美国生物医学工程专业详解

生物医学工程，似乎是属于生物类专业的又一分支，但事实上，它并非传统意义上的生物类学科，如果你想要申请这个专业，那么就有必要详细了解一下它的专业定位及各个学校该专业的录取要求。

1 生物医学工程简介

　　生物医学工程（ Biomedical Engineering ，简称 BME ）是一门由理、工、医相结合的边缘学科，是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学的角度，在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示其生命现象，为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科。有识之士认为，在新世纪随着自然科学的不断发展，生物医学工程的发展前景不可估量。生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科，这是它最大的特点。

　　所谓生物 ( 医学 ) 工程，一般认为是以生物学 ( 特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学 ) 的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，运用到生命科学和医学等领域的技术。

2 生物工程研究方向和专业领域

  　　生物工程技术分支多种多样，有一种分类是将生物工程归为三大类：   　　生物加工工程 ：生物加工设计，生物催化，生物分离，生物信息学等。   　　基因工程： 生物合成，细胞工程，组织培养工程，基因转移等。   　　生物医学工程： 生物医学技术，生物医学诊断，生物医学治疗，生物力学，生物材料学等。

　　生物力学 是运用力学的理论和方法，研究生物组织和器官的力学特性，研究机体力学特征与其功能的关系。生物力学的研究成果对了解人体伤病机理，确定治疗方法有着重大意义，同时可为人工器官和组织的设计提供依据。   　　生物力学中又包括有生物流变学（血液流变学、软组织力学和骨骼力学）、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。目前生物力学在骨骼力学方面进展较快。   　　生物控制论 是研究生物体内各种调节、控制现象的机理，进而对生物体的生理和病理现象进行控制，从而达到预防和治疗疾病的目的。其方法是对生物体的一定结构层次，从整体角度用综合的方法定量地研究其动态过程。   　　生物效应 是研究医学诊断和治疗中，各种因素可能对机体造成的危害和作用。它要研究光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的传播和分布，以及其生物效应和作用机理。   　　生物材料 是制作各种人工器官的物质基础，它必须满足各种器官对材料的各项要求，包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。由于这些人工器官大多数是植入体内的，所以要求具有耐腐蚀性、化学稳定性、无毒性，还要求与机体组织或血液有相容性。这些材料包括金属、非金属及复合材料、高分子材料等；目前轻合金材料的应用较为广泛。   　　医学影像 是临床诊断疾病的主要手段之一，也是世界上开发科研的重点课题。医用影像设备主要采用 X 射线、超声、放射性核素磁共振等进行成像。   　　X 射线成像装置 主要有大型 X 射线机组、 X 射线数字减影（ DSA ）装置、电子计算机 X 射线断层成像装置（ CT ）；超声成像装置有 B 型超声检查、彩色超声多普勒检查等装置；放射性核素成像设备主要有γ照相机、单光子发射计算机断层成像装置和正电子发射计算机断层成像装置等；磁成像设备有共振断层成像装置；此外还有红外线成像和正在兴起的阻抗成像技术等。   　　医用电子仪器 是采集、分析和处理人体生理信号的主要设备，如心电、脑电、肌电图仪和多参量的监护仪等正在实现小型化和智能化。通过体液了解生物化学过程的生物化学检验仪器已逐步走向微量化和自动化。   　　治疗仪器设备 的发展比诊断设备要稍差一些。目前主要采用的是 X 射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备。大型的如：直线加速器、 X 射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等，小型的有激光腔内碎石机、激光针灸仪以及电刺激仪等。   　　手术室中的常规设备已从单纯的手术器械发展到高频电刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、 X 射线电视，各种急救治疗仪如除颤器等。   　　为了提高治疗效果，在现代化的医疗技术中，许多治疗系统内有诊断仪器或一台治疗设备同时含有诊断功能，如除颤器带有诊断心脏功能和指导选定治疗参数的心电监护仪，体外碎石机中装备了进行定位的 X 射线和超声成像装置，而植入人体中的人工心脏起搏器就具有感知心电的功能，从而能作出适应性的起搏治疗。   　　介入放射学 是放射学中发展速度最快的领域，也就是在进行介入治疗时，采用了诊断用的 x 射线或超声成像装置以及内窥镜等来进行诊断、引导和定位。它解决了很多诊断和治疗上的难题，用损伤较小的方法治疗疾病。   　　目前各国竞相发展的高技术之一为医学成像技术，其中以图像处理，阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。在成像技术中生物磁成像是最新生物医学工程发展的课题，它是通过测量人体磁场，来对人体组织的电流进行成像。   　　生物磁成像 目前有二个方面。即心磁成像（可用以观察心肌纤维的电活动，可以很好地反映出心律失常和心肌缺血）和脑磁成像（用以诊断癫痫活动、老年性痴呆和获得性免疫缺陷综合征的脑侵入，还可以对病损脑区进行定位和定量）。   　　另一个世界各国竞相发展的高技术是信号处理与分析技术，其中包括心电信号、脑电、眼震、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析。   　　高技术领域中还有神经网络的研究，目前世界各国的科学家为此掀起了一个研究热潮。它被认为是有可能引起重大突破的新兴边缘学科，它研究人脑的思维机理，将其成果应用于研制智能计算机技术。运用智能原理去解决各类实际难题，是神经网络研究的目的，在这一领域已取得可喜的成果。

