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将实现的十大人体医学装置和疗法
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1、磁性大脑刺激装置
据统计，“百忧解”(Prozac)等治疗药物不会对百分之二十的抑郁沮丧患者产生积极的治疗效果，而传统的最后治疗选择?电体克疗法。近期，来自世界各地的医学研究人员开始调查一项新的治疗抑郁沮丧病的新方法——转换颅侧磁性刺激法(TMS)，在这种方法下，由一个附着在头皮上的金属线圈可产生磁性脉冲，形成的少量电流可作用于大脑，这些磁性脉冲将刺激大脑区域“抑郁沮丧”的神经细胞。
2008年春季，这种治疗方法由以色列公司Brainsway宣称已顺利通过临床测试，并且推出最新版的该装置——深度转换颅侧磁性刺激法。该公司执行总裁尤兹-索费尔(Uzi Sofer)说：“标准转换颅侧磁性刺激装置的磁场作用力可在大脑表皮延伸0.5英寸，但是深度转换颅侧磁性刺激装置的线圈通过延伸磁场，使磁性从神经末梢边缘进入到头骨的不同区域，从而能够深入地刺激大脑神经细胞。这意味着这是首次临床医师能够深入大脑边缘系统，大脑边缘系统对于人体情绪控制具有重要作用。迄今为止，转换颅侧磁性刺激装置为医学研究人员带来了希望，接受该疗法的64位抑郁沮丧患者中40%在临床治疗阶段出现了显著好转。当索费尔在向美国食品及药物管理局提交批准申请时，评估深度转换颅侧磁性刺激装置能够深入大脑皮层进行刺激治疗，对于治疗帕金森症综合症等其他大脑神经疾病具有特殊效果。
2、干细胞脚手架
医师在对受伤组织进行干细胞治疗的过程中，干细胞需要一个脚手架完成发育生长，然而类似于塑料等人造材料却无法实现，人体会拒绝此类物质。美国纽约伦斯勒理工学院生物工程师拉维-凯恩(Ravi Kane)有效地解决了以上培育干细胞的脚手架问题，他使用藻酸盐作为生物可分解的干细胞培育框架，据悉，藻酸盐是褐海藻中一种复杂的碳水化合物质。一种叫做微球体(microsphere)的延时释放微观珠状物质嵌入这个藻酸盐脚手架中，同时结合一种叫做藻酸盐裂解酶的汽化酶。作为实验结果，这种由藻酸盐物质构成的脚手架以可协调比率在人体内进行降解。
凯恩希望这种藻酸盐脚手架可使医生能够将干细胞直接植入受损组织，比如：将健康的骨骼干细胞植入骨骼折断碎裂的区域；将神经干细胞植入被阿兹海默症损坏的大脑组织等。他指出，未来的干细胞脚手架还可以同时送递干细胞和治疗性药物。
3、即时诊断
早在1954年，骑警就开始应用呼吸测醉仪来协助判断司机是否酒后驾驶及测定酒精摄入量。美国科罗拉多州物理学家叶军(音译)将这一观点推广应用至一个全新领域——医学诊断学。他设计的这一仪器能够从呼出物中分辨出数以千计的不同生物分子，这些生物分子能够提示某些疾病的存在，诸如癌变或是囊性纤维化病变。这种瞬间诊断技术建立在一种称为光学频率梳状发生器的仪器上。这一仪器能够发出广谱的光波，与空气中的悬浮物相互作用。叶军说：“仪器发出的光波构成了规则的梳状立体结构，当呼出的大分子穿过这种结构时所引起的共振频率使得这一结构就如掉齿的梳子。”例如，如果所得结果提示一氧化碳、过氧化氢、一氧化氮的存在，我们就可以判定患者可能患有哮喘病。叶军说，“只需一秒，诊断立现，无须再像从前一样，诊断结果需要等待数天。”
