书城医学抗衡衰亡的现代医学(新编科技大博览·A卷)
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第26章 医学新视野(3)

在日常生活中,人们不小心吞下异物,可用内窥镜观察,在其引导下,将异物取出,避免了手术的痛苦,迅速而又方便。

目前世界上的内窥镜已有许多种,有胃镜、食道镜、十二指肠镜、小肠镜、大肠镜,最近还进一步试制成了心脏镜和肾盂镜。微型技术微型技术,就是能将物体的体积变小的技术。微型技术解决了许多人类目前不能解决的难题,有人预言它将在21世纪“大展鸿图”。

目前,医学实验室里出现了一批“跳蚤”,是利用微型技术制造的,它的造型千奇百怪,个头极小,甚至肉眼难以辨认。它们能上天入地,进入人体的血管里去清淤排障,定点定时送药。同时,它们也能像孙悟空一样钻到人的肚子里去“兴风作浪”,在关键部位搞破坏,致使指挥瘫痪……微型技术,实在是“人小鬼大”,无所不至。

据报道,法国科学家研制成功了一种新的肠道探测器,长4厘米,直径约1厘米,里面装满了电子器件,包括自动记录器、微电脑和微型齿轮等等。它的外形像一艘宇宙飞船,因此被誉为“人体飞船”。

这种探测器进入人的肠道后,可以借助齿轮沿着肠道运动,并通过微型电子发射器,将肠道内的情况如实地显示在外面的电子显示屏上。它还能在一个特定的位置吸取肠液,并利用自带的微型实验室来分析肠内的酸性、温度、收缩压以及各种食物的消化程度等。必要时还能按指令在病患处涂抹药物。

在探测器的顶端,可以安装一架微型电视摄像仪,用来直播沿途的图像。如果配上微型手术刀或激光器,便可以遥控它在腹腔内进行手术。

目前,世界上有成千上万名科学家和工程师都沉醉在这个由各种微型机械组成的袖珍世界中,这代表了未来科学技术发展的趋势。在微型机器的应用上,人们首先想到的是医学,微型人体飞船便是一个例子。

医学家们说,有了微型机械,医学大为改观。人们设想,微型机械可以在血液中从事奇特的运输工作,可以连续监测糖尿病人的葡萄糖浓度并输送胰岛素。

在匹兹堡的卡内基——梅隆大学,实验者成功地制成了一个比3根头发丝还窄的液轮。这个液轮和水轮一样,在血液流过它的时候转动。这样就可以靠着血液的动力使这个装置沿着动脉清除动脉壁上的粥样硬化沉淀物。

利用微型剪刀及微型电锯,可以进行精密手术,例如切割视网膜的伤疤组织。美国加州大学德克利分校的专家在1991年制作了一个硅灯泡。它比一根头发丝还细,可以装在注射器的针头上,与光学传感器配合,对可疑的肿瘤组织进行活体组织检查。微型机械可用于杀灭癌细胞和病毒。

当微型机械的能量耗尽时,就人不知鬼不觉地被排出体外。根本不必担心它会变成身体内永远除不掉的垃圾。

科学家还展望了微型技术在医学上广泛应用的光明前景。有的医学科学家提出设想:大型平面电视屏幕上各个光点的亮度都由一个微型机械来控制。那样,如果将这些微型机械输送到人体的各个重要部位,就可以将人体各组织器官的健康状况显示在这个大屏幕上,使医生非常直观地从电视屏幕上看到这些组织和器官的情况。这将是诊断技术的一个突破。

无论是中国古代医家的“望、闻、问、切”的诊断方式,还是现代医学的打针吃药,都在相当程度上采用了“模糊处理”技术。而微型技术则直接深入到人体,就好比是医学家从人体体内将组织解剖出来放在显微镜下观察一样。它比以往的“X射线探测法”和其他的一些诊断技术更加科学。如果技术更成熟的话,还可以用微型机械直接在人体体内完成从诊断到治疗的一整套过程。

微型技术在医学上的广泛应用将引起医学的革命,意义之大,也许将超过X射线发明对医学的贡献。

电子视觉技术

重见光明是每一位盲人的最大愿望,虽然那些应用超声、红外等新技术装备起来的多功能导盲杖、导盲犬已经大大帮助了盲人,但它们离盲人的愿望仍有一定的距离。他们的第一需要仍然是赋予他们眼睛的功能,让他们能看到这个五彩缤纷的世界,而最新的电子视觉技术则可帮助他们实现这个愿望了。

美国科学家发明了一种使盲人复明的装置,它包括一个系在盲人头部的电极和一个可以产生图像的电脑,只要把电脑配备的一个一立方毫米大小的镜头安放在一个人造眼中,再与一个非常精密的电脑相连就会产生图像,盲人通过这个装置可以看到眼前4米以内的景物。

