles protsessis liiguvad ioonid rakkudesse ja rakkudest välja, tekitades potentsiaalide erinevusi, mida kasutatakse signaalide edastamiseks. Salvestamine ja stimuleerimine on tehnikad, mis kasutavad seda potentsiaalide erinevust. Sõna otseses mõttes on salvestamine viis raku sise- ja välispinna potentsiaalide erinevuse registreerimiseks, et teha kindlaks, kuidas ja milliste rakkudega rakud suhtlevad. Seevastu stimulatsioon on elektriliste impulsside rakendamine konkreetsetele rakkudele, et aktiveerida mitteaktiivseid rakke või peatada rakke, mis teevad ebavajalikku tööd. Näide selle tehnika praktikas kasutamisest on nägemislangusega patsiendid, kus salvestamist kasutatakse selleks, et teha kindlaks, milline raku valgusstimulatsioonile reageerimise erinevatest etappidest probleemi põhjustab. Stimulatsiooni puhul kasutatakse seda meetodis, mida nimetatakse süvaaju stimulatsiooniks, et stimuleerida Parkinsoni tõvega patsientide ajuosi.
Teiseks on olemas biosensorid. Biosensor tähendab sõna-sõnalt sensorit, mis tuvastab bioloogilisi signaale või stiimuleid ning selle saab vastavalt tuvastusmeetodile jagada elektrisensoriteks, keemilisteks sensoriteks ja optilisteks sensoriteks. Elektrotehnika valdkonnas on elektrisensorid olulised ja EKG-sensorid on kõige sagedamini kasutatavad. EKG on lühend sõnadest elektrokardiograafia, mis on südame tekitatud biopotentsiaalide tuvastamine. Süda pumpab pidevalt verd läbi keha ja võtab tagasi jääkaineid sisaldavat verd ning EKG-sensori ülesanne on tuvastada selle protsessi käigus tekkivaid elektrisignaale. Kui süda lööb normaalselt, peaks EKG välja nägema teatud moodi, kuid ebanormaalse käitumise korral näeb EKG-graafik välja teistsugune. See on väga kasulik südame elutähtsate funktsioonide mõistmiseks ja EKG on perioodiline graafik, mis kuvatakse haiglas patsiendi kõrval monitoril.
Teiste BME hõlmatud valdkondade hulka kuuluvad biomaterjalide uuringud, et paremini iseloomustada erinevates meditsiiniseadmetes kasutatavaid materjale. Lisaks on meditsiiniline pildistamine, mis kasutab elektronide liikumist ja sellest tulenevat elektromagnetvälja, et haige inimese seisundit lühidalt paremini näha, teine uurimisvaldkond. Koetehnoloogia ehk tehisorganite loomine on samuti BME haru.
BME on noor valdkond, mida on alles tõsiselt uurima hakatud, kuid see on kogumas hoogu kogumas kogu maailmas, sest inimesed on juba pikka aega püüdnud elada pikemat ja tervemat elu. Ennustatakse, et see on tulevikus isegi mitme triljoni dollari suurune turg. Juba on tehtud palju edusamme, eriti bioonilise kuulmise ja bioonilise nägemise valdkonnas. BME-tehnoloogiad aitavad kuulmis- ja nägemislangusega inimesi ning tehnoloogia arengu tempo on nii kiire, et edusamme tehakse iga päevaga.
Rohkemate uuringute ja investeeringute abil võiks BME muuta praegust meditsiinivaldkonda revolutsiooniliselt. See viib meid sammu lähemale meie unistuste tervislikule elule.
