生物醫(yī)學(xué)工程

學(xué)科概況

生物醫(yī)學(xué)工程（Biomedical-Engineering）是一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，它綜合工程學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的理論和方法，在各層次上研究人體系統(tǒng)的狀態(tài)變化，并運(yùn)用工程技術(shù)手段去控制這類(lèi)變化，其目的是解決醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問(wèn)題，保障人類(lèi)健康，為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)。它有一個(gè)分支是生物信息、化學(xué)生物學(xué)等方面主要攻讀生物、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和儀器分析化學(xué)等，微流控芯片技術(shù)的發(fā)展，為醫(yī)療診斷和藥物篩選，以及個(gè)性化、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)提供了生物醫(yī)學(xué)工程新的技術(shù)前景，化學(xué)生物學(xué)、計(jì)算生物學(xué)和微流控技術(shù)生物芯片是系統(tǒng)生物技術(shù)，從而與系統(tǒng)生物工程將走向統(tǒng)一的未來(lái)。

發(fā)展歷程

生物醫(yī)學(xué)工程興起于20世紀(jì)50年代，它與醫(yī)學(xué)工程和生物技術(shù)有著十分密切的關(guān)系，而且發(fā)展非常迅速，成為世界各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的主要領(lǐng)域之一。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)與其他學(xué)科一樣，其發(fā)展也是由科技、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)諸因素所決定的。這個(gè)名詞最早出現(xiàn)在美國(guó)。1958年在美國(guó)成立了國(guó)際醫(yī)學(xué)電子學(xué)聯(lián)合會(huì)，1965年該組織改稱(chēng)國(guó)際醫(yī)學(xué)和生物工程聯(lián)合會(huì)，后來(lái)成為國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)除了具有很好的社會(huì)效益外，還有很好的經(jīng)濟(jì)效益，前景非常廣闊，是新時(shí)期各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的高技術(shù)之一。以1984年為例，美國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程和系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模約為110億美元。美國(guó)科學(xué)院估計(jì)，到2000年其產(chǎn)值預(yù)計(jì)可達(dá)400～1000億美元。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是在電子學(xué)、微電子學(xué)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，化學(xué)、高分子化學(xué)、力學(xué)、近代物理學(xué)、光學(xué)、射線(xiàn)技術(shù)、精密機(jī)械和近代高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，在與醫(yī)學(xué)結(jié)合的條件下發(fā)展起來(lái)的。它的發(fā)展過(guò)程與世界高技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，同時(shí)它采用了幾乎所有的高技術(shù)成果，如航天技術(shù)，微電子技術(shù)等。

學(xué)科內(nèi)容

生物力學(xué)是運(yùn)用力學(xué)的理論和方法，研究生物組織和器官的力學(xué)特性，研究機(jī)體力學(xué)特征與其功能的關(guān)系。生物力學(xué)的研究成果對(duì)了解人體傷病機(jī)理，確定治療方法有著重大意義，同時(shí)可為人工器官和組織的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

生物力學(xué)中又包括有生物流變學(xué)（血液流變學(xué)、軟組織力學(xué)和骨骼力學(xué)）、循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和呼吸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等。生物力學(xué)在骨骼力學(xué)方面進(jìn)展較快。

生物控制論是研究生物體內(nèi)各種調(diào)節(jié)、控制現(xiàn)象的機(jī)理，進(jìn)而對(duì)生物體的生理和病理現(xiàn)象進(jìn)行控制，從而達(dá)到預(yù)防和治療疾病的目的。其方法是對(duì)生物體的一定結(jié)構(gòu)層次，從整體角度用綜合的方法定量地研究其動(dòng)態(tài)過(guò)程。

生物效應(yīng)是研究醫(yī)學(xué)診斷和治療中，各種因素可能對(duì)機(jī)體造成的危害和作用。它要研究光、聲、電磁輻射和核輻射等能量在機(jī)體內(nèi)的傳播和分布，以及其生物效應(yīng)和作用機(jī)理。

生物材料是制作各種人工器官的物質(zhì)基礎(chǔ)，它必須滿(mǎn)足各種器官對(duì)材料的各項(xiàng)要求，包括強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機(jī)械等性能。由于這些人工器官大多數(shù)是植入體內(nèi)的，所以要求具有耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性、無(wú)毒性，還要求與機(jī)體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及復(fù)合材料、高分子材料等；輕合金材料的應(yīng)用較為廣泛。

