
生物醫(yī)學(xué)工程師的工作是運用自身所掌握的生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)和通信領(lǐng)域的專業(yè)知識,努力提升民眾的健康水平。
生物醫(yī)學(xué)工程師是做什么的?
也許我們應(yīng)該換一種比較簡單的提問方式:“生物醫(yī)學(xué)工程師不做什么?”工廠、學(xué)術(shù)機構(gòu)、醫(yī)院和政府部門都有生物醫(yī)學(xué)工程師的身影。其中有些在設(shè)計、制造或測試機械裝置(如義肢和矯正器),還有一些從事醫(yī)療器械電路和計算機軟件的設(shè)計工作。這些器械種類多樣,包括大型成像系統(tǒng),如傳統(tǒng)的 X 射線計算機化斷層攝影(一種以計算機作為輔助設(shè)備的三維 X 射線成像),以及小型可植入裝置,如起搏器、耳蝸植入體以及藥物注射泵。生物醫(yī)學(xué)工程師可能會借助化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)模型以及計算機模擬技術(shù)來開發(fā)新的藥物療法。
其實,在認識身體機能以及生物學(xué)系統(tǒng)運作方式的問題上,生物醫(yī)學(xué)工程師已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進步。他/她們可能會借助數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計工具對大腦、心臟和骨胳肌等器官和組織產(chǎn)生的一些信號進行研究。一些生物醫(yī)學(xué)工程師制造人工器官、肢體、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、心臟瓣膜和牙種植體以代替人體喪失的機能;還有一些人則培養(yǎng)活性組織,以代替存在缺陷的器官。為制造人工軀體,生物醫(yī)學(xué)工程師需要運用化學(xué)和物理知識,開發(fā)出不被生物環(huán)境排斥的耐用型材料。在生物醫(yī)學(xué)工程師的幫助下,復(fù)雜的人類器官(如心臟或大腦)被轉(zhuǎn)換為數(shù)千個數(shù)學(xué)方程式、數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點,然后進行計算機模擬。
所模擬出的器官在外形和行為上與真實器官極為相似。生物醫(yī)學(xué)工程師的另一項工作是開發(fā)無線技術(shù),實現(xiàn)患者與醫(yī)生之間的遠程通訊。很多生物醫(yī)學(xué)工程師都致力于康復(fù)治療領(lǐng)域,如設(shè)計性能更好的助行器、鍛煉設(shè)備、自動器械以及治療裝置,幫助患者加速康復(fù)。他/她們還努力解決細胞和分子級別的問題,開發(fā)納米技術(shù)和微型設(shè)備,以修復(fù)細胞內(nèi)的受損組織并改變基因功能。生物醫(yī)學(xué)工程師的工作還包括開發(fā)三維模擬,通過物理定律模擬組織和液體運動。其創(chuàng)建的模型對于理解人體組織的工作方式,以及修復(fù)術(shù)置換物等如何在相同條件下工作具有不可估量的價值。

有些生物醫(yī)學(xué)工程師在設(shè)計、制造或測試機械裝置(如義肢和矯正器),還有一些從事醫(yī)療器械電路和計算機軟件的設(shè)計工作。
有時,生物醫(yī)學(xué)工程師負責(zé)解決生物醫(yī)學(xué)問題,其身份可以是醫(yī)師、業(yè)務(wù)經(jīng)理、患者律師、理療師、教授、研發(fā)科學(xué)家、教師和技術(shù)類作家。生物醫(yī)學(xué)工程師可以發(fā)揮優(yōu)勢的另外兩個領(lǐng)域是銷售和現(xiàn)場工程。但要想成為合格從業(yè)者,除了具備生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)士學(xué)位外,還需要經(jīng)過進一步培訓(xùn),而且,上述職業(yè)都非常適合有生物醫(yī)學(xué)工程培訓(xùn)背景的人員。電氣、機械、計算機或其他領(lǐng)域的工程師在工作中偶爾也會涉及與生物工程相關(guān)的問題。若干年后,他/她們可能已經(jīng)積累了豐富的生物醫(yī)學(xué)專業(yè)知識,也可將其視為生物醫(yī)學(xué)工程師。
生物醫(yī)學(xué)工程師與其他工程師相比,有哪些不同之處?
