生物医学工程领域为该领域、其研究人员和学生带来了美好的未来。

IEEE是世界上最大的致力于推动人类技术进步的技术专业组织，它和IEEE医学与生物学工程协会(IEEE EMBS)最近发表了一份关于生物医学工程领域的详细立场文件，题为“生物医学工程接口的重大挑战”工程和医学。” 该论文发表在IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology (IEEE OJEMB) 上，由来自全球 34 所著名大学的 50 名知名研究人员组成的联盟撰写，为全球范围内共同努力实现技术和应用奠定了基础。医学突破。

在立场文件中代表匹兹堡大学的是斯旺森工程学院美国钢铁公司临时院长Sanjeev G. Shroff ;生物工程杰出教授兼 Gerald E. McGinnis 主席;和医学教授。

“我们在这里所取得的成就将成为未来十年改变医学格局的突破性研究的路线图，”该论文的资深作者、约翰斯大学生物医学工程系教授兼主任迈克尔·米勒博士说霍普金斯大学。“该工作组的成果以重要的研究和培训机会为特色，有望在未来几十年在工程和医学领域产生共鸣。”

“自25年前我们生物工程系成立以来，我们见证了皮特斯旺森工程学院、医学院、健康与康复科学学院、麦高恩再生医学研究所、脑研究所之间合作开发的变革性进步和新技术，以及匹兹堡大学医学中心 (UPMC)，”Shroff 博士说。“生物医学工程领域正处于其发展的关键时刻，需要反思过去并确定将继续改善人类状况的独特挑战。这些通过全球辩论提出的新的重大挑战将有助于指导我们的学术项目和研究以及为下一代生物工程师做好准备。”

该立场文件是经过两年讨论的结果，最终由 IEEE EMBS 以及约翰·霍普金斯大学生物医学工程系和加州大学圣地亚哥分校生物工程系组织了为期两天的研讨会。通过研讨会的过程，研究人员确定了五个尚未解决的主要医学挑战，但通过先进的生物医学工程方法解决这些挑战，可以极大地改善人类健康。通过关注这五个领域，该联盟制定了未来研究和资助的路线图。

生物医学工程面临的五大挑战

连接精准工程和精准医学，打造个性化生理学

在日益数字化的时代，我们拥有可以收集大量患者数据的技术，临床医生可以添加或提取这些数据。利用这些数据来开发精确的生理学模型，称为“化身”——考虑到多模式测量和合并症、伴随药物、潜在风险和成本——可以将个体患者数据与超个性化护理、诊断、风险预测、和治疗。可穿戴传感器和数字孪生等先进技术可以为应对这一挑战提供解决方案的基础。

为人类健康追求按需组织和器官工程 组织工程

正在进入一个关键时期，按需开发组织和器官(无论是永久植入物还是临时植入物)正在成为现实。为了促进这种模式的发展，需要干细胞工程和制造方面的关键进步以及基因编辑等辅助技术。其他形式的干细胞工具，例如器官芯片技术，很快就可以使用患者自己的细胞来构建，并且可以进行个性化预测并充当“化身”。

利用人工智能 (AI) 设计先进的大脑接口系统，彻底改变神经科学利用人工智能

，我们可以通过日常情况和现实世界的功能来分析大脑的各种状态，以无创地查明病理性大脑功能。创造能够实现这一目标的技术是一项艰巨的任务，但这项任务的可能性越来越大。脑假体可以补充、替代或增强功能，可以减轻神经系统疾病造成的疾病负担。此外，大脑解剖学、生理学和行为的人工智能建模，以及神经类器官的合成，可以揭示大脑的复杂性，使我们更接近理解和治疗这些疾病。

设计免疫系统以促进健康和保健

随着对控制免疫系统的基础科学的深入了解，我们可以战略性地利用免疫系统来重新设计人体细胞，将其作为具有治疗和医学价值的技术。免疫疗法在癌症治疗中的应用提供了工程原理与疫苗、基因组、表观基因组和蛋白质工程创新以及纳米医学技术、功能基因组学和合成转录控制方面的进步相结合的证据。

为生物体重新利用和基因组扰动设计和改造基因组

尽管基因组学在过去几十年里取得了快速进步，但我们改造基因组 DNA 的能力仍然存在障碍。了解人类基因组的设计原理及其活性可以帮助我们为许多不同的疾病创建解决方案，其中涉及将新功能植入人类细胞，有效利用表观基因组和转录组，以及构建新的基于细胞的疗法。除此之外，体内基因工程的基因传递方法仍然存在重大障碍，我们认为生物医学工程是解决这一问题的一个组成部分。

“这篇论文代表了生物医学工程进步的一个重要里程碑，这只能通过密切合作而不是许多孤立的个人的工作才能实现，”联盟成员、生物医学工程系创始主席 Metin Akay 博士说。休斯顿大学和 IEEE EMBS 大使。“我们共同致力于推进以患者为中心的技术、医疗保健的有效性和可及性——这超出了学术机构的范围——并提高医疗保健质量、降低成本并改善全世界的生活。”

“这些重大挑战提供了独特的机会，可以改变工程和医学的实践，”该工作组的主要作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程系杰出教授 Shankar Subramaniam 博士及过去IEEE EMBS 主席。“多尺度传感器和设备形式的创新、人形化身的创建以及人工智能驱动的异常逼真的预测模型的开发可以从根本上改变我们的生活方式和对疾病的反应。机构可以彻底改变生物医学和工程教育，培训最伟大的人才来解决有史以来最重要的问题——人类健康。”