Ingegneria biomedica: cos’è, a cosa serve e cosa fa un ingegnere biomedico

Riconosciuta come disciplina autonoma, sebbene dotata di numerosi elementi di trasversalità, può essere distinta in due principali macro-specializzazioni: la bioingegneria industriale e la bioingegneria dell’informazione [...]
Marina Rita Carbone

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L’ingegneria biomedica è un ramo dell’ingegneria “ibrido”, al cui interno si coniugano differenti discipline come la meccanica, l’elettronica, la chimica, la biologia, l’anatomia, la patologia, la fisica, la matematica e la meccanica.

Ad oggi, l’ingegneria biomedica viene riconosciuta come disciplina autonoma, sebbene dotata di numerosi elementi di trasversalità, e può essere distinta in due principali macro-specializzazioni:

  • la bioingegneria industriale, maggiormente incentrata sulla creazione di impianti e dispositivi chirurgici, protesi e tessuti, che possano essere compatibili con l’organismo umano, al fine di garantire. All’interno della bioingegneria industriale rientra anche l’ingegneria biochimica, incentrata sulla produzione, nel settore farmaceutico, di antibiotici, vaccini, farmaci e integratori;
  • la bioingegneria dell’informazione, di più recente creazione, che ricomprende tutta l’attività di elaborazione di sistemi e modelli biomedici e sanitari, a partire da insiemi di dati aggregati.

Cos’è l’ingegneria biomedica o bioingegneria

In sintesi, l’ingegneria biomedica rappresenta la più concreta applicazione dei principi e dei metodi propri dell’ingegneria tradizionale allo scopo di risolvere problematiche inerenti alla medicina e alla biologia, progettando modelli e dispositivi medici in grado di migliorare la qualità della vita dei pazienti.

In Italia, le attività svolte dall’ingegnere biomedico sono regolamentate dal D.P.R. 328/2005, e ritenute rientranti nel settore “ingegneria industriale”. L’art. 46 del citato D.P.R. prevede, infatti, che nel settore «ingegneria industriale» siano ricomprese: la pianificazione, la progettazione, lo sviluppo, la direzione lavori, la stima, il collaudo, la gestione, la valutazione di impatto ambientale

  • di macchine, impianti industriali,
  • di impianti per la produzione, trasformazione e la distribuzione dell’energia,
  • di sistemi e processi industriali e tecnologici,
  • e, infine, di apparati e di strumentazioni per la diagnostica e per la terapia medicochirurgica.

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A cosa serve l’ingegneria biomedica

Sulla scorta di tali premesse, è possibile affermare, che l’ingegneria biomedica serve, in generale, a progettare e sviluppare sistemi e dispositivi medici che consentano di migliorare la qualità di vita dei pazienti.

Più nello specifico, l’ingegnere biomedico opera all’interno di tre macro-fasi:

  • sviluppo: dedicata alla elaborazione di: modelli di analisi di sistemi biologici particolarmente complessi, tramite l’ausilio di modelli artificiali; metodi di analisi e acquisizione di segnali provenienti dai sistemi biologici, al fine di consentirne la codifica; sviluppo di materiali innovativi che supportino la proliferazione cellulare, al fine di permettere la ricostruzione di organi e tessuti biologici; biotecnologie e nanotecnologie;
  • progettazione: dedicata alla creazione di dispositivi medicali di diagnosi, terapia e riabilitazioni; organi artificiali e protesi; sistemi informativi specifici e dedicati che tengano conto delle peculiari necessità dell’ambiente sanitario e della telemedicina;
  • organizzazione: dedicata alla manutenzione della strumentazione biomedica, all’efficiente organizzazione dei reparti ospedaliere, e al monitoraggio della sicurezza dei dispositivi medici, anche ai sensi della normativa vigente.

Gli ambiti di applicazione dell’ingegneria biomedica, all’interno di dette macro-fasi, sono molteplici:

