四、医学新视野

超声刀

提起超声波大家并不陌生，蝙蝠就是靠超声波才能在黑暗的山洞里来去自如的。超声波是一种频率高于20千赫的机械振动波，而超声刀就是一种利用超声波进行切割的“刀具”，是一种非常重要的外科手术器械。它使用起来非常准确，速度快，而且手术部位不会出很多的血，最可贵的是不会发生感染，因此受到外科医生的青睐。

现在使用的超声刀有两种。一种是接触式超声刀，在临床上经常使用，它利用超声振动产生强大的瞬间加速度和声微流来切割人体组织。另一种超声刀是抽吸式的，临床不经常用。在手术时，用导管把冲洗液喷向手术切口进行冲洗，同时用泵通过中空的超声头把冲洗液和切割时产生的破碎组织、血浆等吸出来，达到清洁创面的目的。

一般超声刀由超声发生器的换能振动系统组成，而换能振动系统又由换能器、聚能器和刀头3部分组成。超声刀的刀头有尖、铲、刀、锯等各种各样的形状，以适应切割不同部位要求。当然，超声刀是一个相当复杂的机械装置，不能由人来控制使用，而是采用计算机技术来对超声刀进行控制，以提高机器的性能和安全性，防止失误给病人带来危险。

超声刀在手术中具有出血少、无感染的特点，非常适合切割一些血管丰富的组织，比如肝脏、肺等部位。在临床使用中，随着经验的不断丰富和研究的深入，超声刀不仅用于洁牙、切除白内障等手术，还应用到切割一些软组织，进而又发展到施行截肢、开颅等重要手术，而且，其用途还在不断丰富之中。

代表当代超声刀水平的是高能聚焦超声刀。这种超声刀是利用压电晶体或声透镜把超声波聚焦在一定区域内，使治疗区的温度提高到70～90℃，从而使区内组织凝固性坏死，坏死的组织会被吸收或分解脱落，不会对周围组织造成伤害。

高能聚焦超声刀是超声刀发展中的一项新成果，随着医学技术的提高和科研能力的加强，将有更多、更好的超声仪器被研制出来。

激光刀

激光是一种神奇的光，它具有能量集中、方向准确、温度高的优点。激光技术是当代科技中发展最快的高新技术之一，它在医学中的应用也很多，比如激光美容、激光治疗近视等。在仪器方面，激光刀是一个重要的贡献。

激光刀的主要装置是产生激光的激光器。激光器的组成部分有3个，即工作物质、激励系统和谐振腔。这3个组成部分的不同搭配能产生不同的激光。

比较常用的激光器有哪些呢？可以说，激光器的种类非常多，我们知道的有红宝石激光器、二氧化碳激光器、准分子激光器、半导体激光器、氦氖激光器以及金属蒸汽激光器等。激光器能产生激光，比如远红外激光、中红外激光、近红外激光、可见激光、近紫外激光、真空紫外激光以及X线激光等。

激光刀主要应用了激光生物作用中的热效应，激光照射组织后，可以使组织出现凝结、被切割和气化等现象。这就是激光刀在手术中的工作原理。在激光刀切割组织时，要把激光聚焦，使能量更加集中，然后对准组织进行照射，使该组织快速燃烧，从而从身体组织上分离下来。这时，刀口边缘会形成一个坏死区，封住大部分血管，减少出血量。

一般情况下，用激光刀切割组织时并不直接接触身体组织，因此，与普通手术刀相比，激光刀在切割时无压力，出血少，手术后疼痛感轻，也不会感染。不过，激光刀也有一些不足之处，如伤口的愈合速度比较慢；而且，由于激光的热量会使组织燃烧，从而产生烟雾和焦味，所以还要准备除烟除味装置。

激光刀主要应用在常规手术刀不易施行或使用通常的手术方式有缺陷的情况。由于它具有手术失血少等优点，因此激光刀用来切割富含血管的组织及肿瘤等软组织。

射频切除术

一旦人得了疾病，就如同鱼儿被剥夺了赖以生活的水一样，浑身都不舒服，甚至还有生命危险。现代医学虽然很发达，可是对有些疾病人们还是不能应付，至少是目前还不能彻底地治愈，比如艾滋病、癌症等。

得了癌症犹如收到了一张死亡通知单，不知什么时候会结束在人间的美好生活。为了挽救生命，享受人间美好的日子，人们千方百计地找寻各种能够缓迟病情的办法，化疗、放疗、手术治疗、中医偏方……只要有希望，人们就下大力气地试验，可惜的是，这些方法都不够理想，有的还很痛苦，病人能坚持治疗本身就很不容易。那么，目前在这方面有什么新进展呢？

美国加利福尼亚大学的放射学家麦加恩和肿瘤学家施奈德，研究出了一种可替代以往各种治疗办法的新技术，称为“射频切除术”。它的基本过程是用细电极加热癌细胞，这和传统的灼烧血管的技术有点相似。

为了治疗肝癌，科学家们将弯曲自如的导管插入病人的腹部，利用超声扫描引导导管到达肿瘤的所在之处，然后，再把8～10根细导线穿入导管之中。当它们到达导管顶端时，呈扇形展开来并刺入肿瘤中。这时，导线中极高频率的电流使周围的原子振动，从内部加热组织，如同靠微波炉加热食物一样。大约10分钟的加热就可以将直径3～5厘米的肿瘤细胞全部杀死。这样的操作可在一个疗程内消灭5个肝肿瘤。接受治疗的患者离开医院的时间比接受传统手术治疗的患者快多了。

这种技术不但可以杀死恶性肿瘤，对良性肿瘤也很有效。科学家曾经将导线通过病人股骨上的小孔穿入腿部，切除了一个让病人痛苦万分的骨瘤。此外，射频切除术可以通过消除不规则的超薄点细胞来治疗某些心律不齐，还可以用于其他组织杀伤的治疗过程。

不过，射频切除术副作用比较严重。肝癌患者接受这种治疗后，一周内可能都会有发烧或恶心症状。如果治疗时损伤了肝表面附近的神经，病人会感到胸或腹部异常的疼痛。

生化检验

生物化学是探讨生命奥秘的一个科学分支，利用生物化学来对病人进行检验的方法就叫生物化学检验。

我们知道，人体是个复杂的有机体，大约由60亿个细胞组成，而每个细胞又含有数目惊人的分子。人体中还有各种糖类、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐、矿物质、微量元素。人体为了维持生命和自身成分的稳定，无时无刻不在进行着化学反应。我们肚子饿时会吃个馒头，馒头通过唾液中的淀粉酶作用，经过一系列化学反应就变成了糖，糖再经过一系列化学反应变成了能量，能量可以维持人体的正常生命活动。在吃馒头的过程中就发生了无数的化学反应。

我们人体内有多种物质，如果这些物质能保持一个均衡比例的话，人就是健康的；如果这些物质中有的多了，有的少了，就会引起疾病。通过对这些物质的监测，我们就能诊断疾病。生化检验就是做这项工作的，它通过对病人的血液、尿液、唾液、泪液、体腔积液等体液样品的生化指标进行分析，帮助医生诊断疾病、制定治疗方案。生化检验不像B超、放射等检查那样需要病人的参与，它只要能取到病人的体液即可进行检查，非常方便。

现在，人们已经研制出了全自动生化检验仪器，一台仪器就可以对人体做全部生化检验。检查人员只要把样品送入仪器，自动离心、分析、汇总、打印，这个过程一般10分钟就能完成。而在未发明这种仪器之前，生化检验要做几个小时，病人拿到报告就更慢了。

随着生化检查技术的提高，一些以前靠影像仪器诊断的疾病，现在也可以通过生化检查来完成了，比如，心肌梗塞病人的血中会出现“心肌肌钙蛋白”，通过化验患者血液即可确诊是否患有心肌梗塞。现在很多医院就是用生化检验来进行临床诊断的。

γ刀（伽马刀）

动手术时免不了要动用一些医疗器械，比如钳子、手术刀、手术剪、夹子等，所以人们一提到治疗用的γ刀，就以为这又是一把什么钢做的形状怪异的手术刀了。其实，名为γ刀，实际上它并没有一丝一亳跟传统的刀相似的地方，它不用钢也不用铁，没有刀锋也没有刀背，它只是一种射线而已。

γ刀的主要部件是一个半球形的钢壳，内装200多颗小圆柱形钴-60源，这些钴-60源放射出来的γ射线就是我们所称的γ刀的“刀锋”了。这些射线并不是自行其是地工作，而是经过一个特殊的头盔后成辐射状、聚集在一个共同的靶点上，也即病人颅脑内的病灶部位上，然后用经聚焦的γ线灭除病患组织。

γ刀的工作原理是什么呢？

首先，要用CT、磁共振成像或数字减影装置等医学影像设备和立体定向仪等手段，找出病人颅内病灶，并精确定位，明确靶点的范围及大小。然后将影像检查所得数据输入计算机，由三维治疗计划系统处理后，生成病灶及其周围组织结构关系的立体模型图，经过一系列计算定出最佳治疗方案，并确保射线能量集中到靶点上，以免损伤周围的组织。最后，按照拟定的治疗方案放射出γ射线，对病人进行治疗。

由此可见，γ刀不是一个单一的装置，而是以计算机技术为契合点，将原有的医学影像技术、立体定向技术和高能辐射技术融合在一起的一种新型高科技医疗装置。

虽然γ刀名字中有个“刀”，但其最大的特点恰好就是不必动刀而进行治疗，不必开颅手术，不必全身麻醉，不会流血，不伤及正常组织，不产生神经功能障碍，并发症也非常少，住院时间也比较短。这较适于那些身体状况不好，不适合进行开颅手术的患者。

不过，天下没有万能的东西，神奇的γ刀也不是包治百病的神刀。通常，它们只能医治直径小于3厘米，位于功能区、脑干或深部的动脉、静脉畸形等脑血管病变，以及某些神经瘤、脑膜瘤、胶质瘤等恶性肿瘤。

