有了仿生假手,残肢病人的痛苦将会大大减少,他们也能像正常人一样,“得心应手”。
机电一体化假肢
有人称人体是最好的机器,它集中了好几千个能够自我复修的部件,其中大多数部件都能执行若干种功能,这些不同的部件还能互通信息,器官、肌肉和组织以化学和电子方式共享信息,并按DNA编码处理信息。所以,看似一个很简单、很自然的动作,其中也包含了许许多多复杂的过程,只是我们自己没有意识到而已,这大概可以叫做“不识庐山真面目,只缘身在此山中”吧。
当专家要仿照人手的自然功能为断肢者制作假肢时,这些问题会一一显现出来。在制作过程中,需要用到机械、电子、计算机技术等一系列知识,并要把它们灵巧地组合在一起。这种多学科交叉的产物就被称为机电一体化,它是复制人体功能的惟一可行的途径。就拿为小孩制造人造手来说,必须要做到手小而又有力量,使用起来要方便,还得非常省电,因为人造手是用电池工作的。
英国科学家使用的一种弹簧回动机构制造出了基本上符合上面要求的儿童假肢。这种假肢由单片电路驱动的微型电机操作抓爪器,使它能够抓紧物体。儿童只要收紧手臂上的肌肉就可以激发该手动作,因为当肌肉收缩时,会被安装在手臂上的肌电检测器感觉到,从而产生低压电信号,收缩的力度越大,信号也相应越强。当儿童放松肌肉时,弹簧自动地关掉抓爪器。
由于小孩的手比较小,用于假肢的电子设备必须做得很小,而且,为了使电力损耗尽量小,静止电流也要很低。半导体元件是个比较理想的选择。可以想像,在未来的设计中,软件势必要成为一个关键因素,计算机离开了软件不过是个机器而已,用计算机指挥的假肢也是如此。
美国斯坦福大学的科学家开辟了用神经脉冲直接控制机电一体化假肢的新途径。他们不是使用强度弱、易受到噪声干扰的肌电信号,而是诱使神经末梢长入有几百个小孔的特种电路片。信号由大脑产生后,由神经网电路处理,再去控制执行机构。不过,使用这种假肢的病人必须先接受理疗专家的训练,学会让神经网对特殊的命令作出合适的反应。这种方法比起前一种方法,似乎更聪明一些。
假肢是医学中的一个重要部分,研制出灵活自如的假肢将是断肢患者的福音。随着现代科学技术的不断进步,人们总有一天会制造出能与真肢比美的人造肢体来。
肌细胞移植再造心肌
治疗心脏病又有新方法:大量繁殖患者自己的大腿肌肉,并把它移植到已经失去功能的心脏内,让腿肉在心内繁殖,取代死去的心脏肌肉。
研究这种新方法的是法国治疗心脏病权威夏希克博士及法国最著名的心脏研究中心布鲁塞斯医院的专家。夏希克在第七届亚洲心血管外科手术协会常年会议上发表了他们的研究成果。
这个称之为肌细胞移植法的心脏病新疗法,是抽取大腿或手臂约1立方厘米的肌肉,分解出肌肉中繁殖力最强的活成肌细胞。之后,以37摄氏度的温度大量培育细胞,3星期后,等细胞的数量多至5000万个时,就可以通过针管注入心脏受损部位。两三个月后,这些细胞就会生长繁殖成肌肉,取代死亡的肌肉。
新疗法最大好处是,手术切口从一般心脏手术的35厘米缩减至约1厘米,手术复杂性减至最低点,而且移植自己体内的细胞,不会产生异体排斥问题。据称,这一新疗法能大大减轻患者手术后的痛苦,手术费和住院费可节省80%。
夏希克博士表示,这一新疗法在绵羊和老鼠身上的试验已取得成功。他们打算在6至12个月内开展临床实验,把这个方法应用在人体上。他说,那些心脏肌肉损坏程度不超过1/3的病人都可采用这种方法。
其他人工器官
除了以上人工器官外,近年来人工肺、人工胰、人工晶体、人工血管、人工肌腱、电子耳、电子嗅觉等都已相继开发,有些已应用于临床。电子耳的广泛使用,已使大批聋哑人开口说话;电子眼的应用可使盲人扔掉拐杖,重新见到光明,看到五彩缤纷的世界。
