生物醫(yī)學(xué)工程醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)備研發(fā)實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要

2023年7月10日至2023年9月5日，我在一家生物醫(yī)學(xué)工程公司擔(dān)任研發(fā)助理，參與高端醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的核心部件研發(fā)。通過8周實(shí)習(xí)，我主導(dǎo)完成了3套磁共振成像系統(tǒng)線圈模塊的仿真建模，優(yōu)化了傳輸效率，將理論效率從78%提升至86%；協(xié)助團(tuán)隊(duì)完成2項(xiàng)技術(shù)專利的文獻(xiàn)調(diào)研與草擬，涉及新型射頻脈沖序列設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)驗(yàn)證通過內(nèi)部評(píng)審；運(yùn)用MATLAB和COMSOL軟件進(jìn)行電磁場與信號(hào)處理算法的仿真，累計(jì)運(yùn)行仿真模型超過500次，輸出分析報(bào)告12份。實(shí)習(xí)期間，系統(tǒng)學(xué)習(xí)并實(shí)踐了“參數(shù)化建模迭代優(yōu)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的研發(fā)閉環(huán)方法論，該方法可復(fù)用于同類電磁兼容性設(shè)備的研發(fā)流程中。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

1實(shí)習(xí)目的

希望通過實(shí)踐了解生物醫(yī)學(xué)工程醫(yī)療器械的研發(fā)全流程，掌握至少一項(xiàng)核心仿真技術(shù)，提升解決實(shí)際工程問題的能力。

2實(shí)習(xí)單位簡介

我在的這家公司主要做高端醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，以磁共振和超聲波系統(tǒng)為主，研發(fā)團(tuán)隊(duì)不大但技術(shù)積累挺深，實(shí)驗(yàn)室有十幾個(gè)工程師，設(shè)備更新得比較快。

3實(shí)習(xí)內(nèi)容與過程

剛?cè)サ那皟芍苤饕鞘煜きh(huán)境，導(dǎo)師給我發(fā)了5篇關(guān)于射頻線圈設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)，要求我總結(jié)前人常用的激勵(lì)模式。我花了12小時(shí)把電磁場耦合、品質(zhì)因數(shù)這些概念弄懂，還用學(xué)校帶的軟件畫了張線圈布局的草圖。

第3周開始參與實(shí)際項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)在開發(fā)一款緊湊型磁共振系統(tǒng)，我的任務(wù)是優(yōu)化頭部線圈模塊的匹配網(wǎng)絡(luò)。原設(shè)計(jì)傳輸效率只有78%，我在導(dǎo)師指導(dǎo)下用MATLAB做了參數(shù)掃描，調(diào)整了電容和電感的數(shù)值分布，迭代了15版仿真模型，最后測得效率提升到86%，但線圈體積還是偏大。

遇到的一個(gè)硬骨頭是散熱問題，線圈工作時(shí)溫升超標(biāo)0.8℃，影響成像信號(hào)穩(wěn)定性。導(dǎo)師建議我研究傳導(dǎo)冷卻，我自己找資料學(xué)了熱傳導(dǎo)仿真，但第一次跑模型時(shí)邊界條件設(shè)得太理想化，結(jié)果誤差太大。后來跟著工程師們一起調(diào)試了3天，才把模型精度調(diào)到能用于預(yù)研的程度。

實(shí)習(xí)后半段參與了一項(xiàng)技術(shù)專利的文獻(xiàn)調(diào)研，整理了20篇國外相關(guān)論文，重點(diǎn)摘錄了3個(gè)新型射頻脈沖序列的設(shè)計(jì)思路，用LaTeX格式輸出了一份技術(shù)報(bào)告，雖然只是輔助工作，但讓我對(duì)專利布局有了直觀認(rèn)識(shí)。

4實(shí)習(xí)成果與收獲

完成了3套線圈模塊的仿真建模，輸出分析報(bào)告12份，其中2份被團(tuán)隊(duì)采納用于下一階段設(shè)計(jì)。學(xué)會(huì)用COMSOL處理復(fù)雜邊界條件的電磁場問題，掌握了射頻電路與熱管理的聯(lián)合仿真流程。最大的收獲是意識(shí)到工程研發(fā)不是閉門造車，需要反復(fù)溝通驗(yàn)證，有時(shí)候一個(gè)微小的參數(shù)變動(dòng)可能引發(fā)連鎖反應(yīng)。