醫(yī)學(xué)影像是臨床診斷疾病的主要手段之一，也是世界上開(kāi)發(fā)科研的重點(diǎn)課題。醫(yī)用影像設(shè)備主要采用 X射線(xiàn)、超聲、放射性核素磁共振等進(jìn)行成像。

X射線(xiàn)成像裝置主要有大型X射線(xiàn)機(jī)組、X射線(xiàn)數(shù)字減影（DSA）裝置、電子計(jì)算機(jī)X射線(xiàn)斷層成像裝置（CT）；超聲成像裝置有B型超聲檢查、彩色超聲多普勒檢查等裝置；放射性核素成像設(shè)備主要有γ照相機(jī)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像裝置和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像裝置等；磁成像設(shè)備有共振斷層成像裝置；此外還有紅外線(xiàn)成像和正在興起的阻抗成像技術(shù)等。

醫(yī)用電子儀器是采集、分析和處理人體生理信號(hào)的主要設(shè)備，如心電、腦電、肌電圖儀和多參量的監(jiān)護(hù)儀等正在實(shí)現(xiàn)小型化和智能化。通過(guò)體液了解生物化學(xué)過(guò)程的生物化學(xué)檢驗(yàn)儀器已逐步走向微量化和自動(dòng)化。

治療儀器設(shè)備的發(fā)展比診斷設(shè)備要稍差一些。主要采用的是X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、放射性核素、超聲、微波和紅外線(xiàn)等儀器設(shè)備。大型的如：直線(xiàn)加速器、X射線(xiàn)深部治療機(jī)、體外碎石機(jī)、人工呼吸機(jī)等，小型的有激光腔內(nèi)碎石機(jī)、激光針灸儀以及電刺激儀等。

手術(shù)室中的常規(guī)設(shè)備已從單純的手術(shù)器械發(fā)展到高頻電刀、激光刀、呼吸麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、X射線(xiàn)電視，各種急救治療儀如除顫器等。

為了提高治療效果，在現(xiàn)代化的醫(yī)療技術(shù)中，許多治療系統(tǒng)內(nèi)有診斷儀器或一臺(tái)治療設(shè)備同時(shí)含有診斷功能，如除顫器帶有診斷心臟功能和指導(dǎo)選定治療參數(shù)的心電監(jiān)護(hù)儀，體外碎石機(jī)中裝備了進(jìn)行定位的X射線(xiàn)和超聲成像裝置，而植入人體中的人工心臟起搏器就具有感知心電的功能，從而能作出適應(yīng)性的起搏治療。

介入放射學(xué)是放射學(xué)中發(fā)展速度最快的領(lǐng)域，也就是在進(jìn)行介入治療時(shí)，采用了診斷用的x射線(xiàn)或超聲成像裝置以及內(nèi)窺鏡等來(lái)進(jìn)行診斷、引導(dǎo)和定位。它解決了很多診斷和治療上的難題，用損傷較小的方法治療疾病。

新時(shí)期各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高技術(shù)之一為醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，其中以圖像處理，阻抗成像、磁共振成像、三維成像技術(shù)以及圖像存檔和通信系統(tǒng)為主。在成像技術(shù)中生物磁成像是最新發(fā)展的課題，它是通過(guò)測(cè)量人體磁場(chǎng)，來(lái)對(duì)人體組織的電流進(jìn)行成像。

生物磁成像目前有二個(gè)方面。即心磁成像（可用以觀(guān)察心肌纖維的電活動(dòng)，可以很好地反映出心律失常和心肌缺血）和腦磁成像（用以診斷癲癇活動(dòng)、老年性癡呆和獲得性免疫缺陷綜合征的腦侵入，還可以對(duì)病損腦區(qū)進(jìn)行定位和定量）。

另一個(gè)世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的高技術(shù)是信號(hào)處理與分析技術(shù)，其中包括心電信號(hào)、腦電、眼震、語(yǔ)言、心音呼吸等信號(hào)和圖形的處理與分析。

高技術(shù)領(lǐng)域中還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，世界各國(guó)的科學(xué)家為此掀起了一個(gè)研究熱潮。它被認(rèn)為是有可能引起重大突破的新興邊緣學(xué)科，它研究人腦的思維機(jī)理，將其成果應(yīng)用于研制智能計(jì)算機(jī)技術(shù)。運(yùn)用智能原理去解決各類(lèi)實(shí)際難題，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的目的，在這一領(lǐng)域已取得可喜的成果。