这么多巧夺天工的人造器官都是用什么原材料制成的呢?它们是高分子材料、稀有金属以及微型电子装置等。关于电子装置、金属材料,大家比较熟悉,那么,什么是高分子材料呢?大家知道,物质是由元素组成的,一般化合物的分子量皆从几十到几百不等,这些物质称为低分子化合物。但某些化合物的分子量可达几万,甚至几百万以上,此时它们便具有了特殊的性能,这样的化合物便称为“高分子化合物”,或称为“大分子化合物”及“高聚物”。由这样的材料制成的人工器官与天然器官相比,则更加安全、可靠,而且经久耐用。相信随着高分子化合物的不断发展以及人工器官的深入研究,今后将开发出更多、更好的各种人工器官来。
核医学
核医学是一门新兴的学科,它是用开放型放射性核素对疾病进行诊断和治疗的一种手段。把放射性物质喝入或注射入人体,由于它不断放出γ射线,通过体外的γ相机一照,分布便一目了然。我们通过核素的分布状态了解体内脏器的功能。
举个例子来说,口服有放射性的碘。由于它是甲状腺造甲状腺素的原料,所以经过24小时,它大部分被甲状腺吸收了。这时我们用γ相机对甲状腺照相,便获得了一幅状如蝴蝶的图案,内部的放射性比较均匀。如果出现了一个放射性特别高的图像,我们就怀疑有甲状腺瘤存在;如果放射性比正常的低,那一定是甲状腺功能低下,不能摄取足够的碘。这种等待核素在病变位置或某一脏器浓度达到平衡时的显像,就叫静态显像,它可以观察脏器的位置、形态、大小和功能。
另一种方法是动态显像。把显像剂打入血管中,每隔一段时间照一张相,根据脏器内的放射性在数量或位置上随时间变化而变化的规律,了解它的功能。心血池动态显像就是这样的。把用放射性锝标记的红细胞打入血管,经过一段时间后它均匀地分布在全身的血中。当心电图上出现R波时,我们就在心跳一次的间隔中连照24张相。由于每张照片采集的时间只有0.03秒,所以得到的信息很少,我们再用同样的方法做300~400次,分别累加起来,最后就得到一个有代表性的心动周期心血池系列影像。把它连续地放出来,就是心脏在一舒一缩地搏动。再经过计算机的处理,就得到一系列有用的参数。比如反映心脏收缩功能的射血分数;反映心脏舒张功能的高峰充盈率;反映心脏协调程度的相角程。了解了这些参数,我们不难对心脏的状态做出评估。
放射性核素的治疗就是把放射性的物质引进人体,利用它放出的β-粒子的电离辐射,抑制或破坏病变组织。由于放射性物质能有选择地聚集在病变组织里,所以对人体正常组织的照射量很低,而病变局部辐射量很高,于是,病变处坏死。
吃进去的各种放射性物质是否对人体有害呢?有一点,不过非常小。接受一次核素的检查或治疗,受到的辐射仅为照一次X光的几十分之一,所以它的安全是有保证的。另外,临床应用的各种核素半衰期都非常短,比如最常用的锝在6小时后放射性就减少一半。所以,既不用担心自己会长期带辐射,也不用担心自己会污染环境。
核医学是和平利用原子能技术的重要组成部分。现在世界上生产的放射性核素有80—90%都已应用在医学领域,我国核医学是在50年代开创的,到今天,随着放射性药物、试剂和核医学仪器的发展,它的检查项目已逾百种,成为诊断内分泌疾病、心脑血管病和肿瘤中不可缺少的工具,成为现代医学的标志之一。五、医学探秘人为什么会生病尽管人体有种种抗病本领,但毕竟无法完全避免生病。人的麻烦之一就是常常有病在身。在人的一生中,感冒、牙痛、腰酸、脚伤……常闹个没完。
看看古埃及的木乃伊和长沙马王堆西汉女尸吧,他们也被证明生前有过许多病变,其中包括寄生虫病、结核病、胆结石病、动脉硬化,等等。
科学家们已经肯定,虽说历史上记载有人“无疾而终”,老人们也寄希望于“无疾而终”,可世界上没有一个人真的是“无疾而终”的。区别仅仅在于,病的轻重缓急不同。
因为我们无法免遭病痛,所以自有人类以来,大家就在努力防病治病了。传说神农氏为寻觅治病之药,遍尝百草,曾一日而遇七十二毒,足见其中的艰难困苦,也足见疾病是何等的伤人脑筋了。在今天,我们看一个国家算不算发达,算不算福利社会,重要的标志之一就是:医务人员占人口总数的比例有多少,有没有完善的保健制度,有没有先进的医疗设施和足够数量的医院、疗养院及防疫机构。
问题是:人为什么会生病的呢?