中子刀

癌症是人类健康的大敌，我国每年癌症病人就增加100多万人，这是一个庞大的数字。人们为治疗癌症研究出了许多方法，比较先进的放疗就是其中之一。用于放疗的一般是X射线和γ射线，俗称X刀和γ刀。但是，这两者对癌症也不是很有效，一方面是由于它们利用射线本身的缺点，癌细胞有一定的复发可能性；另一方面，目前的γ刀只针对脑癌，但脑癌只占全部癌症的3％，X刀也限用于头、颈部癌症，无法在全身使用。有没有比X刀和γ刀更好的治疗癌武器呢？有！这就是中子刀。

早在20多年以前，科学家们就发现，中子对含氧癌细胞的杀伤能力比γ射线强得多。这一发现，推动了中子治癌的进程。目前，中子治癌最广泛的是外照射，即中子源在体外，中子穿进人体，照射深部的肿瘤，从而杀死癌细胞。外照射所用的中子源就是一台加速器，现在全世界用于中子治癌的加速器只有20台左右，我国有1台，置于中国科学院高能物理所。从1991年起，已经治疗了200多名癌症患者，绝大多数都是癌症晚期，使用X刀或γ刀治疗后无效者。不过，加速器治癌不是真正意义上的中子刀，只是外照射而已。

真正的中子刀治疗是怎么回事呢？此时，中子刀用多支中子管围绕病灶旋转，这可使许多路中子对准病灶进行照射。中子刀平时并不发射中子，只有将它的焦点区调到与病灶相吻合后，通电加高压，才会放射出中子。病灶所受中子的剂量比健康组织区所受的剂量大50倍，焦点边缘的弥散也明显优于平面定向照射。

作为治癌武器库中的新武器，中子刀有什么优点呢？首先，中子刀比一般X刀、γ刀和电子束治疗可以多杀死癌细胞；其次，中子刀比一般中子治癌装置有更好的空间剂量分布；第三，中子刀比高能质子治癌、γ介子治癌、重离子治癌等大型加速器治癌便宜得多，有推广应用价值。

超微诊疗

世界科学的大进展在我们生活的各个方面都得到了淋漓尽致的体现，在医学上，一方面是大型治疗仪器的研制开发，另一方面是超微诊疗技术的日益发展，两者相辅相成。

超微诊疗是什么技术呢？大家都看过《西游记》吧，是否还记得，孙悟空变成小虫子钻进了铁扇公主的肚子，在她肚子里头又跳又踢，疼得铁扇公主最后只得老老实实地交出了铁扇。我们说的超微技术好比是孙悟空，它可以在人体的内部进行诊断治疗而不需开膛剖腹，大大减轻了病人的痛苦，有时候还能治疗一些一般手术根本无法对付的疾病。

日本科学家研制出一种微型潜艇状胶囊，直径仅8．5毫米，看上去像一颗普通的药物，实际上是一座微型的综合实验室，病人把它吞入肚中后，这颗小胶囊可以观察和分析患者情况，并能在医学专家的遥控指导下对病灶进行诊断治疗。它既可以修补损坏的人体组织，还能消除癌细胞，对人体却不会有任何损伤。工作完成后可排出体外，不会残留在人体内部。

美国的科学家也研制出了类似的胶囊，不过它不是用来诊断治疗的，而是施放药物的。胶囊中装有无线电发射器，在行进中或在某一固定位置可以不断发出电波，电波被外面一台专用电脑接收到后，就反馈出施放命令，于是胶囊就会按照命令施放药物。最后胶囊和正常粪便一起排出体外。

目前，世界各国在微型诊疗器械方面取得了不少成绩，开发出各式各样的器械，并且在实际使用中，显示出优异的性能。有一种蚂蚁型微型装置，可以对单一细胞进行处理。有一种微型脑肿瘤针型手术装置，装有激光手术刀和能够吸收组织的装置，手术时可以准确地控制进针角度和深度，相当可靠。另一种微型输液装置，可以在人体血液中输液。它是由石英和纤维合成的一种纤维镜，直径不足2毫米，可用于人体深部组织的医疗。还有一种软管纤维内窥镜，头部可以弯曲，可以很方便地对病人进行无痛检查。还有，小于雪花的医用锥子，比头发还细的叶轮，直径不足1毫米的手术器和微型血液滤泵……不胜枚举。

CT

每次去医院检查，你总会听说CT这个词，虽然你可能自己从未做过CT检查，那么，你知道什么是CT吗？

CT，一般是指X线CT，正式名称为“X线电子计算机断层扫描技术”，CT是其英文名称的缩写。现在一般的大医院里都有CT设备，用于脑血管疾病及其他一些疾病的诊断，它是医生们的得力助手。

CT检查是X线与电子计算机技术的结合，在工作时，它像解剖刀似的一层层地进行扫描，再经电子计算机处理并与正常的组织图像作对比，可以清清楚楚地显示出一般X线检查无法显示的病变。所以，CT是一种比X线检查更高超的技术。有不少病变，用CT可以检查得很清楚。

CT可以用于颅脑以及许多内脏器官的检查，而且效果很好。但是，它也有缺点，那就是无法用于心脏病变的检查。因为普通CT扫描速度太慢了，每扫描一层最快也要1秒钟时间，人体头部X线CT扫描三维电脑图象不能克服心脏搏动的影响，会在显示时产生阴影，使医生难以判断病情。

CT能不能加快扫描的速度呢？国外的科学家们已经研制出了超高速CT，使普通CT也搭上了“高速公路”。

与普通CT相比较，超高速CT的扫描速度更快，是普通CT的40倍。这样，许多以前不能使用CT检查的疾病都可以采用超高速CT了，像冠心病、心肌病、心包病、肺动脉栓塞等。对一些不大合作的患者，如小孩和老人，由于超高速CT的扫描速度很快，不需要病人长时间保持安静，所以也能取得很好的检查效果。

此外，超高速CT还可用于冠状动脉搭桥术术前位置的选择，了解术后血管是否开通。我们可以说，搭上了“高速公路”的CT是现在惟一能够对心脏病作出全面、早期诊断的最新最先进的医疗技术。

当然，超高速CT也不是万能的，使用这种技术并不排除其他的检查方法，相反，它们应该是互相补充的。尤其是那些病情很复杂的疾病，不能仅仅依靠超高速CT的检查结果就作出诊断，一定要使用多种方法，全面检查。而且，超高速CT的费用也比一般CT高，这势必限制了它的使用范围。

染色体染色

染色体染色是一种快速分辨异常染色体的新技术，它很有可能成为快速而又经济的诊断癌症和其他一些遗传疾病的方法。美国加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和一家公司联手，推出了第一批染色体染色试剂并投放到市场。他们研制出来的黄光标记物，可以分别标记正常人类细胞的23对染色体，每种标记物由1万～10万DNA片断组成。

刚开始时，这个产品并不是为了诊断疾病而研制的，当时只是为了研究应用。后来，科学家们发现它还可以用于诊断疾病，于是，他们马上转移到临床应用方面的研究上来，并开发了可用于商业目的的产品。1991年10月，他们生产了可为9条染色体染色的橘黄色试剂，并投入市场，立即获得了强烈反应，销售之快大大超过了原来的估计。于是，他们很快又推出能为这9条染色体染色的绿色试剂，这种绿色试剂可以同时分辨任何细胞内的2条染色体。

那么，染色体染色究竟能识别什么疾病呢？目前，这种技术能够迅速准确地发现细胞缺陷，如染色体缺乏或增多，两条染色体间遗传物质错位，识别有瘤细胞衍变时遗传物质的改变等。这不但可以诊断疾病，指导临床治疗，还可以用于评价治疗效果。

染色体染色试剂的临床应用价值现在已被确认。比如，利用这种试剂可以发现，慢性白血病患者第九号和第二十二号染色体的遗传物质融合在一起，如果病情迅速恶化的话，第八号染色体会产生几次额外的复制。这种方法是标记第八号染色体非常重要的方法，可以比常规方法更准确、更经济地监测白血病的进展程度和评价疗效。

除对白血病进行研究外，科学家们又开发出了一种特殊的染色体探针，诊断和跟踪与先天性疾病有关的畸变。现在已研制成功的包含21号杂色体的部分片断的染色体探针，可以用于确定胎儿有无先天性愚型。另外，在诊断乳腺癌及前列腺癌等实体肿瘤方面也取得了新进展。

DNA鉴别法

迫使克林顿承认性丑闻的杀手锏，无疑是莱温斯基交出的染有污迹的蓝裙，因为DNA化验结果表明，那污迹正是总统本人的。这一事件使得分子生物术语DNA，再度成为人们关注的焦点。那么，为什么说DNA是最确凿的鉴别方法呢？DNA鉴别是怎么回事呢？

中国的滴血认亲术，是将血液滴在碗中，用以察看血水是否相容。但同属基因表现型的A、B、O型，有显性与隐性的差别，从而使不同血型亦可能产生凝结现象，因此，从分子生物学的角度来看，并不具有真正的辨认意义。

事实上，以生物分子来确认身份的科学法，应该追溯到20世纪初。当时，一名维也纳生物学家发现，血球中的ABC抗原可以作为鉴定亲子身份的依据，但只有不到六成的确凿性。一直到了20世纪80年代，生物化学家们渐渐探究出如何将红血球与白血球HLA抗原，同时运用到鉴定身份上，将可靠性提到了九成，但一成仍需参考身体的其他特征，如指纹、外貌等。而DNA鉴别法则将精确度至少提高到了99％，是目前可信度最高的生物学鉴别术。它何以能获此殊荣？这其中主要的原因是，生物细胞核的染色体中，各有其一套独特的DNA，由4种碱基A、C、T、C以及氢键结合而成，可达到上亿种的组合方式，数目相当惊人。因此除了同卵双胞胎之外，世上不可能出现两人的DNA完全一模一样。

据统计资料显示，在欧洲境内，仅1998年便进行了30万例的DNA鉴定，其中以私人诉讼的案件居多，主要是因为现代人婚外性的发生率相当高，由此牵扯出的离婚后监护权归属问题、赡养费的诉讼等。另外，DNA遗传密码比较的分子生物技术，取代了昔日传统的指纹、齿横鉴定法，除了协助警方当局缉凶、解开现代复杂的身世之谜外，亦屡次成为航空失事案件中，确认死者身份的头号工具。