工程分支

醫(yī)用復(fù)合材料

生物醫(yī)用復(fù)合材料（biomedical composite materials）是由兩種或兩種以上的不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)用材料，它主要用于人體組織的修復(fù)、替換和人工器官的制造[1]。長(zhǎng)期臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)醫(yī)用金屬材料和高分子材料不具生物活性，與組織不易牢固結(jié)合，在生理環(huán)境中或植入體內(nèi)后受生理環(huán)境的影響，導(dǎo)致金屬離子或單體釋放，造成對(duì)機(jī)體的不良影響。而生物陶瓷材料雖然具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和相容性、高的強(qiáng)度和耐磨、耐蝕性，但材料的抗彎強(qiáng)度低、脆性大，在生理環(huán)境中的疲勞與破壞強(qiáng)度不高，在沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)措施的條件下，它只能應(yīng)用于不承受負(fù)荷或僅承受純壓應(yīng)力負(fù)荷的情況。因此，單一材料不能很好地滿(mǎn)足臨床應(yīng)用的要求。利用不同性質(zhì)的材料復(fù)合而成的生物醫(yī)用復(fù)合材料，不僅兼具組分材料的性質(zhì)，而且可以得到單組分材料不具備的新性能，為獲得結(jié)構(gòu)和性質(zhì)類(lèi)似于人體組織的生物醫(yī)學(xué)材料開(kāi)辟了一條廣闊的途徑，生物醫(yī)用復(fù)合材料必將成為生物醫(yī)用材料研究和發(fā)展中最為活躍的領(lǐng)域。

1.生物醫(yī)用復(fù)合材料組分材料的選擇要求

生物醫(yī)用復(fù)合材料根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由基體材料與增強(qiáng)材料或功能材料組成，復(fù)合材料的性質(zhì)將取決于組分材料的性質(zhì)、含量和它們之間的界面。常用的基體材料有醫(yī)用高分子、醫(yī)用碳素材料、生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸鈣基或其他生物陶瓷、醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金等醫(yī)用金屬材料；增強(qiáng)體材料有碳纖維、不銹鋼和鈦基合金纖維、生物玻璃陶瓷纖維、陶瓷纖維等纖維增強(qiáng)體，另外還有氧化鋯、磷酸鈣基生物陶瓷、生物玻璃陶瓷等顆粒增強(qiáng)體。

植入體內(nèi)的材料在人體復(fù)雜的生理環(huán)境中，長(zhǎng)期受物理、化學(xué)、生物電等因素的影響，同時(shí)各組織以及器官間普遍存在著許多動(dòng)態(tài)的相互作用，因此，生物醫(yī)用組分材料必須滿(mǎn)足下面幾項(xiàng)要求：⑴具有良好的生物相容性和物理相容性，保證材料復(fù)合后不出現(xiàn)有損生物學(xué)性能的現(xiàn)象；⑵具有良好的生物穩(wěn)定性，材料的結(jié)構(gòu)不因體液作用而有變化，同時(shí)材料組成不引起生物體的生物反應(yīng)；⑶具有足夠的強(qiáng)度和韌性，能夠承受人體的機(jī)械作用力，所用材料與組織的彈性模量、硬度、耐磨性能相適應(yīng)，增強(qiáng)體材料還必須具有高的剛度、彈性模量和抗沖擊性能；⑷具有良好的滅菌性能，保證生物材料在臨床上的順利應(yīng)用。此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困難而使其應(yīng)用受到限制。

2.生物醫(yī)用復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

陶瓷基生物醫(yī)用復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體，通過(guò)不同方式引入顆粒、晶片、晶須或纖維等形狀的增強(qiáng)體材料而獲得的一類(lèi)復(fù)合材料。生物陶瓷基復(fù)合材料雖沒(méi)有多少品種達(dá)到臨床應(yīng)用階段，但它已成為生物陶瓷研究中最為活躍的領(lǐng)域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨結(jié)合性能研究以及材料增強(qiáng)研究等。