法国科学家研制出一种盲人使用的“电子视觉眼镜”,能使盲人脑海中反映出如实的声像环境。盲人使用这种眼镜,可以识别周围各种障碍物,楼房的高低、汽车的大小、人的高矮他都能知道,甚至连白天和黑夜、晴天和阴天他也能了解。这个装置的核心是一个装在眼镜框中的微型电子摄像机,它对光线非常敏感,可将物体反射的光线转变为各种不同的声音,盲人戴上这种眼镜走路,通过聆听不同的声音就可以了解周围的情况。

对于由于视网膜损伤而失明的人来说,人造视网膜复合晶片可以使他们重见光明。美国科学家发明的这种晶片由一排排的电极和感光器组成,厚度仅为0.02毫米。把晶片移植在接近视觉神经的视网膜上,感光器就可以透过瞳孔接收到光线和影像,由电极向大脑发出脉冲,从而使盲人复明。

近视眼也可以从电子视觉技术中得到帮助。美国科学家研制的“好视力”电子眼镜便是为近视者增强视力的好帮手。这种眼镜酷似照相机镜头,装有一个微型电脑,能把视觉形象通过电脑聚焦于患者的视网膜上,从而增强视力。

还有一种“弱视增益”电子装置,它是应用微型照相机和电子监视器使弱视者看到清晰的物体,最适合于那些因为糖尿病、青光眼、视网膜黄斑变性而视力下降的人。

神奇的高科技将使人的视力大大增强。

X光结晶学

你可能从来没有听说过X光结晶学的名字,也不知道这是门什么样的学问,但是,就像你即使不明白重力是怎么回事,可它却还是会实实在在地影响着我们的生活一样,X光结晶学也在科学生活中影响着一系列学科的进步。没有它,生物学、冶金学、化学都不会在几十年间取得这样大的进展。

X光结晶学基本上可以算是显微镜学的一种,但是,世界上还没有一台显微镜可以把组成物质的原子放大,而X光结晶学就填补了这项空白。科学家们让X光透过细小的结晶粒,把资料记录下来,然后根据折射光线的模式,进行大量的计算工作,最后还原出立方体结构,也就是原子的立体图。20世纪最大的一项科研成果——脱氧核糖核酸(DNA)的立体结构能为人所知,便是X光结晶学的功劳。其他一些物质,如肌红蛋白、血红蛋白等的原子结构也是通过X光结晶学得到的。

X光结晶学还帮助科学家们洞悉了几种物质的立体结构。比如,伤风及感冒病毒的立体结构,这将有利于科学家找到它们的致病原因并削弱其功能,从而可以有效地治疗感冒。一些跟DNA有接触的分子,它们是开启或关闭遗传因子的钥匙,了解了它们的结构,有利于科学家寻找到医治某些疾病的方法。在治疗艾滋病方面,X光结晶学也有其独到的作用。X光结晶学对制药业非常重要。专家认为,只要人们能掌握与某种疾病有关的蛋白质的立体结构,进而研究它的特点和发病过程,就可以采取相应对策,研制出针对这些疾病的药物来。因此,X光结晶学很受重视。

当然,用X光结晶学解析原子结构是件很困难、很繁琐的工作。科学家取得了结晶粒折射光线的模式,还要进行大量的计算工作。以典型蛋白质为例,科学家先要取得3万个折射光线参数,然后进行10万个计算程序的运算,才能取得其结构模式。如果没有超级计算机帮助的话,10万个程序的计算就要花上10年时间。

科学家依靠X光结晶学已经取得了1000多种蛋白质的结构了,到2000年,这个数目可以达到2万个,总有一天,人们可以找到生命本身的结构。

基因疗法

艾米是一个年仅6岁的可爱的美国小女孩,可是,由于遗传的因素,她不幸患有腺苷膜基因疗法病例:出生仅3天的扎卡利·里金斯因ADA基因缺乏,而进行基因治疗,通过输入正常的ADA他获得了痊愈氨酶缺陷症。她身体内无法合成有分解氨基毒素功能的酶,导致血液中大量积累这种由细胞代谢而产生的毒素,使免疫系统中的T细胞和B细胞中毒死亡。艾米整天浑身无力,吃不下饭,不想走动,还出现各种疼痛,小小年纪就吃尽了苦头。

医院在进行了一系列治疗后,发现病情无法缓解,于是他们决定,给艾米实施基因疗法。医生给艾米移植健康的基因,一年多以后,艾米能够自己合成以前不能合成的腺苷膜氨酶了,从此,她又成为一个健康活泼的小女孩了。