目前，此领域的精深研究还在进行中，希望在21世纪初，能够研究出100％的DNA身份血统鉴定术。

激光清除术

现代外科医疗中对烧伤治疗的初步操作多年来基本上没有什么变化。为了使移植到伤口上的皮肤能长出新的血管，医生先得将坏死组织全部除掉。而激光可用于烧伤病人坏死组织激光手术的示意图，这一技术应用起来缓慢但效果很好，众多牙医都希望用激光牙钻来取代传统的牙钻的清除，且具有比传统外科手术更快更准的优点，能减轻伤者所受的剧痛。医生往往要见到切割部位开始出血时才能知道触及到了完好组织，因为被烧坏的组织是不会出血的。而激光清创术则是用一台250瓦的二氧化碳激光器把坏死组织烧掉，同时用一只真空泵将残余物清除，这种方法尽管仍会引起疼痛，但比用解剖刀来切割要快得多，而且也更为准确。激光清除方法也有利于伤口的愈合，因为它不会像常规手术那样把完好的皮肤也切掉。激光清创术所用的激光器由电脑控制，其光束为一组平行线即“光栅”，类似于电子束在快速扫描电视屏幕产生图像时运行的形式。激光光束强度极高，如果用它聚射10秒钟，就能在5毫米厚的钢板上烧出一个洞来，所以使用时须严格控制。不过，电脑能保证它最多只会掀掉一层很薄的完好组织，约150微米，还没洋葱皮厚。

磁共振成像术

除了X射线、CT之外，医生们还有一种“神秘武器”，这就是磁共振成像术，简称为MRI。这是在磁共振频谱学及CT技术基础上发展起来的一项崭新的成像技术。

我们知道，构成我们机体的70％是水分，其分子式的H2O。在这个分子结构中，“H”原子具有一个不对称的质子，而质子具有自身旋转的特性，同时也就产生电磁效应。但在通常的情况下，许多质子皆是无规律地排列，因此各个质子所产生的磁效应相互抵消，表现不出具体的磁性来。然而当外加一个磁场时，各个质子所产生的有如一个个小磁体的磁矩便会排列成为一个方向，此时若再加一个脉冲磁场，就会使这些方向一致的磁矩产生一定角度的回旋运动，而且随着这个脉冲磁场的变化还可产生一系列的电磁波，这就是人们熟知的“磁共振现象”。另外，科学家们将一个回旋运动时20世纪80年代，一个崭新的扫描技术——核磁共振成像术（简称MRI）出现了间称为质子的“驰豫时间”。

人体由各种器官及组织构成。因此，在磁共振的过程中，不同组织有不同强度的磁共振信号，以及不同的“驰豫时间”；另外，即使同一组织，在病理及生理状态下，磁共振信号强度及驰豫时间亦不相同。这些差异可由磁共振信号反映出来，这样便构成了磁共振成像而成为应用于临床诊断的基础。再者，由于不同组织及同一组织不同状态下质子密度不同，因而通过MRI还能提供组织器官及病灶细胞内外的物理、化学、生物及生化等方面的信息。还有一点要提及的是，在操作过程中，MRI不造成放射性损伤，还可以从任何方面作断层分析，因此MRI技术“异军突起”，在当代医学诊断中愈来愈显出它的特殊地位。MRI几乎可用于全身各处疾病的检查与诊断，如脑内、胸腔内、腹部、盆腔等。

20世纪是科学技术迅猛发展的时期，医学影像学的巨大成就除了上面提到的CT及MRI以外，还有一种最新技术叫放射性核素发射计算机断层，简称为ECT。它包括正电子发射断层（简称PET）和单光子发射断层（简称SPECT）。ECT综合利用了核医学的示踪技术和CT的图像重建原理，兼有二者之长，既具备形象化显示活体生理和代谢功能的能力，又有分辨率高、能进行立体探测和断层显示的优势，是目前医学影像诊断技术中的后起之秀。

近几年科学家们还研制出一种比CT清晰1000倍的成像新技术，叫做离子微层析扫描，简称IMI。它是利用有丝加速器发射出细微的离子来，让这种离子束通过组织，再用特制的硅探测定出它通过该组织时损失了多少能量，而后再由计算机进行综合分析，从而从不同角度显示该组织的结构或病变。科学家们相信，IMI甚至可以识别出早期癌细胞的变化，如果真是这样，将大大提高癌症早期的诊断率，挽救更多的生命。

内窥镜

在现代医学上，有一个能自由出入人体的“仪器”，它的名字叫内窥镜。这种仪器可以通过内窥镜看到的胃像“人造隧道”那样，伸进人体内部来直接地检查疾病。

内窥镜由一根非常细的软性长金属管和探头组成。软性长金属管可以通过口腔伸到胃里、伸到气管里，通过肛门伸到肠里。镜管内有光导纤维束，一端接一个光源，把光传递到内窥镜的另一端，产生亮光，要不然，这些器官的内部“黑咕隆咚”，什么都看不清。医生们通过操作器，可使镜片的头部像蛇头一样活动、弯曲，到达要观察的部位，把观察到的情况，通过传像束传送到电视监视器成为图像，再由电子计算机处理，医生就可以发现这些器官的毛病。如果在内窥镜的探头安装照相机，那么，还可以拍照。内窥镜的镜管内还有一个特殊孔道，通过孔道可以安装微型手术刀，医生可以在不剖腹的情况下，直接在器官内部为病人做手术；还可以安装一根细长的夹钳，夹取少量的活体组织进行病理切片检查。

内窥镜既然可以直接观察人体内部器官的病变，因此可以大大提高疾病早期的检出率，这对于癌症尤为重要，因为癌症早期治疗效果比晚期好。此处，内窥镜对于一些消化性疾病，如胃、十二指肠炎，或是溃疡也能做出准确诊断。近年来，医生们又将内窥镜技术与超声技术结合起来，用于消化道肿瘤浸润深度的判断、良性与恶性肿瘤的鉴别，以及对其他一些病变的诊断，都显示出巨大的威力。

此外，内窥镜还可用于治疗。

内窥镜下局部止血可避免手术下止血的复杂过程，减少病人的痛苦，同时见效快。内窥镜激光治疗可应用于消化道疾病，如出血肿瘤等。

内窥镜激光也适用其他疾病的治疗，如肠息肉的治疗。所谓肠息肉是指突出于肠腔的增生组织团块，多为椭圆形，并有一蒂与肠粘膜相连，少数肠息肉可发展为癌肿，应用内窥镜可以将肠息肉切除。此外，对于晚期内脏肿瘤患者，可应用治疗解除梗阻、缓解症状、延长寿命。近年来，医生们还发展了多种新技术，其中有内窥镜的高频电凝治疗，内窥镜的微波治疗，内窥镜的气囊、水囊扩张治疗等。这些技术一方面可收到更好的治疗效果；一方面又将治疗的范围更加扩大。

在日常生活中，人们不小心吞下异物，可用内窥镜观察，在其引导下，将异物取出，避免了手术的痛苦，迅速而又方便。

目前世界上的内窥镜已有许多种，有胃镜、食道镜、十二指肠镜、小肠镜、大肠镜，最近还进一步试制成了心脏镜和肾盂镜。

微型技术

微型技术，就是能将物体的体积变小的技术。微型技术解决了许多人类目前不能解决的难题，有人预言它将在21世纪“大展鸿图”。

目前，医学实验室里出现了一批“跳蚤”，是利用微型技术制造的，它的造型千奇百怪，个头极小，甚至肉眼难以辨认。它们能上天入地，进入人体的血管里去清淤排障，定点定时送药。同时，它们也能像孙悟空一样钻到人的肚子里去“兴风作浪”，在关键部位搞破坏，致使指挥瘫痪……微型技术，实在是“人小鬼大”，无所不至。

据报道，法国科学家研制成功了一种新的肠道探测器，长4厘米，直径约1厘米，里面装满了电子器件，包括自动记录器、微电脑和微型齿轮等等。它的外形像一艘宇宙飞船，因此被誉为“人体飞船”。

这种探测器进入人的肠道后，可以借助齿轮沿着肠道运动，并通过微型电子发射器，将肠道内的情况如实地显示在外面的电子显示屏上。它还能在一个特定的位置吸取肠液，并利用自带的微型实验室来分析肠内的酸性、温度、收缩压以及各种食物的消化程度等。必要时还能按指令在病患处涂抹药物。

在探测器的顶端，可以安装一架微型电视摄像仪，用来直播沿途的图像。如果配上微型手术刀或激光器，便可以遥控它在腹腔内进行手术。

目前，世界上有成千上万名科学家和工程师都沉醉在这个由各种微型机械组成的袖珍世界中，这代表了未来科学技术发展的趋势。在微型机器的应用上，人们首先想到的是医学，微型人体飞船便是一个例子。

医学家们说，有了微型机械，医学大为改观。人们设想，微型机械可以在血液中从事奇特的运输工作，可以连续监测糖尿病人的葡萄糖浓度并输送胰岛素。

在匹兹堡的卡内基——梅隆大学，实验者成功地制成了一个比3根头发丝还窄的液轮。这个液轮和水轮一样，在血液流过它的时候转动。这样就可以靠着血液的动力使这个装置沿着动脉清除动脉壁上的粥样硬化沉淀物。

利用微型剪刀及微型电锯，可以进行精密手术，例如切割视网膜的伤疤组织。美国加州大学德克利分校的专家在1991年制作了一个硅灯泡。它比一根头发丝还细，可以装在注射器的针头上，与光学传感器配合，对可疑的肿瘤组织进行活体组织检查。微型机械可用于杀灭癌细胞和病毒。

当微型机械的能量耗尽时，就人不知鬼不觉地被排出体外。根本不必担心它会变成身体内永远除不掉的垃圾。

科学家还展望了微型技术在医学上广泛应用的光明前景。有的医学科学家提出设想：大型平面电视屏幕上各个光点的亮度都由一个微型机械来控制。那样，如果将这些微型机械输送到人体的各个重要部位，就可以将人体各组织器官的健康状况显示在这个大屏幕上，使医生非常直观地从电视屏幕上看到这些组织和器官的情况。这将是诊断技术的一个突破。

无论是中国古代医家的“望、闻、问、切”的诊断方式，还是现代医学的打针吃药，都在相当程度上采用了“模糊处理”技术。而微型技术则直接深入到人体，就好比是医学家从人体体内将组织解剖出来放在显微镜下观察一样。它比以往的“X射线探测法”和其他的一些诊断技术更加科学。如果技术更成熟的话，还可以用微型机械直接在人体体内完成从诊断到治疗的一整套过程。

