书城教材教辅青少年应该知道的科技知识
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第20章 最新医学技术(1)

1.洞察人体秘密的影像诊断技术

说到医学影像诊断技术,最熟悉、最古老的大概要属x射线成像技术,它的历史就要追溯到1885年伦琴发现x射线。

在发现x射线后的几十年中,此项技术进展较快,但是由于它只能二维成像,对软组织的诊断能力较差,应用受到限制。在电子计算机发展的推动下,随着大规模集成电路的问世,信息收集、传送、记录以及显示成像技术的改进和提高,计算机和医疗仪器结合使得医学影像的内涵发生了重大变化,计算机体层扫描及核磁共振相继问世。

到底什么是影像诊断呢?

它的定义一般是这样的:运用现代科学技术,凭借图像观察人体内部形态和功能的变化,借以对疾病作出诊断的科学。它包括x射线成像技术、超声成像技术、红外线成像技术、放射性核素成像技术和核磁共振成像技术等。

俗话说:“尺有所短,寸有所长。”各种影像技术也是这样。

x射线成像技术主要用于观察人体形态学上的特征。放射性核素可以了解脏器的生理代谢功能,但是两者的射线都对人体有伤害。超声的最大优点在于它的无损性,但是其成像系统的分辨率又不如核磁共振,且核磁共振对人体无电离辐射。虽然核磁共振是其中最理想的成像技术,它的造价却也是最高的。所以通常是多种成像技术综合使用,互相取长补短。

回首影像诊断技术发展的缤纷几十年,虽然取得了喜人的进展,但这还只是个开始。今后伴随计算机技术的发展和广泛应用,大部分的信息将数字化,这时影像诊断技术将走向全面的计算机化。同时生理、代谢等功能方面的研究将进一步发展,使疾病在形态学改变之前就能得到诊断。可以预见在不久的将来,科学技术将会把图像变成三维的且可以遥送给远方的医学专家,到那时,人们甚至足不出户就可以得到名医的诊断了。

2.使人眼复明的人工晶体植入技术

在人体眼球瞳孔的后面有一呈双凸的“透镜”,称之为晶状体,起着照相机镜头的作用,能使物体清楚地在视网膜上成像,无论什么原因,只要晶状体发生混浊,统称为白内障,会使视力逐渐下降,以致失明,生活都不能自理。最常见的是老年性白内障,随着人的平均寿命延长,白内障发生率将日益增多,白内障现已成为世界范围内居于首位的致盲眼病。

手术摘除混浊的晶状体是目前惟一有效的治疗方法,但晶状体摘除后,眼球内部就缺少了一个零件,最初,人们设想在眼前佩戴一副高度的凸透镜,以弥补晶状体的缺少,但戴高度凸透镜后,其视网膜上的物像比健眼要放大25%,看到的物体比健眼近,有的还出现视物变形等,多数人双眼配合不起来,无立体感。因此,眼科医生又发明了角膜接触镜,然而角膜接触镜需经常拿下消毒,配戴麻烦,还可引起角膜炎等并发症。第一次世界大战时,一位飞行员的眼睛里击人了飞机的有机玻璃窗的碎片,而眼睛安然无恙,这意外的发现启示人们可以将人工晶体植人眼内。从此,人工晶体开始问世了,它具有眼镜、角膜接触镜所没有的优点,是白内障手术后视力恢复的最有效方法。

人工晶体材料要求质地轻、透明度好、化学性能稳定、无刺激性、无毒性。

日前,最常用的材料是聚甲茎丙烯酸甲酯,也有采用硅凝胶的,人工晶体植入全部在显微镜下操作,采用白内障囊外摘除,同时安放后房型人工晶体,近些年开始采用更先进的超声乳化白内障吸出,可折叠人工晶体植入术,切口更小,无需缝合,愈合快,视力恢复好,已逐渐在国内外普及。

随着科学技术进展,人工晶体材料进步,制作工艺的改进,人工晶体植入将成为白内障治疗的最有效的方法,将给天下白内障盲人带来光明。

3.通过尿样查癌的新手段

美国和中国研究人员1999年3月31日宣布,他们正在研究一种有可能用于检查癌症的尿液试验法——这种方法不仅能够查出癌症,而且能够告诉病人所得的癌症有多么严重。

这些研究人员说,这种检验方法能探查被肿瘤扰乱的一些化学物质,并且成功地从19名自愿者中鉴别出9名癌症患者。这些化学物质称为喋叮,对新陈代谢非常重要。设在密苏里州柯克斯维尔的杜鲁门大学的马寅发认为,通过这些物质能查出癌症。

他和中国科学院大连研究所的同事们在《分析化学》杂志上发表的一份研究报告说:“每种肿瘤都对应着特定的喋叮密度变化模式。”

报告还说:“当细胞免疫系统受到癌症、病毒感染和肾病激发时,喋叮的含量会显著升高。”