Al2O3、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就開(kāi)始了臨床應(yīng)用研究，但它與生物硬組織的結(jié)合為一種機(jī)械的鎖合。以高強(qiáng)度氧化物陶瓷為基材，摻入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物陶瓷優(yōu)良力學(xué)性能的基礎(chǔ)上賦予其一定的生物活性和骨結(jié)合能力。將具有不同膨脹系數(shù)的生物玻璃用高溫熔燒或等離子噴涂的方法，在致密Al2O3陶瓷髖關(guān)節(jié)植入物表面進(jìn)行涂層，試樣經(jīng)高溫處理，大量的Al2O3進(jìn)入玻璃層中，有效地增強(qiáng)了生物玻璃與Al2O3陶瓷的界面結(jié)合，復(fù)合材料在緩沖溶液中反應(yīng)數(shù)十分鐘即可有羥基磷灰石的形成。為滿(mǎn)足外科手術(shù)對(duì)生物學(xué)性能和力學(xué)性能的要求，人們又開(kāi)始了生物活性陶瓷以及生物活性陶瓷與生物玻璃的復(fù)合研究，以使材料在氣孔率、比表面積、生物活性和機(jī)械強(qiáng)度等方面的綜合性能得以改善。這些年來(lái)，對(duì)羥基磷灰石（HA）和磷酸三鈣（TCP）復(fù)合材料的研究也日益增多。30% HA與70%TCP在1150℃燒結(jié)，其平均抗彎強(qiáng)度達(dá)155MPa，優(yōu)于純HA和TCP陶瓷，研究發(fā)現(xiàn)HA-TCP致密復(fù)合材料的斷裂主要為穿晶斷裂，其沿晶斷裂的程度也大于純單相陶瓷材料。HA-TCP多孔復(fù)合材料植入動(dòng)物體內(nèi)，其性能起初類(lèi)似于β-TCP，而后具有HA的特性，通過(guò)調(diào)整HA與TCP的比例，達(dá)到滿(mǎn)足不同臨床需求的目的。45SF1/4玻璃粉末與HA制備而成的復(fù)合材料，植入兔骨中8周后取出，骨質(zhì)與復(fù)合材料之間的剪切破壞強(qiáng)度達(dá)27MPa，比純HA陶瓷有明顯的提高。

生物醫(yī)用陶瓷材料

生物醫(yī)用陶瓷材料由于其結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，其力學(xué)可靠性（尤其在濕生理環(huán)境中）較差，生物陶瓷的活性研究及其與骨組織的結(jié)合性能研究，并未能解決材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增強(qiáng)研究成為另一個(gè)研究重點(diǎn)，其增強(qiáng)方式主要有顆粒增強(qiáng)、晶須或纖維增強(qiáng)以及相變?cè)鲰g和層狀復(fù)合增強(qiáng)等[3，5～7]。當(dāng)HA粉末中添加10%～50%的ZrO2粉末時(shí)，材料經(jīng)1350～1400℃熱壓燒結(jié)，其強(qiáng)度和韌性隨燒結(jié)溫度的提高而增加，添加50%TZ-2Y的復(fù)合材料，抗折強(qiáng)度達(dá)400MPa、斷裂韌性為2.8～3.0MPam1/2。ZrO2增韌β-TCP復(fù)合材料，其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性也隨ZrO2含量的增加而得到增強(qiáng)。納米SiC增強(qiáng)HA復(fù)合材料比純HA陶瓷的抗彎強(qiáng)度提高1.6倍、斷裂韌性提高2倍、抗壓強(qiáng)度提高1.4倍，與生物硬組織的性能相當(dāng)。晶須和纖維為陶瓷基復(fù)合材料的一種有效增韌補(bǔ)強(qiáng)材料，用于補(bǔ)強(qiáng)醫(yī)用復(fù)合材料的主要有：SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2、HA纖維或晶須以及C纖維等，SiC晶須增強(qiáng)生物活性玻璃陶瓷材料，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度可達(dá)460MPa、斷裂韌性達(dá)4.3MPam1/2，其韋布爾系數(shù)高。

數(shù)字信號(hào)處理

數(shù)字信號(hào)處理作為信號(hào)和信息處理的一個(gè)分支學(xué)科，已滲透到科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、