微型技术在医学上的广泛应用将引起医学的革命，意义之大，也许将超过X射线发明对医学的贡献。

电子视觉技术

重见光明是每一位盲人的最大愿望，虽然那些应用超声、红外等新技术装备起来的多功能导盲杖、导盲犬已经大大帮助了盲人，但它们离盲人的愿望仍有一定的距离。他们的第一需要仍然是赋予他们眼睛的功能，让他们能看到这个五彩缤纷的世界，而最新的电子视觉技术则可帮助他们实现这个愿望了。

美国科学家发明了一种使盲人复明的装置，它包括一个系在盲人头部的电极和一个可以产生图像的电脑，只要把电脑配备的一个一立方毫米大小的镜头安放在一个人造眼中，再与一个非常精密的电脑相连就会产生图像，盲人通过这个装置可以看到眼前4米以内的景物。

法国科学家研制出一种盲人使用的“电子视觉眼镜”，能使盲人脑海中反映出如实的声像环境。盲人使用这种眼镜，可以识别周围各种障碍物，楼房的高低、汽车的大小、人的高矮他都能知道，甚至连白天和黑夜、晴天和阴天他也能了解。这个装置的核心是一个装在眼镜框中的微型电子摄像机，它对光线非常敏感，可将物体反射的光线转变为各种不同的声音，盲人戴上这种眼镜走路，通过聆听不同的声音就可以了解周围的情况。

对于由于视网膜损伤而失明的人来说，人造视网膜复合晶片可以使他们重见光明。美国科学家发明的这种晶片由一排排的电极和感光器组成，厚度仅为0．02毫米。把晶片移植在接近视觉神经的视网膜上，感光器就可以透过瞳孔接收到光线和影像，由电极向大脑发出脉冲，从而使盲人复明。

近视眼也可以从电子视觉技术中得到帮助。美国科学家研制的“好视力”电子眼镜便是为近视者增强视力的好帮手。这种眼镜酷似照相机镜头，装有一个微型电脑，能把视觉形象通过电脑聚焦于患者的视网膜上，从而增强视力。

还有一种“弱视增益”电子装置，它是应用微型照相机和电子监视器使弱视者看到清晰的物体，最适合于那些因为糖尿病、青光眼、视网膜黄斑变性而视力下降的人。

神奇的高科技将使人的视力大大增强。

X光结晶学

你可能从来没有听说过X光结晶学的名字，也不知道这是门什么样的学问，但是，就像你即使不明白重力是怎么回事，可它却还是会实实在在地影响着我们的生活一样，X光结晶学也在科学生活中影响着一系列学科的进步。没有它，生物学、冶金学、化学都不会在几十年间取得这样大的进展。

X光结晶学基本上可以算是显微镜学的一种，但是，世界上还没有一台显微镜可以把组成物质的原子放大，而X光结晶学就填补了这项空白。科学家们让X光透过细小的结晶粒，把资料记录下来，然后根据折射光线的模式，进行大量的计算工作，最后还原出立方体结构，也就是原子的立体图。20世纪最大的一项科研成果——脱氧核糖核酸（DNA）的立体结构能为人所知，便是X光结晶学的功劳。其他一些物质，如肌红蛋白、血红蛋白等的原子结构也是通过X光结晶学得到的。

X光结晶学还帮助科学家们洞悉了几种物质的立体结构。比如，伤风及感冒病毒的立体结构，这将有利于科学家找到它们的致病原因并削弱其功能，从而可以有效地治疗感冒。一些跟DNA有接触的分子，它们是开启或关闭遗传因子的钥匙，了解了它们的结构，有利于科学家寻找到医治某些疾病的方法。在治疗艾滋病方面，X光结晶学也有其独到的作用。X光结晶学对制药业非常重要。专家认为，只要人们能掌握与某种疾病有关的蛋白质的立体结构，进而研究它的特点和发病过程，就可以采取相应对策，研制出针对这些疾病的药物来。因此，X光结晶学很受重视。

当然，用X光结晶学解析原子结构是件很困难、很繁琐的工作。科学家取得了结晶粒折射光线的模式，还要进行大量的计算工作。以典型蛋白质为例，科学家先要取得3万个折射光线参数，然后进行10万个计算程序的运算，才能取得其结构模式。如果没有超级计算机帮助的话，10万个程序的计算就要花上10年时间。

科学家依靠X光结晶学已经取得了1000多种蛋白质的结构了，到2000年，这个数目可以达到2万个，总有一天，人们可以找到生命本身的结构。

基因疗法

艾米是一个年仅6岁的可爱的美国小女孩，可是，由于遗传的因素，她不幸患有腺苷膜基因疗法病例：出生仅3天的扎卡利·里金斯因ADA基因缺乏，而进行基因治疗，通过输入正常的ADA他获得了痊愈氨酶缺陷症。她身体内无法合成有分解氨基毒素功能的酶，导致血液中大量积累这种由细胞代谢而产生的毒素，使免疫系统中的T细胞和B细胞中毒死亡。艾米整天浑身无力，吃不下饭，不想走动，还出现各种疼痛，小小年纪就吃尽了苦头。

医院在进行了一系列治疗后，发现病情无法缓解，于是他们决定，给艾米实施基因疗法。医生给艾米移植健康的基因，一年多以后，艾米能够自己合成以前不能合成的腺苷膜氨酶了，从此，她又成为一个健康活泼的小女孩了。

人体大约有10万个基因，它们保证了人体的正常运转，一旦基因出现缺陷就会导致人得病。现在人们已经知道的由于基因缺陷引起的基因病有4000多种。基因缺陷是造成25％的生理缺陷、30％的儿童死亡和60％的成人疾病的病因，与人类的健康有密切的关系。

基因病有两类：一类是单基因病，如先天性粘液稠厚后再将健康人的正常基因植入病人体内，以取代有缺陷基因；另一类是多因子病，由一个或几个基因缺陷以及环境因素引起的，如癌症、糖尿病、心血管病、神经变化病等。

针对基因缺陷而导致的病变，可以进行基因治疗方法。它的主要过程就是先诊断病人所缺陷的基因，然后再将健康人的正常基因植入病人体内，以取代有缺陷的基因，恢复该基因的功能，达到治疗基因病的目的。

几年前，基因疗法还只是一个梦想，现在，基因疗法已经深深地渗透到了医疗的各个领域了。现在的研究成果表明，人们已经采用了37种技术路线、21种基因标记对临床上不同疾病进行过实验治疗。

动物实验治疗证明，基因疗法对遗传疾病、恶性肿瘤、病毒性传染病、心血管病等方面的90余种疾病有很好的治疗前景。基因疗法作为一种成熟的治疗手段推向临床已是指日可待了。我国也于1993年在北京成立了中国医学科学院基因治疗中心，对基因疗法进行研究和推广实施。

活细胞疗法

随着基因细胞培养技术的提高和完善，近年来，国际上兴起了一种用活细胞作为治疗剂，医疗各种疑难遗传病症的“活细胞疗法”。这一新兴的医疗方法主要采用遗传工程在体外繁殖患者的自体细胞，包括淋巴细胞、骨髓细胞、肿瘤浸润的细胞、异体的胚胎细胞、婴儿脐带细胞、胸腺细胞等活细胞，使之扩增或产生具有疗效的物质（抗体、蛋白、激素等），再将这些活细胞注入或植入患者体中，来医治一些恶性肿瘤和血癌等疾病。从国内外临床实验和应用来看，这种活细胞疗法对癌症、白血病、糖尿病、血友病、烧伤以及艾滋病等严重的遗传病、传染病都有明显的疗效。

这种新疗法的发明使治疗癌症的办法由手术，放射疗法和化疗这3种，发展到4种疗法。这种疗法分3步进行，第一步是用外科手术切下患者的一部分癌组织；对基因疗法的研究在发达国家已成为最前沿的领域第二步，用设备改变癌细胞的遗传基因，使其变成能产生一种抗癌物质的细胞；第三步，将这些改造后的细胞由患者大腿部重新注入人体内。这些细胞一旦进入人体，便会对患者的癌细胞发动进攻。这种治疗办法在于发挥患者免疫系统的能力战胜自身的疾病。1991年10月8日，美国全国卫生研究所的史蒂文·罗森堡博士给一名患晚期“黑瘤”癌症的病人，用这种活细胞疗法成功地进行了一次人体试验。

罗森堡指出，这种活细胞疗法最大的优点，就是可以向扩散的癌症进攻而不伤害正常细胞。

脑磁图

人的颅脑周围也存在着磁场，这种磁场称为脑磁场。但这种磁场强度很微弱，要用特殊的设备才能测知并记录下来。需建立一个严密的电磁场屏蔽室，在这个屏蔽室中，将受检者的头部置于特别敏感的超冷电磁测定器中，通过特殊的仪器可测出颅脑的极微弱的脑磁波，医生正在对一位患者的脑磁图进行诊断。再用记录装置把这种脑磁波记录下来，形成图形，这种图形便称作脑磁图。它是反映脑的磁场变化，此与脑电图反映脑的电场变化不同。脑磁图对脑部损伤的定位诊断比脑电图更为准确，加之脑磁图不受颅骨的影响，图像清晰易辨，故对脑部疾病是一种崭新的手段，为诊断发挥其特有的作用，要与脑电图结合起来，互补不足（脑电图易受过多电活动的干扰，也受颅骨影响，波幅衰减等），其诊断更准确。

三维超声波扫描

美国科学家已开发出一种三维超声波扫描技术，该技术能使医生们就像在病人身体上开了一扇窗子一样研究病人的体内器官。该技术的发明者之一、北卡罗来纳州杜克大学新兴心血管技术工程研究中心的主任奥拉夫·拉姆说：“这一技术使目前的超声波技术显得过时了。

这种三维超声波处理技术，采用并行计算即时分析大量的声音反射波，非常迅速地生产图像，使外科医生能够在屏幕上从任何角度观看一整颗跳动的心脏。这台多用途机器能够加快诊断速度，增加诊断的精确性，并且可帮助医生不做外科手术的情况下，较以前大大增加对人的心脏了解。

