台灣醫界 2003,7月,第46卷第7期


學術

從手術用機器手臂談醫學工程與臨床工程

黃元惠 洪志洋* 趙文鴻**


引 言

  民國 91 年 3 月,台灣中部地區某醫院發布新聞,宣稱引進東南亞第一台手術用機器手臂「ZEUS 超精微遙控手術機器人」,全套的設備是亞洲僅有,花費新台幣五、六千萬元。此儀器的應用遍及全面的外科手術,目前已經成功運用的科別包含心臟外科、一般外科、婦科、腫瘤科、小兒外科和泌尿科等。這套高科技醫療儀器設備,無疑是 21 世紀科技高度發達的代表作,結合了醫學、電腦科技、通訊、影像傳輸及精密機械等各領域的技術於一身。科技的進步,使醫療可以更人性化,提高了醫療品質,減少了手術所帶來的痛苦,也縮短住院時間,使疾病復原快速;在達到人性化醫療的同時,也降低了醫療成本,不論是對病患、醫師或醫院經營者來說,都是件很好的事。

  在享受高科技醫療帶來諸多好處的同時,醫師們也被迫要去思考一個問題,那就是除了醫療專業訓練之外,是否也開始要花更多的時間去學習新科技,以研發及使用新的醫療儀器來服務病患?醫學本身的專業知識,已經要花費七年的醫學院教育,和三至六年的臨床教育,醫師還有多少時間,可以去學習和使用層出不窮的新醫療科技?各專業領域知識浩瀚,而人生苦短,怎可能集所有專業知識於一身?因此,為了讓醫師可以專注於醫療專業,有一與醫療科技發展息息相關的專業領域,早在 1960 年代,就已經逐漸成形,那就是生物醫學工程 (biomedical engineering),專門用來解決與醫療設備的研發、使用與維修等相關的醫療科技問題。

醫學工程發展過程

  醫學工程是將工程理論與技術,尤其是電機工程與機械工程,應用於生物、醫學與醫療上的跨領域學門(1),結合了理學院、工學院與醫學院的學者專家們共同參與,任務為開發或改良更好的醫學研究及醫療用儀器、材料,以提升醫療品質(2)。按美國國家工程學院 (National Academy of Engineering) 在 1970 年代公佈的定義,生物工程 (bioengineering) 包含下列十二個領域:1. 系統生理與生物物理,2. 復健與義肢,3. 生物力學,4. 生物材料,5. 生物感測器,6. 生物環境,7. 醫學影像,8. 診斷治療技術,9. 人工器官,10. 生物催化與反應,11. 生化分離及純化,及12. 生化儀器及控制(3)。前面九項稱為生物醫學工程,即台灣所稱的醫學工程,後三項即為現今最熱門的生物技術 (biotechnology)。

  醫學工程具體的應用實例,在 1960 年代以醫用電子及工程技術,應用於復健醫療為代表;1970 年代應用數學模型於分析人體心臟血管功能及各器官之功能為代表;1980 年代的人造骨材及其他各式人造醫用材質為代表;1990 年代以後,結合了電腦科技,更把生物技術產業,推展成為 21 世紀最具潛力的產業之一(7)。

國內醫學工程教育及現況

  國內的醫學工程教育,以中原大學最早設立醫學工程學系,於民國 61 年即成立;接著民國 73 年陽明大學、民國 77 年成功大學、台灣大學電機所分別成立醫學工程研究所(4),民國 80 年後逢甲大學、義守大學、元培科學技術學院也成立相關科系,為我國醫學工程培養了大量專業人才。在研發單位方面,工業技術研究院在民國 79 年起執行科技專案「醫療器材技術發展五年計畫」(5),後續的計劃也在繼續進行中;民國 88 年 7 月更成立「生醫工程中心」,以推動我國生物技術產業的發展。

  歷經 30 年歲月,國內所培養出的眾多醫學工程人才,其就業範圍相當廣泛,包括進入外商醫療儀器公司當技術員或銷售員、科學工業園區當工程師、工業技術研究院當研發人員、回學校從事教育工作、及進入醫院,從事醫療儀器之維修、保養、採購、管理與教育(6)均有,對我國醫療儀器的維修、研發與製造,及醫療照護品質的提升,作出重大貢獻,功不可沒。其中進入醫院,從事臨床病患照護相關的醫療工程人員,由於工作性質特殊,又逐漸變成一個重要的次專科領域,在 1990 年代以後,就稱為臨床工程 (clinical engineering)。

