十大技术影响健康产业——医械科技未来走向分析(下)
■医用激光
随着激光技术、光谱技术、光纤技术以及显微技术的发展，一个以光子学与生命科学相互融合、相互促进的新学科分支——生物医学光子学也迅速发展起来。生物医学光子学可分为光子诊断和光子治疗两个组成部分。前者以光子作为信息的载体，后者以光子作为能量的载体。由于激光具有单色性好、高亮度、高密度、一转身方向性强等优点，无论是光诊断还是光治疗技术，多选用激光为光源，故医用激光极具发展前景。
甚至有分析人士认为，激光技术的潜在价值将继续增长，有朝一日，激光将可用于几乎每一种外科手术中。这种预测，是有事实依据的。把激光应用于外科手术中，只是擦伤表皮，较之采用刀、钳、剪、镊的外科手术，病人的恢复期通常要短得多。因此，采用激光治疗的数量在过去五年内逐渐增多，其技术每年都在提高，其用途每年都在拓展。目前，激光已广泛应用于手术室和门诊部，在整形外科、皮肤科、眼科和齿科方面都发挥着重要的作用。
激光用于诊断方面的有：生物超弱发光、激光扫描共焦显微技术、光学相干层析技术(OCT)、生物系统的诱导发光、超快速激光成像技术、光镊技术、激光快速识别DNA、激光选择癌细胞和快速分析识别细胞、激光制备龋洞以及激光扫描眼底等等。
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激光用于治疗方面的就更多，本文略举两例。激光最被人们看好的应用是光动力疗法，目前，该疗法治疗皮肤癌最为有效。在注入光敏剂(血卟啉衍生物)后，红光会瞄准癌症区域，使肿瘤缩小或摧毁肿瘤。光的动力作用能破坏肿瘤中的微血管，造成局部缺血和细胞死亡，数日后这部分组织将坏死脱落，从而达到局部治疗癌症的目的。光动力疗法对于体积较小，特别是浅表的肿瘤及临床上的隐性癌，是一种较为有效的治疗方法。但光动力疗法的疗效也同时受到激光剂量、病变部位、病变类型和病变深度等因素的影响。现在，科研人员正在研究增强光动力作用的方法，以拓展其应用范围，提高其疗效。
激光在治疗眼科病症方面亦大有可为。目前，屈光性角膜切除术(PRK┖?br>激光角膜原位磨镶术(LASIK)是最先进的矫正视力的方法。PRK是利用紫外激光的高光子能量打断角膜基质内的分子链，造成非热致汽化来改变角膜的厚度和曲率，治疗近视、远视和散光。该方法损伤小，切割精细安全，预测性好。对近视曲光度在600度以下，散光度不大于500度的患者，有较好的疗效。
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LASIK是先用手术刀在角膜前部区域内切开一瓣皮层，然后用准分子激光切削角膜瓣下的角膜基质层，永久性地改变角膜形状；切削完毕，将切开的角膜恢复到原位，不需缝合。术后角膜自然愈合，且颇光滑。LASIK是一种效果稳定的屈光矫正治疗方法。这种方法较PRK更安全，效果也更好，而且正在继续发展。近年来，在美国这种方法已成主要的治疗近视眼的方法。美国Intralase公司采用计算机导引的毫微秒激光器代替手术刀进行切开。理论上说，这种方法会减少手工切割角膜错误的危险，使病人受益更多。但还需作长期研究，以评估其效果。
此外，激光还可用来治疗晶状体、玻璃体、虹膜及视网膜等各种眼科病症。外科和器械的进展将影响医用激光的新一轮进程。激光在临床中的应用将继续拓展，在治疗严重病症方面，激光将有更大的作为。
■医用成像技术
医用图像装置通常分为五类，即X射线机、X-CT、MRI、医用超声诊断装置及核医学成像装置，每类中又有多种不同仪器，限于篇幅，本文不一一展开介绍。
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尽管所有医用成像装置都是用来显示人体内部脏器的，但每一种装置又都各有其特长。例如，超声仪适用于对辐射敏感的软组织器官；MRI可用于多种软组织成像，显示密度极为相似的不同组织之间的对比度明显的细节；X-CT可显示几乎所有人体结构的细致的剖面图像，提供诊断信息；螺旋CT可获得作三级重建用的数据；成像技术的首创装置X射线机，由于是一种快速方便的评价骨骼和组织的方法，至今还被广泛应用着；核医学成像装置则可探究器官的功能，显示其代谢和生理信息。因此，各类图像装置之间的关系不是互相取代而是互补的。
