生物医学工程 专业白皮书

随着社会和政府对生物医药科学开始重视起来，生物医学工程专业也成为留学申请中一颗炙手可热的新星。

生物医学工程，英文是Biomedical Engineering，简称BME，乍一看，可能不少同学会疑惑：这是学生物，学医，还是学工程？今天清柚就来为大家深度解析一下这个看似有点“冷门”但“钱途”无限的专业。

学科简介

生物医学工程（Biomedical Engineering）是一门年轻的交叉学科，与生物工程密切相关。其主要特点是运用工程学和应用科学的知识解决生物学和医学领域的科学问题，充分研究生命系统及其行为，开发相关的生物医学系统和设备，最终帮助患者得到更好的照料以及提高健康个体的生活质量。

生物医学工程的六大专业分支分别是：

  1. 神经工程
  2. 生物医疗器械
  3. 生物力学
  4. 生物材料
  5. 影像技术信号处理
  6. 组织/细胞工程

关于课程设置，不同的学校设置不同，不同方向侧重点不同，给大家列举一些基本课程：

  • 生物材料: Biomaterials
  • 组织工程: Tissue Engineering
  • 医学设备: Medical Deices
  • 医学影像: Medical Imaging
  • 基因工程: Genetic Engineering
  • 计算建模: Computational Modeling

除了BME本科生可以选择申请这个专业外，事实上对于材料科学、医学、力学等专业方面的申请者来说也是很好的选择。BME可以作为pre-med课程，也可以是让感兴趣的MD（Doctor of Medicine）学生深入学习这个领域的一门专业。不少学校会专门为医学方向的申请者开设单独的生物医学工程项目或分支，例如杜克大学、加州大学圣地亚哥分校、哥伦比亚大学、约翰霍普金斯大学等等。

就业前景

尽管就读于BME的学生的专业知识是工程和生物学，但他们经常从事于计算机软件工程师，设计计算机软件来运行复杂的仪器，例如三维 X 射线机。有些毕业生则会利用他们在化学和生物学领域的知识来开发新的药物疗法。还有一些人选择通过所学的数学和统计学来研究大脑或心脏传输的信号。

除此之外，他们还会从事于一些其他的相关行业，如生物学家、化学家、卫生保健系统管理人员、研究员、外科医生等等。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。

具体可以从事的一些职业title有：

  • Biomaterials Developer
  • Manufacturing Engineer
  • Independent Consultant
  • Doctor
  • Biomedical Scientist/Researcher
  • Rehabilitation Engineer
  • Medical Technology Developer

根据美国劳工统计局的数据显示，2021年，生物工程师和生物医学工程师的年薪中位数是$97,410，是美国所有职业的年薪中位数的两倍有余。下面是他们在一些具体行业内的年薪中位数数据：

背景要求

专业背景

参考BME专业排名靠前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，大部分BME项目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，但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基本满足了BME申请的专业背景要求。

实习背景

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。

院校推荐

约翰霍普金斯大学

Johns Hopkins Biomedical Engineering

约翰霍普金斯大学创立于1876年，位于美国马里兰州巴尔的摩市，是一所私立综合研究型大学。其医学专业一直以来都是行业内的翘楚，学校内所有跟生物沾亲带故的专业，在美国乃至世界都名声斐然。JHU的BME专业更是位列全美榜首。

约翰霍普金斯大学的医药生物工程学院下设四种硕士研究生项目：

  • Master's in Biomedical Engineering
    • 这个项目分为两个大的分支，分别为Course-Based Degree Option和Thesis-Based Degree Option。申请时需要提交GRE成绩。
    • Course-Based Degree Option：为期一年，学生需要从七个研究方向中选择一个来完成至少30学分的学习。研究方向包括生物医学数据科学、计算医学、基因组学与系统生物学、成像与医疗设备、免疫工程、神经工程、以及转化细胞与组织工程。除此之外，学校还为学校的医学生单独设有另一个方向（医学中的人工智能/AI in Medicine），符合要求申请这个方向的学生无需提交GRE成绩。
    • Thesis-Based Degree Option：为期两年，第一年的学习与Course-Based Degree Option的学生一致，第二年则是专注于研究，并在第二年结束时提交学生自己的研究论文。
  • Tsinghua JHU-BME Dual Degree Program
    • 这是由JHU和清华这两个生物医学工程领域的顶尖高等学府联合开办的硕士双学位项目。为期两年，第一年学生将在JHU就读，学习的课程与上述的一年硕士项目一致；而第二年则是去到清华就读，由行业内的资深研究者带领着学生完成相关的课题研究和论文创作。申请时需要提交GRE成绩。
  • Master's in Bioengineering Innovation & Design (CBID)
    • 生物工程创新设计方面的工程硕士学位项目是一个非研究型项目，学制为一年。项目专注于生物医学仪器设计以及技术商业化。学生能够和学校各学院以及合作的公司和政府机构内的专家一起做相关研究，并建立紧密联系。
  • Master's in Applied Biomedical Engineering
    • 这是一个线上，part-time的项目，共有5个研究方向供学生选择：生物力学、影像学、医疗设备、神经工程、转化组织工程。