工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，取得了豐碩的成果。對(duì)信號(hào)在時(shí)域及變換域的特性進(jìn)行分析、處理，能使我們對(duì)信號(hào)的特性和本質(zhì)有更清楚的認(rèn)識(shí)和理解，得到我們需要的信號(hào)形式，提高信息的利用程度，進(jìn)而在更廣和更深層次上獲取信息。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)越性表現(xiàn)為：1.靈活性好：當(dāng)處理方法和參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，處理系統(tǒng)只需通過(guò)改變軟件設(shè)計(jì)以適應(yīng)相應(yīng)的變化。2.精度高：信號(hào)處理系統(tǒng)可以通過(guò)A/D變換的位數(shù)、處理器的字長(zhǎng)和適當(dāng)?shù)乃惴M(mǎn)足精度要求。3.可靠性好：處理系統(tǒng)受環(huán)境溫度、濕度，噪聲及電磁場(chǎng)的干擾所造成的影響較小。4.可大規(guī)模集成：隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的集成度可以作得很高，具有體積小、功耗小、產(chǎn)品一致性好等優(yōu)點(diǎn)。

然而，數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)由于受到運(yùn)算速度的限制，其實(shí)時(shí)性在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)不如模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，使得數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的應(yīng)用受到了極大的限制和制約。自70年代末80年代初DSP（數(shù)字信號(hào)處理）芯片誕生以來(lái)，這種情況得到了極大的改善。DSP芯片，也稱(chēng)數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器。DSP芯片的出現(xiàn)和發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的提高，許多新系統(tǒng)、新算法應(yīng)運(yùn)而生，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。DSP芯片已廣泛應(yīng)用于通信、自動(dòng)控制、航天航空、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。

70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的誕生標(biāo)志著DSP芯片的開(kāi)端。隨著半導(dǎo)體集成電路的飛速發(fā)展，高速實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的要求和數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸，在80年代初至今的十幾年中，DSP芯片取得了劃時(shí)代的發(fā)展。從運(yùn)算速度看，MAC（乘法并累加）時(shí)間已從80年代的400 ns降低到40 ns以下，數(shù)據(jù)處理能力提高了幾十倍。MIPS（每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令）從80年代初的5MIPS增加到40 MIPS以上。DSP芯片內(nèi)部關(guān)鍵部件乘法器從80年代初的占模片區(qū)的40%左右下降到小于5%，片內(nèi)RAM增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。從制造工藝看，20世紀(jì)80年代初采用4μm的NMOS工藝而如今則采用亞微米CMOS工藝，DSP芯片的引腳數(shù)目從80年代初最多64個(gè)增加到200個(gè)以上，引腳數(shù)量的增多使得芯片應(yīng)用的靈活性增加，使外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展和各個(gè)處理器間的通信更為方便。和早期的DSP芯片相比，DSP芯片有浮點(diǎn)和定點(diǎn)兩種數(shù)據(jù)格式，浮點(diǎn)DSP芯片能進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，使運(yùn)算精度極大提高。DSP芯片的成本、體積、工作電壓、重量和功耗較早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP開(kāi)發(fā)系統(tǒng)方面，軟件和硬件開(kāi)發(fā)工具不斷完善。某些芯片具有相應(yīng)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它支持?jǐn)帱c(diǎn)的設(shè)置和程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和DMA的訪(fǎng)問(wèn)及程序的單部運(yùn)行和跟蹤等，并可以采用高級(jí)語(yǔ)言編程，有些廠(chǎng)家和一些軟件開(kāi)發(fā)商為DSP應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備了通用的函數(shù)庫(kù)及各種算法子程序和各種接口程序，這使得應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)更為方便，開(kāi)發(fā)時(shí)間大大縮短，因而提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率。

工程專(zhuān)業(yè)

簡(jiǎn)介

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是一門(mén)理工醫(yī)相結(jié)合的交叉學(xué)科，它是應(yīng)用工程技術(shù)的理論和方法，研究解決醫(yī)學(xué)防病治病，保障人民健康的一門(mén)新興的邊緣科學(xué)。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)研究的學(xué)科方向主要有：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各類(lèi)大型醫(yī)療設(shè)備；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括：數(shù)字化醫(yī)學(xué)中心，醫(yī)學(xué)圖象處理及多媒體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，生物信息的控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)大型醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大型醫(yī)療設(shè)備的操作、維修及管理人員是各大醫(yī)院及公司急需的人才。

教學(xué)實(shí)踐

包括金工實(shí)習(xí)（3～4周）、電子設(shè)計(jì)（2～3周）、生產(chǎn)實(shí)習(xí)（3～4周）、畢業(yè)設(shè)計(jì)（12～16周）。

培養(yǎng)目標(biāo)

本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)具備生命科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息科學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)以及醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)研究能力，能在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)儀器以及其它電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)等部門(mén)從事研究、開(kāi)發(fā)、教學(xué)及管理的高級(jí)工程技術(shù)人才。

