الميكانيكا الحيوية Biomechanics هو تخصص من التخصصات الهندسية المتفرع من الهندسة الفيزيائية و الهندسة الطبية في كلية الهندسة ويهتم هذا التخصص بدراسة تفاعل الانسان معا البيئة و دراسه التفاعلات الحركية التي يقوم بها لفهم الالية التي يمر بها والحركة الصحيحة التي يجب ممارستها .
دراسة تخصص الميكانيكا الحيوية دائم التطور ويسعى إلى فهم كيفية تأثير القوى الميكانيكية على الكائنات الحية وفي المستقبل ، سوف يصبح هذا التخصص ذات أهمية متزايدة في العديد من مجالات البحوث الطبية والبيولوجية ، مما يوفر رؤى حول السلوك الميكانيكي الحيوي للخلايا والأنسجة والأعضاء.
وكثيراً ما أصبحنا نسمع عن مصطلح الميكانيكا ، فهي تدخل في كافة تفاصيل حياتنا ولكن هناك العديد من الناس من جهل بوجود هذا الفرع وأهميته وعلاقاته بالفروع الهندسية الاخرى.
تخصص الميكانيكا الحيوية هو من التخصصات الحديثة التي تم تطويرها ولازال التقدم والتطور مستمر في دراسة هذا التخصص المذهل . ومع ان هذا التخصص حديث إلا أنه انتشر بسرعة ومازال في تطور وتقدم مستمر.
وفي هذا المقال سوف نتعرف على هذا التخصص المذهل ومستقبل دراستة .
List of Topics
1 ما هي الميكانيكا الحيوية ؟
الميكانيكا الحيوية “biomechanics” : وهو العلم الذي يهتم بدراسة التفاعلات بين الكائنات الحية والانظمة الميكانيكية في جميع المجالات مثل الحيوانات والنباتات والكائنات الحية بجميع انواعها وتشير دراستها في معرفة الية الحركة والتفاعلات لاعضاء جسم الانسان مثل الهيكل العظمي و العضلي والانسجة والاعضاء.
تخصص الميكانيكا الحيوية هو تخصص متفرع من الهندسة الطبية ويهتم بدراسة الأنظمة الميكانيكية والحيوية لحركة جسم الانسان وفهم الية الحركة للاعضاء والعضام والغضاريف , باستخدام الاجهزه الميكانيكية والانظمة الطبية التي تهتم بالتشخيص الطبي للانسان،
كما أنه يوجد تواصل واسع النطاق بينها وبين هندسة الميكانيكا، لتحليل تفاعل جسم الإنسان مع البيئة المحيطة به والذي يمكن تحقيقه بقيام الفرد بالعديد من الحركات البسيطة والمعقدة للقيام بواجباته المختلفة، وتعود أبحاث هذا المجال إلى عصر النهضة، وعرفت الميكانيكا الحيوية بشكل أكبر في القرن العشرين.
2 أهمية ميكانيكا الحيوية
تساعد الفرد على إتقان الأداء الحركي بالمستوى المطلوب، كما أنها تساعده على فهم الحركات والممارسات الصحيحة التي يقوم بها وكيفية أدائها بشكل سليم.
كما أنها تعطي الفرد الشعور بالقوام المعتدل، وترشده إلى حسن استخدام أطراف الجسم بطريقة مثالية، ويستطيع الفرد تقويم حركاته من حيث تأثيرها على التكوين البدني واستكشاف الأخطاء وأسبابها، بالإضافة أنها تساعد الرياضين للوصول إلى افضل نتائج في استخدام اجسامهم من خلال تطبيق مبادئ وقوانين الميكانيكية الحركية.
اهم وظائف الميكانيكا الحيوية
- العلوم البيولوجية : ويهتم هذا القسم بدراسات الميكانيكا للتفاعلات البشرية والحيوانية والنباتية وجميع المجالات المتعلقة بها .
- العلوم الهندسية والتطبيقية : يقوم مهندس الميكانيكا الحيوي بتطبيق أبحاث الميكانيكا على مواقف مختلفة في العلوم التطبيقية الحيوية .
