一、生物医学工程是什么

 

生物医学工程（Biomedical Engineering，BME for short）属于一门交叉学科，主要涉及生物医学学科中的研究和应用领域，并且与工程密切相关。也就是将工程技术与医学相结合以提高医疗水平的一门学科，目前其主要的研究方向是对医疗仪器设备的研发。

 

这是一门跨度非常大的学科，相比于理论的学习，更注重于新技术的开发或利用，因此在专业学习中会涉及多门学科的学习研究，从各大高校的专业课——生物信息学、医学图像、图像处理、生物力学、生物材料、系统分析、三维建模等可以见得。BME的学习非常具有综合性，对同学的学习能力是一种挑战。

 

二.生物工程医学的研究方向

 

1.生物技术方向

 

1）Biotechnology（生物技术）

 

指利用生物体（含动物，植物及微生物的细胞）来生产有用的物质或改进制成，改良生物的特性，以降低成本及创新物种的科学技术。比如仿生学就是生物技术的一种。

 

2）Biomechanics（生物力学）

 

采用力学理论来研究生物体内物质运动。人体力学是其中的一个分支。

 

生物力学的研究主题可以概括为以下三方面：

• 生物结构与功能的关系

• 生物体的调节与控制机制

• 生物的应力-生长关系

   

目前在生物力学研究方面较为瞩目的研究领域包括骨组织的结构与受力分析、血液在血管及毛细血管网络中的流动规律、心脏的瓣膜运动、生物材料的制备、细胞乃至分子层次的生物力学问题等等。

 

3）Systems Biology and Medicine（系统生物医学）

 

是一个试图整合不同层次信息以理解生物系统如何行使功能的学术领域。通过研究某生物系统各不同部分之间的相互关系和相互作用，系统生物学期望最终能够建立整个系统的可理解模型。

 

4）Neural Engineering（神经工程）

 

这是在生物医学工程领域中较为年轻的一个分支。该领域从计算神经科学、实验神经科学、临床的神经病学、电子工程学和活神经组织的信号处理等领域汲取养分，并包含了机器人学、计算机工程学、组织工程学、材料科学和纳米技术等学科中的一些内容。

 

2.信号处理方向

 

1）Bioelectrics（生物电学）

 

该领域利用信号处理的手段，结合计算机技术等，对生物体内的电信号进行获取、处理，从而实现对生物体内生理现象监测或诊断，不仅在医学领域上应用广泛，还引领生物学科技研究前沿。

 

2）Bioinformatics and Cardiovascular Systems Biology（生物信息学 和心血管系统生物学）

 

该领域主要是对生物生理信息的研究，是对生物电学的专化应用，尤其是有关心脏的信号，并且通过生物电学对来自于心脏的信号进行处理，实现检测或者是治疗，对心血管系统更深入地研究，对信号处理技术有兴趣的同学可以考虑申请。

 

3.材料方向

 

Biomaterials（生物材料学）

 

包括对合成生物材料的制造或者天然生物材料的改造，优化，以构成部分甚至整个生命体，帮助完成生命体的功能。在这个领域中的学习涉及无机合成材料和有机合成材料的相关知识，是生物医学和材料学的交叉学科，当前热门研究领域为药物输送，牙科，手术。

 

4.医学方向

 

1）Bioinstrumentation（医疗仪器）

 

分为医疗仪器的制作和维护与优化。将大量监测不同生理信息的传感器进行集成化操作即为医疗仪器的制造，该分支不仅应用于临床医学，还作为科研手段应用于宇航员或者其他处于特殊环境中的人员身体状况监测。

 

当前较为热门的可穿戴医疗仪器，也正是商业热门，从2012年7.5亿美元交易额到今年的58亿美元，这种井喷式的贸易热度也说明了可穿戴医疗仪器前景不可小觑，对于无论是硕士后就业或博士深造的同学都是一个极大的机遇。

 

2）Clinic Engineering（临床工程学）

 

基于临床医学，利用工程学知识对医院医疗器材设备的指导，是典型的医学与工程学的交叉学科，现如今的大型医疗机构对此类学科人才有需求。

 

3）Biomedical Imaging（生物医学图像）

 

医学影像这门学科通常是指研究影像构成、撷取与储存的技术、以及仪器设备的研究开发的科学。此外，选择这个方向的同学还将会学习研究如何判读、解释与诊断医学影像，这是其他医学领域的辅助科学，在临床医学领域比较重要。

 

4) Tissue Engineering and Regenerative Medicine（生物组织工程和 再生医学）

 

制作具有功能与生命性的身体器官组织，用于修复或是替换身体内，因为老化、生病、受损所造成的不健康的器官与组织。或是以其他的方式，来刺激体内组织或是器官再生之方法。

 

通常在这个领域的工作者，会在实验室中，培养身体内的组织或是器官后，用安全性地移植方式，移植至病患身体中。或者利用生物化学等专业知识，解决排异反应。

 

此外，该领域的另一个方向是研究药物，通过体内释放直接刺激病患身体内的组织进行再生。因此再生医学大量涉及生物化学，制药学相关知识，也是一门非常注重实验的学科。

 

5.化学工程方向 

 

1) Medical Product Management（制药管理）

 

本领域主要学习监管制药过程的科学性安全性，涉及制药原理的学习，制药过程的掌握，和对制药仪器的操控与维护，因此除了生物化学有关知识的掌握，还需大量的过程控制，自动控制等方面的知识和意识，因此更适合化学工程专业的同学申请。

