1.3 生物医学工程常见分支

1）生物医学成像（Biomedical Imaging）是医疗设备的主要部分。该领域涉及使临床医生能够直观或间接地“查看”在明显视野中不明显的事物（例如由于它们的大小和/或位置）。这可能涉及利用超声波，磁力，紫外线，放射学和其他手段，为癌症、心血管疾、神经系统及眼科等疾病研发新的诊断和治疗工具。成像技术通常对医学诊断至关重要，并且通常是在医院中发现的最复杂的设备，包括：荧光透视，核磁共振成像（MRI），核医学，正电子发射断层扫描（PET），PET-CT扫描，投影放射线照相术X射线和CT扫描，断层扫描，超声波，光学显微镜和电子显微镜。

2）生物力学和机械生物学（Biomechanics and Mechanobiology）生物力学和机械生物学是由生物对作用力和应变的反应联系起来的。要了解负荷对生物系统的整体影响，重要的是不仅要考虑力应用所导致的变形和剪切速率，还要考虑短期和长期的生物反应。

生物力学和机械生物学侧重于研究分子、细胞、组织和器官。生物力学是研究生命体变形和运动的学科，通过生物学与力学的有机结合，认识生命过程的规律，解决生命与健康领域的科学问题，机械生物学就是生物力学的一个新兴学科前沿领域。机械生物学研究不仅对于揭示正常机体生长、发育和衰老的生物力学机理和自然规律，而且对于阐明集体发病的发病机理及提供诊断、治疗的一些基本原理包括新兴药物和新技术的研发都具有重要的理论和实际意义。力作用于机体组织细胞后不仅产生变形效应和运动效应，而且可以导致复杂的生理功能变化。最终目的都是促进生物医学基础与临床以及相关领域研究的进步，促进人类健康。

3）组织工程学和再生医学（Tissue Engineering and Regenerative Medicine）组织工程学和再生医学目的是能够实现替换或再生已经患病/受损的细胞、组织和器官，目前的研究技术包括用于修复各种组织和器官的生物材料/细胞构建体，有干细胞疗法和免疫疗法，该研究方向通常与材料科学、细胞生物学、临床科学、免疫学、基因组科学等结合比较密切。例如在人造生物反应器构造中使用肝脏细胞的肝辅助装置。 

4）生物材料（Biostatistics）生物材料主要包括用于修复、替换和刺激生物系统的人造材料。目前包括纳米材料、软材料、免疫活性材料、组织支架的设计以及复杂机制生物材料的研究。比如：心脏瓣膜，皮肤修复，隐形眼镜，用于牙齿固定的植入物。

5）细胞和生物分子工程学 (Cellular and Biomolecular Engineering) 生物工程师将工程学原理应用于细胞与分子生物学的问题上，有目的地修改细胞的性质，以改善其在特定应用下的性能。比如：使用重组DNA设计新细胞并使正常细胞粘附到人造植入的生物材料上。

6）药物和基因传递（Drug and Gene Delivery）药物和基因传递涉及药物、基因和基因产物的开发和传递，而这些最终能够改变细胞、组织和活生物体蛋白质的表达及其功能。主要包括质粒、纳米粒子、病毒、脂质体、肽/蛋白质复合物和生物材料支架等载体的开发，以及药物的基因传递。

7）免疫工程学（Immune Engineering）免疫工程学通过对免疫系统的了解、控制和应用，研发一系列可用于治疗伤口、慢性炎症、癌症等疾病的新型疫苗和新疗法。

8）神经工程(Neural Engineering) 是一个比较前沿的方向，这一领域是从计算神经科学、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。可以理解神经工程是属于结合神经科学与医学电子、组织工程、生医电子、生医光电及信息处理等工程技术的一跨领域整合性的研究。其主要研究目标之一，是期望能恢复失去或受损的神经功能。神经工程在这方面的研究含括了设计、分析和测试神经细胞及神经系统的再生及修复功能，并纳入神经细胞及系统与人造电子系统的功能性接口等研究。

神经工程研究专注于开发新的工具和方法，以实现神经系统的基础研究，以及治疗神经系统疾病。神经工程研究在开发新型神经技术方面具有优势，例如用于治疗神经疾病，研发神经假体和植入式装置。此外，系统的计算建模和成像技术为神经系统在健康和疾病治疗等方面起了一定的作用。该研究方向通过了解大量神经元如何有效传递信息和动态配置通信路径，治疗运动障碍、学习障碍和记忆障碍等。

概括来说，神经工程是从实验、计算及理论等不同的方面研究神经系统的功能，并对神经系统的功能缺失与异常等问题寻找新的解决方法。