培養(yǎng)要求

本專(zhuān)業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)生命科學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)的基本理論和基本知識(shí)，受到電子技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)與處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用的基本訓(xùn)練，具有生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的研究和開(kāi)發(fā)的基本能力。

主修課程

模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、人體解剖學(xué)、生理學(xué)、基礎(chǔ)生物學(xué)、生物化學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、數(shù)字信號(hào)處理、EDA技術(shù)、數(shù)字圖像處理、自動(dòng)控制原理、醫(yī)學(xué)成像原理、生物信息學(xué)。

就業(yè)方向

1．掌握電子技術(shù)的基本原理及設(shè)計(jì)方法；

2．掌握信號(hào)檢測(cè)和信號(hào)處理及分析的基本理論；

3．具有生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)；

4．具有微處理器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；

5．具有生物醫(yī)學(xué)工程研究與開(kāi)發(fā)的初步能力；

6．具有一定人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；

7．了解生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展動(dòng)態(tài)；

8．掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢(xún)的基該方法。

開(kāi)設(shè)院校

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典型院系

東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院

東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院（簡(jiǎn)稱(chēng)：東大生醫(yī)學(xué)院）的前身是生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程系，該系由韋鈺院士創(chuàng)建于1984年10月，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。2006年8月，為適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需要，經(jīng)學(xué)校研究決定，成立生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院。學(xué)院的科學(xué)研究及學(xué)生培養(yǎng)方向瞄準(zhǔn)21世紀(jì)主導(dǎo)學(xué)科——生命科學(xué)與電子信息科學(xué)，強(qiáng)調(diào)這兩個(gè)學(xué)科的交叉與滲透，綜合應(yīng)用電子信息科學(xué)理論與方法解決生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的科學(xué)問(wèn)題，發(fā)展現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)。

主要研究方向：**1、測(cè)序與生物信息分析；2、生物與醫(yī)學(xué)納米技術(shù)；3、生物醫(yī)學(xué)材料與器件；4、醫(yī)學(xué)影像與醫(yī)學(xué)電子學(xué)；5、兒童發(fā)展與學(xué)習(xí)科學(xué)；6、醫(yī)學(xué)信息學(xué)及工程。**學(xué)院在生命科學(xué)領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用于國(guó)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。**排名全國(guó)第一；2007年在國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科考核評(píng)估中排名第一；**2012年，在全國(guó)一級(jí)學(xué)科評(píng)估中，繼續(xù)排名全國(guó)第一；連續(xù)多年蟬聯(lián)首位。

總共共擁有一個(gè)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)、七個(gè)二級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，一個(gè)生物醫(yī)學(xué)工程博士后流動(dòng)站，該站于2005年被評(píng)為國(guó)家優(yōu)秀博士后流動(dòng)站；擁有生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、江蘇省生物材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)還擁有蘇州市生物醫(yī)用材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、蘇州市環(huán)境與生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、無(wú)錫市生物芯片重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研基地。擁有兩個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心：醫(yī)用電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心（校級(jí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)）、生物技術(shù)與材料實(shí)驗(yàn)中心。

生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院已建成一支多學(xué)科交叉、以?xún)?yōu)秀中青年博士為主、擁有多名國(guó)家級(jí)專(zhuān)家的高水平學(xué)術(shù)梯隊(duì)，現(xiàn)有專(zhuān)職教師60余人，其中院士1人，國(guó)家杰出青年基金獲得者3人，教授20人，副教授20人，博士生導(dǎo)師18人，碩士生導(dǎo)師25人，85%以上的教師具有博士學(xué)位。2002年該梯隊(duì)被評(píng)為江蘇省“青藍(lán)工程”省級(jí)優(yōu)秀學(xué)科梯隊(duì)。2002年，以陸祖宏教授為學(xué)術(shù)帶頭人的科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，得到國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體的資助；2005年，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)國(guó)家組織的評(píng)估，又得到了三年的滾動(dòng)資助。自2005年至2010年，共承擔(dān)科研項(xiàng)目212項(xiàng)，其中縱向課題175項(xiàng)，包括國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究“973”項(xiàng)目（主持2項(xiàng)，子課題9項(xiàng)），國(guó)家高技術(shù)863課題22項(xiàng)（經(jīng)費(fèi)2968萬(wàn)元），杰出青年基金2項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體1項(xiàng)（經(jīng)費(fèi)720萬(wàn)元），國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)7項(xiàng)，自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目60余項(xiàng)，部省級(jí)項(xiàng)目50余項(xiàng)，科研經(jīng)費(fèi)到款總額為1.3億元。

