美国西北大学BME专业研究领域深度解析

　　一、Biomechanics （生物力学）

　　研究内容：

　　生物力学是运用力学方法研究生物系统的结构和功能的学科。生物力学可以应用于整个生物体、器官、细胞和细胞器。生物力学实验测量和计算方法是几乎所有可能的生物医学工程应用的基础。

　　在西北大学BME专业，刚体生物力学研究旨在更好地理解运动的神经控制，改善康复干预，并开发医疗设备，如外骨骼，假肢和矫形器。我们的教师也使用生物力学作为工具来揭示感觉运动整合的机制，并开发仿生机器人。我们在心血管和视觉系统方面的许多研究兴趣依赖于流体和连续介质力学的方法。

　　二、Biomaterials and Regenerative Engineering （生物材料与再生工程）

　　研究内容：

　　美国西北大学BME专业生物材料组的目标是开发生物医学应用的自组装、生物集成电子、合成和纳米级材料。研究和教学领域包括自组装纳米结构、生物电子学、合成生物学、生物膜动力学、纳米技术、药物控制释放、细胞-物质相互作用、免疫工程和分子动力学计算分析。

　　再生工程组旨在了解细胞保护和再生的内在机制，并建立控制保护和再生过程的工程策略，最终目标是恢复组织和器官的功能。研究和教学领域包括基因组分析、运输生物学与工程、心血管保护工程和再生工程。

　　三、Cell and Molecular Engineering （细胞与分子工程）

　　研究内容：

　　美国西北大学BME专业这一领域的研究利用生物成分——基因、RNA、酶和脂质——揭示了构成功能基础的工程原理，并构建了全新的系统和设备。该计划开发了新的实验和计算方法来理解细胞中的分子网络，并对细胞进行编程以执行新功能，包括组装生物部件以构建新的分子设备，药物，高价值化学品以及执行生物传感和药物输送。

　　四、Computational Biomedical Engineering （计算生物医学工程）

　　研究内容：

　　注：这个方向美国西北大学下面没有详细的描述。

　　五、Imaging and Biophotonics （成像与生物光子学）

　　研究内容：

　　在西北大学BME，成像和生物光子学的研究包括新技术的开发，疾病过程的基于图像的生物物理建模，这些技术的应用，以解决基础生物学和人类生理学中的关键问题，并转化为临床应用和患者研究。

　　生物光子学研究的重点是发展光学成像和传感技术，在纳米和微观尺度上研究生物分子、细胞和组织的结构和功能。目标是改善基础生物医学研究和临床病人护理。生物光子学教授开发的转化技术包括，例如，用于分析早期癌变和癌症治疗中细胞纳米级变化的新型远场光学后向散射光谱成像，以及为管理致盲性疾病提供高分辨率和高灵敏度的新型功能成像。生物光子学教授也研究各种基本的生物医学问题，如早期癌症的染色质结构重塑，细胞内单分子相互作用，糖尿病眼睛缺氧的分子途径，中风的脑血流动力学反应。

　　美国西北大学BME研究领域之一成像研究方向是为了提供对人体疾病过程的新见解。主要关注的领域是新型磁共振成像(MRI)成像技术的发展和先进数据分析方法的集成。目标是通过开发新的和创新的成像技术来评估整个人体的组织形态、身体功能和生理过程，从而改善诊断和治疗计划。位于芝加哥市中心校区的转化成像中心(CTI)拥有五个专用的神经、身体和高场临床前研究MRI系统，并与Feinberg医学院的医生和科学家进行了强有力的跨学科合作，为MRI采集和分析方面的新进展的成功转化提供了理想的环境。教职员工横跨BME、放射学和医学院的其他院系，在创新的脉冲序列和图像重建方法、心脏结构和血流动力学、脑血管功能、功能磁共振成像中的信号处理、先进硬件开发、引导脑刺激技术、脑活动的术前测绘、脊髓成像、图像引导癌症治疗、纳米粒子和靶向药物输送以及机器学习方面带来了专业知识。

　　与范伯格医学院放射学系合作，主持了美国国立卫生研究院资助的磁共振成像研究生培训项目(TPMRI)，以支持西北大学BME的博士预科学生。目标是让学生在参与创新的MR研究的基础上深入了解MR物理和工程原理以及临床应用，特别强调博士和博士之间的相互作用，以实现临床转化研究。该计划提供专门的资源，以培养拨款写作技能，通过轮岗进行临床接触，以及专门的研讨会，期刊俱乐部和讲习班，以培养具有全方位专业技能和科学见解的有能力的科学家，这些技能和科学见解是在这个迅速发展的医学成像领域取得成功所必需的。

　　六、Medical Devices and Instrumentation （医疗器械与仪器）

　　研究内容：

　　美国西北大学BME专业医疗设备和仪器的研究重点是概念化、设计、制造和验证新的治疗和诊断工具。这包括范围广泛的医疗设备，从用于化学、光学和电气接口的侵入性植入式设备，用于生命体征和健康监测的可穿戴贴片，以及非接触式磁刺激和成像工具。

　　生物医学工程与化学、材料、电气工程和机械工程交叉领域的研究人员使用详细的计算模型和实验室实验来分析医疗设备与人体在细胞、组织和器官尺度上的相互作用。该领域的研究还解决了与电源、数据传输或车载数据处理相关的挑战。这些工作涉及基础、转化和临床研究，通常需要与监管机构密切互动，以实现下一代医疗器械。

　　七、Neural Engineering（神经工程）

　　研究内容：

　　美国西北大学BME专业神经工程扩展和应用神经系统的基础知识，从分子水平到系统水平，以开发对医疗和其它应用有用的技术。我们在康复领域的研究项目是对我们许多神经工程工作的补充。这些项目使用定量方法来研究导致感觉运动障碍的机制，并结合生物和工程科学的原理来推进对这些障碍患者的护理和治疗。我们的大部分康复研究都是与Shirley Ryan Abilitylab合作进行的，为教师和学生提供了接触患者和动态临床环境的机会。

　　生物医学工程的神经工程和康复社区横跨我们的两个校区，并在实验室提供研究机会，重点是定量基础和临床神经科学，神经力学，计算建模，神经假肢，机器人和人机界面。

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