- عوامل العمل البيئية والبشرية : فهم كيفية استخدام الميكانيكا في حركات الإنسان لمختلف الضروف ، ومكان العمل ، والتصاميم والعمليات الوظيفية .
- التمرين وعلوم الرياضة : فهم وتطبيق الميكانيكا على الأداء البشري في ألعاب القوى والرياضة .
- العلوم الصحية : فهم كيفية البحث عن أسباب الإصابة وعلاجها والوقاية منها واستخدام الميكانيكا لتصميم برامج ومعدات إعادة التأهيل .
ايضا ساهمت الميكانيكا بتوفير وتصميم احدث الاجهزه والأدوات الرياضية حيث أنها قامت بتصميم أحذية خاصة باللاعبين الرياضيين حيث صممت بشكل قادر على امتصاص الصدمات والتحكم، كما أنها ساهمت في تصميم مختلف الأجهزة الموجودة في الصلات الرياضية.
كما أنها ساهمت في تصميم أعضاء صناعية قابلة للزراعة، مثل القلوب الصناعية والشرايين والأوعية الدموية صغيرة القطر والكثير من المعدات الصناعية.
3 ماهي تطبيقات الميكانيكا الحيوية ؟
الان من خلال فهمنا لمفهوم الميكانيكا نفهم انه العلم الذي يهتم بدراسة حركة الانسان وتفاعلها معا البيئة , وتاتي تطبيقاتها في الممارسات اليومية التي يمارسها الانسان التي لاتعد ولاتحصاء وتدخل في العديد من العلوم المختلفة.
الان دعني القي نظرة على بعض الأمثلة عن المجالات التي يتم فيها استخدام الميكانيكا الحيوية بشكل شائع.
الميكانيكا الحيوية للعضام والغضاريف
تدخل الميكانيكا الحيوية في فهم الية الحركة والتفاعلات المشتركة لجسم الانسان مثل الغضاريف المفصلية ، والأنسجة الرخوة ، والأطراف العلوية ، والعمود الفقري ، وتصنيع المعدات والاجهزه التي تستخدم لتحليل وفهم الحركة لتادية وظائف الانسجة والاعضاء في جسم الانسان اثناء المشي والقيام بالانشطة اليومية .
ومن التخصصات الهندسية المشتركة في هذا التخصص هو الهندسة الطبية الحيوية التي تجمع بين المفاهيم الهندسية والطبية لتصميم الاجهزه الطبية .
كما تم تطوير وتصميم العديد من الانظمة الهندسية الميكانيكية المحسنة في زرع وصناعة العضام والغضاريف ويقوم المهندس الحيوي بالتعاون معا اطباء العظام لتطبيق المفاهيم الميكانيكية الحيوية في جسم الانسان لتوفير اعضاء صناعية لعلاج مشاكل العضام التالفه عند المرضى .
الألعاب الرياضية وألعاب القوى.
تدخل الميكانيكا الحيوية في دراسة التفاعلات الحيوية لجسم الانسان اثناء ممارسه العاب الرياضة والقوى وغالبا ما تقوم الفرق الرياضية بتوضيف مهندسين حيويين لدراسة الحركات والقوى والتفاعلات للاعبين وفهم الحركات المنتظمة لاجسام اللاعبين اثناء ممارسة الرياضة.
ومن الامثلة لفهم الدراسات الحيوية لجسم الانسان وهيا عند تأرجح مضرب البيسبول أو مضرب الجولف.في لعبة البيسبول وفهم حركات تلوي جسم الإنسان بطرق غريبة وغير منتظمة. غالبًا ما تقوم الفرق و / أو الرياضيون الفرديون بتعيين علماء ومعالجين على دراية جيدة بالميكانيكا لدراسة حركة الرياضيين .
او استخدام كاميرات الحركة البطيئة لدراسة الزوايا والقوى التي تدخل في كل حركة للاعبين اثنا ممارسة الرياضة .