院長(zhǎng)：顧寧

北京大學(xué)工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系

北京大學(xué)工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系成立于2005年。作為新的工學(xué)院的組成部分，生醫(yī)系從建系之初就致力于在工程科學(xué)的范疇內(nèi)進(jìn)行生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的前沿研究，迅速地建立了研究生教育教學(xué)體系，并在生物醫(yī)學(xué)工程研究方面取得了重要的進(jìn)展。**：⑴ 面向重大疾病的納米醫(yī)學(xué)； ⑵ 生物材料與再生醫(yī)學(xué)；⑶ 生物力學(xué)和生物信息學(xué)； ⑷ 分子醫(yī)學(xué)影像學(xué)；⑸微創(chuàng)醫(yī)學(xué)； ⑹神經(jīng)醫(yī)學(xué)工程； ⑺ 移動(dòng)/遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)與健康信息學(xué)。**建系以來(lái)，生醫(yī)系已具有雄厚的科研實(shí)力，先后承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)際合作項(xiàng)目等一大批科研項(xiàng)目，科研總量逐年增長(zhǎng)。生醫(yī)系已擁有一支朝氣蓬勃的中青年科研隊(duì)伍，其中教授4人，副教授4人，特聘研究員6人，全部具有海外留學(xué)經(jīng)歷。他們活躍在生物醫(yī)學(xué)工程科研與教學(xué)的第一線(xiàn)，緊密跟蹤國(guó)際學(xué)術(shù)前沿，開(kāi)展生物醫(yī)學(xué)工程高端領(lǐng)域的科研工作。

注重與國(guó)際前沿研究和發(fā)展密切結(jié)合，開(kāi)展生物醫(yī)學(xué)工程相關(guān)的人才培養(yǎng)和科學(xué)研究。已經(jīng)建設(shè)了若干研究室和實(shí)驗(yàn)室，正在開(kāi)展生物功能分子與系統(tǒng)工程、生物界面和功能材料、生物醫(yī)學(xué)建模與仿真、細(xì)胞力學(xué)與微納米技術(shù)、生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)信號(hào)和圖像技術(shù)等方面的研究。

博士點(diǎn)：“生物力學(xué)與生物醫(yī)學(xué)”、“生物醫(yī)學(xué)工程”。

聯(lián)合博士點(diǎn)項(xiàng)目：北京大學(xué)—佐治亞理工學(xué)院—埃默里大學(xué)“生物醫(yī)學(xué)工程”博士生聯(lián)合培養(yǎng)。

碩士點(diǎn)：“生物醫(yī)學(xué)工程”、“生物力學(xué)與生物醫(yī)學(xué)”。

本科：北大“生物醫(yī)學(xué)工程”專(zhuān)業(yè)從2010年起招生。

聘請(qǐng)了空軍航空醫(yī)學(xué)研究所俞夢(mèng)孫院士、北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院樊瑜波院長(zhǎng)、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院朱承教授、中科院自動(dòng)化研究所田捷研究員為北京大學(xué)工學(xué)院兼職教授。

生物醫(yī)學(xué)工程系主任為國(guó)家杰出青年基金獲得者，國(guó)家科技部重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃“973”項(xiàng)目“視覺(jué)修復(fù)基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”首席科學(xué)家任秋實(shí)教授。

浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系，其前身可追溯到1977年在國(guó)內(nèi)率先設(shè)立的生物醫(yī)學(xué)工程與儀器專(zhuān)業(yè)，以后相繼建成了中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的第一個(gè)碩士學(xué)位授予點(diǎn)、第一個(gè)博士學(xué)位授予點(diǎn)、第一個(gè)博士后科研流動(dòng)站。該系所依托的生物醫(yī)學(xué)工程一級(jí)學(xué)科是21世紀(jì)生命科學(xué)的重要支柱以及引領(lǐng)當(dāng)今國(guó)際未來(lái)的前沿學(xué)科，旨在利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段解決生物醫(yī)學(xué)上的檢測(cè)、診斷、治療、管理等問(wèn)題以及深入探索生命系統(tǒng)的各種運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其規(guī)律性。作為國(guó)家“211工程”和“985振興計(jì)劃”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科在新一輪的教育部生物醫(yī)學(xué)工程一級(jí)學(xué)科整體水平評(píng)估中學(xué)術(shù)聲譽(yù)位列全國(guó)首位，與此同時(shí)，該學(xué)科自2002年成為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科后，2007年又再次被確認(rèn)為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科。新近隸屬該系的生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)被列入浙江大學(xué)首批特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)項(xiàng)目。