建议大家在选择项目的时候，进行全方位考察，选择最适合自己的那一个。

官网链接：https://www.bme.jhu.edu/

哥伦比亚大学

Department of Biomedical Engineering

哥伦比亚大学的生物医学工程研究生项目设在工程学院之下。其硕士研究生项目致力于将来自不同背景的优秀学生培养成工程、科学和医学领域内，具有创新精神和社会责任感的领导者。

硕士研究生项目要求学生完成30学分的学习，一般可以在三个学期内完成，其中必修课有：computational modeling of physiological systems、两个学期的biomedical engineering seminar、一节研究生应用数学课程（除统计学外）、以及四节相关专业课程。该项目也给学生提供了非常丰富的分支选择，学生可以根据自己的兴趣和规划选择相应的细分领域进行学习。

官网链接：https://www.bme.columbia.edu/

杜克大学

Duke Biomedical Engineering

杜克大学的生物医学工程研究生项目也是全美顶尖的项目之一，常年被评为美国前十的项目。其生物医学工程部门共有51名教职员工，277名本科学生，161名硕士研究生，以及249名博士研究生。

该部门共开设了四个硕士研究生项目：

  • Master of Science in Biomedical Engineering（可以选择thesis或者non-thesis option）
  • Master of Engineering in Biomedical Engineering（包含暑期实习）
  • Master of Engineering in Medical Technology Design
  • MD-Master of Engineering Dual Degree

前三个项目时长为1.5~2年，第四个双学位项目则需要5年，主要是针对杜克大学医学院的MD设计的。

研究领域：

官网链接：https://bme.duke.edu/

加州大学圣地亚哥分校

Department of Bioengineering

加州大学圣地亚哥分校的生物工程部门建立于1994，是业内享誉盛名的顶尖高等学府之一，该部门在2023年U.S. News生物医学/生物工程学科中排名第五。其研究领域涵盖了生物工程的三大支柱：多尺度生物工程、组织工程和再生医学、以及系统生物学和医学。

生物工程部门提供三种学位：M.Eng.、M.S.和Ph.D.，其中共开设了四个硕士研究生项目：

  • Masters of Engineering (M.Eng.)
    • 为期一年，没有thesis，主要面向对工业或专业环境中的工程设计、开发、制造和管理感兴趣的学生，帮助他们成为医学和生物工程行业内的设计及项目工程师。
  • Master of Engineering with a specialization in Medical Device Engineering (M.Eng. M.D.E.)
    • 48个学分，含有capstone project，帮助学生获取在医疗装置行业内就业所需的基本知识和技能。
  • Master of Science program
    • M.S. Plan I- Thesis：包含36个学分的课程学习和12学分的研究，通常可以在6个学期内完成学业，适合想要继续研究或后续打算申请Ph.D.的学生；
    • M.S. Plan II- Comprehensive Exam：48个学分的课程学习，3-4个学期，学生需要通过一个涵盖所有所学知识的考试才可以毕业，每个人只有两次机会。
  • Master of Science in Bioengineering with a Medical Specialization (M.S. Med)
    • 为生物工程专业的学生提供医学（MD）、整骨疗法（DO）、牙科（DDS）、物理治疗（DPT）、职业治疗（OTD）和药学（PharmD）等医学专业和学位的学习准备。

学生入学后也可以选择换项目，但是有限制条件，所以还是建议大家在申请前明确自己的目标和项目：

官网链接：https://be.ucsd.edu/

帝国理工学院

Master of Science in Biomedical Engineering

帝国理工学院的生物医学工程共分为5个方向：

  • Biomaterials
    • 学生将学习现有的和新型的生物材料及其在医疗和外科设备中的应用
  • Biomechanics and Mechanobiology
    • 学习与心血管、肌肉骨骼、骨科、眼科和呼吸系统等系统相关的生物工程问题
  • Computational Bioengineering
    • 学习如何选择并应用数学模型与技术到生物学数据上
  • Medical Physics
    • 学习诊断和研究中使用的各种系统的设计和优化使用所需的信号和图像处理方法
  • Neurotechnology
    • 探索研究大脑功能的新技术并发展生物工程的技术专长，通过应用新型科技为社会带来福利，例如：神经假体装置、新的神经影像技术以及为中枢神经系统疾病患者开发药物和机器人辅助装置