العلوم الصحية والتطبيقية
ايضا تدخل الميكانيكا الحيوية في البحث عن حلول في المشاكل الصحية التي يتعرض لها الانسان وفهم اسباب الاصابة وكيفية علاجها والوقاية منها وفهم كيفية تصميم الانظمة والاجهزه المتخصصة في حل المشاكل الصحية .
فالمهندس الحيوي هو الذي يقوم بتصميم وصناعة المعدات الطبية المستخدمة في اعاده التاهيل .
4 ماهي أقسام الميكانيكا الحيوية ؟
اقسام المكانيكة الحيوية تدخل في العديد من التخصصات والمجالات فهي تدمج بين المفاهيم الحيوية والهندسية في العلوم الحيوية والطبية، ومن هذه التخصصات الميكانيكا الحيوية الخاصة بالقلب والاوعية الدموية، والخلية.
ومنها أيضا التخصصات التي تهتم بدراسة حركة الإنسان وخاصة تقويم العظام، وتضم الميكانيكا الحيوية العديد من الاقسام وهيا الاتي:
أولاً: الاستاتيكا : وهو الفرع الذي يبحث في سكون الأجسام تحت تأثير مجموعة من المؤثرات تسمى القوى وتسمى الاستاتيكا علم توازن الأجسام.
ثانياً: الديناميكا : وهو القسم الذي يبحث في حركة الأجسام الصلبة:
ثالثا الكينماتيكا : وهي تبحث في خصائص الحركة من الوجهة الهندسية وتصف الحركة وصفاً مجرداً من دون ذكر القوى المسببة لها.
رابعا الكيناتيكا : وتبحث في القوى المسببة والمغيرة للحركة.
وتتميز الميكانيكا الحيوية بسحر خاص عن بقية العلوم الهندسية إذ أنها تفسر الممارسات اليومية التي تتعلق بحركة الاجسام لجميع الكائنات.
5 هل دراسة الميكانيكا الحيوية صعبة ؟
يعد هذا التخصص من أسهل التخصصات في الفيزياء الحيوية، حيث أنها تطبيق للميكانيكا الكلاسيكية في الفيزياء وشرح لظواهر الفيزيائية الحيوية فاذا انت وجدت هذا التخصص رائع فهو سيكون تخصص رائع ومناسب بنسبة لك.
فجميع التخصصات الهندسية ليست سهلة ولاكن اذا انت تميل لدراسة المفاهيم الميكانيكية الحيوية لفهم وصناعه وتصميم المعدات الطبية للاعضاء الحيوية فهذا التخصص سوف يكون رائ بنسبه لك.
هل الميكانيكا الحيوية له مستقبل؟
وكما ذكرنا في أعلاه أنه علم حديث النشأة إلا أن له مستقبلة كبير و و واعد لما له من أثر عظيم في حياة الإنسان وتوفير اعضاء صناعية جديده تخدم الطب والبشرية في العلاج .
ايضا يساعد على فهم الممارسات الصحيحة لحركة جسم الانسان بشكل واضح ومفصل لتجنب الوقوع في اي مشكلة صحية بسبب الممارسات الغير صحيحه لجسم الانسان وهذا العلم يتطور بشكل مستمر وله مستقبل كبير في الأيام القادمة.
6 ما هي متطلبات وشروط دراسة ميكانيكا الحيوية ؟
من الشروط التي تطلبها كلية الهندسة لدراسة هذا التخصص الاتي:
- ان يكون معدل شهاده الثنوية العامة اكبر من 95% وتختلف النسبة للمعدل باختلاف الجامعة التي سوف تلتحق بها.
- ان يتمكن الطالب من اجتياز اختبار القبول الذي يركز على المواد العلمية مثل الرياضيات والفيزياء والكيمياء والانجليزي .
- ان يكون مستوى الطالب في اللغة الانجليزية متقدم وحاصل على شهاده توفل.
هذه هي اهم الشروط التي تطبها كليات الهندسة لقبول الطالب لدراسة هذا التخصص .
