皮下植入技术让无线医疗渐近

2013-05-28 14:57:49来源: 互联网

    “半机器人”的概念我们并不陌生,人类也正在向这个方向进发。从皮下植入针头、胸罩、戒毒栓、避孕囊,到植入心脏起搏器、脑起搏器,甚至为截肢人士植上连接神经的义肢等,我们的身体已经可以和高科技的机械密切配合,像“钢铁侠”那样去完成一些以前我们认为“不可能完成的任务”。

    近来,皮下植入技术已与无线网络挂上了钩,科学家们开始推广“无线医疗”的概念。比如你可以通过一个植入皮下的血检器,即时监控到你的血液成分变化信息,并通过手机随时发送给你的医生;比如你如果装有一个心脏起搏器,专业人士可以在几米甚至几十米外检测到你的这个设备,读取它储存的心跳数据,还能改变你这台仪器的设置、命令其放电或停止放电……

    但当我们往身体里植入某些机械时,真的那么心安理得吗?

植入,让生活添便捷

    细数一数,目前已经植入我们体内的东西可真不少。

    戒毒者可在腹部皮下植入纳曲酮长效缓释剂,通过隔绝毒品如海洛因等进入人体时产生的欣快感,阻断了躯体对毒品的依赖性,从而达到不复吸的目的;皮下埋植避孕法早在全世界推广使用,它是将一定剂量的孕激素放在硅胶囊管中,然后将此管埋藏于皮下,使其缓慢地释放少量的孕激素,从而起到避孕作用。

    2008年,墨西哥报道,有富豪不惜花费几千美元,在皮下植入可以发射信号的芯片,以便警方在绑架案发生后,可以通过发射信号追查其具体位置。这种用水晶包覆的芯片,大概只有一颗米粒大小,只需用针筒便可植入皮下。芯片中的发射器,能通过卫星传送信息。不过除了芯片与植入费4000美元之外,使用这种芯片者每年还要交纳2200美元的年费。

    2009年,香港《文汇报》报道,以色列特拉维夫索拉斯基医疗中心的一位整形医生创造出一种植入式的胸罩“Cup&Up”。该装置形如倒转的降落伞,物料则是普遍用于隆胸手术的硅胶。这其实就是一种有别传统的隆胸手术。它需要去除一些多余皮肤,重整乳房组织形状,甚至将乳头上移。但它的好处是可提升胸部,放大胸部尺寸,并减除女性戴胸罩的麻烦,但植入者在运动时仍需戴上胸罩。

    用于医疗方面的,还有2002年时由瑞士联邦工科学校的科研人员成功开发的皮下植入胶囊,胶囊里面包含着促红细胞生长素等活性细胞,会持续向患者肌体内分泌出所需的重要物质,能方便地治疗贫血、血友病和糖尿病。最近《科学转化医学》杂志也刊登过一项类似的电子芯片研究报告,同样是可以通过芯片植入,解除骨质疏松症患者每天打针的痛苦。这种芯片携带药物由钛铂金封存,每次给药剂量只有针头大小,通过设置程序或无线信号,便可定时给药,药物可直接快速进入血液。

    最近瑞士洛桑联邦理工大学的一支研究小组又研制出一种皮下植入血检器,称“血液实验室”。它只有14毫米长,体积只有几立方毫米,却包括5个传感器、1个无线传输器、1个功率传递系统,能通过手机将患者健康信息即时发送给医疗工作人员,警示患者的心脏病发作。它可以实现24小时不间断的实时监控,不过却需要在身体之外附加一个块状电池,穿过人体皮肤为植入器提供动能,每次更换电池时倒不必重新植入血检器。

    人们还在持续地把植入技术发扬光大。

    来自美国佐治亚理工学院的工程师研制出一套舌环技术。在口腔上腭植入一个定位器,便可以用一个装在舌头上的磁性穿环,按压定位器的不同部位来发射信号,控制某些可遥控的设备,比如装有相应程序的轮椅。

    美国一位大学生在自己体内植入一款“无线射频辨识”晶片后,只需挥挥手,便能打开电脑、安全门,或者通过某些电子收费系统。这种新晶片还配备有微型天线,密封在不比一粒粳稻大的小玻璃瓶内,它还拥有容量不大的记忆体,可以自行输入一些个人信息,而扫描器在5到10毫米的距离外便能读取其数据,不必外露来解读。

    美国联邦食品药物暨管理局几年前便已批准加州“应用数码解决方案公司”将无线射频辨识晶片植入人体,以便撷取医疗资讯。NASA还研发过皮下植入式生物胶囊,为宇航员随时诊断和治疗突发病症。未来,医疗技术必将向着更为便携化和个性化的方向前进。

