休斯敦大学生物医学工程系创始系主任、JohnS. Dunn 教授 Metin Akay 是来自 34 所精英大学的 50 名顶尖科学家之一，他发布了突破性研究路线图，以在未来十年改变医学格局。

该论文代表全球最大的致力于人类技术进步的技术专业组织电气和电子工程师协会 (IEEE) 以及 IEEE 医学与生物学工程协会 (IEEE EMBS) 发表，重点关注五项前沿进展生物医学工程及其在医学中的应用。

联盟成员 Akay 表示：“这篇论文为医疗保健工程创新的发展提供了宝贵的指导，使我们能够提高医疗保健质量，降低成本，最终改善全世界人民的生活。” “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，特别是针对慢性病、药物滥用和精神障碍等重大医疗保健挑战。”

尽管正在进行的会议和小组工作花费了三年多的时间，但这份立场文件是由 IEEE EMBS 和约翰霍普金斯大学生物医学工程系以及加州大学圣路易斯分校生物工程系组织的为期两天的研讨会的结果。迭戈.

通过研讨会，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。

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

，我们有机会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。

IEEE EMBS 拥有遍布全球约 97 个国家/地区的 12,000 多名会员，致力于培养奖学金并提供最佳实践、新信息、创新想法和各种专家意见，重点关注生物医学工程(科学发展最快的领域之一)。