متطلبات دراسة الميكانيكا الحيوية
اما اذا انت تريد ان تعرف ماهي المتطلبات التي يجب ان تتوفر فيك لكي تكون دراسة هذا التخصص سهل فهي الاتي:
لدراسة هذا التخصص يتطلب منك ان تكون محيطاً بالأسس الميكانيكية للنشاط العضلي والبيولوجي، ومعرفة القوانين الحركية لجسم الإنسان والربط بين القوى الداخلية والخارجية المؤثرة على جسم.
ايضا من متطلبات دراسة الميكانيكا الحيوية وهي الخلفية الواسعه في المجالات الطبية وفهم المشاكل التي يتعرض لها الجسم الحيوي وفهم الحلول التي تساعدك على حل المشاكل الحيوية لجسم الانسان .
7 ما الفرق بين الميكانيكا الحيوية والفيزياء الحيوية ؟
الميكانيكا الحيوية :
تدرس حركة جسم الإنسان وكيفية تأثير القوى الخارجية اثناء ممارسة الرياضة والقوى وتفاعل العضام والغضاريف واعضاء جسم الانسان بروابط ثابتة فالميكانيكا تساعد الانسان على فهم الممارسة التفاعلات والحركات الصحيحة وتوفير الاجهزه والمعدات المتخصصة في اعاده التاهيل وشفاء الاعضاء المتضرره بسرعة عن طريق دراسة اصاباتهم وتوفير أفضل الطرق لعلاجها.
فهي تدرس أدق التفاصيل وتعمل على تحسين لياقة الرياضيين كما أنه يتم تصميم الآلات وفقاً لدراسات الميكانيك الحيوي، ولهذا نقول الرياضة جزء لا يتجزأ من الميكانيكا الحيوية.
الفيزياء الحيوية :
اما الفيزياء الحيوية هو العلم الذي يهتم بتطبيق المفاهيم والمبادئ الفيزيائية لجسم الانسان وفهم التحليل الرياضي باستخدام الكمبيوتر و الأنظمة البيولوجية ،فهدفة النهائي يتمثل في فهم الهيكل والديناميكيات والتفاعلات الحيوية .
8 ايجابيات الميكانيكا الحيوية
دراسة هذا التخصص له العديد من المميزات الرائعه التي تخدمك كمتخصص او تخدم البيئه التي تعمل بها ومن اهم مميزاتها الاتي :
- منع الإصابة وعلاجها.
- تصميم المعدات الطبية .
- تحسين الأداء في ممارسة الرياضة عند اللاعبين.
- فهم الممارسات الصحيحة لحركة جسم الانسان .
- الرواتب الكبيرة فقد وصلت الرواتب للمهندسين في الميكانيكا الحيوية في الولايات الأمريكية إلى ١٧٩٠٠٠ دولار أمريكي وتجد بعضها ينخفض إلى ٥٥٠٠٠ ألف دولار أمريكي.
ايضا من أهم ايجابيات الميكانيكا الحيوية دراسة الإصابات وكيفية حلها والوقاية من التعرض لها وإيجاد العلاج المناسب لها، كما أن تطبيقها ودراسة الحركات المناسبة يساعد على تخفيف الضغط عن العضلات والمفاصل مما يؤدي إلى حركة أسهل.
9 كم عدد سنوات دراسة تخصص الميكانيكا الحيوية ؟
تختلف دراسة تخصص الميكانيكا الحيوية من جامعه الى اخرى ولاكن عدد السنوات الدراسية لهذا التخصص في كثير من الجامعات تكون من اربع الى خمس سنوات وتختلف باختلاف المنهج الدراسي التي توفره الجامعه .
كما يتوفر دراسة تخصص الميكانيكا الحيوية في المعاهد ويمكن دراستها في اغلب المعاهد لمدة قد تنحصر في ٢٤ شهراً مثل المعهد الفرنسي البوليتكنيك.
10 ماهي وظائف عمل الميكانيكا الحيوية ؟
يمكن لخريج هذا الفرع أن يعمل في المجالات الآتية:
- مستشار صحة وسلامة.
