Il settore specialistico della tecnica medicale combina diverse scienze ingegneristiche con campi tematici della medicina, quali quelli della diagnostica, terapia, assistenza infermieristica, ma anche della riabilitazione di persone malate e sane. Le conoscenze tecniche sono in questo caso funzionali alla gestione pratica dei cosiddetti sub settori e all’ottimizzazione delle rispettive terapie. In tale contesto la tecnica medicale sviluppa apparecchi, prodotti e processi tecnici. Nell’ambito della ricerca e dello sviluppo si ricorre inoltre a principi, a regole e insegnamenti tratti ad esempio dalla tecnologia dei microsistemi e dalle nanotecnologie. Anche le tecnologie ottiche nonché le tecnologie dell'informazione e della comunicazione hanno una crescente influenza sulla tecnica medicale. Oltretutto diventa sempre più rilevante l’impiego della robotica – sia in ambito chirurgico sia anche nel settore della terapia e dell’assistenza infermieristica.

L’importanza della tecnica medicale risulta evidente soprattutto alla luce dei compiti futuri che incombono a tutta la società – come la gestione del cambiamento demografico. In più chiede e promuove lo sviluppo di diverse tecnologie chiave, come quella della produzione additiva. La tecnica medicale ha inoltre lo scopo di agevolare il lavoro del personale medico specializzato e di migliorarlo in vista del successo. La tecnica medicale si delinea come un’industria e un settore fortemente regolamentato, ma anche molto progressista. Lo sviluppo degli apparecchi medicali è soggetto a elevati requisiti di sicurezza e a direttive, ma anche il loro utilizzo e la loro manutenzione richiedono conoscenze approfondite del personale specializzato. 

Riduttori Harmonic Drive® nei robot medicali 

Sia la robotica sia anche la meccatronica si sono affermate in diverse applicazioni in campo medico. I cosiddetti robot medicali sono oggi parte integrante di molti ospedali, cliniche e centri di riabilitazione. Lì spesso svolgono lavori estremamente complessi e assistono il personale specializzato nei compiti che spingono al limite le capacità umane o che non possono essere svolti per molto tempo da chirurghi, internisti o operatori sanitari. I robot medicali si affidano alla piena funzionalità dei propri componenti e danno per scontato caratteristiche quali assenza di gioco, compattezza e silenziosità. Dal momento che solo una tecnica medicale di alta qualità e precisa può offrire ai pazienti ad esempio un allenamento riabilitativo efficace, i riduttori Harmonic Drive® delle serie HFUC, HFUS, CSD e CSG garantiscono le caratteristiche citate. Le unità delle serie in questione sono integrate tra l’altro nelle articolazioni dei robot e soddisfano un altro criterio decisivo: possono subire un movimento passivo. Di conseguenza, si rivelano utili anche al di là del loro funzionamento attivo e come prodotto della tecnica medicale forniscono un contributo sostanziale al successo della terapia.  

Stampa 3D e digitalizzazione nella tecnica medicale

La tecnica medicale è influenzata da molti fattori complessi. Accanto ai medici e ai chirurghi che studiano nuovi metodi terapeutici, e alla politica sanitaria che stabilisce il quadro normativo, sono soprattutto gli ingegneri a trasformare il settore specialistico della tecnica medicale in un contesto dinamico. Con tecnologie innovative plasmano in modo competente il futuro della diagnostica, della terapia e di tutte le altre sottospecialità della tecnica medicale. Tra le tecnologie di tendenza più promettenti e all’avanguardia rientrano oltre alla miniaturizzazione, all’automazione e alla personalizzazione soprattutto la produzione additiva, come la stampa 3D e la digitalizzazione.

La stampa 3D e altri processi di produzione additiva sono utilizzati nella medicina in diversi modi. Mentre consentono di realizzare protesi in modo rapido e conveniente, i modelli realistici realizzati con l’aiuto del processo di stratificazione possono servire come oggetti su cui far pratica e danno un’idea degli interventi da realizzare. Non meno rivoluzionari sono i lavori di ricerca in un altro settore di applicazione dei processi additivi nell’ambito della tecnica medicale – la stampa di organi artificiali e di cellule staminali umane.