人体大约有10万个基因,它们保证了人体的正常运转,一旦基因出现缺陷就会导致人得病。现在人们已经知道的由于基因缺陷引起的基因病有4000多种。基因缺陷是造成25%的生理缺陷、30%的儿童死亡和60%的成人疾病的病因,与人类的健康有密切的关系。

基因病有两类:一类是单基因病,如先天性粘液稠厚后再将健康人的正常基因植入病人体内,以取代有缺陷基因;另一类是多因子病,由一个或几个基因缺陷以及环境因素引起的,如癌症、糖尿病、心血管病、神经变化病等。

针对基因缺陷而导致的病变,可以进行基因治疗方法。它的主要过程就是先诊断病人所缺陷的基因,然后再将健康人的正常基因植入病人体内,以取代有缺陷的基因,恢复该基因的功能,达到治疗基因病的目的。

几年前,基因疗法还只是一个梦想,现在,基因疗法已经深深地渗透到了医疗的各个领域了。现在的研究成果表明,人们已经采用了37种技术路线、21种基因标记对临床上不同疾病进行过实验治疗。

动物实验治疗证明,基因疗法对遗传疾病、恶性肿瘤、病毒性传染病、心血管病等方面的90余种疾病有很好的治疗前景。基因疗法作为一种成熟的治疗手段推向临床已是指日可待了。我国也于1993年在北京成立了中国医学科学院基因治疗中心,对基因疗法进行研究和推广实施。

活细胞疗法

随着基因细胞培养技术的提高和完善,近年来,国际上兴起了一种用活细胞作为治疗剂,医疗各种疑难遗传病症的“活细胞疗法”。这一新兴的医疗方法主要采用遗传工程在体外繁殖患者的自体细胞,包括淋巴细胞、骨髓细胞、肿瘤浸润的细胞、异体的胚胎细胞、婴儿脐带细胞、胸腺细胞等活细胞,使之扩增或产生具有疗效的物质(抗体、蛋白、激素等),再将这些活细胞注入或植入患者体中,来医治一些恶性肿瘤和血癌等疾病。从国内外临床实验和应用来看,这种活细胞疗法对癌症、白血病、糖尿病、血友病、烧伤以及艾滋病等严重的遗传病、传染病都有明显的疗效。

这种新疗法的发明使治疗癌症的办法由手术,放射疗法和化疗这3种,发展到4种疗法。这种疗法分3步进行,第一步是用外科手术切下患者的一部分癌组织;对基因疗法的研究在发达国家已成为最前沿的领域第二步,用设备改变癌细胞的遗传基因,使其变成能产生一种抗癌物质的细胞;第三步,将这些改造后的细胞由患者大腿部重新注入人体内。这些细胞一旦进入人体,便会对患者的癌细胞发动进攻。这种治疗办法在于发挥患者免疫系统的能力战胜自身的疾病。1991年10月8日,美国全国卫生研究所的史蒂文·罗森堡博士给一名患晚期“黑瘤”癌症的病人,用这种活细胞疗法成功地进行了一次人体试验。

罗森堡指出,这种活细胞疗法最大的优点,就是可以向扩散的癌症进攻而不伤害正常细胞。

脑磁图

人的颅脑周围也存在着磁场,这种磁场称为脑磁场。但这种磁场强度很微弱,要用特殊的设备才能测知并记录下来。需建立一个严密的电磁场屏蔽室,在这个屏蔽室中,将受检者的头部置于特别敏感的超冷电磁测定器中,通过特殊的仪器可测出颅脑的极微弱的脑磁波,医生正在对一位患者的脑磁图进行诊断。再用记录装置把这种脑磁波记录下来,形成图形,这种图形便称作脑磁图。它是反映脑的磁场变化,此与脑电图反映脑的电场变化不同。脑磁图对脑部损伤的定位诊断比脑电图更为准确,加之脑磁图不受颅骨的影响,图像清晰易辨,故对脑部疾病是一种崭新的手段,为诊断发挥其特有的作用,要与脑电图结合起来,互补不足(脑电图易受过多电活动的干扰,也受颅骨影响,波幅衰减等),其诊断更准确。

三维超声波扫描

美国科学家已开发出一种三维超声波扫描技术,该技术能使医生们就像在病人身体上开了一扇窗子一样研究病人的体内器官。该技术的发明者之一、北卡罗来纳州杜克大学新兴心血管技术工程研究中心的主任奥拉夫·拉姆说:“这一技术使目前的超声波技术显得过时了。

这种三维超声波处理技术,采用并行计算即时分析大量的声音反射波,非常迅速地生产图像,使外科医生能够在屏幕上从任何角度观看一整颗跳动的心脏。这台多用途机器能够加快诊断速度,增加诊断的精确性,并且可帮助医生不做外科手术的情况下,较以前大大增加对人的心脏了解。