  • Strumentazione diagnostica: nella diagnostica rientrano, a titolo esemplificativo, la radiografia a raggi X, la tomografia computerizzata (TC), l’imaging a risonanza magnetica (MRI), la tomografia ad emissione di positroni (PET), la tomografia computerizzata ad emissione di singolo fotone (SPECT), l’ecografia.
  • Strumentazione terapeutica, finalizzata alla realizzazione di dispositivi di supporto all’attività terapeutica, come il dializzatore, il litotritore, il pacemaker, le valvole cardiache artificiali, i cardioversori e defibrillatori, il cuore artificiale, la macchina cuore polmone per circolazione extracorporea, i neurostimolatori, gli apparecchi acustici e altri. Rispetto alla strumentazione diagnostica, tali dispositivi necessitano di un controllo costante e di una progettazione attenta e poco invasiva, che permetta di programmare con largo anticipo gli interventi di manutenzione, sostituzione e riparazione.
  • Strumentazione riabilitativa, al cui interno rientrano tutti i dispositivi che modificano parametri fisiologici, fisici o meccanici dei pazienti e che, pertanto, devono essere progettati in modo tale da consentirne la perfetta integrazione col corpo dell’ospite e con i suoi processi metabolici e meccanici (o, addirittura, consentirne il riassorbimento nell’organismo). Esempi tipici di strumentazione riabilitativa sono le protesi, gli organi artificiali, le macchine pneumatiche per il recupero post-traumatico.
  • Informatica biomedica: l’applicazione dell’informatica alla sanità consente, in primo luogo, di costruire modelli di gestione informatizzata dei dati sanitari (come la cartella clinica elettronica), che tengano debito conto anche della normativa vigente in materia di trattamento di dati personali sensibili. L’informatica biomedica si dedica anche allo studio delle modalità di trasmissione e indicizzazione delle immagini elaborate dai dispositivi medici (come la TAC), alla loro conservazione all’interno di server dedicati (PACS), alle modalità di elaborazione delle immagini e, infine, alla fusione delle stesse, al fine di consentire ai medici di ottenere delle informazioni integrate che facilitino la diagnostica.
  • Biomeccanica, settore particolarmente vasto ricomprendente le attività di ricerca e progettazione di dispositivi tissutali, che richiedono il possesso di conoscenze specifiche chimiche, istologiche, molecolari e fisiologiche.
  • Ingegneria clinica, che si occupa di sviluppare sistemi di gestione dell’attrezzatura ospedaliera, programmarne gli interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria, pianificarne la sostituzione/acquisto, e altro.

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Cosa fa un ingegnere biomedico

Sulla scorta di quanto sinora esposto, è possibile affermare, quindi, che l’ingegnere biomedico si occupa, a vario titolo, di sfruttare le proprie conoscenze e competenze ingegneristiche allo scopo di semplificare e accelerare l’intero processo di diagnosi, cura e riabilitazione del paziente.

Operando all’interno di un contesto particolarmente delicato come quello sanitario, all’ingegnere biomedico si chiede, pertanto, di saper coniugare conoscenze tecnologiche particolarmente avanzate a specifiche conoscenze biomediche (in base al settore in cui poi andrà ad operare).

All’interno del settore pubblico e privato l’ingegnere biomedico può avere diverse mansioni, anche molto differenti fra loro:

  • ricerca, creazione, sperimentazione e controllo della qualità dei dispositivi medici, all’interno di team multidisciplinari composti da ingegneri, scienziati, chimici, tecnici, clinici, medici e sanitari;
  • raccolta dei feedback da parte di pazienti e terapisti al fine di apportare i dovuti miglioramenti ai dispositivi prodotti;
  • studio della fattibilità tecnica ed economica dei prodotti, e della redditività degli stessi (attività, questa, che richiede il possesso di competenze di tipo economico-gestionale);
  • supporto alla vendita, tramite la corretta definizione delle specifiche tecniche dei macchinari;
  • installazione, collaudo manutenzione ordinaria e straordinaria e riparazione delle apparecchiature biomediche realizzate;
  • formazione del personale sanitario che ha il compito di utilizzare le apparecchiature prodotte;
  • ricerca e sviluppo, al fine di contribuire al progresso della comunità scientifica biomedica;

Quali studi per diventare un ingegnere biomedico

Poiché si richiede all’ingegnere biomedico il possesso di conoscenze eterogenee, i percorsi di studio dedicati sono incentrati sull’acquisizione di competenze scientifiche (matematica, informatica, fisica, elettrotecnica) e mediche (fisiologia, anatomia, e altre).

L’obiettivo principale delle lauree specialistiche in Ingegneria Industriale Biomedica è quello di permettere allo studente di acquisire non solo capacità tecniche, prevalentemente tramite lo svolgimento di numerose esercitazioni pratiche, ma anche soft skills come:

  • autonomia di giudizio: l’ingegnere biomedico dovrà essere in grado di risolvere, in autonomia, problematiche progettuali e gestionali, valutando anche i parametri di costo e prestazioni di apparati meccanici, sistemi elettronici/energetici, e altri processi industriali, secondo un processo di comparazione costo/risultato che consenta di scegliere gli strumenti e i sistemi più efficienti, sia dal punto di vista tecnico che economico;
  • capacità di lavorare in team: poiché all’ingegnere biomedico si richiede tipicamente di lavorare all’interno di team costituiti da numerosi professionisti, è fondamentale che lo stesso acquisisca la capacità di lavorare in gruppo;
  • abilità comunicative, che permettano all’ingegnere biomedico di organizzare i risultati del proprio lavoro all’interno di report sintetici e facilmente comprensibili anche da parte di soggetti non tecnici;
  • capacità di risoluzione di problemi ingegneristici di media complessità.

Corsi di studio per Ingegneria biomedica in Italia

In Italia sono oggi moltissimi gli atenei che prevedono dei corsi di laurea in Ingegneria biomedica, sia triennali che magistrali.