但总的来说，自上世纪90年代以来，医用成像技术有了突飞猛进的发展。现代图像成像装置的成像时间已缩短为几秒，所提供的图像已是三维的，全彩色的。随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步，医学影像存贮与传输系统(PACS)也迅速发展起来，成为成像技术的一个分支。PACS之所以能得到关注，是因为它不仅能传输和存贮图像，还能实时显示图像。这样方便了医生的工作，提高了医疗质量，还具有可观的经济效益。目前，PACS甚至还可进行运算，如计算血小板沉淀或测量骨流失量。
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图像成像装置集中了当代各种新技术，一直来都是医院中至关重要的医疗仪器。随着其采用的技术越来越高级，仪器的售价也将上升。据预测，美国至2009年图像成像装置及辅助产品的市场将达到104亿美元。尽管如此，这类医疗设备依然十分畅销，因这它能节省大量的医疗费用和诊断用时，对病人也极有好处。例如，采用诊断图像取代活组织检查可减少病人的痛苦。对于某些疾病，采用诊断图像还可替代损伤性的外科手术，病人基本不用住院。所有这些都是难以单纯用设备购置费用来比较、衡量的。
■无线技术
属于远程医学领域的无线技术正在蓬勃发展。虽然，人们在多年前就已开始使用无线远程通讯了，但目前仅有医院开始采用这种技术来获取数据。对医院而言，采用无线技术不仅是为了方便，与数据记录和实时可变更信息的活动连接还可减少错误。我们可以简单地概括这种技术——无线技术采用和许多病人相连的数据传输系统，通过无线局域网(WLAN)来获取数据。但在实践中，这种技术并非如此简单。
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无线电和红外线电磁波以固定的频率传输数据(用于医疗仪器的最适宜的频率为402～405MHZ)。工作站将数据输入医疗机构的LAN中。它们常和进入部位或天线连接。天线用以扩大工作站和直接用户之间的距离。终端装置通常是个接收器，可能是任何一个采集重要信息的装置，如护士个人数字辅助器，追踪输血的射频识别读出器，或病人监护仪，诸如心电图机之类。
随着技术的不断发展，部分公司已经可用微调方法来使用无线装置。有些公司正将按用户要求的无线软件置于产品中。如Hospira公司的Mednet软件，就是和药物缓释装置组装在一起的，以减少错误。这种Plum A+无线装置的缓释置可确定剂量限值和跟踪药物释放。
收发两用机(接收和发送数据的电子器件)也可组入医用植入物中。植入收发两用机后，装置就能传输病人健康状况的性能数据。加拿大的Zarlink公司已研制出这样的无线收发两用芯片，由于是专门设计的，它符合医用植入物传输服务(MICS)标准。这种芯片可用于起搏器和除颤器中，也可用于其它装置中，如血糖仪。这种芯片以每秒800Kb的速率传输数据。
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收发两用机可在离工作站二米的距离内工作，较之早期的产品需在离工作站几英寸内才能正常工作，已有很大进展。工作站的大小如手机，可放在病人床边或由病人夹在其皮带上。工作站直接与所需的医院计算机相连，以做监护。
此外，无线技术的进展正为降低费用、保证病人安全、使医患双方感到方便等方面开辟新的道路。已有多项研究表明，采用无线技术，医务工作者可明显提高工作效率和生产率。例如，通过加强对病人数据的管理可降低行政管理费用，通过无线连接非住院病人的治疗方法可缩短住院病人的住院时间，通过处理方法和仪器的组合可简化工作流程等等。
目前，无线技术的范围较广，情况也较复杂，本文限于篇幅未作展开。仅以欧洲的开发计划，说明这种技术将对医械界和临床应用所产生的影响。2003年，欧洲委员会资助了一个称之为“以促进健康为目的”大计划，由26个合伙人出资2，600万欧元，当年就取得了意想不到的结果，但也反映出要使这些产品通通投入市场还有许多困难需要克服，其中有技术性的，也有商业化和临床方面的问题。这一计划将开发一系列直接用于医疗仪器的技术，其中有自体内至体外3米的射频传输、微电极、微包装、生物材料、能源、传感器和制动器、惯性测量装置。这一计划所要开发的新型医用植入物有植入式耳蜗、植入式视网膜和青光眼传感器、作用于上肢运动的功能电刺激器、人工尿道内括约肌和括约肌传感器、颅内压传感器等。