生物醫(yī)學(xué)工程師必須將生物學(xué)和醫(yī)學(xué)知識應(yīng)用于工程設(shè)計,以解決生命系統(tǒng)的相關(guān)問題。因此,生物醫(yī)學(xué)工程師需要傳統(tǒng)工程學(xué)科的堅實知識基礎(chǔ),如電氣、機械或化學(xué)工程,甚至還包括材料科學(xué)。大部分的大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教育項目都要求學(xué)生參加包含傳統(tǒng)工程科目的核心課程。然而,生物醫(yī)學(xué)工程師還應(yīng)將所掌握的工程技術(shù)與自身對于生物學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜性的理解融會貫通,進而打造更加完善的醫(yī)學(xué)解決方案。因此,生物醫(yī)學(xué)工程師,無論是參與正式的生物醫(yī)學(xué)工程 (Biomedical Engineering, BME) 專業(yè)培養(yǎng)計劃還是攻讀傳統(tǒng)的工程學(xué)位,都應(yīng)接受生命科學(xué)的相關(guān)培訓(xùn)。
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)位對于教育背景有哪些要求?
在閱讀以下內(nèi)容時,應(yīng)牢記科技教育通常包含有形和無形兩個部分。有形部分包括科學(xué)和工程設(shè)計。無形部分,通常也是更為重要的部分,包括所謂的“軟技能”,如團隊合作、實踐經(jīng)驗、領(lǐng)導(dǎo)力、創(chuàng)業(yè)精神、演講和寫作,這是推行全面教育的核心要素,能夠讓學(xué)生很好地應(yīng)對生活和職業(yè)生涯中的各種機遇與挑戰(zhàn)。

有時,生物醫(yī)學(xué)工程師負責(zé)解決生物醫(yī)學(xué)問題,其身份可以是醫(yī)師、業(yè)務(wù)經(jīng)理、患者律師、理療師、教授、研發(fā)科學(xué)家、教師和技術(shù)類作家。
生物醫(yī)學(xué)工程師需要達到什么教育水平?要想拿到生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)位,通常需要接受至少四年的大學(xué)教育。之后,生物醫(yī)學(xué)工程師可能需要在醫(yī)療設(shè)備或制藥公司擔(dān)任初級工程師職位、在醫(yī)院擔(dān)任臨床工程師職位,或者是在生物技術(shù)公司擔(dān)任生物材料銷售職位。很多生物醫(yī)學(xué)工程師都會參加生物醫(yī)學(xué)工程或相關(guān)工程領(lǐng)域的研究生培訓(xùn)項目。生物醫(yī)學(xué)工程師如獲得碩士或博士學(xué)位,在爭取工廠、學(xué)術(shù)或政府部門的研發(fā)崗位時會更有優(yōu)勢。一些生物醫(yī)學(xué)工程師為提升自身教育背景,會選擇攻讀商業(yè)相關(guān)的研究生學(xué)位,從而提升業(yè)務(wù)能力,或為醫(yī)院管理醫(yī)療技術(shù)的能力。還有一些生物醫(yī)學(xué)工程師在完成學(xué)士學(xué)位后,隨即進入醫(yī)科院校和牙科院校。此外,一小部分生物醫(yī)學(xué)工程師甚至選擇進入法律院校,專攻與生物醫(yī)學(xué)發(fā)明相關(guān)的專利法和知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域。對于我們未來的醫(yī)師、牙醫(yī)和專利律師來說,還有什么比生物醫(yī)學(xué)工程更好的培訓(xùn)嗎?應(yīng)如何利用高等院校教育課程來為生物醫(yī)學(xué)工程的學(xué)習(xí)做準備?生物醫(yī)學(xué)工程師需要接受多方面的教育和培訓(xùn),其中涉及多個學(xué)科領(lǐng)域,應(yīng)熟練掌握數(shù)學(xué)、工程設(shè)計、通信、團隊合作和問題解決等多方面技能。在高中階段開展全面的科目學(xué)習(xí)能夠為生物醫(yī)學(xué)工程的大學(xué)課程打下良好的基礎(chǔ)。此類學(xué)習(xí)計劃至少應(yīng)包括各持續(xù)一年的生物、化學(xué)和物理。