L’interesse della tecnica medicale per i processi di produzione additiva, come la stampa 3D, si basa soprattutto sulla possibilità di realizzare in modo del tutto personalizzato ad esempio dispositivi impiantabili e protesi. Mentre finora le grandezze e le forme spesso potevano essere adattate solo in un secondo momento, i processi di stratificazione consentono l’esatto contrario. Grazie alla modellazione o alla valutazione della diagnostica per immagini (radiografie tridimensionali) vengono generate serie di dati 3D, realizzate in modo preciso e riferite al paziente – con conseguente incremento delle possibilità di guarigione e della qualità di vita dell’interessato.

Altre innovazioni sono prodotte dalla digitalizzazione che già oggi modifica in modo sostanziale il sistema sanitario e che non ultimo grazie alle app per smartphone e orologi elettronici, i cosiddetti smartwatch che rilevano dati corporei come il battito cardiaco, è entrata a far parte della vita privata. Il trattamento e il collegamento intelligente di tutti questi dati tramite sistemi informatici digitali consentono di avere un quadro agile e completo della salute umana. A beneficiarne non è solo la diagnosi – anche per quanto riguarda la terapia e la riabilitazione è possibile adottare misure precise e personalizzate.

Settori della tecnica medicale

La tecnica medicale e gli apparecchi medicali coprono un’ampia gamma di settori di applicazione e funzioni. Nell’ambito della diagnostica per immagini si basano su apparecchiature medicali tra l’altro la tomografia a risonanza magnetica (RM), esami radiologici come la tomografia assiale computerizzata (TAC), la mammografia e anche i classici ultrasuoni. Tra i cosiddetti prodotti medicali rientrano ad esempio i pacemaker, le macchine per dialisi e le pompe d’infusione, ma anche dispositivi di correzione visiva e diversi dispositivi impiantabili e protesi. I summenzionati prodotti fanno ormai parte dell’ingegneria clinica, che si occupa delle apparecchiature medicali all’interno dell’ospedale. Altri settori di applicazione nell’ambito della tecnica medicale sono l’ingegneria tissutale, la produzione di organi artificiali e l’informatica medica. Quest’ultima comprende l’acquisizione, la rappresentazione, la gestione, la conservazione e l’utilizzo di dati in ambito medico. Tra i settori più avanzati c’è quello della sala operatoria, dove sistemi di assistenza consentono ad esempio il controllo automatizzato della ventilazione polmonare, mentre robot chirurgici assistono i colleghi umani con la massima precisione e una prestazione costante.

La tecnica medicale e i suoi settori in sintesi: 

  • Ingegneria clinica
  • Diagnostica per immagini
  • Ingegneria tissutale
  • Apparecchiature mediche
  • Informatica medica
  • Riabilitazione e terapia
  • Tecnica chirurgica

Ricerca e sviluppo nella tecnica medicale

Lo stretto legame tra prodotti e servizi nonché il processo di standardizzazione internazionale della tecnica medicale rappresentano caratteristiche fondamentali a livello economico. A ciò si aggiungono importanti condizioni generali a livello statale volte a tutelare non solo pazienti ed enti pagatori, ma anche produttori e personale specializzato. Una caratteristica essenziale è costituita dall’incidenza della ricerca che nel settore è superiore alla media.

Imprese e produttori del settore della tecnica medicale e dei suoi componenti tecnici investono moltissimo in ricerca e sviluppo; la media del settore rappresenta quasi il 10% del fatturato. Questa statistica si basa su una crescita futura sempre più netta del fabbisogno di apparecchi medicali tecnologicamente avanzati, che fanno della tecnica medicale un elemento significativo dell’industria sanitaria. La tecnica medicale fornisce pertanto un contributo determinante alla cosiddetta catena di creazione del valore della sanità – e offre quindi soluzioni e proposte per problemi che interessano la società nel suo insieme.