Tra questi, si citano, a titolo esemplificativo e non esaustivo:

  • Università di Bologna, che prevede un percorso triennale dedicato;
  • Università di Cagliari, che ha istituito un piano di studi che mescola competenze industriali e dell’informazione;
  • Scuola Politecnica dell’Università di Genova, che prevede sia un corso di laurea in Ingegneria Biomedica triennale che un corso magistrale in bioingegneria, entrambi bilingue (italiano-inglese). Il corso di laurea magistrale in bioingegneria permette allo studente di scegliere fra tre specializzazioni differenti: Biomedical technologies and engineering for health, Rehabilitation engineering and biomaterials, Neuroengineering and bio-ICT;
  • Università Politecnica delle Marche, che organizza un corso di laurea triennale dedicato all’apprendimento dei fondamenti meccanici e termodinamici, oltre ad un corso di laurea magistrale interamente in inglese in Biomedical Engineering, in inglese, incentrato sull’applicazione dei concetti di bioingegneristica ai sistemi motorio e cardiovascolare;
  • Università “Magna Grecia” di Catanzaro, che prevede un corso di laurea magistrale in ingegneria biomedica;
  • Università di Firenze, che ha istituito un corso di laurea magistrale in Ingegneria biomedica con numerose esercitazioni in aula e la possibilità di svolgere un tirocinio formativo all’interno di un’azienda o di un laboratorio;
  • Università Federico II di Napoli, che prevede due corsi differenti: uno, triennale, dedicato all’apprendimento dei fondamenti tecnico-scientifici e di competenze specifiche come Ingegneria dei tessuti, organi artificiali e protesi, e uno, magistrale, incentrato sull’approfondimento delle competenze di base precedentemente acquisite;
  • Politecnico di Torino, che prevede un corso di laura dedicato in Ingegneria Biomedica, così come il Politecnico di Milano;
  • Università di Palermo, che ha istituito due corsi di laurea in Ingegneria biomedica: uno, improntato alla formazione di professionisti esperti di biomateriali, per la realizzazione, di protesi robotiche di ultima generazione; l’altro, improntato alla formazione di biomedici specializzati nella progettazione e realizzazione di strumenti di diagnostica innovativi, come biosensori e software medicali;
  • Università di Pisa, dove è possibile conseguire una laurea triennale in bioingegneria;
  • Università Campus Bio-Medico di Roma, che organizza un corso di laurea magistrale con tre diversi indirizzi: Sistemi di eHealth, Bioingegneria industriale e Ingegneria clinica;
  • Università Roma Tre, che ha istituito un corso di laurea magistrale, interamente in inglese, in Biomedical Engineering, per formare bioingegneri capaci di lavorare all’interno di un contesto internazionale.

Sbocchi professionali dell’ingegneria biomedica

L’ingegnere biomedico può lavorare in diversi contesti, sia privati che pubblici: centri di ricerca, industrie farmaceutiche, aziende di robotica e biomedicali.

Si stima che gli sbocchi occupazionali, grazie alla diffusione di sistemi innovatici sempre più interconnessi e dotati di componentistica robotica, andranno ad aumentare nei prossimi anni, creando nuovi posti di lavoro.

Ad oggi, i principali sbocchi occupazionali, sia in Italia che all’estero, sono presso:

  • le industrie del settore biomedico/farmaceutico produttrici e fornitrici di sistemi, apparecchiature e materiali per la prevenzione/ diagnosi/ cura/ riabilitazione;
  • industrie biomediche per la progettazione e produzione di dispositivi impiantabili e portabili, protesi e organi artificiali;
  • i servizi di ingegneria biomedica (o ingegneria clinica/tecnologie biomediche) nelle strutture sanitarie pubbliche e private, nel mondo dello sport, dell’esercizio fisico e dell’intrattenimento;
  • le società di servizi per la gestione di apparecchiature e impianti biomedici.

Quanto guadagna un ingegnere biomedico

Lo stipendio medio di un ingegnere biomedico in Italia, secondo le statistiche elaborate da Jobbydoo, è di 37.500 euro lordi all’anno (circa 1.930 euro netti al mese), dato, questo, superiore di 380 euro (+25%) rispetto alla retribuzione mensile media in Italia.

Tuttavia, in base alle competenze e all’esperienza acquisita, la retribuzione di un ingegnere biomedico può partire da uno stipendio minimo di 23.700 euro lordi all’anno, per le figure entry-level con poca esperienza come l’ingegnere biomedico in stage, l’ingegnere biomedico neolaureato o l’ingegnere biomedico Junior, mentre lo stipendio massimo può superare i 105.000 euro lordi all’anno, per profili con maggiore esperienza come quelli dell’ingegnere biomedico senior, del project manager o dell’ingegnere biomedico con esperienze all’estero.

 

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