用超声波扫描的胎儿图像采用三维技术后，我们能够非常迅速地观察整个跳动的心脏，并且可观看我们选择的任何部位。我们能观看心脏的前面、侧面和横侧面，一切都是在心脏跳动时进行的。”

为了“实时”捕捉跳的心脏以及胎儿活动图像，避免延迟，每个信号必须用大规模并行计算机处理技术同时处理。当有关内部组织的图像出现在观察屏上后，医生用一个接触垫能够同时调出多达16个切片的画面。

切片的视角可以不同，而且可把它们做得薄些和厚些。为了能随时观看它们，医生能够把所有的图像存储下来以便以后分析。

试管婴儿

试管婴儿正式名称为玻璃管受孕儿，英文简称为IVF。它使得体外受精卵移植治疗不孕症成为现实，同时也解决了输卵管不通不能妊娠的问题。试管婴儿揭示了很多生理现象，为研究人类生殖学开拓了新的途径，同样，也给人类的生殖伦理提出了新的问题。

早在20世纪60年代初，澳大利亚及英国的医学家就分别发表出关于体外受精卵移植的文章。举世闻名的第一例试管婴儿，于1978年7月25日诞生在英国奥德海姆总医院。这一试管婴儿健康地发育成长的事实，为许多患有输卵管疾病而不能生育的妇女带来了希望创举的荣誉归英国医学家爱德华，当时，剖腹产出的女婴重达2700克，自此之后，澳大利亚、美国、德国等都相继有试管婴儿出生的报道。我国首例试管婴儿于1988年3月在北京医科大学附属第三医院诞生。这项技术深受人们的关注，尤其深受因输卵管不通而不孕的妇女的欢迎。

试管婴儿主要是解决卵子与精子不能相遇，不能结合受精的问题。其培育包括体外受精和早期胚胎移植两个步骤，娩出后叫试管婴儿。具体的方法包括以下几个步骤。

激发排卵，可以使用促排卵药物，让患者在一周内有多个卵子排出。

收集卵子。根据医学条件及技术水平可采用剖腹取卵、腹腔镜下取卵以及在B超引导下经阴道取卵3种方法。

将卵子培养约4小时，等待体外受精。

体外受精，采集好丈夫的精液，待液化后，摒弃精浆，进行体外受精培养，大约需72～76个小时。

进行胚胎移植。在做好各项准备工作后，将受精卵从培养基中取出，移植至宫腔内。

试管婴儿适于那些女性卵巢功能正常、子宫正常，但输卵管梗阻、输卵管积水，经反复治疗无效的人，以及排卵有障碍者；男性要求精液正常、无病菌感染，但精子减少等症。年龄一般要求双方都在40岁以下。

目前“试管婴儿”的体外受精成功率可达60％～70％，但胚胎移植成功率仅为10％～20％。从已经分娩的试管婴儿情况看，目前尚未发现特殊的先天异常，这项技术正在被进一步开发研究。

器官移植

1954年，美国波士顿的一家医院里，一位24岁患了晚期肾炎的病人接受了一个新手术。医生从病人的孪生兄弟身上取下一侧活肾，将它移植到病人的体内，手术获得成功，病人得以痊愈。肾脏移植术，是器官移植的一种，而且是较为简单的一种。

器官移植，就是将另外一个人身上的健康器官取出来，移植到病人的身体上的手术，就如同植物学的“移花接木”一样。器官移植可抢救某些危及生命的组织器官，是极其重要的治疗途径，往往可以达到起死回生的目的。

人体器官移植是比组织移植复杂得多的一种手术。人体组织的移植较为简单，如眼球的角膜移植，皮肤移植（植皮）和血管移植，目前来讲难度并不太大。而器官移植则要复杂和困难得多。以肝脏移植为例，从健康人的身体中取出的肝脏，在移植到病人身体内的过程中，移植肝的细胞会大量坏死，移植后的肝脏制造白蛋白和纤维蛋白的能力显著下降，病人每天要输入大量的白蛋白和纤维蛋白，其存活时间也很有限。

医学专家告诉我们，器官移植并不像坏了的机器更换零件那样简单，即使是自行车更换零件，也要考虑零件的规格是否合适。在器官移植中，这一问题同样地重要。这就是器官移植中的大敌：“排异反应”。

目前，器官移植还无法解决排异反应这个难题。最好的办法是采用“相同型号”的器官。上面提到过的肾脏移植手术，肾脏是从其孪生兄弟身上取下的，器官之间具有极大的亲和力，可以有效地排除排异反应。因此，手术的技术只是一方面，被移植的器官是否发生排异反应才是影响器官移植手术成功的最大因素。1999年不幸病逝的约旦国王侯赛因就是因为在骨髓移植中发生了排异反应。

值得庆幸的是，医学正在不断地取得突破。近年来，在基础医学研究和高分子合成材料发展的基础上，人工脏器取得了重大突破。医学家利用现代生物技术和特殊材料制造人工脏器，可以有效地减少发生排异反应。

1997年，英国克隆“多莉”绵羊的成功为这一领域带来了前所未有的曙光。人们乐观地预测，克隆技术将为器官移植开辟光明大道，将排异反应的可能性降低到零。

可以设想，如果心脏病患者急需得到一个好的心脏，但他人的心脏移植极有可能发生排异反应。那么可以让医生从病人的心脏中取出一个细胞，利用克隆技术在短时间内“培育”出一个与病人原来的心脏一模一样的心脏。人们完全不必为可能发生的排异反应而担忧，克隆器官比人体原来的器官要好得多。

目前，可移植器官的种类不断增多，除了人的大脑以外，几乎所有的重要器官都有人工移植的记录，从早期的肾脏移植发展到现在的心脏移植、肝脏移植、骨髓移植、胰腺移植和肺移植。在科学日益昌明的今天，我们完全有理由相信人的一切器官都可以移植。也许到了那时，人真的可以“长生不死”了。

心脏移植

我们人类有一双手、一双眼睛、两只脚，心脏却只有一个。但1978年10月，有一件事轰动了世界医学界：法国阿尔努—詹克研究所的心脏病专家们，给患有严重心脏病而住在医院里慢慢等候死亡的48岁商人皮埃尔·昂萨多成功地植入了一颗死于交通事故的15岁少年的心脏，于是皮埃尔·昂萨多成为用两颗心脏活着的人。新植入的心脏同有病的心脏是并联的，有病的心脏只是负担正常工作量的15％，而新植入的那颗心脏则成为保证病人生存的主力。手术后几个月，皮埃尔·昂萨多就康复出院，恢复了正常人的生活。

虽然皮埃尔·昂萨多是具有两颗心脏的人，但他并不是世界上第一个接受心脏移植的人。世界上第一例心脏移植是南非医生班纳德于1967年成功完成的。后来一段时间，由于死亡率高，医生们停止了对心脏移植的尝试。直至20世纪80年代初期，由于免疫仰制剂环孢菌素A的应用，大大降低了排异反应，使心脏移植手术效果日趋良好，在世界范围内又重新掀起了心脏移植热潮。到80年代末，有记录的心脏移植数已超过1万多例，至今已累积了25331例。我国也成功地进行了数例心脏移植手术。现在心脏移植已经度过实验阶段，被作为中长期心脏病的治疗手段。目前，世界上先进国家的心脏移植的年存活率已达80～85％，患者存活1年以后再出现排斥发生率明显减少，5年存活率也已达到80％。

左边的小心脏是被替换下来的心脏，右边是已经移植到位的正常大小的心脏由于心脏与肺的功能密切相关，有时可因肺部疾病影响心脏，此时便需要心、肺同时更换，这就是心—肺联合移植。1981年3月，美国斯坦福大学医院将一名因车祸脑外伤致死的15岁男性的心脏和肺脏，同时移植给了一名45岁心功能衰竭的女性患者，使她获得了长期的存活。从此开辟了心—肺联合移植的新领域。然而，由于此项手术更加复杂，目前3年存活率大约只达70％，因此尚有许多问题要去解决。

肾脏移植

肾脏移植始于1954年，一位叫缪瑞的医生给一对双胞胎姐妹做了这种手术，至今她们都很健康。迄今全世界移植手术的总例数已超过16万人次，我国肾移植数也已达11000多例。移植后存活3年以上者有1845例，存活5年以上者有772例，存活10年以上者103例。在1万多例手术中能活10年以上的只有100多例，是否存活率太低了？是的，这也反映出这种手术的难度以及有许多医学问题需要我们去解决。

首先，一个最主要的难题是外来的肾脏能否在接受移植者体内“安家落户”，因为至今仍没有好办法让接受者不排斥他人的肾脏，这种现象医生们称之为“排异反应”。

因此，如何防止“排异反应”是器官移植能否成功的最为关键的因素。那么，什么是排异反应呢？要讲请这个问题，我们还得再讲一下人体中的免疫系统。人体的免疫系统好比我们身体的防御体系，它具有识别自身组织以及“外来入侵者”的本领。对于自身组织它加以保护，而对于“异己分子”，则该系统中的卫士——免疫淋巴细胞便会紧急动员起来，包围入侵者，同时释放出某些毒素、抗体将它们杀灭或是溶解，这种过程就是排异反应。医生们常将机体的这种过程称为“宿主抗移植物反应”。因为器官移植时还会发生另一种反应，即外来的免疫系统也会排斥宿主组织，尤其是当给那些无免疫功能的病人移植外来组织时更加激烈，这称为“移植物抗宿主反应”，这种现象在骨髓移植中非常普遍。

为了让移植的器官能在接受者体内长期定居，医学家们目前都在想办法来制止这种排除异己的“相互残杀”，这就是医生们所说的“抗排异治疗”。当前，抗排异治疗的方法主要有两种，一种叫“免疫耐受治疗”，就是在移植前预先注射能保护移植器官的药物，使其不受免疫淋巴细胞的攻击；另一种方法是免疫抑制疗法，就是通过抑制机体的免疫系统，使其无力对移植物发起攻击。后者是目前应用最普遍的方法。在肾脏移植中，最有效的是以环孢菌素A、硫唑嘌呤和糖皮质激三联用药来抑制受体的排异反应。后来医生们发现，用单克隆抗体治疗肾脏移植的急性排异效果也很好。最新的研究则指出，决定排异反应的一个重要因素是因为白细胞上存在膜抗原，而膜抗原是由染色体上某些基因控制的。因此，今后应通过改变控制移植抗原的基因，这样就可以大大提高器官移植的成功率。这是属于基因工程的问题，有待于人们继续探索。

