植入設備：小晶元，大未來

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藥物，似乎是目前治療疾病的首選方式。人類一直幻想，如果某一天有一款植入式設備可以讓患者對藥物不再依賴，那將多麼理想。

如今，夢想正變成現實。近日，在英國醫學科學院的年度論壇講座上，紐約范斯坦研究所負責人凱文·特雷西教授透露，研究人員在用電極神經刺激替代化學藥物方面已經邁出了第一步。

未來醫療健康領域的發展趨勢

「植入」這個詞在醫學界已經被廣泛使用，並且都是以拯救生命、修補殘疾為前提的，比如心臟起搏器、腦神經刺激器以及人工耳蝸等。這些成熟的醫療技術，均已在現實生活中得以普遍應用。

早在4年前，3歲聾童格雷森·克萊姆普接受了全美首例兒童輔助聽覺晶元植入腦幹的手術，第一次聽見了聲音；2008年，當另一塊晶元植入到芬蘭人特霍的視網膜後，40歲的他10年來第一次能夠看見和辨認一些物體，不僅讀出了大字體印刷的字母，還認出了自己的親人。

幾乎所有腫瘤患者都害怕阿片類藥物，不希望自己對其產生依賴。對此，英國科學家宣稱，他們正在研發一種醫用植入設備，醫生將能對腫瘤生長進行實時追蹤，需要投遞多少藥物、投在哪裡也將更有針對性。這對醫生和患者都具有很強的吸引力。

心腦血管疾病、糖尿病、癌症、慢性呼吸系統疾病等常見慢性病已經成為主要的致死原因。由於慢性病病程頑固，治療依賴於長期按時用藥，給患者的生活帶來了極大不便。如何擺脫長期用藥給患者帶來的痛苦，是各國科學家一直努力研發的目標。英國製藥巨頭葛蘭素史克的科學家近日宣布，未來幾年將研發出一種可以治療慢性病的微型可植入設備。這類設備一旦研發成功，或將為慢性病治療帶來重大突破，甚至可以使患者逐步擺脫對藥物的依賴。可以說將這類技術應用到慢性疾病治療領域，是未來醫療健康領域的發展趨勢。

中國在自主研發上並未落後

治療帕金森病，大多數患者首先考慮的是藥物治療。上世紀60年代末期，為避免長期服藥帶來的藥效降低，醫生們通過外科手術在大腦中植入電極來控制顫抖。

腦深部電刺激術被稱為「腦起搏器」，是頂尖科技應用於臨床的典型代表。1995年，美敦力公司研發的第一代大腦起搏器投入臨床試驗，用以治療原發性震顫與帕金森震顫。很快，作為一種新的治療方法，大腦起搏器在全球範圍內流行。上世紀九十年代末，我國即開始引進此項技術，但美國公司對該項技術的獨家壟斷，導致設備價格居高不下，臨床推廣緩慢。

在科技部的支持下，清華大學、品馳醫療科研團隊先後自主研製出單通道、雙通道和可充電等系列化腦起搏器，成功地打破了美國的技術壟斷。據北京天壇醫院神經外科教授張建國介紹，國產化的神經調控技術產品，不僅在價格上大幅度下降，更在技術上體現出後發優勢，遠程程式控制、變頻刺激、3.0T核磁兼容等一項項創新已經開始走在世界前列。

國際上現有的腦起搏器尚不能和高場強核磁掃描良好地相容，但清華大學神經調控技術國家工程實驗室主任李路明教授卻透露，研究團隊已經發明了基於碳納米材料薄膜等包裹的新電極結構。這意味著，未來在核磁設備下，清華腦起搏器能正常工作，患者可以放心地做核磁共振檢查。目前，這一產品正處於臨床試驗階段。

中國科研人員不僅在「大腦」上有所作為，在「人工心臟」上也大顯身手。日前，從北京大學第三醫院傳來令人振奮的好消息。中國自主研發製造的「人工心臟」或將打破西方國家的壟斷，而使更多中國人有條件接受這種治療，從而獲得生命的延續。

植入設備的「便攜」與「不便攜」

植入型設備明顯比穿戴型設備更方便攜帶，但是帶來的另一個問題，也是最大問題就是拆裝變得極為不便，因為無論是將電池放入體內，還是頻繁地將這些設備從體內取出補充能量都是不現實的。能否解決好這個問題，會決定這個行業能否健康的發展。

針對這一問題，美國馬薩諸塞州德雷珀實驗室的研究團隊開發了一種能夠生物降解的電池。只要將其植入身體的內部即可產生能源，並且可以傳輸到所需要的地方去，之後可自動融化。這種發明無疑推進了可植入智能設備的進程。

無獨有偶，加利福尼亞大學洛杉磯分校和康涅狄格大學的一組研究人員設計研發的，由人類蛋白質分層的石墨烯電極組成的「生物超級電容器」新型儲能系統，可以讓植入式醫療器材不再依賴電池供能。另外，其他研究包括利用人體內的葡萄糖為可植入設備提供動力。比如馬鈴薯電池，儘管體積很小，但卻更為先進。

國外有了新的研究成果，中國也不會落後的。近日，中國復旦大學研發了一款可植入人體靜脈的輕型發電機。據悉，該發電機基於纏繞在聚合物核心上有序排列的碳納米管，由纖維狀流體納米器負責相對運動，從而通過纖維分層獲得血液流動梯度力。雖然這一技術還處於早期階段，但他們已經在青蛙體內植入該設備，實驗結果較為理想。由於該發電機的安全保障性極高，未來或將用於臨床，為植入醫療設備技術貢獻一份力量。

經過多年的研究，業界專家普遍認為可植入設備是可行的，但由於外科手術水平和個體差異的影響，對於植入式電子設備，任何醫療設備都不能保證100%的安全。

據中科院深圳先進技術研究院醫用晶元設計室的專家介紹，可植入設備是一個多學科交叉的研究領域，涉及到生物醫學工程、微電子學、醫學等，各方面的專家需要通力解決晶元體積大、電池壽命短、生物相容性以及免疫排斥反應等問題。可以明確的是，「在正常使用範圍和安全期限內，可植入設備是很安全的」。

隨著植入醫療設備技術的發展，其可支持的領域也將越來越多。雖然短期內其安全性會受到廣泛質疑，但依然可以相信，這些技術和設備必將成為未來臨床醫療的重要組成部分。

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