5問題與建議

公司的培訓(xùn)機(jī)制比較松散，新人需要自己找資源學(xué)習(xí)，我花了3天才找到實(shí)驗(yàn)室廢棄的設(shè)備手冊(cè)。建議可以建立更系統(tǒng)的入職培訓(xùn)計(jì)劃，比如每周安排一次技術(shù)分享會(huì)。另外我的崗位匹配度不算高，被分配的任務(wù)偏底層仿真，希望未來能有更多機(jī)會(huì)接觸硬件調(diào)試。如果能提供一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測試流程培訓(xùn)就更好了。

三、總結(jié)與體會(huì)

1實(shí)習(xí)價(jià)值閉環(huán)

這8周，我從一個(gè)只會(huì)紙上談兵的學(xué)生，初步觸摸到了醫(yī)療器械研發(fā)的真實(shí)脈搏。7月10日剛進(jìn)公司時(shí)，我對(duì)射頻脈沖序列的參數(shù)優(yōu)化幾乎零概念，只能幫著跑一些基礎(chǔ)的COMSOL仿真。到9月5日離開時(shí)，我已經(jīng)獨(dú)立完成了3套線圈模塊的效率優(yōu)化，將理論傳輸效率從78%提升至86%，這個(gè)過程反復(fù)調(diào)試模型參數(shù)超過200次，每個(gè)細(xì)節(jié)都要求數(shù)據(jù)對(duì)得上。導(dǎo)師最后給我的反饋是仿真結(jié)果可以支撐后續(xù)實(shí)驗(yàn)，這讓我覺得之前的努力特別實(shí)在。

最有成就感的是解決那個(gè)散熱難題，線圈溫升超標(biāo)0.8℃時(shí)，我連續(xù)3天跟著工程師在實(shí)驗(yàn)室待到晚上10點(diǎn)，從單純套用公式到學(xué)會(huì)設(shè)置非均勻邊界條件，熱仿真模型的誤差從30%降到了5%，那一刻真切體會(huì)到理論結(jié)合實(shí)踐的價(jià)值。

2職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)

這次經(jīng)歷讓我確定了自己想在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備領(lǐng)域深耕，特別是射頻與電磁兼容方向。實(shí)習(xí)中接觸到的脈沖序列設(shè)計(jì)與線圈優(yōu)化，現(xiàn)在看都是我的弱項(xiàng)，下學(xué)期我就打算報(bào)一個(gè)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)課程，把MATLAB的信號(hào)處理工具箱再啃一遍。團(tuán)隊(duì)用的COMSOL版本我也沒資格安裝，打算趁寒假自己配個(gè)虛擬機(jī)環(huán)境，把之前沒時(shí)間練的模塊化建模多練練。

導(dǎo)師說我的仿真速度還可以，建議我考個(gè)PMP證書，增加項(xiàng)目協(xié)調(diào)能力，我當(dāng)時(shí)覺得挺有意思，現(xiàn)在正研究考試大綱。從學(xué)生思維到職場思維，最明顯的變化是責(zé)任感，以前做實(shí)驗(yàn)隨便點(diǎn)，現(xiàn)在知道每個(gè)參數(shù)改動(dòng)都可能影響病人數(shù)據(jù)，這種敬畏感是課堂上學(xué)不到的。

3行業(yè)趨勢展望

公司今年新立項(xiàng)了2個(gè)AI輔助診斷的項(xiàng)目，我在調(diào)研專利時(shí)看到，像深度學(xué)習(xí)識(shí)別病灶這類應(yīng)用正和傳統(tǒng)硬件結(jié)合得越來越緊。我整理的那份射頻脈沖序列技術(shù)報(bào)告，其實(shí)也隱含了脈沖編碼成像和并行采集等未來技術(shù)方向，雖然只是輔助工作，但讓我意識(shí)到生物醫(yī)學(xué)工程真的在快速迭代。比如他們現(xiàn)在用的并行采集技術(shù)，我算過如果線圈陣列優(yōu)化再好30%，信噪比就能提升一倍，這讓我對(duì)技術(shù)突破的可能性充滿期待。

實(shí)習(xí)最后兩天看團(tuán)隊(duì)在測試新一批的線圈，那個(gè)緊湊型磁共振系統(tǒng)比去年版本輕了1.2公斤，醫(yī)生用起來方便很多。我突然明白，所謂創(chuàng)新就是把性能、成本、便攜性這些矛盾點(diǎn)平衡好，這比單純追求參數(shù)指標(biāo)難得多。行業(yè)里那種既要又要還要的矛盾感，比學(xué)校課題自由多了，但也正是這種挑戰(zhàn)讓我覺得生物醫(yī)學(xué)工程特別迷人。

四、致謝

1

感謝公司給我這次實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我看到了醫(yī)療器械研發(fā)的真實(shí)樣子。

2

特別感謝我的導(dǎo)師