456小说网

第五章 展望未来的新医学（第3页）

有关专家表示，近几年有研究结果表明造血干细胞具有可塑性，可以转变为血管、肝脏、脂肪、神经、肌肉等组织细胞。因此很多研究单位、医院研究用造血干细胞治疗冠心病、神经损伤、血管闭塞性疾病。但因为成人患者骨骼生长已经停止，所以移植患者长相不会有大的改变。至于性格上的改变，他强调这并非是造血干细胞移植的结果，而主要是因为患者通过一系列治疗后，对人生有另一种认识。并且移植后一段时间免疫力低下，在饮食、社交活动中需要注意避免感染，故而变得小心谨慎。

不过也不是所有的专家都对此持怀疑态度，另一专家则表示，也许有“越来越像”的可能，1999年，美国科学家首先证明人体干细胞具有“横向分化”的功能，比如造血干细胞可能转化为肌肉细胞、神经细胞、成骨细胞等等，反之亦然。美国科学家曾将黑鼠的骨髓移植给白鼠，白鼠长出了黑毛发；英国科学家将骨髓植入心脏病人的心脏，结果骨髓干细胞分化构建成小的毛细血管，改善了心脏功能。在他看来，相貌的“移植”恐怕不仅仅是猜测或者空想。

外科医生的“透视眼”

传统的外科手术普遍利用核磁共振技术拍摄出患者患病部位的平面图，并以此作为手术的依据。现如今，研究人员发明了三维成像技术，它进一步提高了手术的安全性。三维成像近年来被广泛应用于各种外科手术中，成为大多数外科医生的宠儿，被称为外科医生的“透视眼”。

从最早的仅用于辅助头部和颈部的手术，到如今的被广泛用于身体其他部位的手术，这全归功于它那“透视眼”般的特异功能。“透视眼”对于要求准确的外科手术实在是太重要了！下面这个例子足以能够说明。（5-8-1）

美国有位77岁的老翁叫伯纳德·金，那天他正在街上散步，腿一下就不听使唤了，于是他就靠在车站的一面墙上。他感觉自己的腿僵硬，脚也没有知觉。一只脚很热，而另一只冷得像块冰。这把身边的妻子多琳·金吓坏了，无助中的她拨通了急救中心的电话。医护人员很快赶来。

原来伯纳德先生患上了动脉瘤，这是血管皮夹层里的一种肿瘤。人身体的大动脉有着非常重要的功能，它负责将心脏泵出的血液输送到身体内部的比如脑部、眼睛和肠胃等各个器官。动脉血管壁老化变薄，就会像气球一样鼓出来，这就是血管瘤。瘤子越大，血管壁就越薄。直到有一天瘤子突然破裂，情况严重的会导致死亡。

伯纳德需要马上做一个内窥镜手术，来治疗致命的胃部动脉瘤。动脉手术顾问医生负责为伯纳德做手术。首先，他们利用三维成像技术制作出了伯纳德动脉瘤的三维计算机模型，这样他们能够更准确地掌握瘤子的大小及位置，这是做现代内窥镜手术必须了解的基本情况。根据图像，他们了解到伯纳德动脉瘤大概是个9厘米左右的凝块。

然后，他们开始对伯纳德腹部大动脉的动脉瘤做一个内桥血管修补手术。医生拿出一个据说是很关键的治疗装置，别看这个小小的东西不起眼，可它肩负着歼灭动脉瘤的神圣使命。医生们把它装到一个长管子里，他们将通过股动脉把这个管子插入患者的身体，看起来他们是把股动脉当作地下运输系统了。

这个装置会沿着管子移动，到了动脉瘤的地方，他们就把它像伞一样使用，在目标处张开。然后，医生从伯纳德的下腹部找到左右两边的股动脉。手术部位就在左边的动脉那里。他们不需要更多的切口，只需要在两边的腹股沟处各做一个三四英寸长的切口就行了。然后把那个长长的管子插进去。

三维图像里，医生们能看到血管里发生的情况。长管子里的装置果然沿着伯纳德的股动脉移动到长有动脉瘤的位置了。张开后，这个装置就发挥作用了，它将减少动脉瘤位置的血液流量，最终使肿块缩小。不久，手术就结束了。医生们把动脉切口封闭。接下来他们打算做一个血管造影，检查一下血管伸展的情况，然后缝合伤口，手术就全部完成了。非常简单快捷，简直令人无法想象。（5-8-2）