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■计算机辅助外科手术系统
计算机辅助外科手术系统(简称CAS)，是一种全新的神经外科、整形外科和矫形外科手术的模拟仿真系统及术中导航系统。利用三维坐标测量技术、体素处理技术以及各种医学图像的伪三维显示技术，利用X-CT、MRI、PEI、DSA等图像数据，可进行术前的手术模拟、制订治疗计划、查找术中手术路径并进行术后的治疗控制等。它将临床诊断技术和临床治疗技术有效地结合起来，将尖端的工程技术和复杂的医学干预技术有效地结合起来，将图像处理、立体定位、精密机械和外科手术有效地结合起来，未来发展空间广阔、应用前景广泛。
CAS，或称导航外科，是用导引图像的照相机和计算机来导引外科医生的手。照相机接收来自医生所持器械的信号，然后将图像投射在监视器上。这就使得医生能更为精准地操作，使病人少受损伤，缩短恢复期。CAS在三个主要方面提高了外科手术的质量，它便于更精确地切开骨和对准组织，减少了外露部分和能采用少损伤技术。它还能提供与主要可变因素如韧带摆动、腿长和活动范围等有关的定量信息。不过，手术室中的计算机要求医疗仪器要适合较高的技术环境。Brainlab和Depuy、Biomet、Zimmer等公司都正在研制符合计算机辅助手术室的医疗仪器。
CAS大大地影响着微创外科手术。采用CAS可将切口做得更小，也更为精准。不过，切口一小，医生看得也更不清楚了。DePuy公司正在开发一种灵巧的植入物，可嵌入微型芯片，与CAS系统相连，用于补偿医生下降的可见度。这种微型芯片可提供植入物在术中是否移动、朝什么方向移动以及移动多远等信息。DePuy公司还开发采集来自植入物的信息的探测器。
此外，CAS的研究趋势还有将虚拟现实技术加入CAS系统，利用PACS实现三维图像分布式计算机以及信息融合技术等。
文/胡宗泰 黄凯, 百拇医药(胡宗泰；黄凯)
随着激光技术、光谱技术、光纤技术以及显微技术的发展，一个以光子学与生命科学相互融合、相互促进的新学科分支——生物医学光子学也迅速发展起来。生物医学光子学可分为光子诊断和光子治疗两个组成部分。前者以光子作为信息的载体，后者以光子作为能量的载体。由于激光具有单色性好、高亮度、高密度、一转身方向性强等优点，无论是光诊断还是光治疗技术，多选用激光为光源，故医用激光极具发展前景。
甚至有分析人士认为，激光技术的潜在价值将继续增长，有朝一日，激光将可用于几乎每一种外科手术中。这种预测，是有事实依据的。把激光应用于外科手术中，只是擦伤表皮，较之采用刀、钳、剪、镊的外科手术，病人的恢复期通常要短得多。因此，采用激光治疗的数量在过去五年内逐渐增多，其技术每年都在提高，其用途每年都在拓展。目前，激光已广泛应用于手术室和门诊部，在整形外科、皮肤科、眼科和齿科方面都发挥着重要的作用。
激光用于诊断方面的有：生物超弱发光、激光扫描共焦显微技术、光学相干层析技术(OCT)、生物系统的诱导发光、超快速激光成像技术、光镊技术、激光快速识别DNA、激光选择癌细胞和快速分析识别细胞、激光制备龋洞以及激光扫描眼底等等。
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激光用于治疗方面的就更多，本文略举两例。激光最被人们看好的应用是光动力疗法，目前，该疗法治疗皮肤癌最为有效。在注入光敏剂(血卟啉衍生物)后，红光会瞄准癌症区域，使肿瘤缩小或摧毁肿瘤。光的动力作用能破坏肿瘤中的微血管，造成局部缺血和细胞死亡，数日后这部分组织将坏死脱落，从而达到局部治疗癌症的目的。光动力疗法对于体积较小，特别是浅表的肿瘤及临床上的隐性癌，是一种较为有效的治疗方法。但光动力疗法的疗效也同时受到激光剂量、病变部位、病变类型和病变深度等因素的影响。现在，科研人员正在研究增强光动力作用的方法，以拓展其应用范围，提高其疗效。