該系建有《生物傳感技術(shù)國(guó)家專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室》、《生物醫(yī)學(xué)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》、《浙江省心腦血管、神經(jīng)系統(tǒng)藥物篩選和中藥開(kāi)發(fā)及評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室》、衛(wèi)生部、教育部共同批準(zhǔn)設(shè)立的《浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)評(píng)估中心》等研究機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室?，F(xiàn)有專(zhuān)職教師30余人，其中教授11人，副教授15人，同時(shí)聘請(qǐng)了美國(guó)哈佛大學(xué)N.Y.S. Kiang、加州大學(xué)W.J. Freeman等一批國(guó)際著名學(xué)者任講座教授、名譽(yù)教授和客座教授。經(jīng)過(guò)整整三十年的持續(xù)發(fā)展，已逐步形成了包含本科、碩士、博士、博士后多層次的人才培養(yǎng)體系，練就了一支以中青年教師為主，具有醫(yī)學(xué)、工學(xué)、理學(xué)等多學(xué)科交叉、基礎(chǔ)扎實(shí)的教學(xué)和科研隊(duì)伍，形成并發(fā)展了生物醫(yī)學(xué)信息、生物傳感技術(shù)及醫(yī)學(xué)儀器、定量與系統(tǒng)生理方法學(xué)研究等三大研究方向。

南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科

建設(shè)始于1986年，是國(guó)內(nèi)較早成立生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的單位。迄今已成為中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程一支重要的學(xué)生培養(yǎng)與研究機(jī)構(gòu)，是國(guó)內(nèi)本科生培養(yǎng)規(guī)模最大的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科。形成了“本科-碩士-博士-博士后”完整的人才培養(yǎng)體系。

專(zhuān)業(yè)學(xué)校

1 哈佛大學(xué)(劍橋)HarvardUniversity(Cambridge)

2 劍橋大學(xué)UniversityofCambridge

3 約翰霍普金斯大學(xué)(巴爾的摩)JohnsHopkinsUniversity(Baltimore)

4 加州大學(xué)伯克利分校(伯克利)UniversityofCalifornia,Berkeley(Berkeley)

5 牛津大學(xué)UniversityofOxford

6 斯坦福大學(xué)(斯坦福)StanfordUniversity(Stanford)

7 耶魯大學(xué)神學(xué)院(紐黑文)YaleUniversityDivinitySchool(NewHaven)

8 麻省理工學(xué)院(劍橋)MassachusettsInstituteofTechnology(Cambridge)

9 加州大學(xué)圣地亞哥分校UniversityofCalifornia,SanDiego(SanDiego)

10 麥吉爾大學(xué)McGillUniversity

11 帝國(guó)理工學(xué)院ImperialCollegeLondon

11 加州大學(xué)洛杉磯分校(洛杉磯)UniversityofCalifornia,LosAngeles(LosAngeles)

13 多倫多大學(xué)UniversityofToronto

14 英屬哥倫比亞大學(xué)UniversityofBritishColumbia

15 東京大學(xué)東京大學(xué)

16 加州理工學(xué)院(帕薩迪納)CaliforniaInstituteofTechnology(Pasadena)

17 新加坡國(guó)立大學(xué)NationalUniversityofSingapore

18 康奈爾大學(xué)(伊薩卡)CornellUniversity(Ithaca)

20 哥倫比亞大學(xué)(紐約)ColumbiaUniversity(NewYork)

學(xué)科排名

教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心2012年學(xué)科評(píng)估結(jié)果中，生物醫(yī)學(xué)工程一級(jí)學(xué)科排名中東南大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、四川大學(xué)位列前五名。其中東南大學(xué)在兩次評(píng)估中蟬聯(lián)第一。

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國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科

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雙一流學(xué)科

根據(jù)最新公布的第二輪雙一流建設(shè)高校名單可知，生物醫(yī)學(xué)工程入選雙一流學(xué)科建設(shè)的高校有3所，分別為東南大學(xué)、清華大學(xué)、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院。