在三维成像技术应用之前，传统的方法是做开放性手术，切开腹部，切口从患者的胸部一直到耻骨处。听起来就够让人害怕的。手术以后，患者还要在特护病房观察一段时间，一般是7～10天左右，接着还要在家里休养3个月。

而在三维技术的帮助下，像现在这样采用内窥镜手术进行治疗，患者的手术创口非常小。这样，患者能在最少痛苦的情况下，进行有关手术，术后也就不需要什么特别护理。即使像77岁高龄的伯纳德先生这样，也就在医院住了5天后，就回家休养去了。

三维成像技术潜力无限，它能让我们看到通过其他任何一种技术都无法看到的东西。除了在外科手术中大展身手外，医生们还可以利用它制作虚拟的人，这样他们就可以更加深入地研究人体，比如观察血管，研究血管的内部构造了。想想看，在我们身体内部神秘活动的各个器官将活灵活现地在电脑里运动会是一件多么神奇的事情。毫无疑问，这种“透视眼”技术凭着自己的一技之长，势必会在未来的医学界大显神通。

人类的福音：“虚拟人”

人们说，21世纪是生命科学的世纪。近10年来，从发达国家起步的“虚拟人”研究，正云集各路大军从不同方向攻关。著名未来学家托夫勒预言，生命科学领域的焦点是生物学中的遗传学课题。可以说，“虚拟人”研究是这个焦点中的焦点。

这里所说的“虚拟人（VisualHuman）”，并不是互联网上的那种虚拟主持人，而是通过数字技术模拟真实的人体器官而合成的三维模型。这种模型不仅具有人体外形以及肝脏、心脏、肾脏等各个器官的外貌，而且具备各器官的新陈代谢机能，能较为真实地显示出人体的正常生理状态和出现的各种变化。（5-9-1）

研制“虚拟人”的目的，是为医学或其他学科的研究提供更为精致的演示条件。比如，研究手术方案或试验新型药物，都可以让“虚拟人”来充当试验者。美国某研究所的研究人员，为了测试一种治疗糖尿病新药的疗效，他们首先操控计算机让“虚拟人”患上糖尿病，这个过程很简单，只是用鼠标进行点击，就“切除”了“虚拟人”的胰腺或其它器官，并让“虚拟人”的体重发生变化，几秒钟后一个健康的“虚拟人”就能变成一位糖尿病患者。然后，研究人员将试用新药的数据输入计算机，不断观察“虚拟病人”的反应，调整用药剂量和用药方法，最终得出结论。这种方法至少能为研究人员节省３年的时间。现在，除了用于开发糖尿病的新药以外，研究人员还在尝试用“虚拟人”对治疗风湿性关节炎、哮喘病等其它新药进行测试。

美国在“虚拟人体计划”中显露出野心：即将“虚拟人体计划”与“人类基因组计划”研究结果结合，力图保持未来50年美国在生物学、医学、军事等一系列领域的领先地位。

德、英、法等国也已经开始“虚拟人”研究，但侧重点不同。英国侧重研究虚拟人模拟药物在人体中的作用机制。亚洲一些国家则积极开展基于亚洲黄种人的可视人体计划。日本2001年启动了为期10年的人体测量国家数据库建造计划，近来，日本京华医科大学利用ＣＴ和ＭＲＩ影像技术建造了“日本可视人”。

作为东方人种的主要代表，我国“虚拟人”研究势在必行，并应参与国际合作和竞争，在世界“虚拟人”领域占据重要位置。

构造“虚拟人”的数据来源于自然人，因而“虚拟人”具有民族、区域等特征。东方人的特点明显地与欧美人不同，而现在所用许多标准均引自欧美人数据，因而作为人口占全球总人口14的我国，建立具有中国人种特征的三维数字化人体模型，具有重要意义。另外，这项计划又是一项规模庞大而复杂的系统工程，它涉及新世纪众多学科的前沿技术，反映国家的综合实力，地位不容小觑。

“虚拟人”可广泛用于生物、航空、汽车、建筑、服装、家具、国防等领域。例如，开发人体的模拟替身，应用于车辆安全、环境暴露以及极端环境下的效果等。

有了“虚拟可视人”，人们可以事先准确模拟各种复杂的外科手术、美容手术，以及预测术后的效果，可以利用“数字化虚拟人”这一实验平台，进行人造器官的研究、设计，改进和创新手术器械。（5-9-2）