排斥不是问题,遥控才让人忧虑

    仍有不少人反对皮下植入记忆晶片。他们忧虑个人隐私权遭侵犯,也担心不由医疗院所进行晶片植入会危及健康。

    一些皮下植入医疗器械的确会出现某些难以预控的麻烦。上文提到的植入胸罩手术,就曾被质疑硅胶杯垫有可能在皮下硬化,上围丰满的女士亦可能感到肋骨被拉扯,皮肤素质好坏也会影响手术效果。就算是已经被证实很安全的皮下埋植避孕法,也会让大约20%的妇女在使用初期出现经期不准、经期延长和经血量增多等月经失调现象,个别妇女还可能闭经。

    但这种来自于人类身体本能的排斥反应,并不算什么大问题。像皮下埋植避孕的那些不良反应,据临床验证,通常在使用半年左右就会慢慢消失。真正让人忧虑的,是像美剧《国土安全》中曾描述过的一个副总统被远程控制的心脏起搏器杀害的故事,这才堪称“杀人于无形”。

    从原理上讲,这并不是天马行空的艺术想象。这种植入体内的机械,面对一些高强度的电磁场时,本身就是不安全的。大到有核磁共振(NMR)的房间,小到家用电磁炉,都可能干扰到这类起搏器的正常工作。更何况,如今射频技术的出现,让远程遥控成为很容易的事,如果真有“黑客”入侵了这种医疗程序,患者更加是“暗箭难防”。

    2011年8月在美国拉斯维加斯举行的一次“黑客研讨会”上,来自于McAfee公司的安全工程师杰伊·拉德克里夫通过无线设备和自己的笔记本电脑,成功地遥控了远在46米外的一台自动注射泵。如果某个糖尿病患者正佩戴着这台注射泵,操纵者完全可以命令它频繁、大剂量地向佩戴者的体内注入胰岛素,最终导致他因为血糖太低而昏迷乃至死亡。

    这样令人心生恐怖的风险,也并非无法应对。首先,植入设备的制造商可以设置密码程序,现在的射频技术中,信息也都是加密传输的。其次,可以在设备中预先固化一部分安全程序,对于极端的指令拒绝执行。实际上,从硬件层面增加安全性也是可行的,例如设计一个简单的按钮开关,就可以挡住那些非法读取数据、篡改设置的企图。此外,科学家们最近还研发了一种简单的防御装置,可以让植入者随身携带,可成功识别一些连续的射频通讯信号并蜂鸣报警,提醒患者及时躲开相关区域。

美好前景:方便了“无线医疗”

    任何高科技的诞生,都会伴随着种种新的危险。在通过皮下植入改造人体机能的征程上,人类才刚起步。但这却给“无线医疗”带来了更多可能。

    试想一下,我们的生活可能很快便会进入这样一个状态:你的皮下植入传感器检测到你肺部有液体积聚,随即提醒你的医生;你的医生由此决定你的心脏病药方需要调整,然后联系药剂师,让他通过远程遥控来改变你皮下植入的胶囊的给药剂量。而你安装在马桶上的传感器通过检测你的大小便,确认你的身体已经很好地适应了药物,但有迹象表明你可能处在患上糖尿病的边缘。你的医生又会在收到这些信息后,综合你的家族病史,建议你改变饮食习惯。于是,你给家里的体重计重新输入一个减肥目标,并开始定期更新食谱……

    你几乎不用踏入医院一步,便接受了治疗,保证了健康,甚至预防了心脏病、中风或者其他种种突发病情的发生。这将大大节省你的钱,也为国家卫生保健系统节约了开支。

    “无线医疗”将是改革医疗保健服务的一种新模式。无线网络、个人移动设备、各种传感技术等,正在促使“无线医疗”成为现实。最终,大部分医疗保健服务都会是在家里、车上和工作场所里随时随地进行。

    在未来,医疗无线技术甚至能够让医生确认病人是否已经摄入了规定的药物。美国一家生物医药公司便开发出一款可以被人体消化的、内置无线发射器的计算机芯片。这些被称为“内服事件标识”的电子芯片到达胃部后,与胃酸接触即能获得能量,随即发送出超低功率信号。这些信号会由插在患者皮肤下或者贴在皮肤表面的一片微型接信器所捕获,从而记录下服用药物的确切时间以及服药类型、剂量等。此外,芯片还能收集心率、呼吸率及其他生理指标。这些信息之后会被发送到一台服务器上,结合从其他传感器传来的数据,如血压值、体重和血糖水平,和患者自己输入的信息一起,交给医生,方便医生制定出个性化的医疗服务方案。

    而这些,正是皮下植入技术带给我们的美好前景。

关键字:技术  无线  医疗  渐近

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2013/0528/article_3742.html
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