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目前药物似乎是治疗疾病的首选方法。人类一直幻想着,如果有一天植入式设备能让病人不再依赖药物,那该有多理想。

今天,梦想正在变成现实。最近,在英国医学科学院的年度论坛上,纽约费恩斯坦研究所所长凯文·特蕾西教授透露,研究人员已经迈出了用电极神经刺激代替化学药物的第一步。

未来医疗卫生的发展趋势

“植入”一词在医学领域已被广泛使用,其前提是挽救生命和修复残疾,如心脏起搏器、脑神经刺激器和耳蜗植入器。这些成熟的医疗技术已经在现实生活中得到广泛应用。

早在4年前,3岁的聋哑男孩格雷森·克伦普在美国接受了第一次将儿童辅助听觉芯片植入脑干的手术,并第一次听到了这种声音。2008年,当另一个芯片被植入芬兰Tejo的视网膜时,40岁的Tejo 10年来第一次能够看到和识别一些物体。他不仅阅读用大号字体印刷的信件,还认出了他的亲戚。

几乎所有的肿瘤患者都害怕阿片类药物,并且不想依赖它们。作为回应,英国科学家声称他们正在开发一种医疗植入设备。医生将能够实时跟踪肿瘤的生长。需要输送多少药物以及在哪里输送也将是更有针对性的。这对医生和病人都很有吸引力。

心脑血管疾病、糖尿病、癌症、慢性呼吸道疾病等常见慢性病已成为主要死因。由于慢性病病程顽固,治疗依赖于长期及时的药物治疗,给患者的生活带来极大的不便。如何摆脱长期药物治疗给患者带来的痛苦是各国科学家一直努力开发的目标。英国制药巨头葛兰素史克公司的科学家最近宣布,他们将在未来几年开发一种可以治疗慢性疾病的微型植入式设备。这种设备一旦研制成功,将为慢性病的治疗带来重大突破,甚至使病人逐渐摆脱对药物的依赖。可以说,将这些技术应用于慢性病的治疗是未来医疗卫生领域的发展趋势。

医用植入设备:小芯片,大未来

中国在自主研发方面并未落后。

在帕金森病的治疗中,药物治疗是大多数患者的首要考虑。20世纪60年代末,医生通过手术在大脑中植入电极来控制震颤,以避免长期药物治疗引起的药物效应降低。

深部脑刺激被称为“脑起搏器”,是临床应用尖端技术的典型代表。1995年,美敦力的第一代大脑起搏器被投入临床试验,用于治疗原发性震颤和帕金森氏震颤。很快,作为一种新的治疗方法,大脑起搏器在全世界变得流行起来。20世纪90年代末,中国开始引进这项技术,但美国公司对这项技术的独家垄断导致设备价格高,临床推广缓慢。

医用植入设备:小芯片,大未来

在科技部的支持下,清华大学和Pinch的医学研究团队自主研发了单通道、双通道、充电式等系列脑起搏器,成功打破了美国的技术垄断。据北京天坛医院神经外科教授张建国介绍,国产神经控制技术产品不仅大幅降价,而且显示了其技术上的后发优势。远程程序控制、变频刺激和3.0T核磁共振兼容性等创新已开始在世界领先。

世界上现有的大脑起搏器与高场强磁共振扫描不太兼容,但清华大学神经调节技术国家工程实验室主任李教授透露,该研究团队已经发明了一种基于碳纳米材料薄膜和其他封装的新电极结构。这意味着,在未来的核磁共振设备下,清华的大脑起搏器可以正常工作,病人可以安全地接受核磁共振检查。目前,该产品正处于临床试验阶段。

医用植入设备:小芯片,大未来

中国研究人员不仅在“大脑”方面取得了一些成就,而且在“人造心脏”方面也显示了他们的才华。几天前,北京大学第三医院传来了令人兴奋的好消息。中国自主开发制造的“人造心脏”有可能打破西方国家的垄断,让更多的中国人有条件地接受这种治疗,从而获得生命的延续。

植入设备的“便携式”和“非便携式”

植入式设备显然比可穿戴式设备更便于携带,但另一个问题也是最大的问题是拆卸和组装变得极其不方便,因为将电池放入体内或经常将这些设备取出体外以补充能量是不现实的。这个问题能否解决将决定这个行业能否健康发展。

为了解决这个问题,马萨诸塞州德雷珀实验室的研究小组开发了一种可生物降解的电池。只要它被植入体内,能量就能产生,并能传递到所需的地方,然后能自动融化。这项发明无疑推进了植入智能设备的过程。

类似地,加州大学洛杉矶分校和康涅狄格大学的一组研究人员设计并开发了一种新的能量存储系统,称为“生物超级电容器”,由石墨烯电极和人体蛋白质层组成,可以使植入式医疗设备不再依赖电池提供能量。此外,其他研究包括利用人体内的葡萄糖为植入式设备提供动力。例如,马铃薯电池虽然体积小,但更先进。

有了国外的新研究成果,中国不会落后。最近,中国复旦大学开发了一种可以植入人体静脉的光发生器。据报道,该发生器是基于有序排列地缠绕在聚合物芯上的碳纳米管,纤维流体纳米负责相对运动,从而通过纤维分层获得血流梯度力。虽然这项技术仍处于早期阶段,但他们已经将该装置植入青蛙体内,实验结果令人满意。由于其极高的安全性和安全性,该发生器将在未来的临床中使用,并将为植入式医疗设备技术做出贡献。

医用植入设备:小芯片,大未来

经过多年的研究,行业专家普遍认为植入式设备是可行的,但由于受手术水平和个体差异的影响,没有一种医疗设备能保证植入式电子设备的100%安全性。

中国科学院深圳先进技术研究所医学芯片设计办公室的专家表示,植入式设备是一个多学科研究领域,涉及生物医学工程、微电子学、医学等。各领域专家需要全面解决芯片尺寸大、电池寿命短、生物相容性差、免疫排斥等问题。可以明确指出,“植入式装置在正常使用范围和安全期限内是安全的”。

随着植入式医疗器械技术的发展,越来越多的领域将得到支持。尽管其安全性在短期内会受到广泛质疑,但人们仍然相信这些技术和设备将成为未来临床医学的重要组成部分。

来源:联合新闻网

标题:医用植入设备:小芯片,大未来

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