他们配置了很多种含有喋叮的溶液,并且采用他们的检验方法对这些溶液进行测试。这种测试使用了高性能的毛细电泳——在电泳中粒子要滤过一种凝胶——以及激光诱发荧光探测——这种探测用光来识别化合物。

这些测试找出了8种喋叮衍生物,然后他们测试了19个人的尿样,其中有9个人患有癌症但是没有得到治疗。马寅发说,在癌症患者中至少有5种不同的喋叮衍生物含量异常。

4.治疗癌症的冷冻技术

美国密西西比大学医学院的医生宣布,他们已经发明了一项创造性的癌症治疗法,通过冷冻的方法促使肿瘤萎缩。

他们自1998年7月份以来,已经用这种方法治疗了7名患者,它使处于癌症晚期的患者的肿瘤生长速度降低30%。

冰晶体可使一些活性有机体(如水果或蔬菜)软化,这是因为在水果开始冷冻时,细微的冰晶体穿透了细胞,导致它们组织破裂。密西西比大学的帕特里克·休厄尔博士创造地将这个厨房中的常识应用到癌症治疗上。

这项被称作低温摘除术的技术原理就是:反复地对癌细胞进行冷冻和解冻处理,直到它们碎裂,身体然后将这些碎裂的细胞当作垃圾来处理,肿瘤因此萎缩。

这项手术的成功与否取决于能否将一根探针导入肿瘤组织的边缘,这样才能对它们进行冷冻处理而不会损害附近的健康器官。即使是对那些肿瘤已经扩散到全身的患者来说,这种治疗方法也能缓解他们的疼痛并延长他们的生命。

5.治疗癌症的超声波技术

英国科学家声称,总有一天,人们可能会利用超声波技术在不伤害正常组织的情况下杀死恶性肿瘤。

伦敦帝国学院的研究人员在1999年2月10日出版的《新科学家》杂志上撰文说:高强度聚焦超声波将使医生得以治疗脑瘤一类难于对付的癌症。

高强度聚焦超声波杀死肿瘤的过程称作切除,这一过程利用了热量和压力。

三束超声波如果集中在同一个点上,其强度足可以杀死癌细胞,并能精确到0.5毫米。

研制这一系统的专家布赖恩·戴维斯说:“患者可以在数周内以门诊的形式反复接受高强度聚焦超声波治疗。”

6.胃癌诊断的新技术

苏格兰科学家表示,他们有望研制出一种对基因进行扫描的新技术,该技术采用的方法与光扫描器借助条形码识别商品颇为相似,它将有助于胃癌的早期诊断和更好的治疗。

尽管胃癌的死亡率在各类癌症中居第二位,全世界每年有75万人因患胃癌而死,但相对于其他癌症来说,人们对这种癌症的起因和发展了解甚少。格拉斯哥大学卡伦·厄伊恩博士和尼科尔·基思博士利用一种被称作“基因表现的序列分析”装置,可使科学家们看到癌细胞的基因活动情况。

厄伊恩说,这项技术虽十分复杂,但可以识别出或许已被改变的基因,从而使科学家有针对性地对这些基因做进一步的研究。饮食——一尤其是常吃一些很成、腌制和熏制的食品,以及吸烟和饮酒都是导致罹患胃癌的危险因素。

新西兰奥塔戈大学的科学家还识别出使人易患胃癌的蛋白质E-cadherin发生的一种基因突变。

7.用蜂毒研制的抗癌新药

澳大利亚科学家正在利用蜂毒研制副作用少于其他治癌药物的抗癌药物。一项利用蜂毒活性成分研制潜在治癌药物的研究计划最近获得了资助。

蜂螫毒液中含有多种活性成分,其中最主要的是蜂毒肽,一种通过切开细胞壁杀死细胞的分子。联邦科学与工业研究组织的杰罗姆·沃克迈斯特博士说:“我们的工作是改变蜂毒肽分子的结构,在剔除分子中能够引起过敏性反应的成分的同时保留其杀死癌细胞的能力。”

但研究人员必须解决的一个难题是:蜂毒肽的细胞杀灭活动只能以癌细胞而不能以正常的健康细胞为目标。

为了实现上述目标,研究人员打算把经过结构改造的蜂毒肽分子附着在一种抗体分子上。毒素与抗体的结合体被称为免疫毒素。

沃克迈斯特指出,蜂毒肽的毒性远远小于以往产品中所采用的植物和细菌毒素。利用蜂毒肽研制的新免疫毒素药物可能会在减少潜在副作用的同时保留对癌症目标细胞的特异杀伤能力。

