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Biomechanics （生物力學）

研究內容：

生物力學是運用力學方法研究生物系統的結構和功能的學科。生物力學可以應用于整個生物體、器官、細胞和細胞器。生物力學實驗測量和計算方法是幾乎所有可能的生物醫學工程應用的基礎。

在西北大學BME專業，剛體生物力學研究旨在更好地理解運動的神經控制，改善康復干預，并開發醫療設備，如外骨骼，假肢和矯形器。我們的教師也使用生物力學作為工具來揭示感覺運動整合的機制，并開發仿生機器人。我們在心血管和視覺系統方面的許多研究興趣依賴于流體和連續介質力學的方法。

Biomaterials and Regenerative Engineering （生物材料與再生工程）

研究內容：

美國西北大學BME專業生物材料組的目標是開發生物醫學應用的自組裝、生物集成電子、合成和納米級材料。研究和教學領域包括自組裝納米結構、生物電子學、合成生物學、生物膜動力學、納米技術、藥物控制釋放、細胞-物質相互作用、免疫工程和分子動力學計算分析。

再生工程組旨在了解細胞保護和再生的內在機制，并建立控制保護和再生過程的工程策略，最終目標是恢復組織和器官的功能。研究和教學領域包括基因組分析、運輸生物學與工程、心血管保護工程和再生工程。

Cell and Molecular Engineering （細胞與分子工程）

研究內容：

美國西北大學BME專業這一領域的研究利用生物成分——基因、RNA、酶和脂質——揭示了構成功能基礎的工程原理，并構建了全新的系統和設備。該計劃開發了新的實驗和計算方法來理解細胞中的分子網絡，并對細胞進行編程以執行新功能，包括組裝生物部件以構建新的分子設備，藥物，高價值化學品以及執行生物傳感和藥物輸送。

Computational Biomedical Engineering （計算生物醫學工程）

研究內容：

Imaging and Biophotonics （成像與生物光子學）

研究內容：

在西北大學BME，成像和生物光子學的研究包括新技術的開發，疾病過程的基于圖像的生物物理建模，這些技術的應用，以解決基礎生物學和人類生理學中的關鍵問題，并轉化為臨床應用和患者研究。

生物光子學研究的重點是發展光學成像和傳感技術，在納米和微觀尺度上研究生物分子、細胞和組織的結構和功能。目標是改善基礎生物醫學研究和臨床病人護理。生物光子學教授開發的轉化技術包括，例如，用于分析早期癌變和癌癥治療中細胞納米級變化的新型遠場光學后向散射光譜成像，以及為管理致盲性疾病提供高分辨率和高靈敏度的新型功能成像。生物光子學教授也研究各種基本的生物醫學問題，如早期癌癥的染色質結構重塑，細胞內單分子相互作用，糖尿病眼睛缺氧的分子途徑，中風的腦血流動力學反應。

美國西北大學BME研究領域之一成像研究方向是為了提供對人體疾病過程的新見解。主要關注的領域是新型磁共振成像(MRI)成像技術的發展和先進數據分析方法的集成。目標是通過開發新的和創新的成像技術來評估整個人體的組織形態、身體功能和生理過程，從而改善診斷和治療計劃。位于芝加哥市中心校區的轉化成像中心(CTI)擁有五個專用的神經、身體和高場臨床前研究MRI系統，并與Feinberg醫學院的醫生和科學家進行了強有力的跨學科合作，為MRI采集和分析方面的新進展的成功轉化提供了理想的環境。教職員工橫跨BME、放射學和醫學院的其他院系，在創新的脈沖序列和圖像重建方法、心臟結構和血流動力學、腦血管功能、功能磁共振成像中的信號處理、先進硬件開發、引導腦刺激技術、腦活動的術前測繪、脊髓成像、圖像引導癌癥治療、納米粒子和靶向藥物輸送以及機器學習方面帶來了專業知識。

與范伯格醫學院放射學系合作，主持了美國國立衛生研究院資助的磁共振成像研究生培訓項目(TPMRI)，以支持西北大學BME的博士預科學生。目標是讓學生在參與創新的MR研究的基礎上深入了解MR物理和工程原理以及臨床應用，特別強調博士和博士之間的相互作用，以實現臨床轉化研究。該計劃提供專門的資源，以培養撥款寫作技能，通過輪崗進行臨床接觸，以及專門的研討會，期刊俱樂部和講習班，以培養具有全方位專業技能和科學見解的有能力的科學家，這些技能和科學見解是在這個迅速發展的醫學成像領域取得成功所必需的。

Medical Devices and Instrumentation （醫療器械與儀器）

研究內容：

美國西北大學BME專業醫療設備和儀器的研究重點是概念化、設計、制造和驗證新的治療和診斷工具。這包括范圍廣泛的醫療設備，從用于化學、光學和電氣接口的侵入性植入式設備，用于生命體征和健康監測的可穿戴貼片，以及非接觸式磁刺激和成像工具。

生物醫學工程與化學、材料、電氣工程和機械工程交叉領域的研究人員使用詳細的計算模型和實驗室實驗來分析醫療設備與人體在細胞、組織和器官尺度上的相互作用。該領域的研究還解決了與電源、數據傳輸或車載數據處理相關的挑戰。這些工作涉及基礎、轉化和臨床研究，通常需要與監管機構密切互動，以實現下一代醫療器械。

Neural Engineering（神經工程）

研究內容：

美國西北大學BME專業神經工程擴展和應用神經系統的基礎知識，從分子水平到系統水平，以開發對醫療和其它應用有用的技術。我們在康復領域的研究項目是對我們許多神經工程工作的補充。這些項目使用定量方法來研究導致感覺運動障礙的機制，并結合生物和工程科學的原理來推進對這些障礙患者的護理和治療。我們的大部分康復研究都是與Shirley Ryan Abilitylab合作進行的，為教師和學生提供了接觸患者和動態臨床環境的機會。

生物醫學工程的神經工程和康復社區橫跨我們的兩個校區，并在實驗室提供研究機會，重點是定量基礎和臨床神經科學，神經力學，計算建模，神經假肢，機器人和人機界面。