 

2) Molecular,Cellular, and Systems Engineering（细胞及生物大分子 系统工程）

 

是指在细胞水平上，基于现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法所进行的的遗传操作。

 

这些操作用于重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，并通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。

 

研究方向有如下几个方面：

• 动植物细胞与组织培养

• 细胞融合（新的物种或品系、单克隆抗体）

• 细胞核移植（无性繁殖、克隆动物）

 

 

三. 课程设置

 

1.基础课程:

• 数学

• 物理

• 化学

• 计算机（相应软件或语言）

 

2.专业背景相关:

• 基础医学

• 基础生物学

 

3.部分专业培养课程:

• Cardiac mechanics心脏生理力学

• Solid Biomechanics固体生物力学

• Fluid Biomechanics流体生物力学

• Biomechanics of cells细胞生物力学

• Ultrasound in diagnostic imaging超声波诊断成像

 

 

四. 代表院校

 

约翰霍普金斯大学

专排1 综排11

约翰霍普金斯大学在生物医学工程领域上近几年突飞猛进，在2018USNEWS排行榜上夺得魁首，不得不归功于其在生物医学工程领域上研究方向的先进，不同于传统生物医学工程，该校的研究方向上更注重结合计算机与大数据等最前沿技术。

主攻医学成像，计算机遗传研究，计算机治疗技术，大数据生物医学科学，表观基因组工程，免疫与再生工程，系统生物学。

 

 

佐治亚理工

专排3 综排34

佐治亚理工大学是老牌的生物医学工程顶尖院校，基本每年USNEWS专业排名都锁定前三。除了现在常见的诸如医学影像，神经网络等高精尖领域，这个学院还专长于于生物材料，癌症研究，和生物医学机器人的研究。

 

 

加州大学圣迭戈分校

专排3 综排42

UCSD在加州大学系列中水平较高，这个太平洋沿岸的小城毗邻墨西哥，除了较大城市较低的生活水平，还可以沐浴加州阳光和体会异域风情，最重要的是可以享受到加州较高的平均毕业薪资水平。

UCSD BME主攻体液科学，院系专业方向有，血流分析，毛细血管，细胞施受力力学，生物分子与膜，胞间、淋巴、骨、肢体中的流体研究。

 

 

明尼苏达双城分校

专排20 综排69

对于实力有限但对生物医学工程学科非常有想法的同学可以考虑这一所学校，位于专业排名前二十名的明尼苏达双城分校，不仅可以实现留学的镀金目的，还会因明州BME较高的平均毕业生工资满足同学们留在美国继续生活的要求。

主攻方向有生物材料，生物医疗仪器研发，神经工程，医疗光学成像等。

 

 

五. 申请条件

 

1.专业背景

 

参考全美BME专业排名前二十的高校对申请者先修课的要求可以见得，作为典型的工科专业，BME相当需要申请者在本科完成数学，物理，化学等理学的学习。

 

此外还需要完成本科工程学科相关专业课程，尤其是电路、计算机等知识的掌握，对于本科专业为工程专业的同学更为适合，这并不仅局限于本科是生物医学工程专业的同学，本科学习电子科学技术，测控和技术与仪器，或是计算机视觉等有关专业的同学也是基本满足了BME申请的专业背景要求。

 

2.实习

 

像其他大部分研究型理工科专业一样，BME申请过程更注重在专业背景上的软实力，因此同学们不必花费太多精力在社会实习或志愿活动上耗费太多精力，可以利用课余时间参加有关数学建模，计算机技术，或者其他科技创新类的比赛，或者进入学校的实验室投入科研实习。

3.成绩分数

 

GPA最少需要达到3.0，但这是个门槛分数，以BME专业排名前20的学校来看，大多是GPA3.3才稍微具有竞争力，最好能到3.5，当然优秀的本科院校的背景也可以适当地弥补绩点的劣势。此外大多数学校是要求申请者提供GRE成绩，Top10大多需要Q85+%，V75+%，AW65+%。

 

4.语言

 

Top10的门槛大多在雅思6.5~7，托福90~100，因此大于两个区间的上限是一个比较有竞争力的语言成绩（托福100+，雅思7+）。

 

 

六. BME就业或深造

 

主要从事于生物医学工程师及相关行业，如生物学家、化学家、卫生保健系统管理人员、研究员、外科医生、计算机硬件工程师。

 

工作内容大部分还是以科学研究和研发为主，诸如设计人工器官，医疗器械，诊断设备等。平均年薪约为$88360。放眼全美BME毕业生平均年薪，以科罗拉多州$104500，明尼苏达州$103440，加利福尼亚州$101570领跑。

 

七. 与其它专业的比较

 

相较于EE、CS，BME在申请过程中难度较低，然而在就业方向上，如果留守BME，则选择方向较窄，收入情况较为一般，因而适于热情于生物医学工程学术研究的同学。

 

但它的优点在于跨度很大，同学们在学习过程中很容易在这些涉及领域广泛的学科中找到自己的兴趣所在，找到自己的专长，以前人的经验看，相当多的BME毕业生选择了有关生物医学工程，但属于其他专业的领域就业，这也体现出BME专业相较于其他工科专业更具有可选择性和灵活性，这也是这个交叉学科魅力之所在。

 

希望这篇文章可以帮到你，如果对留学申请、文书写作还有其他疑问，可以添加“清柚哥(微信ID:qingyouge23)”进行咨询~