肝脏移植

从外科的角度来看，这是最困难的一种移植。大夫在取下供主肝脏时，为了不损伤血管和胆管，得花费整整4个小时。在取下受主的病肝时，更得小心翼翼，以免损伤毗邻的腹腔中的成千上万根微细的血管。植入时得连接好5个主要部位：腔静脉上、下部分，门静脉、肝动脉和纤细的胆管。

同肾脏移植相比，肝脏移植的缝合长度要多2倍。

肝脏作为一个多功能的复杂器官，在植入后到病人临死时都必须工作，所以稍微受损伤都是不行的。使用了环孢菌素以后，匹兹堡大学肝脏移植受主的1年存活率，已由1979年前的33％增加到今天的66％。

骨髓移植

骨髓是充盈于骨内腔隙中的柔软组织，其中含有不同发育阶段的血细胞。骨髓是人体中，尤其是出生后的最主要的造血器官之一。因此，骨髓的某些疾病会造成人体的贫血，要是骨髓细胞发生癌变，形成白血病，则更会威胁人的生命，在这些情况下，医生往往会考虑对患者进行骨髓移植。

世界上最早从事骨髓移植的人是美国医生托马斯，他首次将一位正常孪生哥哥的骨髓输给了患白血病的兄弟。由于他成功地完成了骨髓移植术，于1990年获得了著名的诺贝尔奖金。

一般说来，进行骨髓移植时，先要将有病的骨髓抽出，或者将骨髓中的癌细胞杀死，然后将健康与合适的骨髓注入患者体内，让它们在病人骨内腔隙中“安家落户”，并且不断地繁殖来纠正病人的“贫血症或是以此来治疗白血病”等。那么什么是合适的骨髓呢？这是指移植进去的骨髓不会发生我们在前面提到过的“宿主抗移植物的反应”，或是“移植物抗宿主的反应”，因此，一般只有“同卵双生”，即孪生兄弟或姐妹之间才可互相进行骨髓移植，因为他（她）们之间的骨髓与组织不会发生相互排斥反应。此外，不是孪生者，或是父母与子女之间是否可以进行骨髓移植呢？这要进行“基因配型”才能确定，通常他们之间互相提供骨髓的可能性是25％。

目前全球大约进行了3万多例骨髓移植。我国早在20世纪60年代便开始了同基因骨髓移植（孪生者之间），并取得成功。当前摆在我国以及全世界医学家面前的任务是如何能成功地进行异基因骨髓移植（不是孪生者之间的移植），甚至异种骨髓移植。对此困难仍很多，或许也可以这样说“任重而道远”，但前途是无限光明的。

脑移植

1994年春天，瑞士发生了一起严重车祸，突遭横祸的一对相恋男女被送到医院时已将命归黄泉。医生们发现，男的四肢和躯干血肉模糊，支离破碎，而脑袋却完好无损；女的则相反，头颅粉碎破裂，身躯完整无缺。一名在场的医生忽然开口道：“两人合在一起，正好重新拼成一个人。我们何不进行头脑移植？”这真是个绝妙的主意。

医院火速征得家属同意后，手术立即进行，果然相当成功。当“病人”渐渐苏醒时，医生们激动得热泪盈眶，紧紧拥抱。他们确信，这将在人类医学史上留下光辉的一页。他们甚至为这个“新人”取了一个漂亮的名字“维西亚”。这是最新一次成功的换头手术。

时下，美国有不少医院开始将这项技术商业化，即推销“冷冻头脑再生”——目前换头手术仍无较大的成功把握，因而最好的办法是将死者的头冷冻保藏，等到时机成熟后再进行手术。据说，这项业务生意还不错，连一些社会名流都“踊跃购买”。举世闻名的“好莱坞影后”伊丽莎白·泰勒，不久前就同一家医学中心签订合同，并预付了3．5万美元的“合同费”。她要求该中心确诊她死亡后，立即切割下她的头颅，马上冻藏起来。届时，再抽出她的脑细胞，注入一名活泼可爱、美丽逗人的女婴头颅中。这位至今世界影坛的耀眼巨星，渴望能以此再造一个新的伊丽莎白·泰勒。

肺脏移植

肺脏单独移植，从1963年以来，做过38例，但效果不好。纽约蒙特菲俄医疗中心的维什大夫做了7例肺脏移植手术。肺脏移植受主存活最久的仅为10个月。供移植的肺脏很少有不受感染的，还难保不受损伤，移植时还要求尺寸合适。

尽管环孢菌素对单肺移植也同样有效，但是大夫们倾向于实行心肺整套移植。患有肺气肿或其他严重肺病的人，通常心脏也有毛病。心肺整套移植手术，1981年由斯坦福的里兹和舒姆威首次进行，他们的第一位病人仍然活着。自从使用了环孢菌素以来，22个移植受主中，有13个存活下来。

得克萨斯州的一个33岁的教师斯塔克，患有严重的肺高血压，后来在斯坦福接受了心肺移植，尽管术后有一阵肾衰竭迹象，但目前已经出院了。他能游泳，举重物和慢步行走。他对在自己胸膛里搏动和呼吸的竟是别人的心肺感到不可思议，但他并没有异样的感觉。

胰脏移植

1966年首次进行胰脏移植。因异体排斥现象严重，大夫们不得已不做了。

抑制免疫反应的新药出现后，大夫们有了做胰脏移植的兴趣，给那些需要经常注射胰岛素的病人做，也可借以防止眼疾和血管并发症。明尼苏达州大学的苏瑟兰和纳加里安大夫做了80例，其中24人已完全不需注射胰岛素。

肠脏移植

肠脏移植，由于肠子里细菌太多，病人容易受感染，免疫功能下降，实际上几乎不可能做。不过在使用了环孢菌素后，加拿大多伦多大学的两个大夫用狗做肠移植试验，成功率达到60％。据专家声称，不久即可为病人施行这项手术。

脏器移植的黄金时代终于到来了。研究者认为，环孢菌素是消除异体排斥的高效、安全药物家族中的第一种。如果基因工程技术能通过改变基因的办法使组织很好地配合就更好了。有人认为，今后，人们再不会因为一个脏器衰竭而死亡了。

异种移植

我们一般所说的，器官移植大多是在孪生兄弟或姐妹之间进行，再其次是非孪生兄弟间或双亲与子女之间。然而孪生毕竟是少数，而器官移植的需求量愈来愈大。据世界卫生组织统计，全球每年需要进行器官移植的病例约数万人，而且还以20%的速度在增长，因此每年有数千人死于等待器官移植。为此科学家们认为利用与人类接近的动物器官移植势在必行，也就是说异种移植是今后器官移植的大方向。

1984年10月的某一天，一位名叫费伊的女婴降生人间。不幸的是她心脏发育不良，即有先天性的缺损。按照医学记载，这种病人是不能生存很久的。美国加州的医生们决定用一种像猴子的叫做狒狒的动物心脏来更换小费伊的有病的心脏。在医生们精心的手术下，小费伊恢复健康了，开始时与普通的婴儿一样，会哭会笑，但不幸的是过了一个多月，小费伊的肾肌受到了损害，终于离开了人间。小费伊是世界上第一例接受动物心脏移植的人。

1992年6月某天，美国匹兹堡大学医学中心的医生们正在紧张地工作，原来他们正将一个狒狒的肝脏移植给一位患乙型肝炎而肝衰竭的35岁男子。手术也是成功的，术后也恢复得很好，但后来由于某种还不清楚的原因，病人9月份死亡。

异种移植为什么常用狒狒呢？因为它属于灵长类动物，它与人类比较接近与相似。有科学家建议用黑猩猩，因黑猩猩更接近人类，但黑猩猩太少了。另外，用灵长类动物做异种移植还受到野生动物保护委员会的指责与反对。为此，不少科学家建议用家养动物作为器官移植的主要来源，而且首先考虑的是猪，尤其是英国科学家专门培育成的叫SLA的小型猪。原因是这种猪完全成熟时体重约110～135斤，与人体体重相近，更重要的是，猪与人在某些最主要的“移植参数”上十分相近。例如除了上面我们讲的猪与人体重相近外，在消化生理、肾的构造与功能、呼吸频率、心肺血管的解剖与生理等都比其他动物更接近于人类。

当然，异常器官移植比同种移植困难得多，它遇到的最大问题是“超急排斥”，就是说受体（人）的组织细胞是不能接受这种异种组织细胞的，于是发生剧烈的、迅速的“宿主抗移植物反应”，使移植物很快失去功能，导致移植失败。因此，今后一方面要加强对供体动物的选择研究；一方面仍要设法解决免疫排斥问题。

造血组织移植

造血组织移植是一门新开发的技术。由于化学治疗药物不能消灭在造血组织中的每一个白血病细胞，因此需设法将原来事实上已被破坏的造血车间进行彻底摧毁，然后运进新的造血机器，重新造血——进行造血组织移植。因此，所谓造血组织移植，就是在造血组织移植前，应用放射治疗或高剂量化学治疗，将病人骨髓抑制到最低限度，然后将造血组织输入，度过一段艰难时间使其植活。

造血组织移植被广泛应用于白血病的治疗中。随着技术的进步，它也逐渐应用于淋巴瘤或其他实体瘤、急性放射病、重型再生障碍性贫血、重型联合免疫缺陷病等疾病中。现在看来，已经取得了显著的疗效，造血组织移植成功率不断提高。据医疗部门统计，骨髓移植成功率达60％～90％，长期存活率为30％～60％，比单用化学治疗病人的5年无病生存率大大提高。