激光在治疗眼科病症方面亦大有可为。目前，屈光性角膜切除术(PRK┖?br>激光角膜原位磨镶术(LASIK)是最先进的矫正视力的方法。PRK是利用紫外激光的高光子能量打断角膜基质内的分子链，造成非热致汽化来改变角膜的厚度和曲率，治疗近视、远视和散光。该方法损伤小，切割精细安全，预测性好。对近视曲光度在600度以下，散光度不大于500度的患者，有较好的疗效。
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LASIK是先用手术刀在角膜前部区域内切开一瓣皮层，然后用准分子激光切削角膜瓣下的角膜基质层，永久性地改变角膜形状；切削完毕，将切开的角膜恢复到原位，不需缝合。术后角膜自然愈合，且颇光滑。LASIK是一种效果稳定的屈光矫正治疗方法。这种方法较PRK更安全，效果也更好，而且正在继续发展。近年来，在美国这种方法已成主要的治疗近视眼的方法。美国Intralase公司采用计算机导引的毫微秒激光器代替手术刀进行切开。理论上说，这种方法会减少手工切割角膜错误的危险，使病人受益更多。但还需作长期研究，以评估其效果。
此外，激光还可用来治疗晶状体、玻璃体、虹膜及视网膜等各种眼科病症。外科和器械的进展将影响医用激光的新一轮进程。激光在临床中的应用将继续拓展，在治疗严重病症方面，激光将有更大的作为。
■医用成像技术
医用图像装置通常分为五类，即X射线机、X-CT、MRI、医用超声诊断装置及核医学成像装置，每类中又有多种不同仪器，限于篇幅，本文不一一展开介绍。
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尽管所有医用成像装置都是用来显示人体内部脏器的，但每一种装置又都各有其特长。例如，超声仪适用于对辐射敏感的软组织器官；MRI可用于多种软组织成像，显示密度极为相似的不同组织之间的对比度明显的细节；X-CT可显示几乎所有人体结构的细致的剖面图像，提供诊断信息；螺旋CT可获得作三级重建用的数据；成像技术的首创装置X射线机，由于是一种快速方便的评价骨骼和组织的方法，至今还被广泛应用着；核医学成像装置则可探究器官的功能，显示其代谢和生理信息。因此，各类图像装置之间的关系不是互相取代而是互补的。
但总的来说，自上世纪90年代以来，医用成像技术有了突飞猛进的发展。现代图像成像装置的成像时间已缩短为几秒，所提供的图像已是三维的，全彩色的。随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步，医学影像存贮与传输系统(PACS)也迅速发展起来，成为成像技术的一个分支。PACS之所以能得到关注，是因为它不仅能传输和存贮图像，还能实时显示图像。这样方便了医生的工作，提高了医疗质量，还具有可观的经济效益。目前，PACS甚至还可进行运算，如计算血小板沉淀或测量骨流失量。
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图像成像装置集中了当代各种新技术，一直来都是医院中至关重要的医疗仪器。随着其采用的技术越来越高级，仪器的售价也将上升。据预测，美国至2009年图像成像装置及辅助产品的市场将达到104亿美元。尽管如此，这类医疗设备依然十分畅销，因这它能节省大量的医疗费用和诊断用时，对病人也极有好处。例如，采用诊断图像取代活组织检查可减少病人的痛苦。对于某些疾病，采用诊断图像还可替代损伤性的外科手术，病人基本不用住院。所有这些都是难以单纯用设备购置费用来比较、衡量的。
■无线技术
属于远程医学领域的无线技术正在蓬勃发展。虽然，人们在多年前就已开始使用无线远程通讯了，但目前仅有医院开始采用这种技术来获取数据。对医院而言，采用无线技术不仅是为了方便，与数据记录和实时可变更信息的活动连接还可减少错误。我们可以简单地概括这种技术——无线技术采用和许多病人相连的数据传输系统，通过无线局域网(WLAN)来获取数据。但在实践中，这种技术并非如此简单。
, 百拇医药
无线电和红外线电磁波以固定的频率传输数据(用于医疗仪器的最适宜的频率为402～405MHZ)。工作站将数据输入医疗机构的LAN中。它们常和进入部位或天线连接。天线用以扩大工作站和直接用户之间的距离。终端装置通常是个接收器，可能是任何一个采集重要信息的装置，如护士个人数字辅助器，追踪输血的射频识别读出器，或病人监护仪，诸如心电图机之类。