如能學(xué)習(xí)上述任意學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的高級科目,效果會更好。高中代數(shù)、幾何、高等代數(shù)、三角和微積分入門為必修課。參與生物醫(yī)學(xué)工程項目的學(xué)生通常也會選修微積分科目。計算機編程科目能夠讓學(xué)生在大學(xué)課程的學(xué)習(xí)過程中占據(jù)明顯優(yōu)勢。另外還可考慮選修制圖或機械繪圖科目,或者更值得推薦的計算機輔助設(shè)計 (CAD) 科目。人文和社會科學(xué)對于生物醫(yī)學(xué)工程師也非常重要。高中的準備內(nèi)容應(yīng)包括四年的英語和寫作、演講、數(shù)年的歷史和社會研究,甚至包括其他語種的學(xué)習(xí)。對于致力于提高世界醫(yī)療水平的生物醫(yī)學(xué)工程師而言,通過多種語言進行溝通是一項非常有價值的技能。

生物醫(yī)學(xué)工程師需要接受多方面的教育和培訓(xùn),其中涉及多個學(xué)科領(lǐng)域,應(yīng)熟練掌握數(shù)學(xué)、工程設(shè)計、通信、團隊合作和問題解決等多方面技能。
作為大學(xué)生,我應(yīng)該選擇哪個專業(yè)?
對于高中生和大學(xué)新生而言,這是一大難題,同時也是一項非常需要尊重個性的決策。如果您想要成為生物醫(yī)學(xué)工程師,接下來該怎么做?我們不妨先退后一步,假定生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)并不存在。問問自己哪條路更具有吸引力:生物學(xué)(或醫(yī)學(xué)),還是工程學(xué)?如果感覺工程學(xué)有吸引力,那么哪種工程學(xué)類型最適合您:電氣、機械、化學(xué)還是其他類型?如果感覺生物學(xué)更有吸引力,那么哪種類型的生物學(xué)更適合您:基因組學(xué)、生理學(xué)、環(huán)境學(xué)等?這些問題可能不太容易回答——最好的辦法是:認真閱讀不同專業(yè)的科目要求,并研究每個專業(yè)的科目描述。您會發(fā)現(xiàn),在線課程目錄將會是一個非常好用的輔助工具。(不要被令人眼花繚亂的標題和說明嚇倒!)您的答案可以幫助您確定成為生物醫(yī)學(xué)工程師的動機。經(jīng)過認真研究之后,如果您選擇工程學(xué),那么接下來的問題是:是主修生物醫(yī)學(xué)工程,還是一門傳統(tǒng)工程學(xué)科?BME 畢業(yè)生的優(yōu)勢在于對生物醫(yī)學(xué)的出色理解,而劣勢在于特定工程學(xué)科的知識相對欠缺。如果選擇生物醫(yī)學(xué)工程,則應(yīng)考慮在課程安排中納入側(cè)重于工程科目的選修課。如果選擇傳統(tǒng)專業(yè),則應(yīng)考慮在課程中加入適當(dāng)科目(包括分子生物學(xué)和生理學(xué)等等),從而讓自己有能力參與學(xué)校以及工作崗位上的 BME 項目。這兩類生物醫(yī)學(xué)工程師發(fā)揮著各自不同的作用。持有 BME 學(xué)位的生物醫(yī)學(xué)工程師擅長匯總多學(xué)科信息,并將其用于產(chǎn)品創(chuàng)新和營銷領(lǐng)域。持有傳統(tǒng)專業(yè)學(xué)位的生物醫(yī)學(xué)工程師擅長自主設(shè)計各種裝置,并理解其運行原理。然而,如果您的答案是生物學(xué),則應(yīng)進一步思考自己的職業(yè)目標,是想成為醫(yī)學(xué)專家、研發(fā)科學(xué)家還是技術(shù)人員。需要注意的是,生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生不太容易憑借所掌握的基礎(chǔ)工程知識轉(zhuǎn)到 BME 研究生項目,主要原因在于:生物學(xué)專業(yè)缺乏對數(shù)學(xué)和物理學(xué)的深入學(xué)習(xí),而這是工程學(xué)的核心所在。比較而言,傳統(tǒng)工程專業(yè)則能夠快速掌握大量的生物學(xué)知識從而獲得競爭力。

從事生物工程相關(guān)職業(yè)的兩個常規(guī)途徑
哪些類型的大學(xué)科目有助于我成長為一名生物醫(yī)學(xué)工程師?