4、预防性抗癌治疗
全球科学家们正致力于新的抗癌治疗方案，例如更为有效的化学治疗，更为合理的骨髓移植手段等。美国约翰霍普金斯大学生物化学家托马斯-肯斯勒(Thomas Kensler)的研究却使得这一切变得毫无意义。他和他在达特默思学院的同事一起开辟了一条与众不同的道路——将细胞恶变消灭在萌芽状态。就如地震或是雪崩，癌变也是一系列不稳定状态的最终结果：异常细胞在异常的时间聚集到异常的地点，细胞间的正常抑制作用消失，细胞不断的增殖分化。肯斯勒在实验室中利用一种称为CDDO-Im的化合物处理健康组织，成功地打乱了这一系列状态。源自植物酸的 CDDO-Im激活了组织中的自然酶，这些酶蛋白能够将有毒化合物从细胞中移除，而这些化合物以致基因突变的方式导致癌症的发生。CDDO-Im对患者的效应也许在数年内无法显现，但它必然存在。肯斯勒称，目前很多医师已经就遗传易感性及环境暴露方面给健康人群以更多建议，而我们的目标是将癌变扼杀于起病之初。
5、可植入式纳米金属丝
如果王中林的方法可行，医师办公室的例行血压检查将很快成为历史。美国佐治亚理工学院物理学家已经设计出可以持续监测人体血压变化的可植入性纳米金属丝，这使得病人自行监测生命体征成为可能。
这种植入式纳米线传感器是如何工作的？
我们用来植入的纳米金属丝具有两大特征：半导体性和压电性。这就意味着：如果一个外来机械力，诸如血管收缩等，使得纳米金属丝弯曲，在金属丝内部便会产生一个电场，而电场的出现能够改变金属丝的导电率，我们可以通过测量金属丝的导电率来获知这一系列变化。
这一技术较之以前有哪些改进呢？
人们以前测血压是将袖带裹在上臂位置，与新一代相比，那确实太过巨大，而传感器可直接植入上臂，并且能实现即时监测。病人只需佩戴一只表型记录仪，如果有异常出现，这一记录仪将即刻向患者或他们的医师发出警报。
这一新技术还可应用于哪些领域？
科学家们经常需要对微小压力变化的自动监测，例如数百公里长的油气管道，类似的传感器可在防止潜在爆炸发生方面提供一定的帮助。
6、超高速红外线激光器
长期以来，抗病毒药物和抗生素是抗HIV和抗葡萄球菌的一线用药，但它们同时具有许多严重副作用。抗病毒药物破坏人体肝脏及胰腺的正常组织，抗生素对耐药菌无效。美国亚利桑那州物理学家凯特-特森对此提出了有效解决方案，他开发了多用途的治疗工具——超高速红外线激光器，可在不损伤周围组织的前提下迅速杀灭细菌病毒。特森的方法之所以如此新颖有效，是因为他的激光器是通过机械手段消灭病原体而不是化学或生物手段。他说，“我们利用这种激光器在细菌病毒的蛋白外壳上产生巨大的振动，使其处于高能状态，在这一状态下，其蛋白外壳上的某些薄弱连接便自动断裂。”由于哺乳动物的细胞不具有这种蛋白外壳，这一方法便可在不损伤患者自身的前提下消灭病毒细菌。特森称，虽然大规模的临床研究尚未最终结束，生物体外的前期试验表明，这一激光器可有效的杀灭HIV病毒。基于我们迄今为止的进展，对于这一激光器数年内实现临床应用，我始终保持乐观态度。
7、靶向治疗法