　　还有一种归类法，将生物医学工程分为五个分支：   　　1 、流体力学； 　　2 、生物组织力学与医学图象处理； 　　 3 、生物流体力学及医学工程； 　　4 、分子生物工程； 　　5 、生物医学信息技术与新型医疗仪器的开发。   　　流体力学 主要进行生物医学工程领域的研究，具体研究方向包括：生物组织力学与医学图像处理；生物流体力学及医学工程应用；分子生物工程；生物医学信息技术与新型医疗仪器的开发等。   　　生物组织力学与医学图像处理 侧重于生物体软硬组织的研究，包括成形外科和矫形外科中组织生物力学特性的变化，并涉及细胞力学、生物流变学以及医学图像处理与医学电子学等多方面的前沿研究课题。   　　生物流体力学及医学工程 应用侧重于心血管系统生物流体力学理论、实验及医学工程研究。包括：心脏射血动力学、脉搏波在动脉系统中的传播理论，血流动力学参数无创检测新原理和应用，心脏反博技术原理与应用研究等。   　　分子生物工程 是根据生物大分子的结构原理并结合物理学、化学的理论，用计算机模拟方法研究生物大分子的结构和动力学性质以及结构与功能之间的关系，解释和预测某些可能发生的实验现象，按照一定规律改造天然分子并设计具有新功能的蛋白质和多肽药物。       生物医学信息技术与新型医疗仪器 的开发是综合运用信号检测、信号处理、系统建模仿真、系统辨识与人工智能等原理与方法，探索疾病的预防、诊断与治疗手段，从而开发出新型的医疗仪器。

3 生物工程专业硕士核心课程 (core courses)

　　Molecular, Cellular and Tissue Biomechanics 分子，细胞与组织生物力学 　　Cell-Matrix Mechanics 细胞基质力学 　　Biomolecular Kinetics and Cellular Dynamics 生物分子动力学与细胞动力学 　　Fields, Forces, and Flows in Biological Systems 生物系统中的场，力与流 　　Analysis of Biological Networks 生物网分析 　　Biomaterials-Tissue Interactions 生物材料与组织的反应 　　Design of Medical Devices and Implants 医疗器材的设计与应用 　　Molecular Principles of Biomaterials 生物材料的分子原理

4 美国十一所生物医学工程专业名校录取要求：

　　1 、 Johns Hopkins University (Whiting)(MD) 约翰霍普金斯大学 ( 威汀工程学院 )

　　是一所位于美国马里兰州巴尔的摩市的著名研究型私立大学。霍普金斯大学以其医学、公共卫生、科学研究、国际关系及艺术等领域的卓越成就而闻名世界。该校的校友中，先后有 33 人获得诺贝尔奖。约翰霍普金斯大学也是全美大学联盟 (AAU) 的 14 所创始校之一。

　　要求： GRE 成绩，平均 V547+Q759+A749 ； 3 封推荐信；必须有 1 年大学水平的生物课程；面试或电话面试；托福 600/250/100 ，雅思 7.0 。

　　特色：硕士、博士课程，本科可直接申请博士，硕士为两年制课程。

　　2 、 Georgia Institute of Technology 乔治亚理工学院

　　佐治亚理工学院 简称 Georgia Tech ， 1885 年建校，是美国顶尖的理工学院，排名仅次于麻省理工学院和加州理工学院。学院在校学生共约 20,000 名，教授近千名。该校以工程学闻名世界，其工程学院是全美最优秀的工程学院之一。

　　要求： GRE 成绩，平均 V538+Q763+A692 ；托福 600/250/100 ；本科为工程学或生命科学，正是开始博士课程前需要完成 1 年的微积分基础物理和一学期有机化学。