對于大部分生物醫(yī)學(xué)工程活動而言,設(shè)計都是一項關(guān)鍵技能。生物醫(yī)學(xué)工程師必須擁有堅實的生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)以及工程學(xué)基礎(chǔ),方能完成設(shè)計工作。盡管每所大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程課程設(shè)置有所區(qū)別,但大部分項目都會涉及的必修課包括:生物學(xué)和生理學(xué)、生物化學(xué)、無機和有機化學(xué)、普通物理學(xué)、電子電路和儀器設(shè)計、靜力學(xué)和動力學(xué)、信號和系統(tǒng)、生物材料、熱力學(xué)和傳遞現(xiàn)象,以及工程設(shè)計。學(xué)生可選修與生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)相關(guān)的多個高級科學(xué)與工程科目。典型的相關(guān)專業(yè)包括:生物電子學(xué)、生物力學(xué)、生物材料、生理學(xué)系統(tǒng)、生物學(xué)信號處理、康復(fù)工程、遠程醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實、機器人輔助手術(shù),以及臨床工程。新興專業(yè)包括:細胞與組織工程、神經(jīng)工程、生物計算和生物信息學(xué)。某些科學(xué)與工程科目可能包含實驗室操作,為學(xué)生提供動手實踐的機會。除科學(xué)與工程科目外,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的必修課還包括:英語、技術(shù)類寫作、倫理學(xué)、以及人文學(xué)(如歷史、政治、哲學(xué)、社會學(xué)、人類學(xué)、心理學(xué)以及文學(xué))。一些學(xué)生會選擇學(xué)習(xí)一門外語,以期在國外獲得實習(xí)職位或工程方面的長期職位。在有意投身工程管理領(lǐng)域的學(xué)生中,商科非常受歡迎。一些大學(xué)積極鼓勵學(xué)生參加為期六個月的海外交換學(xué)生計劃,屆時將由國外的一所大學(xué)向?qū)W生教授生物醫(yī)學(xué)工程的部分課程。
BME 的就業(yè)市場目前來看,BME 的就業(yè)面仍然比較狹窄,但已經(jīng)呈現(xiàn)出快速增長趨勢。開設(shè) BME 專業(yè)的院校數(shù)量正在飛速增加。但是,一般很難找到可靠而有價值的數(shù)據(jù)。我們建議您查看相關(guān)部門的在線信息,美國勞動統(tǒng)計局 (Bureau of Labor Statistics) 的在線信息按類別(包含生物醫(yī)學(xué)工程)詳細介紹了美國國內(nèi)勞動力市場的情況,美國工程教育學(xué)會 (American Societyfor Engineering Education) 的在線信息則對擁有學(xué)士、碩士以及博士學(xué)位的畢業(yè)生在不同工程領(lǐng)域的分布數(shù)量進行了跟蹤調(diào)查。BME 就業(yè)市場的需求對象不僅包括 BME 專業(yè)的畢業(yè)生,還包括一些擁有傳統(tǒng)工程學(xué)科(通常輔修生物學(xué))學(xué)位的學(xué)生,以及一小部分生物學(xué)專業(yè)(經(jīng)過一些工程或計算機培訓(xùn))的學(xué)生。BME 專業(yè)的學(xué)生需要與工程專業(yè)畢業(yè)生就某些工作和研究生項目展開競爭。毫無疑問,特定競爭中的勝出者應(yīng)具備相應(yīng)的專業(yè)背景,也就是說,更加符合這些工作或項目的要求。如果上述工作或項目涉及較多的生物醫(yī)學(xué)內(nèi)容,BME 將會勝出,如果涉及較多的特定類型工程內(nèi)容,來自其他工程學(xué)科的工程師將會勝出。如果職位包含工程或設(shè)計內(nèi)容,則生物工程師以及大多數(shù)傳統(tǒng)工程師的優(yōu)勢要大于生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生。傳統(tǒng)工程師在技術(shù)主導(dǎo)型工作中比生物學(xué)專業(yè)人士的就業(yè)機會更多,薪水也更豐厚,BME 專業(yè)人士則處于中間狀態(tài)。