药物可以对症治疗疾病的症状，但是当其被不加鉴别地吸收进入血液循环，这些药物将出现很多副作用。例如，化疗药可引起恶心、脱发，抗生素可引起疲乏无力、呼吸急促。为了使患者避免副作用的发生，荷兰飞利浦公司制药部门正在研发等量药物靶向治疗系统。飞利浦公司的科学家们将药物微粒在显微镜下放入碳氟化合物气体小泡中，然后将小泡注入到患者的血液循环中。当小泡到达指定治疗区后，技术人员给予一个高能超声脉冲。这一项目的主要研究员克里斯多弗-霍尔(Christopher Hall)说：“当你检测到某一超声回波时，小泡破裂，微粒散开。”霍尔希望医生们有一天能够用这一技术靶向治疗前列腺、乳房、脑部癌症，消除那些常与治疗相关的严重身体损耗。他说，“微泡使我们更合理的给药，我们能够将适当药物高浓度靶向传递到我们希望的部位。”
8、血流机器人
目前在临床测试中，如果要移除肿瘤组织或动脉血管中的噬斑将需要很长时间的临床治疗。但现在由以色列科技学院工程师奥德-萨罗蒙(Oded Salomon)研制出一种蚊子大小的机器人，这些微型机器人在无须创口治疗的条件下，便能够完成外科手术治疗，并且治疗之后人体恢复速度很快。据悉，萨罗蒙研制血流机器人的灵感来自于上世纪80年代电脑游戏《激光外科医生》。萨罗蒙最新研制的微型机器人直径仅有1毫米，被命名为“ViRob”，它能够使用其倒钩金属手臂捕捉动脉和血管中诸如噬斑等物质，使用嵌入式切片装置切除少量组织。
为了实现更多的手术治疗目标，也对外科医师提出更高的挑战，然而ViRob机器人却并不存在类似的局限性。当医师将这种微型机器人注入人体血管之中，操作员通过改变外磁场环境形成不同的频率，能够熟练控制这种微型机器人的行进速度和方向。萨罗蒙说：“你无须在人体外部进行手动控制机器人，它们可以抵达人体中手术刀难以到达的某些区域，此外该疗法并不像手术切口方法那样伤口不宜愈合等。”他还指出，更令人感到惊奇的是，这种新型疗法完全可以实现医生远程操控治疗。他预测在未来5年内，专科医生将开始该疗法用于活体检查和血管修复。
9、EKG贴片
这种EKG贴片能够在清晨时分唤醒人们，粘贴在你胸部的轻薄贴片能在每天的生活中确保计算机有效地监控贴片的正常工作状况。来自荷兰霍尔斯特中心擅长视觉动机诱发研究领域科学家朱莉-彭德斯(Julien Penders)正在研制新一代的EKG监控贴片，它将在尺寸大小和便利性方面更加有效。他说：“如果使用传统的EKG系统，你将用一个电极贴片连接到你的夹克口袋中的一个硬金属盒。我们的目标是进一步完善该装置，使它能够穿戴在身体的任何表面上。这种装置的超压缩设计的秘密在于芯片能够探测到贴片电极的信号，同时信号可以无线传输至计算机中。
10、纳米等级癌细胞“战士”
在上世纪60年代的科幻电影《神奇旅程》中，科学家缩小了一支医学小组成员，让他们乘坐潜艇进入患者体内进行有效的治疗。目前，美国麻省理工学院生物学工程师桑吉塔-博蒂亚(Sangeeta Bhatia)能够将科幻情节变成现实，她研制出一种纳米粒子技术能够直接针对癌细胞治疗，并在癌细胞周围释放出化疗药物。
如何研制显微镜比例的癌症“战士”？
在博蒂亚就读麻省理工学院博士学位时，她使用微细加工工具建造半导晶体芯片，用于组织工程学恢复肝功能。之后我产生更广的兴趣，利用纳米技术应用于人体的各个部分。
这种新型疗法什么时间能够应用于临床患者治疗？
预计这种纳米等级癌细胞“战士”疗法将在未来5-10年获得美国食品及药物管理局的监督审批通过。在此期间，我们也研制一些原料用于跟踪人体肿瘤组织，无论这些肿瘤组织变得扩散或者开始转移，该疗法都能够在肿瘤细胞扩散之前进行有效治疗。 |
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