在国防医学上它的效果也是显而易见的。比如说原子弹爆炸，原来我们都是在离爆炸地点2或3公里的地方放一群狗或者其它什么生物，炸完后通过看对生物的损伤来推测对人体的损伤，这是不人道的。有了虚拟人就可以通过对虚拟人损伤的判断来推测对人类的损伤。

2002年，我国发射的“神舟三号”飞船上，有关部门安装了宇航员的人体模型，上面加装了各种传感器，为了取得人体在空间运行条件下的各种生理信息。如果有了“数字化虚拟人”则完全可以取代这些实验性的人体模型，从而获取更加准确和可靠的信息。

甚至在体育运动中，虚拟人也有着广泛的用途。通过对获得冠军的运动员在爆发力的一瞬间全身各个肌肉或骨骼的状态的研究，教练员可以更好地训练自己的队员，使他们在关键时刻取得好成绩。

甚至在今后培训宇航员的领域也可利用“虚拟人”系统。只要输入候选宇航员的生理数据，将其置于太空环境中就能知道这名候选宇航员会产生的太空反应。

用仿生手臂拥抱梦想

多年来，科学家一直在寻求新方法和新技术，帮助残障人士更好地补偿他们失去或者残疾了的四肢。很多人在军队中或在其他事故中受伤被迫截肢，加之技术的不断进步都催化了义肢技术的发展。

手臂成为特殊的焦点。一直以来，科学家成功地研发了很多义肢，但义肢完成动作的复杂性和灵活性比较差的问题一直困扰着科学家。他们进行了很多探索，包括设计更加柔韧和敏感的皮肤和手臂；在义肢中植入无线电设备等。科学家也曾将传感器植入两只猴子的大脑，以使其能够控制一个机械手臂；还使一个残疾人能够借助意念在计算机屏幕上移动光标。（5-10-1）

其中的一些方法没有获得管理部门的支持，最后都不了了之。但这项通过靶向肌肉，重新支配神经的技术不需要管理部门的支持，因为它由手术和当前存在的设备合作完成，它的局限性在于：并非每个病人都合适；价格比较昂贵；需要花费数月来等待接通电线的布线神经生长并且变得高效等。

仿生手臂是人体与机器结合的产物。这种手臂非常先进。它的手心有两个电极。其中一个控制着手的开启，另一个则控制着关闭。这两个电极是通过毫安的电流操作的。当大脑发出操作手部相关肌肉动作的指令时，势必会促使他前臂或者是手心里的肌肉展开运动，与肌肉相通的小感应器能立即感觉到这一运动信号，同时将它传递给硅胶做成的手指中的马达，再由马达带动手指来最终完成大脑的原始旨意。

这一看似经过“千山万水”的复杂过程，其实几乎是在一瞬间完成的，因此安装了仿生手的人可以同时使用两只手完成生活中的每一项任务，让大脑的命令得到很好的执行。仿生手的功能不仅可以与真正的人手相媲美，而且在美观角度也做得非常的好。整只手的咬合零件如马达、变速箱、涡轮装置、电缆，包括提供动力的锂电池等电子元件，都安装在硅树脂里，这种独特元件不仅可以帮助使用者像正常人一样弯曲手腕，而且颜色和质地看起来也和正常手一样。当然，为了将残肢插入和抽出来，他们还设计了一个拉链。这样，从外表看，仿生手与人体手腕部位平滑接合，浑然一体。

仿生手是如此的接近人手，曾经一度为失去手臂而痛苦的人们又可以重新灵活自如地做自己想做的事情了。（5-10-2）

2001年，芝加哥康复研究所（RIC）人工假肢神经工程设计中心主任托德·库伊肯成为该技术的探路先锋，目前，在美国、加拿大和欧洲，已经有30个人进行了该实验，包括8个士兵。

库伊肯说，进行了该手术的许多病人不仅能操控自己的义肢，而且，当他们的胸部被触摸时，也会有感觉。不管怎样，“靶向肌肉重新支配神经”手术仍然是目前最先进的技术，它允许神经系统直接控制义肢的运动。

芝加哥康复研究所向公众介绍了首位将要安装仿生手臂的女性。因摩托车事故进行左臂肩部截肢手术的克劳迪娅·米切尔，现在她只需在头脑里想“拉开抽屉”，就可以用义肢拉开抽屉了。能够用自己的思维控制义肢进行复杂的动作，这为截肢患者开辟了全新的世界