祖国医学认为有三种原因,即内因、外因、不内外因。现在看来,这种看法基本上是正确的。
所谓内因,实质上指自身的抵抗力如何。抵抗力强,“正气”足,身体就健康;反之则会生病。
所谓外因,是指外界的风、寒、暑、湿、燥、火等因素招致的疾病。例如,人冻伤了,那是天气太冷造成的;烧伤了,那是火引起的。
所谓不内外因,是指虫叮蛇咬、刀砍剑伤招来的灾祸。
祖国医学还认为,外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。就是说,虽然有种种可以使人得病的外界因素,假如自身的抵抗力强,就可能不得病,得了病也会较早地恢复健康。可见,从各个方面注意提高自身的抵抗力,使自己经常保持良好的“正气”,就可以不得病和少得病,就可以具有强健的体魄。
经常碰到的致病因素
生活中,人们常因机械物理因素亦即外因而造成伤害,如车祸和工伤事故等。由上述事故导致的损伤表现是多方面的,如骨折、断指、撕裂、脱臼以及震荡伤等。所以,“安全第一”要牢记心头。
夏天可能会中暑。50摄氏度以上的热水能烫伤皮肤,温度更高的沸水、金属溶液和火焰则可使皮肤烧成重伤。若是低温,那既可以招致肌肉痛、风湿痛、关节炎等病变,还可以造成冻伤。因此,要视不同的季节和环境,注意降温和保暖。
强烈的紫外线照射对眼睛和皮肤是有害的,严重时能引起视力锐减和皮肤癌症。大量的放射线照射能杀死组织细胞,甚至导致放射病。可见,不适当的光照和射线会造成机体的损伤,要注意防范。尤其不要用裸眼看太阳,观察日食时,也得有正确的护眼措施。
触电的人可被击伤,甚至击死,平时不可不注意防范。
强烈或经常的震动能引起神经和血管的变异。不断的或过强的噪声刺激会损害神经系统,使血压增高。噪声达85分贝时,可以导致听力下降;噪声超过120分贝时,即可引起永久性耳聋。噪声还能造成人的生理功能紊乱,引起失眠、头昏、消化不良、溃疡等一系列疾病。我们应想方设法减低工作场所、街道和家庭的噪声,使大家生活在更加宁静的环境里。
饮食与健康的关系极大。营养不良、食物过于精细或好用高脂肪、高热量食物,都会导致这样那样的疾病,不可不加注意。
心理健康与机体健康具有同等重要的地位。心理不健康的人,会带来种种精神、神经及其他系统的病变,所以一定要避免不良的精神刺激,努力培养乐观、向上、美好的心态。
当今,污染问题是使各国都感头痛的大事情。污染的结果,总是直接或间接地伤害我们的身体。美国在几年前曾经对239个城市和地区进行普查,发现每年约有64000人死于因空气污染造成的心脏病和肺部疾病。
在我们周围,污染源很多。其中主要有工业的废水、废气、废渣和化学农药。近些年来,交通工具造成的污染也日渐严重。
由上述原因引起的病变,人们统称为化学性致病因素。当然,污染之外,更有直接受到化学物品伤害的。
这类伤害的表现形式多种多样。如果皮肤接触了强酸、强碱,会引起灼伤或坏死;经常接触酸雾、酸雨,可引起急慢性炎症;有机磷农药、铅、四氯化碳、氰化物等,能引起中毒;吸入粉尘会引起矽肺、煤肺等尘肺疾病;某些化学物品能引起癌症,等等。
家庭污染现在也相当突出。煤气、煎炒的油烟能侵入呼吸道。杀虫剂、室内各种化学装饰材料,某些家具、地毯及建材,都能产生损伤健康的有害废气。
当然,我们的生产已经离不开各种各样的化学物品,我们日常生活也需要化学物品。无论是衣、食、住、行,哪一样少得了它呢?实际上,我们就生活在化学世界里。因此,想完全避开它是不可能的。
化学物质进入人体后,一般都要蓄积到一定的数量或达到一定的浓度后才能使人致病。遗憾的是,我国目前的环境污染情况还比较严重,对公众也有危害。政府的资料表明,环境污染使得每年新增数百万病人,并造成数十万人的过早死亡。不过,我国正从各方面加强对污染的治理工作,只要大家积极行动起来,注意预防为主,防治结合,就一定会大大减少甚至消除污染对健康的影响。
1988年初,上海及周围地区有几十万人得了甲型肝炎病,给病人带来了很大的痛苦,在经济上造成了很大的损失。
肝炎是由肝炎病毒引起的。病毒是体积极小的微生物,一般要在电子显微镜下放大1万倍或几万倍才能看到。
1996年,日本发生了严重的O-157食物中毒事件,不过1个月,就有9000多人受害,多人死亡,以后又有几次暴发流行。此事震惊日本全国,震惊各国政府。