- العمل في الاندية الرياضية.
- تصميم المعدات الطبية.
- معالج بالتدليك.
- معالج يوغا.
- معالج يدوي.
- أخصائي معالج بالوخز.
- معالج طبيعي.
- فيزيائي طبي.
11 ماهي خطة دراسة الميكانيكا الحيوية ؟
تختلف الخطة الدراسية لهذا التخصص من جامعه الى اخرى فكل جامعه لها منهج دراسي مختلف ومواد مختلفة لذا يمكنك معرفة الخطة الدراسية لهاذا التخصص من الجامعه التي تفكر بالالتحا بها.
فعند دراسة تخصص الميكانيك الحيوي سوف تركز الجامعه على تدريس الطالب المفاهيم الحيوية والميكانيكية لجسم الإنسان أثناء الحركة، من خلال تطبيق مبادئ الميكانيكا الحركية والهندسة التفاعلية للاجسام.
بالإضافة إلى تعلم كيفية قياس حركة الأطراف والقوى المشتركة والتقلصات العضلية أثناء ممارسة الرياضة او الحياة اليومية، باستخدام التكنلوجيا وأجهزة الاستشعار.
وسيتم تقسيم المنهج الدراسي الى خمس سنوات وكما ذكرنا سابقا تختلف الخطة الدراسية والمواد الاجبارية من جامعه الى اخرى ولاكني سوف اوضح لك ماهي اهم المواد العلمية في تخصص الميكانيكا الحيوية وهيا الاتي :
ماهي المواد الاساسية في الميكانيكا الحيوية ؟
- علم الحركة.
- الديناميكيا الهوائية.
- الديناميكيا الحرارية.
- الهندسة الميكانيكية.
- ميكانيكا الأوساط.
12 من هي الشركات الرائده في الميكانيكا الحيوية ؟
ومن اهم الشركات العالمية الرائدة في التصنيع للمعدات الميكانيكية الحيوية والاجهزه الحيوية الاتي.
- VAY AG. Private Company.
- Nextiles Company.
- FIGUR8 Company.
- 3Helix, Inc Company.
- Nurvv. Company.
- Shiprah Biomedical Company.
- Royal Veterinary College.
- Panther Orthopedics.
13 الخلاصة
وهكذا نكون قد تعرفنا على مستقبل دراسة تخصص الميكانيكا الذي يعد واحد من اهم التخصصات الهندسية لتطوير المجل الطبي في التكنولوجيا والأجهزة ، بما في ذلك التصوير ثلاثي الأبعاد ، ونمذجة الكمبيوتر ، وتكنولوجيا النانو ،والعديد من التطويرات الرائعه .
وبامكان دارسين هاذا التخصص من تطوير نماذج أكثر تعقيدًا للسلوك الميكانيكي الحيوي ، مما يؤدي إلى تنبؤات دقيقة لتأثيرات القوى الميكانيكية على الأنظمة الحية وسيكون لهذه التطورات تأثير عميق على تشخيص وعلاج الاضطرابات العضلية الهيكلية ، والإصابات المرتبطة بالرياضة ، وغيرها من الأمراض.
ايضا بامكان المتخصصين في هذا المجال من استخدام المبادئ الميكانيكية الحيوية لتصميم الأطراف الصناعية والأجهزة الطبية الأخرى ذات الأداء المحسن. أخيرًا ، سيتم استخدام الميكانيكا الحيوية لدراسة الميكانيكا الحيوية لحركة الحيوانات ، مما يوفر رؤى جديدة في سلوك الحيوان وحركته.
اتمنا انني تمكنت من ايصال جميع الافكار لهاذا التخصص الرائع ومدا اهمية دراستة وفي حال هناك سوال او استفسار يمكنك ترك تعليق اسفل المقال .
14 المصادر
Biomechanics | wikipedia.
APPLY BIOMECHANICS TO IMPROVE TECHNIQUES | Human Kinetics.
biomechanics | MBPI.