請務(wù)必牢記一點,出于長遠考慮,擁有學(xué)士學(xué)位的工程師(包括 BME 畢業(yè)生)應(yīng)繼續(xù)深造,從而獲得更為廣泛的職業(yè)選擇權(quán)。有些職業(yè)存在較高的教育水平要求,如研發(fā)(PhD)、法律 (JD)、醫(yī)療 (MD/RN) 以及商務(wù) (MBA)。很多學(xué)士學(xué)位出身的工程師往往都是在完成碩士學(xué)位后才獲得設(shè)計工程方面的職位。取得學(xué)士學(xué)位的工程師還可以在制造、現(xiàn)場工程、銷售和營銷領(lǐng)域謀求職位。BME 在管理領(lǐng)域擁有大量就業(yè)機會,如在食品藥品管理局從事新產(chǎn)品開發(fā),以及編制和監(jiān)督人類和動物試驗的相關(guān)協(xié)議,這可以說是 BME 的一項獨特優(yōu)勢。相當(dāng)數(shù)量的 BME 學(xué)士學(xué)位獲得者發(fā)現(xiàn),在技術(shù)知識占絕對主導(dǎo)的領(lǐng)域,自己擔(dān)任的都是非設(shè)計職位。而 BME 設(shè)計職位通常要求在崗人員至少是碩士學(xué)位,很多時候都要求是博士學(xué)位。擁有工業(yè)或臨床設(shè)計經(jīng)驗的學(xué)生將能獲得更多機會。您可以通過以下方式獲得此類實踐經(jīng)驗:實習(xí)活動、暑期工作、工業(yè)或臨床類高級設(shè)計項目,或借助扎實的實驗室或計算機應(yīng)用技能。
生物醫(yī)學(xué)工程有哪些關(guān)鍵領(lǐng)域?
通過上文您會發(fā)現(xiàn),生物醫(yī)學(xué)工程中存在很多交叉領(lǐng)域。這種類型的交叉技術(shù)包括診斷設(shè)備、成像和計算。生物分子技術(shù)正不斷從一個領(lǐng)域延伸至另一個領(lǐng)域。由此可以看出,生物工程是一個發(fā)展迅速、日新月異的行業(yè)。
實際應(yīng)用
????臨床工程將工程和管理技能與醫(yī)療技術(shù)相結(jié)合,從而支持并改善醫(yī)療效果。臨床工程師可以將醫(yī)院作為施展才華的平臺,所負責(zé)的工作包括:管理醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng),確保所有的醫(yī)療設(shè)備均安全有效;與醫(yī)師合作以調(diào)整器械,使其滿足醫(yī)師和醫(yī)院的特定需求。如果置身工廠,臨床工程師可從事醫(yī)療產(chǎn)品的開發(fā)工作,包括產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品銷售以及產(chǎn)品支持,確保新產(chǎn)品能夠滿足醫(yī)療實踐的需要。
????康復(fù)工程旨在通過科學(xué)和技術(shù)類應(yīng)用改善殘疾人士的生活品質(zhì)。相關(guān)工作包括:為無法以傳統(tǒng)方式進行通信的人士設(shè)計增強與替代型通信系統(tǒng),讓殘疾人士能夠更加方便地操作計算機,開發(fā)新款輪椅和新的輪椅材料,并為殘奧會徑賽選手制作義肢。
從生理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域入門
????神經(jīng)系統(tǒng)工程:這是一個新興的跨學(xué)科領(lǐng)域,涉及對大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的研究,其中包括:更換損壞的感覺器官以及恢復(fù)運動能力(例如通過視網(wǎng)膜移植實現(xiàn)視力的部分恢復(fù),或通過對癱瘓的肌肉施加電刺激幫助患者站立),研究自然神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性,開發(fā)神經(jīng)元自動裝置(如控制信號來自大腦運動皮質(zhì)的機械臂),以及神經(jīng)元電子產(chǎn)品(如開發(fā)可植入大腦且具有出色計算能力的微電子元件)。此外,這一領(lǐng)域還包括診斷裝置。
????心臟生物工程:心血管疾病是困擾工業(yè)社會的首要健康問題。心臟生物工程借助成像、定量系統(tǒng)分析和分子及納米技術(shù),努力增進對于心血管系統(tǒng)的認知并提高診斷能力。蛋白質(zhì)通過何種方式實現(xiàn)內(nèi)皮細胞中力學(xué)信號的傳遞?微血管如何適應(yīng)環(huán)境壓力?如何利用新的給藥和血管成像技術(shù)研究心臟病發(fā)作后會發(fā)生哪些分子層面的變化?在這一醫(yī)學(xué)預(yù)防和治療的新興領(lǐng)域,我們需要探討并研究這些問題以及更多其他問題,內(nèi)容從亞分子跨越至器官層面,涉及多個不同學(xué)科。