8.治心脏病的激光疗法

美国研究人员宣布,一种在心脏里钻小孑乙以缓解胸部疼痛的新方法既安全又有效。这项新技术是由加利福尼亚州森尼韦尔的创心公司发明的,学名叫经皮心肌血管再造术。这种手术的目的是让血液到达由于动脉堵塞而缺氧的心脏区域,尽管医生们目前还不太清楚这样做的机理。通常这一称作穿心肌血管再造的过程需要实施心内直视外科手术。

但是位于波士顿的马萨诸塞综合医院的史蒂夫·厄斯特勒博士和同事们试验了一种不那么激烈的方法,他们使用一根导管把激光导入胸部。

在研究中,221位胸部3度或4度疼痛但又无法实施心脏搭桥手术的病人接受了药物或者药物加经皮心肌血管再造术的治疗。

有关研究人员在美国心脏病学院举行的一次会议上说:“所有做手术的病人都成功地完成了手术,无人在手术中死亡。”

9.能治心脏病的电击背心

美国科学家已经设计出一种可以发出电击的背心,用以帮助心脏病患者。这种电击背心的形状类似胸罩,它会在穿着者的心脏停止跳动时释放电击。

在美国,等待接受心脏移植手术的患者中有1/4的人因为心脏停止跳动并开始出现无法控制的颤动而死去。如果不采用电击震荡使心脏重新开始跳动,患者的死亡几乎是不可避免的。

这种背心的初步试验结果令人满意,费城坦普尔大学移植研究组的负责人霍华德·艾森说:“参加试验的两位患者有心室纤维颤动。在这两位患者身上,这种背心都能成功地探测到纤维颤动节律,并且通过电击作用使心脏恢复正常跳动节律。

这种背心里面有一系列的电极,它们被缚在穿着者的胸部,对心脏颤动的审律进行监测。如果这种背心探测到某种纤维颤动,就会自动喷出凝胶,把电信号传导至患者的身体。电击的目的是启动心脏,使之恢复正常跳动。

这种背心还可以携带声音发射装置,用来警告旁边的人不要触摸患者身体,以免也遭到电击。

植入患者体内以便从内部对心脏施以电击的装置早已有之,但是一旦患者接受心脏移植手术,这些装置就得通过手术取出。

艾森说,对于要接受移植的患者来说,电击背心是理想的替代装置。他说:“这种背心旨在帮助那些不会永远存在心室纤维颤动危险的人,医生可以在患者的危险期内给他们使用这种装置。…‘换句话说,也就是那些等待心脏移植的人。一旦他们接受了移植,新的心脏没有了纤维颤动的危险,因此就没有必要再穿背心。与植入起搏装置的手术相比,这种背心是极其便宜的,而且还可以反复使用。”

10.艾滋病疫苗研究的新突破

设法成功地把正在感染细胞的艾滋病病毒冻结起来的科学家1月14日说,他们的实验可能导致能够真正抵抗艾滋病病毒的疫苗产生。

他们说,对老鼠的试验表明,机体的免疫系统对“冰冻”的病素产生了反应,从而使人对研制广泛有效的艾滋病疫苗产生了希望。

北卡罗来纳州杜克大学医学院的戴维·蒙泰菲奥里说:“如果这是事实的话,它可能是艾滋病疫苗研究方面的一项重大突破。”

蒙大那大学下属的蒙大那生物技术中心的杰克·农贝格等人说,他们揭示了艾滋病病毒用来感染细胞的蛋白质,使其中原本隐藏的部分显露了出来。他们在《科学》杂志上撰文说,在试验中,老鼠的免疫系统对该蛋白质曾经藏而不露的部分产生了反应。

目前,有大约40种以预防艾滋病病毒感染为目标的疫苗正在志愿者身上进行试验。其他许多疫苗则已经遭到淘汰——其中大多数是以病毒包衣中的蛋白质为攻击目标的。一些用来预防其他疾病的疫苗是利用已被杀死或毒性受到削弱的病毒刺激免疫系统。然而,艾滋病病毒过于危险,无法采用这种办法。

许多研究人员曾试图利用病毒包衣蛋白质,但也遭到了失败,部分原因是艾滋病病毒有许多各不相同的亚种,它们的包衣蛋白质千差万别,从而会使对某种艾滋病病毒有效的疫苗对另一种艾滋病病毒毫无用处。

当病毒感染细胞时,其包衣中有一小部分蛋白质弹出,对细胞发起攻击。之后,这部分蛋白质又缩回去,同时把病毒拉入被感染细胞中,农贝格的小组利用甲醛把这种蛋白质“冻结”在伸展状态。他们把被感染的猴细胞注入试验鼠体内时,老鼠产生了抗体。

11.艾滋病的眼泪疗法

美国科学家们说,在眼泪、唾液和孕妇的尿液中含有的一种蛋白质可能将用来制造一种治疗艾滋病的新型药物。

有关这一新发现的研究报告发表在《国家科学院学报》上,利用这一研究结果有可能研制出一种新型的抗艾滋病药物。