造血组织移植是一项非常精密的工作，移植时一定要选择质好、量多的造血干细胞作为种子，这样才能植活、生根、发芽和长叶。根据质量好坏，可用于移植的造血组织有以下几种：

骨髓：骨髓是人出生后的主要造血器官，富含造血干细胞和干细胞，有条件应首先选用。

外周血造血干细胞：外周血造血干细胞量比骨髓少得多，但采取及输入比骨髓要方便得多。医生也可以先用干细胞扩增的刺激因子将其数量变多，然后再给病人输入。

胎儿肝脏：胎儿时期造血旺盛，且主要在肝脏，以3～5个月胎龄的胎肝最好，但植活率比前两者差一些。必要时，可作替补之用。

脐带血：脐带血中也有造血干细胞，设法将其数量扩增后亦可应用。

随着医学的发展，造血组织移植的应用也越来越广泛，并且逐步得到完善。

人造器官

既然器官移植，尤其是异种器官移植会遇到器官来源、排异反应等等麻烦的事情，科学家们当然会想到能否用人工材料制成某种器官来代替真正的“机体零件”。事实已证明，某些人体部件是可以用人工材料来更替的，这就是“人造器官”。现在，除大脑尚无人工替代品之外，几乎人体的各个器官都在研制中，其中已有不少人工器官成功地应用于人体，解除了许多病人的痛苦，甚至挽救了他们的生命。

人造器官的诞生与发展也走了不少曲折的路。我国最早用“莲花、荷叶拼接重塑哪吒身躯”的神话，说明古代人民已有人造器官的想法。后来的“柳枝接骨”也是一种尝试。其实在国外也是如此，大约于200年前，波兰的一位科学家曾建议用人造水晶植入眼内，使白内障失明者重见光明。不幸的是，人们不但不信，竟有人控告他“妖言惑众，招摇撞骗”，于是一度锒铛入狱。事隔100多年之后，这位波兰科学家的预言才由一位叫加里德的英国眼科医生实现。当时这位医生偶然发现，手术时留在一名飞行员眼睛中的有机玻璃片一直都没有引起他的眼睛发炎。于是，他后来给一位病人做眼科手术时，大胆地用塑料制成的晶状体替换了病人眼中已混浊的晶状体，结果使病人重新看到了五彩斑斓的世界。至今，全世界已有几十万只眼睛植入了人工晶体，这种人工晶体的透明度比真正的晶体还要高出许多，真可谓巧夺天工。

人工器官种类繁多，几乎涉及到人体器官的各个系统。下面我们简单介绍几种最常见的人造器官。

人工心脏及心脏瓣膜

或许可以这样说，除了人的大脑之外，心脏是全身最重要的器官，它是“生命之源”。在人的一生中，心脏总是不停地工作着，由于心脏的不断搏动，才将血液及血液中所包含的氧、营养物质及微量激素等源源不断地运送到周身各处。因此，若心脏停止搏动，生命也就结束了。

研究人员正在对塑料心脏瓣膜进行测试人体的心脏如桃形，大小与本人的拳头相近。它位于胸腔内，居于左右两肺之间，略偏于左侧。心脏分4个腔，分别称为左心房、左心室、右心房、右心室。心房接受回流的血液，心室则凭心肌收缩输出血液。不同的是，右心房和左心室所含的是静脉血，而左心房与右心室所含的是动脉血。血流运行的方向是：右心房→右心室→肺→左心房→左心室→身体各器官→右心房。在肺中二氧化碳被排除出，同时摄取了氧，这样静脉血便成了动脉血。因此，血液的这种运行方向是不可“倒行逆施”的，尤其在心房与心室之间不能倒流，为此在它们之间便天然地生成有“阀门”，这就是心脏瓣膜。在左心室与左心房之间的称为“二尖瓣”，在右心室与右心房之间的称为“三尖瓣”。

心脏可因疾病（如风湿病）、先天畸形（先天性心脏病）、其他器官疾病（如肺气肿）、或偶然事故（如车祸）等而失去功能，危及生命。在这种情况下，除了用前面说过的心脏移植外，医生们会考虑用人工心脏来替换有病的心脏，或用人工瓣膜替换有病变的瓣膜。

1981年美国犹他大学心脏外科医生与生物工程师贾维克合作，最早研制出人工心脏，并命名为“贾维克7号人工心”，它由左右两个心室构成，心室底部安有气囊。当医生将它植入病人体内时，将气囊的导管与装在病人体外的气泵相连。因此，只要让气泵规律性地泵动，便会使气囊收缩与舒张，于是驱动了心脏的跳动。

人工心脏瓣膜的制作与应用远比人工心脏早，其发展大约已经有40多年。现可分为机械性心瓣膜和天然材料人工生物心瓣膜两大类。前者由人造材料所制成，后者由天然材料获取并制作而成，如牛心包瓣膜等。人造生物瓣膜由于材料来源广、制作简单、功能好，手术后无须抗凝（防止血液凝结，形成血栓）得到医生的青睐，发展很快。但到了20世纪80年代后期，医生们发现人造生物瓣膜耐久性差，因而一度处于停滞状态。最近几年科学家们发现若在瓣膜表面包裹一层涤纶编织物，不但可使瓣膜经久耐用，而且可促使在其上面尽快地长上一层纤维蛋白膜，使瓣膜与血液不直接接触，这样可防止血凝发生，病人也因此得益。

人工肾脏

1960年，美国有一位名叫阿尔伯斯的研究生不幸患了严重的肾脏疾病，他的肾已不能完成过滤血液中有害物质的任务了。如果不及时采取措施便会发生尿毒症，即他会产生恶心、呕吐、浮肿、高血压、昏迷等一系列症状，直至肾脏彻底衰竭而死亡。此时医生们果断地给他施行了“人工血液透析”，即“人工肾”治疗，使他获得了第二次生命。在治疗过程中，阿尔伯斯凭借“人工肾”，顽强地学习与工作，终于完成了他的博士论文。如今，像阿尔伯斯这样靠人工血液透析来代替肾脏功能，并坚持工作的人，在全世界多达30～40万人。人工肾对人类的功劳真是不小呀。

肾脏病人正在使用人工肾脏机从他们的血液中滤出废物那么，怎样进行“人工血液透析”呢？或许我们可以形象地将它喻为“人工洗血”。原来，患有严重肾脏疾病的病人，由于肾脏不能过滤血液中的毒素及代谢产物，这些物质便在血液中累积起来，最终使患者产生严重的毒症状。人工血液透析就是利用“透析”原理，将这些废物从血液中滤出支。科学家们设计了一种血液透析机，它主要由两个部分组成，即透析器及动力泵。前者由极细的空心半透明细管侵入透析液内所构成。因此，当病人的血液流经小管时，通过透析作用，血液中的尿素及其他代谢废物便可从管内排出至透析液中，同时，透析液内对身体有利的某些物质，如钾、钙、葡萄糖等可以摄入到血液内。至于动力泵则是推动病人血液至透析器中的动力装置。

目前，世界上有许多科学家潜心于人工肾的改良与制作。1985年日本大阪市立大学医学研究中心研制成功了一种新型的人工肾，它不需要动力泵来推动血流，而是靠病人本身的血压来驱动的。这样不但更简单，而且也更安全。经动物实验表明，其功能与真正的人体肾脏基本相似，用于病人效果也很不错。近年来科学家们正向人工肾小型化、高效化等方面努力。我国也研制成功“吸附型人工肾”、“粘胶空心纤维人工肾”等，临床证明效果也相当好。

电子眼

约翰是位车工，有一天当他开动车床时，数片金属屑像子弹一样射到他脸上，顿时他双目受到重伤，面前一派黑暗。他感到一切都完了，甚至想到自杀。幸亏他被立即抬到医院，眼科医生告诉他，只要他配合，可以装上“电子眼”，重新见到光明。约翰服从了医生的命令，不到一个月的工夫，他果然重见光明。

那么，什么是“电子眼”呢？电子眼也叫做“人工视力装置”。它由微型摄像机、微型电子计算机、电极等部件构成，手术时医生将装有人造眼的患者微型摄像机安装在约翰的眼眶内，将微型计算机则安置在眼镜架上，将电极及神经刺激器放置到头后部大脑皮质内。此时当约翰面对物体时，微型摄像机立即将其拍摄下来，经微型计算机处理后立即送到电极，再经神经刺激器刺激视神经，于是约翰便又见到了物体的原来面貌了。

人工种植牙

乍听起来，“人工种植牙”会让人感到奇怪，难道牙齿也可以种植吗？

其实，说起来人工种植牙并不新鲜，它也属于大家所熟悉的假牙，只不过现代的人工种植牙与以往的假牙有两点明显的不同。首先，以往的假牙的材料较为单纯，或者用金属（如金牙齿、银牙齿），或者用瓷、橡胶，甚至用天然的象牙等。但是，这些材料往往不太耐用，或者不太美观。现代的人工种植牙所采用的是高分子物质，以及它与金属、陶瓷等的复合材料，这样不但经久耐用，而且外观造型也很美。其次，现代的人工种植牙不像以前的假牙只是固定于其邻近的几颗牙齿上，而是深深地“种植”于牙槽骨内，这样它便与牙槽骨紧密相连，如同真的牙齿一般。另外，它不再会连累周围的牙齿了，这样在人们咀嚼时便会感到如真牙一样。

人造肝脏

人造肝脏是一种圆锥形物体，由塑料制成，长约50厘米，直径10厘米。圆锥体中含有纤维素和具有清洁血液功能的猪肝脏细胞。而猪肝脏细胞可以补充提供血液所必须的一些成分。人造肝脏的工作原理类似于透析，它将流经患者肝脏的血液导向体外，经膜式过滤器将血液中的有毒物质滤除，保留人体所需蛋白并重新输入患者体内。从临床使用情况看，该方法不仅可以进行连续治疗，还大大节约了医疗成本。一般来说，MARS系统可以用在强化护理站和透析中心。

众所周知，当病人肝脏衰竭时，如不能得到及时治疗或肝脏移植，情况就非常危险。目前，几乎世界各国的器官库都不能及时地提供肝脏。慢性肝炎、病毒性肝炎或因酒精中毒引起的肝炎在世界上是一种常见病，呈日益增多的趋势。人造肝脏用于抢救那些病情危急（如肝坏死），但一时又找不到合适移植器官的患者的一种应急措施，只作为一种危急状态时的外用辅助装置。20世纪90年代初期，美国的洛杉矶塞达尔·西奈尔医疗中心使用了人造肝脏。使用人造肝脏时，先将血液自患者体内引出，流入一部分可以将固体细胞和液体血浆分离的装置，随后血浆流入人造肝脏，经过滤后再同血液细胞混合返回人体。这种技术的使用，避免了人类血液细胞与猪血液细胞的互相排斥。