臨床工程發展過程

  Shaffer MJ 與 Shaffer MD 在 1992 年回顧發表於文獻上對臨床工程的觀念,並分析各式各樣的定義,結果他們發現臨床工程師共有四種以上不同的定義,意味著臨床工程的專業正歷經快速發展並日趨成熟(8)。美國醫院協會以非常一般化的定義,認為所有從事與臨床醫學工作相關的醫療工程人員,就是臨床工程師(9)。美國臨床工程學院 (American College of Clinical Engineering, ACCE) 將臨床工程師定義為「在健康醫療科技上,運用工程與管理技巧,來支援與提升病人照護品質的專家」(10)。美國醫療儀器促進協會 (American Association for the Advancement Medical Instrumentation, AAMI) 則建議一個更為廣泛,涵蓋醫院內大部份技術活動的定義,其定義為:「專精於病人與醫療設施的介面,並應用工程原理於病人照護的醫療系統與裝置管理之專業工程師」(11)。醫學與生物工程國際聯邦 (International Federation for Medical and Biological Engineering, IFMBE) 對臨床工程工作小組的定義是:「臨床工程師是運用工程與管理技能於健康醫療科技,支援與促進病人醫療照護的專家」(12)。

  綜合以上所述,可以得到一簡單結論,臨床工程是結合生物醫學、工程科技與科技管理於一體的專業學門,而臨床工程師的任務是應用工程專業科技與醫療科技運作技術與原理,以確保醫療儀器與醫療技術的安全,來支援與促進病患的醫療照護品質。

結 語

  在美國及歐洲等先進國家,醫學工程師與臨床工程師的認證與證照發放制度,已經實施多年,但此些證照制度在台灣尚未立法實行;因此,目前的醫療法並沒有規定各醫院必須設有醫學工程或臨床工程相關的單位或組織。截至目前為止,僅有少數醫院設有醫學工程室或組,如臺大醫院、彰化基督教醫院、與彰化秀傳醫院等,其餘在醫院工作的醫學工程人員,大都被安置在總務室,負責部分醫療儀器與電器安全維護,或聯絡廠商來院做維修工作,很少有機會盡情發揮其專長。面對日益複雜的醫療儀器設備,醫護人員若只會單純的使用醫療儀器設備,勢必無法避免在從事醫療行為時,因醫療儀器設備本身故障而帶給病患傷害的風險,因此,必須有專業的醫學工程師及臨床工程師,隨時做好維修與保養,將此部分的風險降至最低。期待國內的醫學工程師與臨床工程師的證照考試制度,能及早立法實行,以提升醫療儀器設備研發、保養維修與整體醫療照護的品質。

參考文獻

  1. 張恆雄:基礎研究新領域之推展簡介—醫學工程基礎研究。科學發展月刊,1991;19:1597-1599。

  2. 張恆雄:生物醫學工程大型計畫之推動與執行。科學發展月刊,1991;19;226-232。

  3. 馮元楨:生物工程之定義與生物力學之領域。中華醫學工程學刊,1991;11:137-141。

  4. 王世堯:從醫學工程科技研討會來看臨床工程師在醫院中之角色。醫院,2000;33:57-62。

  5. 王世仁:醫療產業將是機械工業的另一個春天。機械月刊,1998;272:330-335。

  6. 林俊民:談醫院設立醫學工程室之效益。醫學工程 (台大),1996;8:83。

  7. Bostron U, Bravar D, Kanai H, et al: Clinical Engineering Worldwide. IEEE Engineering in Medicine and Biology 1993;9:34-45.

  8. Shaffer MJ, Shaffer MD: What is a clinical engineer? Issues in definition. Biomed Instrum Technol 1992;24:227-228.

  9. 2nd ed, American Hospital Resource Center: Hospital Administration Terminology, American Hospital Publishing, Washington, DC, 1986:Catalog 097101.

  10. Bauld TJ: The definition of clinical engineering. J Clin Eng 1991;16:403-405.

  11. International Certification Commission's definition of a clinical engineer, International Certification Commission Fact Sheet, Arlington, VA, 1991.

  12. Revised version, IFMBE Clinical Engineering Division (1991): Mutual Recognition of Qualifications for Clinical Engineers. Oct. 1991.