随着技术的不断发展，部分公司已经可用微调方法来使用无线装置。有些公司正将按用户要求的无线软件置于产品中。如Hospira公司的Mednet软件，就是和药物缓释装置组装在一起的，以减少错误。这种Plum A+无线装置的缓释置可确定剂量限值和跟踪药物释放。
收发两用机(接收和发送数据的电子器件)也可组入医用植入物中。植入收发两用机后，装置就能传输病人健康状况的性能数据。加拿大的Zarlink公司已研制出这样的无线收发两用芯片，由于是专门设计的，它符合医用植入物传输服务(MICS)标准。这种芯片可用于起搏器和除颤器中，也可用于其它装置中，如血糖仪。这种芯片以每秒800Kb的速率传输数据。
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收发两用机可在离工作站二米的距离内工作，较之早期的产品需在离工作站几英寸内才能正常工作，已有很大进展。工作站的大小如手机，可放在病人床边或由病人夹在其皮带上。工作站直接与所需的医院计算机相连，以做监护。
此外，无线技术的进展正为降低费用、保证病人安全、使医患双方感到方便等方面开辟新的道路。已有多项研究表明，采用无线技术，医务工作者可明显提高工作效率和生产率。例如，通过加强对病人数据的管理可降低行政管理费用，通过无线连接非住院病人的治疗方法可缩短住院病人的住院时间，通过处理方法和仪器的组合可简化工作流程等等。
目前，无线技术的范围较广，情况也较复杂，本文限于篇幅未作展开。仅以欧洲的开发计划，说明这种技术将对医械界和临床应用所产生的影响。2003年，欧洲委员会资助了一个称之为“以促进健康为目的”大计划，由26个合伙人出资2，600万欧元，当年就取得了意想不到的结果，但也反映出要使这些产品通通投入市场还有许多困难需要克服，其中有技术性的，也有商业化和临床方面的问题。这一计划将开发一系列直接用于医疗仪器的技术，其中有自体内至体外3米的射频传输、微电极、微包装、生物材料、能源、传感器和制动器、惯性测量装置。这一计划所要开发的新型医用植入物有植入式耳蜗、植入式视网膜和青光眼传感器、作用于上肢运动的功能电刺激器、人工尿道内括约肌和括约肌传感器、颅内压传感器等。
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■计算机辅助外科手术系统
计算机辅助外科手术系统(简称CAS)，是一种全新的神经外科、整形外科和矫形外科手术的模拟仿真系统及术中导航系统。利用三维坐标测量技术、体素处理技术以及各种医学图像的伪三维显示技术，利用X-CT、MRI、PEI、DSA等图像数据，可进行术前的手术模拟、制订治疗计划、查找术中手术路径并进行术后的治疗控制等。它将临床诊断技术和临床治疗技术有效地结合起来，将尖端的工程技术和复杂的医学干预技术有效地结合起来，将图像处理、立体定位、精密机械和外科手术有效地结合起来，未来发展空间广阔、应用前景广泛。
CAS，或称导航外科，是用导引图像的照相机和计算机来导引外科医生的手。照相机接收来自医生所持器械的信号，然后将图像投射在监视器上。这就使得医生能更为精准地操作，使病人少受损伤，缩短恢复期。CAS在三个主要方面提高了外科手术的质量，它便于更精确地切开骨和对准组织，减少了外露部分和能采用少损伤技术。它还能提供与主要可变因素如韧带摆动、腿长和活动范围等有关的定量信息。不过，手术室中的计算机要求医疗仪器要适合较高的技术环境。Brainlab和Depuy、Biomet、Zimmer等公司都正在研制符合计算机辅助手术室的医疗仪器。
CAS大大地影响着微创外科手术。采用CAS可将切口做得更小，也更为精准。不过，切口一小，医生看得也更不清楚了。DePuy公司正在开发一种灵巧的植入物，可嵌入微型芯片，与CAS系统相连，用于补偿医生下降的可见度。这种微型芯片可提供植入物在术中是否移动、朝什么方向移动以及移动多远等信息。DePuy公司还开发采集来自植入物的信息的探测器。
此外，CAS的研究趋势还有将虚拟现实技术加入CAS系统，利用PACS实现三维图像分布式计算机以及信息融合技术等。
文/胡宗泰 黄凯, 百拇医药(胡宗泰；黄凯)