????生理學(xué)系統(tǒng)建模:醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)和治療創(chuàng)新方法的日漸完善促成了一個新領(lǐng)域的出現(xiàn),那就是生理學(xué)系統(tǒng)建模。該領(lǐng)域通過生理學(xué)過程(如肢體移動控制、新陳代謝中的生物化學(xué)反應(yīng))的建模,來加強對于生物體機能的理解。建模法還可應(yīng)用于診斷設(shè)備和患者模擬器(針對培訓(xùn))。
生物醫(yī)學(xué)工程有哪些關(guān)鍵領(lǐng)域?
電子技術(shù)和器械
????器械、傳感器和測量涉及生物學(xué)信息測量裝置與測量系統(tǒng)的相關(guān)硬件和軟件設(shè)計。相關(guān)工作包括:開發(fā)能捕獲所需生物學(xué)信號的傳感器、將信號放大和過濾以開展更深入的研究、找出破壞信號的干擾源、構(gòu)建完整的器械系統(tǒng),如 X 射線設(shè)備或心臟監(jiān)測系統(tǒng)。
????生物信號處理涉及從生物學(xué)信號中提取有用信息以協(xié)助診斷和治療。相關(guān)工作包括:通過研究心臟信號確定患者是否存在心臟病猝死的可能、開發(fā)能夠處理背景噪聲的語音識別系統(tǒng),或者尋找能夠用于控制計算機的大腦信號特征。
生物醫(yī)學(xué)影像和信號
????成像和影像處理:憑借 X 射線、超聲波、磁共振成像 (MRI)、計算機化斷層攝影 (CT)、核醫(yī)學(xué)以及顯微鏡檢查等成像方法,我們得以一窺人體內(nèi)部的秘密。這一領(lǐng)域的工作包括:開發(fā)低成本成像系統(tǒng)、影像處理算法、影像/視頻壓縮算法和標準,以及將多媒體計算系統(tǒng)中的先進功能應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
????放射學(xué)指借助放射性物質(zhì),如 X 射線、磁場(磁共振成像)以及超聲波對身體、內(nèi)部器官以及結(jié)構(gòu)進行成像。這些影像可用于疾病診斷和治療,并可作為醫(yī)生進行影像指導(dǎo)型微創(chuàng)手術(shù)時的參考。
分子生物學(xué)與計算機技術(shù)的融合
????醫(yī)療與健康信息學(xué)是所有生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中覆蓋面最廣也是發(fā)展最快的分支之一,主要通過開發(fā)和使用計算機工具采集并分析醫(yī)學(xué)及生物學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)。開展生物信息學(xué)的相關(guān)工作時,需要借助復(fù)雜的技術(shù)管理和搜索包含數(shù)百萬條數(shù)據(jù)的基因序列數(shù)據(jù)庫。其他工作還包括:影像自動分析、挖掘患者記錄數(shù)據(jù)庫以推斷疾病和療法之間的關(guān)系,以及通過手持無線診斷裝置等工具對數(shù)據(jù)進行安全管理。
????生物信息學(xué)(包含基因組學(xué))對基因組(生物體內(nèi)的所有 DNA 組合)進行繪制、排序和分析。徹底解讀正常狀態(tài)和/或患病狀態(tài)下的基因功能有助于疾病的發(fā)現(xiàn)、診斷和治療。蛋白質(zhì)組學(xué)對蛋白質(zhì)組(某種核素產(chǎn)生的所有蛋白質(zhì)組合)進行研究。
????蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展至今已取得諸多進展,其中包括發(fā)現(xiàn)能夠解釋人類如何遭受感染的細胞生理過程,這一進展將促成感染性疾病全新治療方式的產(chǎn)生。此外,這些進展還有力地推動了新的血蛋白模式檢測方法問世,以加速卵巢癌的早期診斷。蛋白質(zhì)組學(xué)的相關(guān)工作還包括開發(fā)能快速準確測量蛋白質(zhì)水平的硬件裝置。
生物醫(yī)學(xué)工程有哪些關(guān)鍵領(lǐng)域?