人造血液

人造血液是替代人的血液的各种人造物的总称，包括运输氧的红血球、止血的血小板和这种人造血含有人造血红蛋白清除病毒等异物的免疫抗体（球蛋白）。

据《日本经济新闻》日前报道，美国科学家从数十年前就开始研究开发人造血液，最近美国伊利诺伊大学科学家设立的一家风险企业结束了人造红血球的临床试验，已向美国食品和药物管理局（FDA）提出了制造申请。这家企业开发的人造红血球是由多个运输血液的蛋白质——血红蛋白结合起来构成的。除此之外，还有数家美国风险企业以及南非和俄罗斯的企业也都在进行人造血液临床试验，研究开发竞争十分激烈。

日本早稻田大学也开发了人造红血球。它与美国的不同之外是把血红蛋白封入脂质膜里以增加它的体积。人造红血球直径约为150纳米，这既不堵塞毛细血管，也不会进入血管的孔隙。指质膜表面附着一层亲水的高分子，以防止在血液里发生凝固现象，因此它可以很好地运输氧气。迄今为止，使用老鼠进行的试验已确认了它的有效性和安全性。

人造皮肤

皮肤不仅能使人不受到污物或细菌的侵袭，也能保持人体内的水分不致逃逸。当大面积的皮肤受到严重的烧伤或损害，医生必须立即输入液体并保护伤口。如果仅是皮肤的浅层受损，新的皮肤会再生。如果病人受到了严重的烧伤，皮肤就不能靠自己修复，通常须将身体其他部位的表层皮肤移植到伤口上，人工皮肤用于为移植的皮肤提供基层。人工皮肤由多聚物（一种长链分子）结合其他化学物硅酮膜可用于人造皮肤质——包括从鲨鱼软骨中提取的物质，制造而成。扬尼斯·扬尼斯第一个用人造皮肤治疗三度烧伤。

今天，人造皮肤用于皮肤移植的第一期治疗。人造皮肤保护伤口免受感染，并促进结缔组织的生长。人体的免疫系统会逐渐分解多聚物，一旦病人自己的表层皮肤被移植上以后，伤口会很快愈合。

人造膀胱

膀胱是人体的一个重要器官，它是一个含有弹性的液囊，可以储存由肾脏产生的尿液。膀胱一旦因疾病或生理障碍而受损伤的话，很可能会有生命危险。一般的办法是进行外科手术摘掉已经受损的部分，然后用新的组织取代它，比如，可以用别人捐献的肾组织对它进行修补，使它的功能得到恢复。但是，由于捐献的肾脏组织非常宝贵而且处于供不应求的状态。因此，科学家们试图用人造膀胱来挽救有膀胱疾病和膀胱缺损者的生命。

最近，美国科学家研制出了一种人造膀胱，可以用来代替患有疾病或生理缺陷的膀胱。这种人造膀胱已经在动物身上成功地进行了移植试验，更为令人兴奋的是，这种人造膀胱是在培养皿中生长出来的，而不是用化学的方法制造的。

那么，培养皿中怎样长出人造膀胱来呢？方法是这样的：首先，从6只小猎犬身上取下一平方厘米的膀胱组织片。这样做的目的是为将来进行临床治疗时做准备，即使在一个膀胱有毛病的病人身上也可以比较容易地得到这么一小块组织。然后，将其中的两种细胞，即肌肉细胞和类似皮肤的皮膜组织细胞分离开，并放在培养皿中培养6个星期。最后，在一个可生物降解的中空薄壁膀胱状的聚合物内侧涂上皮膜细胞，外侧涂上肌肉细胞，再放在培养皿中培养一个星期，于是，一个人造膀胱就生产出来了。

将这种人造膀胱在狗身上进行试验，结果发现，它可以代替狗的原生膀胱，在手术后11个月内其功能相当于原来膀胱的95％，而且具有正常的内压。这对于狗的健康很重要，因为不正常的膀胱内压会使膀胱和肾脏受损。

培养皿中生长出来的人造膀胱具有非常广阔的应用前景。这种方法既减少了病人对捐献者的依赖，还可以大大降低治疗的成本，并且其功能也几乎与原生膀胱相同，医学界认为这是一个有意义的突破。

人造骨头

骨头碎了不能再长好，怎么办？现在医学上已经能够采用替代骨头了，主要是用不锈钢制造的人工骨头。虽然这种不锈钢骨头也能够起到骨头的支撑作用，而且比骨头还要坚硬，但钢铁毕竟是钢铁，无法像人体的骨头那样自然生长、自然连接，它需要髓内钉、钢板、螺丝钉等金属异物作固定材料存留在人体骨腔内，会对人体造成很大的损伤，手术中和手术后也容易发生髓钉嵌顿、骨骼劈裂、骨骼感染等并发症。

能不能发明新的人造骨头呢？美国科学家开发出了一种新型人造骨头，主要由矿物质网络组成，能很好地与动物骨骼实现啮合。这种材料由羟基磷灰石衍生而来，能增强骨骼和牙齿的硬度。科学家通过将羟基磷灰石晶体转换成骨基质的方法，把它嵌入到有机材料中去。通过实践，科学家摸清了有机磷灰石与有机材料物质间所产生的相互影响关系，并以全新的概念发明了人造骨材料的制备，用于修复因意外或先天性缺陷以及因疾病而致残的人类骨骼。

这种新材料可以按照实际的需要做成各种各样的形状，并且能够掺入各种组织内。例如，外科医生可以用有机磷灰石材料先做成一种软膏状植入体，在植入受伤部位后再使其变硬，或者在骨植入表面涂层，以增加人体对植入物体的接受能力和啮合力。

科学家用狗做了一个试验。对成年狗进行人工造腿骨移植手术后，大约静养12周的时间，不仅骨骼生长顺畅，而且还得到了良好的修复。用电子显微镜成像观察后发现，在狗腿骨的人造骨和自然骨交接面的一侧，均长有相同的结晶组织，这是由于骨细胞侵入磷灰石中引发了自然骨的再生，从而创造了人造骨与自然骨的完美啮合。这种新型人造骨还有一个优点，就是有机磷灰石混合物可以同时与其他药物合并进行使用，如可掺入抗生素、消炎药、化疗剂或生长因子，这样能有效地刺激骨骼的愈合及其组织的修复。

人造骨正在处于不断完善的过程中，总有一天，人们会发明与自然骨毫无区别的人造骨来。

人造关节

人是由骨骼支撑起来的，每个人的骨骼由一百多块骨头组成。那么，这些支撑人体的骨头是怎么连接起来的并能活动呢？这就要依靠关节了。人体在活动时，连接骨与骨的关节也会随着肌肉的收缩而相应地活动。

关节不是坚硬的骨头，而是一种软骨，这种关节软骨很弱，如果用它来做磨损试验，用不了多久就会把它全部磨损掉了。人体内的软骨能够不被很快损耗，是因为关节有一种特殊的润滑机构，要是这个机构功能衰退，软骨就会与其他的硬肌相磨擦，这时候人就会感到关节特别疼，长久下去，软骨会被磨损完，人也就不能活动了。一旦出现这种情况，惟一的办法是求助于人造关节了。

人造关节的制造工艺要求很高。现在的制造材料是由高达400万超高分子量的高密度聚乙烯、精密陶瓷、钛合金等组合而成的特殊材料。关节的尺寸要求在1微米以下的精度，这种要求是非常苛刻的，所以并不是每个国家都有能力制造人造关节。

理论上讲，人造关节的使用寿命可以达到50年，但是，从医学工程学的角度来看，这么久的使用寿命是很难达到的。实际上，不少人更换人造关节15年以后，关节与骨骼的连接界面就已经松动，这会引起疼痛，使人行走发生困难。这时候如果还想再换一个人造关节的话，就得进行骨移植手术，而这种手术难度很大，又不能反复进行多次，所以人造关节的使用很不理想。

如果一个不到45岁的人换了人造关节，那么他不到60岁就得再次失去活动能力，这是非常痛苦的。虽然现在人造关节已经采用了最先进的制作技术，但也不能永久使用。

目前，人们正在开发一种含水性高分子材料——聚乙烯醇氢化胶质体。这种材料与软骨相似，具有良好的润滑性，通过多孔质弹性体将它固定在骨关节上，使其发挥关节的功能。这是正在开发的新一代表面更换型人造关节。但是，这个设想还未变成现实，使用永久性的人造关节还有一段路要走。

仿生假手

当一个人的手臂断了的时候，如果无法进行再植，惟一的办法就是安装一个假手。但是，现在的假手有很大的局限：它们没有灵敏的手指，对压力不能做出相应的反应。这样一个假手安装在人身上，患者无法得心应用。那么，现在能不能做出更好的假手呢？

英国医学家研制出了仿生假手，这种手可以完成真手85％的功能，真可谓以假乱真了。这种仿生假手由患者脖子上的肌肉收缩控制。假手的人造皮肤下共有30个内置微型传感器。每只假手和真手一样，有5个手指头，每个手指头上各有6个传感器，按每隔2毫米的距离排列起来。

除此之外，科研人员还在研制一种神经合成器，一旦研制成功了，仿生假手恐怕不仅仅是以假乱真，说不定还达到了栩栩如生的地步。只要主人想干的事情，仿生假手就会和真手一样，利索干净地完成任务。

人手有着极其复杂的结构，一个大拇指就可以做出最复杂的动作来。当人的真手捡起一个小物件时，其皮下成千上万的神经末梢就会源源不断地把各种各样的信息反馈给人的大脑，让大脑作出判断，再给手传达新的信息指令，从而使人手能随时地调整，以适应要捡的小物件的特征，最终把它给捡起来。

可是，看似十分轻松随意的动作却让假手无能为力。因此，仿生学假手的一个重要组成部分就是英国科研小组研制出来的能够对压力做出像真手神经末梢那样反应的微型传感器。这种微型传感器将成为覆盖假手表面的人造皮肤的一个重要组成部分。

仿生假手可以根据人造皮肤表面受到不同的压力通过传感器做出反应。此外，假手的抓力还可以根据不同的使用者而异，每个假手手指都有自己的压力点，因而不会出现其中一个手指碰到了物体，其他手指动作不得不全部停止的尴尬局面。

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。