这五个方向的项目都是一年制的，且包含个人研究项目，鼓励学生更多地从研究和实践当中学习，而不是仅仅依赖于课程学习。

官网链接：https://www.imperial.ac.uk/study/courses/postgraduate-taught/biomedical-engineering-biomaterials/

新加坡国立大学

Department of Biomedical Engineering

新加坡国立大学（NUS）的生物医学工程部门成立于2002年，其团队由许多不同学术背景的教授组成，例如工程、生命科学、医学等。其硕士研究生项目旨在培养医疗保健技术开发和医疗保健方面的全面工程师。

该项目为期一年，共40学分，其中8个学分来自核心课程，剩下32学分来自选修课。

NUS和上海交通大学还有一个合作的Ph.D.项目，为期四年，申请者需要有硕士学位，并提交TOEFL/IELTS/GRE中至少一项的成绩。

官网链接：https://cde.nus.edu.sg/bme/

香港理工大学

Department of Biomedical Engineering

香港理工大学的生物医学工程系成立于2012年，由最初专注于假肢和矫形器，发展到现在涵盖了生物学、医学和工程领域的不同学科，包括医学成像、生物传感、分子和细胞工程、神经肌肉骨骼科学、假肢和矫形器以及康复。

该系的硕士研究生项目为期一年，30个学分，学生通常会在一学期上5节课。共设有3个分支，每个分支的课程都有所差别，学生可以根据自己的兴趣选择其一：

  • Master of Science in Biomedical Engineering
  • Master of Science in Biomedical Engineering (Rehabilitation Engineering)
  • Master of Science in Biomedical Engineering (Digital Health)

官网链接：https://www.polyu.edu.hk/bme/

2023年QS-Engineering & Technology排名

全球TOP10

  1. Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院 美国
  2. Stanford University 斯坦福大学 美国
  3. University of Cambridge 剑桥大学 英国
  4. University of Oxford 牛津大学 英国
  5. University of California, Berkeley 加州大学伯克利分校 美国
  6. Imperial College London 帝国理工学院 英国
  7. ETH Zurich 苏黎世联邦理工学院 瑞士
  8. Harvard University 哈佛大学 美国
  9. Tsinghua University 清华大学 中国
  10. California Institute of Technology 加州理工学院 美国

美国TOP10

  1. Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院
  2. Stanford University 斯坦福大学
  3. University of California, Berkeley 加州大学伯克利分校
  4. Harvard University 哈佛大学
  5. California Institute of Technology 加州理工学院
  6. Georgia Institute of Technology 佐治亚理工学院
  7. Carnegie Mellon University 卡内基梅隆大学
  8. University of California, Los Angeles 加州大学洛杉矶分校
  9. University of Illinois at Urbana Champaign 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
  10. University of Texas at Austin 德克萨斯大学奥斯汀分校

英国TOP8

  1. University of Cambridge 剑桥大学
  2. University of Oxford 牛津大学
  3. Imperial College London 帝国理工学院
  4. The University of Manchester 曼彻斯特大学
  5. University College London 伦敦大学学院
  6. The University of Edinburgh 爱丁堡大学
  7. University of Southampton 南安普顿大学
  8. University of Leeds 利兹大学

加拿大TOP5

  1. University of Toronto 多伦多大学
  2. University of British Columbia 英属哥伦比亚大学
  3. University of Waterloo 滑铁卢大学
  4. McGill University 麦吉尔大学
  5. University of Alberta 阿尔伯塔大学

澳大利亚TOP6

  1. The University of New South Wales 新南威尔士大学
  2. The University of Melbourne 墨尔本大学
  3. Monash University 蒙纳士大学
  4. Australian National University 澳大利亚国立大学
  5. The University of Sydney 悉尼大学
  6. The University of Queensland 昆士兰大学

香港TOP3

  1. The Hong Kong University of Science and Technology 香港科技大学
  2. The University of Hong Kong 香港大学
  3. The Hong Kong Polytechnic University 香港理工大学

新加坡TOP2

  1. Nanyang Technological University, Singapore 新加坡南洋理工大学
  2. National University of Singapore 新加坡国立大学