醫(yī)學(xué)與計算機技術(shù)的融合
????信息技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,包括將虛擬現(xiàn)實引入醫(yī)療環(huán)境(如診斷過程)、將無線和移動技術(shù)引入醫(yī)療設(shè)施、將人工智能引入輔助診斷,以及解決醫(yī)療信息在萬維網(wǎng)環(huán)境下的使用安全問題。
????遠程醫(yī)療有時也稱為“電子醫(yī)療”,是指將電子醫(yī)療數(shù)據(jù)從一個位置傳送至另一個位置,從而對患者進行遠程評估、診斷和治療。該領(lǐng)域通常離不開“相互連接”的醫(yī)療裝置、先進的電信技術(shù)、視頻會議系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境。將上述技術(shù)用于醫(yī)療相關(guān)內(nèi)容的遠程學(xué)習(xí)也屬于遠程醫(yī)療的范疇。
力學(xué)與生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的融合
????生物力學(xué)是將力學(xué)應(yīng)用于生物學(xué)的產(chǎn)物。這其中包含運動研究、材料變形和流體的相關(guān)內(nèi)容。例如,對血液循環(huán)等液體動力學(xué)的研究有力地推動了人工心臟的開發(fā),而關(guān)節(jié)力學(xué)分析則提升了義肢的設(shè)計能力。整形生物力學(xué)和材料學(xué)是生物醫(yī)學(xué)工程中的一個重要產(chǎn)業(yè),也是最為成功的領(lǐng)域之一。
????手術(shù)機器人是指在手術(shù)的規(guī)劃和執(zhí)行過程中,將機器人及影像處理系統(tǒng)用作醫(yī)療團隊的交互式輔助工具。使用這些新技術(shù)的優(yōu)點是:切口更小、損傷更少、準確性更高,從而盡可能地降低手術(shù)副作用,同時還能夠節(jié)省成本。
材料小型化
????生 物 微 機 電 系 統(tǒng) (BioMEMS) 隸 屬 于 微 機 電 系 統(tǒng) (microelectromechanical systems,MEMS) , 該 系 統(tǒng) 將 機 械 元 件 、 傳 感 器 、 制 動 器 和 電 子 器 件 集 成 于 一 個 硅 芯 片 上 。BioMEMS 是 MEMS 在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用形式。BioMEMS 的范例包括:人體佩戴的無線傳感器、價格較低的一次性診斷芯片,以及可實現(xiàn)分子生物學(xué)設(shè)備支架微型化的精密裝置。盡管微型機器人手術(shù)的實現(xiàn)尚需時日,但通過微型可植入裝置釋放藥物,以及借助小型可吞咽攝像機檢測胃腸道癌癥已成為現(xiàn)實。
????微米技術(shù)和納米技術(shù):微米技術(shù)致力于開發(fā)并使用微米級(千分之一毫米,約為人類頭發(fā)直徑的 1/50)裝置,而納米技術(shù)的研究對象則是納米級(約為人類頭發(fā)直徑的 1/50,000,氫原子直徑的十倍)裝置。相關(guān)領(lǐng)域包括:開發(fā)能識別組織特性變化的微型力傳感器(從而幫助外科醫(yī)生鎖定和切除不健康組織),以及能根據(jù)心臟蛋白質(zhì)水平發(fā)生彎曲的納米級懸梁(從而幫助醫(yī)生在心臟病早期進行快速診斷)。上述領(lǐng)域與 MEMS 和 BioMEMS 聯(lián)系緊密,并經(jīng)常存在交叉現(xiàn)象。
????生物材料是指一種經(jīng)過設(shè)計加工的物質(zhì),用于構(gòu)成必須與活體組織發(fā)生相互作用的裝置或植入體。該領(lǐng)域取得的進展包括對以下項目的開發(fā):用于人造關(guān)節(jié)移植的抗常見感染涂層、給藥控制輔助工具,以及支持組織和器官重建的“支架”。
生物醫(yī)學(xué)工程有哪些關(guān)鍵領(lǐng)域?