　　特色：博士课程；秋季入学。

　　3 、 University of California – SanDiego(Jacobs) 加州大学圣地亚哥分校 ( 雅各布工程学院 )

是一所位于美国加州的著名公立大学，为美国全国性第一级 (Tier1) 的大学，属于加州大学系统之一，位于南加州圣地亚哥市的拉荷亚（ La Jolla ）社区。圣地亚哥分校有着坚强的师资阵容，其理科师资排在全美公立大学的首位。比如神经科学（第一名）、海洋学（第一名）、生物工程（第二名）、生理学（第二名）和机械工程（第 16 名）。

　　要求： GRE 成绩，平均 V521+Q765+A685 ；托福或雅思； 3 封推荐信；申请生物医学系课程需要提交预先申请，获得许可后正式申请才被接受。

　　特色：生物工程、生物医学专业。

　　4 、 University of Washington 华盛顿大学

　　华盛顿大学是一所建于 1861 年的公立研究型大学，美国大学协会的成员。大学由主校区西雅图和两个新校区巴索（ Bothell ）塔科马（ Tacoma ）组成。刚开始建校时为私立学校，到 1889 年被收归华盛顿州所有。现为美国太平洋西北区最大的一所大学，也是美国西岸历史最悠久的公立大学之一。

　　要求： GRE 成绩，平均 V539+Q736+A654 ； GPA3.0 ；学校要求托福 580/237/90 ，雅思 7.0 ，申请助教需要 TSE ；生物工程最低托福要求 ⁵⁰⁰⁄₁₇₃ ，生物医学最低 ⁶⁰⁰⁄₂₅₀ 。

　　特色：设有生物工程、生物医学与健康信息学的硕士、博士课程；只接受秋季入学申请。

　　5 、 Duke University(NC) 杜克大学

　　位于北卡罗来纳州的杜克大学是美国众多大学中一颗冉冉升起的新星。这所建于 1838 年的大学近年来在《美国新闻与世界报道》公布的排行榜上富有戏剧性地飙升，并凭借它强大的学术能力成为了南方的“常春藤”。

　　要求： GRE 成绩，平均 V552+Q764+A702 ，博士课程平均 569+762+3.7 ； 3 封推荐信；托福 550/213/83 ，雅思 7.0( 建议雅思 ) ，所有国际学生在被录取后开课前需要参加英语定位考试。

　　特色：工程学院下设生物医学工程系；博士课程学生都有财政资助，硕士生没有；秋季入学。

　　6 、 Boston University 波士顿大学

　　波士顿大学是全美第三大私立大学，它与哈佛大学、麻省理工学院隔河（查尔斯河）相望。它以国际化、多元化的办学方式吸引了来自世界各地的学生，外籍学生的比例居全美各大学的前例。

　　要求： GRE 成绩，平均 V530+Q763+A674 ；托福 550/213/84 ， iBT 单科读 21+ 听 18+ 说 23+ 写 22 ，雅思 6.0 ；申请助教托福 600/250/100 ，雅思 6.5 ，

GRE 语文 450 。

　　特色：工程学院下设生物医学工程系；绝大部分博士学生有奖学金；本科直接申请博士入学后需要额外课程的学习；有硕士博士课程，硕士课程 32 学分。

　　7 、 UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA 宾夕法尼亚大学

　　宾夕法尼亚大学属美国常春藤盟校（ Ivy League) 八所成员大学之一的著名大学，是四年制私立大学。 1740 年由美国著名的政治家、独立宣言起草人之一本杰明·富兰克林创办，当时为―所慈善学校。

　　要求： GRE 成绩，专业平均 V607+Q778+A5 ； 2 封推荐信；托福 ⁶⁰⁰⁄₂₅₀ ； GPA ，专业录取学生平均 3.91 。

　　特色：本科可申请博士，生物工程开设硕士、博士课程。

　　8 、 Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院

　　麻省理工迅速发展成为了一所和哈佛齐名的世界一流学府。罗杰斯创校时提出了要将教学与实践结合在一起，使学生们在毕业后能从容应对比课本中更复杂的实际问题。秉承着其创始人的宗旨，麻省理工一直将科学研究放在首位，成为世界上一流的理工学院。

　　要求： GRE 成绩，平均 V574+Q779+A751 ；托福 ⁶⁰⁰⁄₂₅₀ ； 3 封推荐信。

　　特色：属于工程学院，博士课程，生物工程专业方向；秋季入学。

　　9 、 Rice University(Brown)(TX) 莱斯大学 ( 布朗工程学院 )