化學(xué)工程技術(shù)
????生物技術(shù)通過一套功能強大的工具對有機體(或有機體的組成部分)加以利用,從而制造或調(diào)整產(chǎn)品、改良植物或動物,或培育具有特定用途的微生物。生物技術(shù)的一些早期成果包括傳統(tǒng)動植物養(yǎng)殖技術(shù),以及酵母在面包、啤酒、紅酒和奶酪制作中的應(yīng)用。現(xiàn)代生物技術(shù)包括 DNA 重組、細胞融合以及新式生物加工技術(shù),這些應(yīng)用都有助于矯正人類的遺傳缺陷。借助有機體對有害污染物進行生物降解也是該領(lǐng)域的課題之一。
????給藥是指將藥物傳送至需要進行治療的位置。其中可能涉及多種基因與核酸治療技術(shù),包括成像造影劑的選擇性目標設(shè)定。該領(lǐng)域的工作對于預(yù)測藥物對患者發(fā)揮的作用很有幫助。
????生物燃料研究涉及尋找汽油的可再生性替代品。比如,一些化學(xué)工程師和生物學(xué)家已經(jīng)找到多種大幅提升酵母中異丁醇產(chǎn)率的方法。這些方法可能還會產(chǎn)生一些對社會極為有益的實用化學(xué)品。還有一些生物工程師則致力于通過針對海藻和細菌的生物工程方法生成生物燃料。
生物學(xué)與工程學(xué)的融合
盡管這些領(lǐng)域尚處于萌芽期,但未來存在很大的發(fā)展空間。
????組織工程涉及研究和人工制造人體中有價值的新生結(jié)締組織甚至整個器官。這些新的組織和器官以人體真正組織的微小標本為基礎(chǔ)生成,通常放置于可分解的支架上。如果組織或器官能夠順利生長并最終移植回原始供體,新材料將無需借助防排斥藥物。此類技術(shù)在軟骨和骨骼修補以及皮膚創(chuàng)傷治療中發(fā)揮著特別重要的作用。????
????細胞和分子生物力學(xué)涉及對于生物分子(如細胞賴以存在的基因和蛋白質(zhì))機械特征的研究,其目的在于更好地理解組織和器官。細胞如何感知機械力?機械力又以何種方式對細胞產(chǎn)生影響(包括細胞生長、運動和基因表達)?機械刺激可導(dǎo)致意想不到的信號級聯(lián),甚至能夠改變細胞表型。對此類因素的理解將有助于獲得一些新的重大突破。
????遺傳工程與合成生物學(xué):遺傳工程涉及對有機體基因的修改。此類方法能夠?qū)崿F(xiàn)對基因組成的輕微調(diào)整,二十世紀初期,栗樹枯萎病一度殃及整個森林,美國栗樹正是憑借這一方法得以生存和繁衍。合成生物學(xué)比遺傳工程還要更進一步。該領(lǐng)域能夠?qū)⒄麄€質(zhì)粒和染色體(而不是微小的 DNA 切片)合成為能從庫中隨時取用的標準模塊,這與從零件倉中取用標準工程零件非常類似。

今天偶然翻到我這本書了
我國是人口大國, 隨著國民經(jīng)濟和生活水平的不斷提高, 以及老齡化社會的到來, 民眾對健康水平和生活質(zhì)量的要求越來越高, 對醫(yī)療儀器的需求量也越來越大。 為了發(fā)展我國的醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè), 急需培養(yǎng)大批從事醫(yī)療儀器設(shè)計、 開發(fā)和生產(chǎn)的人才。
目錄之前的這句話我想是真的。
https://www.embs.org/wp-content/uploads/2016/01/BME-Career-Guide-REVISED-zhCN.pdf