　　莱斯大学便宜的收费，在美国高等院校中独树一帜，分外抢眼。它以工程系和高水准的教学质量、低廉的收费标准，不仅登上《美国新闻与世界报道》最佳大学排名榜前 20 名，而且荣登《金钱》杂志“最合算的大学排行榜”榜首，堪称美国物超所值的大学。

　　要求： GRE 成绩，平均 V532+Q760+A742 ；托福 ⁶⁰⁰⁄₂₅₀ ，雅思 7.0 ； 3 封推荐信； GPA3.0 ；系入学平均 GREV624.32 ， Q772 ， GPA3.7 ；如多次参加 GRE 系以最高的成绩进行考量。

　　特色：工程学院的生物工程系课程，秋季入学；除研究方式的博士课程外，设有生物工程硕士课程，注重工业等领域中的实用性；博士课程学生有研究资金和奖学金资助。

　　10 、 Case Western Reserve University(OH) 凯斯西储大学

　　尽管名称不那么响亮，但凯斯西储大学 却是美国知名度特别高的一所私立研究型大学。其历史可追溯至 1826 年，而正式出现是在 1967 年，它由比邻的凯斯科技学院和西部保留地大学合并而成。

　　要求： GRE 成绩，平均 V506+Q766+A678 ；系要求 GRE 数学排名 80% ，托福 600 ，本科平均 B ，排名班级 20% ；申请奖学金，需要 B+ ，排名 10% ， GRE 数学 90% ； GPA 平均为 3.5 。

　　特色：工程学院的生物医学系；硕士、博士课程。

　　11 、 University of Michigan – AnnArbor 密歇根大学安娜堡分校

　　安娜堡分校（ University of Michigan, Ann Arbor ） 1817 年建校，是美国最早的大学之一，在美国乃至世界范围内享有盛名，是美国 10 佳综合性大学之一，被誉为“公立常春藤院校”和“公立大学的典范”，与伯克利加州大学（ UC Berkeley ），弗吉尼亚大学（ UVA ）并称为公立大学三强，是美国重要的学术联盟美国大学联合会（ Association of American Universities ）的 12 个发起者之一。

　　要求： GRE 成绩，平均 V533+Q772+A738 ； GPA3.5 ；托福；根据不同学生的学位情况，需要在本科阶段有其他相应的课程，如没有达到要求但系里同意录取，则需要在入学后学习相关课程； 3 封推荐信；

　　特色：工程学院下设生物医学工程系；有硕士、博士课程；博士申请人需要有相关的理工科硕士学位。

　　总结：普遍设有硕士、博士课程，博士课程通常有奖学金资助，申请人需要有相关的学科背景。

5 中国生物医学工程专业就业趋势

　　生物医学工程学科是理、工、医、生物等学科高度交叉的新兴学科。该学科致力于人的防病、治病、康复和健康，致力于为探索生命现象提供高水平的科学方法和工程技术手段，因此，生物医学工程学科将始终是朝阳学科。

　　由于生物医学工程学科是应用最先进的理工科的理论与方法来研究人的生命现象与规律，因此其研究领域极其广泛，其研究方向也非常多，如：生物医学信号的检测与处理；医疗仪器；医学成像；生物医学材料；人工器官；生物医学制造；介入治疗；康复工程；远程医疗；生物芯片等等。在每一个方向上又有着非常宽广的内容。因此，生物医学工程领域也是今后几十年内最容易出现理论突破和技术创新的学科领域之一。

　　生物医学工程中的核心内容，即医疗仪器在美国已成为支柱产业。对具有 13 亿人口的中国，在整个社会以及政府已经开始高度关注医疗仪器的今天，医疗仪器也必将很快成为我国的支柱产业。

6 美国生物医学工程专业就业趋势

　　美国院校对 BME 的专业分支与国内有很大差别。各个学校的研究方向也会略有不同，但他们的专业分工和着重点非常明确，所以的相关学科知识，都是以一个方向服务的。如 Cornell 的 BME 的方向偏向 Biomechanics( 生物力学 ) ，他们的 Imaging 方向的老师就不是很多，曾经有录取过电机专业的学生； Dartmouth ，是归类于工科学院的，规模虽然不是很大，但 BME 专业中的几个方向是很不错的，如 Optical-Imaging ，在国内似乎还没有听说过这个方向，所以他们似乎对于物理以及电子等相关专业的学生更感兴趣，这也是和他们的研究领域和重点是有很大关系的；另外有一些比较特殊的就是，有一些学校会把 BME 归类于 Psychology Department ，比如 Brandies University ， Illinois ， Ohio 等。

2017 年 USNews 美国大学研究生专业排名生物医学与生物工程专业排名