书城科普生命的奥秘
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第20章 展望未来的新医学(2)

手术器械也相当简单,一把剪刀,一张铁镰,放在开水里煮煮就是手术刀了。不仅医生们操作起来不方便,而且手术时的创口开得很大,极其容易感染,术后患者往往要卧床休养很久才能恢复过来。

随着机械工具和电动设备的出现,手术逐渐发生了变革。20世纪80年代发明的内窥镜外科手术,是人类追求外科手术精确性的一次飞跃。在内窥镜手术中,医生们不必像过去做开放性手术那样,要把双手伸进患者的腹部进行操作,而只要把一台摄像机和两个手术器械放入患者腹部就可以了。这样患者身上不必开很大的切口,避免了大切口容易引起的术后问题。

但是内窥镜手术也限制了医生手术动作的灵活性,因为他们不能像从前那样在患者体内用手和手腕自如地操纵手术器械了,而且这类手术器械的端头非常不灵活,只能开或闭。另外,在内窥镜手术时代,摄像系统提供的是平面图像,而三维图像对外科手术非常重要,在从事缝针打结和解剖之类精确度要求极高的操作时更是如此。

手术机器人的出现改变了这一切。与传统内窥镜手术不同,外科手术机器人可以提供三维立体图像,更有利于提高手术的精确度。那些看起来很僵硬的机器人手臂端头其实比人的纤纤玉指还要灵活。它们可以做6种不同角度的运动。医生在操纵机器人做手术时,会觉得是自己的手在患者腹腔中灵活操作。手术的创口也变得越来越小,自身就能愈合,甚至都不需要缝针。

机器人可以得心应手地做外科医生所做的各种事情,事实上在某些方面它比医生做得更好。众所周知,无论多么好的外科医生在施行手术时,时间一长,难免会出现疲倦和手腕颤抖的现象。相比之下,由计算机控制的“机器人外科医生”却能任劳任怨,准确精细地完成长时间的大手术,也绝不会出现因身体、情绪因素而影响手术质量的问题。它还可以帮助医生解决和完善手术中的技术性问题,使手术更趋于完美。

让濒死的心脏继续跳动

死而复生似乎只是科幻小说中的情节,而美国科学家在现实生活中就创造了这样的奇迹:为了让从老鼠身上摘除的心脏恢复活力,科学家首先使用一种香波中使用的洗涤剂剥离掉旧的心脏细胞,只剩下胶原基质,通俗的说,它们就是一个由蛋白质组成的心脏支架。这些蛋白纤维组织能够保证细胞连接在一起,并且能保持器官的基本形状,随后科学家在里面植入新生老鼠的心脏细胞。研究人员之所以选择还未完全发育成熟的新生老鼠心脏细胞,是因为他们认为这些细胞可能最有效。

然后他们把心脏置于无菌实验室内培植。只是短短四日后,进行实验的心脏开始收缩。研究人员使用起博器来调整它们的收缩,使这些心脏充满液体并增压来达到模拟血压的效果。到了第八天,在把心脏与电极连接在一起后,研究人员惊奇地发现,这些心脏恢复了有规律地跳动!跳动强度大约是成年老鼠心脏的百分之二。这一激动人心的成果甚至让参与这个项目的科学家感到意外。

他们成功利用“去细胞法”让死亡老鼠的心脏重新恢复跳动,制造出全球首个“生物人工心脏”。研究人员表示,如果这一成果可以用于人类器官移植,人们定制各种器官的梦想就能实现。

美国科学家利用“去细胞法”使一个来自死老鼠的心脏重新跳动。这是科学界首次令整个“生物人工心脏”起死回生。现在,他们正在利用这种方法进行猪心脏的复活试验,因为猪的心脏无论在大小和结构复杂程度,均与人类心脏最相似,比老鼠更接近人类。据悉,仅美国每年就有近5万人因等不到捐赠的心脏而死亡。假如利用胶原基质按需制造心脏的方法能够获得成功,并将这一突破性技术——心脏“复活术”成功应用于人类身上,意味着可创造出无限量的心脏及其他器官,甚至可用病人本身的细胞培植可供移植的器官,器官移植技术的历史或许从此改写,器官就不再是“一货难求”,许多病人的生命也将得以挽救。它可以为目前全球2200万名有心脏衰竭危机的病人提供一种突破性疗法,全世界数以百万计的心脏衰竭患者将有希望获得新生。

研究人员目前正着手改善“生物人工心脏”的功能,他们已将这些新心脏移植到老鼠体内,并把心脏连接到它们的主动脉,以观察这些老鼠是否能成功存活下来。

一些科学家对这项突破性技术表示欢迎。曾经成功地在老鼠体内培育出人体心肌的澳大利亚科学家韦恩·莫里森说:“这些研究人员制造出的心脏无论在外形、构造上都和真正的心脏一样,而且,最令人惊喜的是,他们没有丢弃原有的血管结构。”

进行这项研究的科学家表示,他们已准备好利用病人本身的干细胞,为他们培植出可供移植的心脏,通过这种方式培育出的器官几乎没有排异的风险。

“去细胞”这一方法可用来培植“任何有血液供应的器官”,它可以用来制造任何器官,肝、肾、肺、胰腺等任何你说得出的人体器官,科学家们都有希望为有需求者制造出来。

由于培育首颗“老鼠人工心脏”的干细胞来自于100只幼鼠的未发育完全的心脏,如果这项技术要应用到人类身上,就必须要有足够的干细胞作为“原料”。而去年在干细胞研究界的一大突破——科学家利用人体皮肤细胞改造成干细胞,可能会为这项新技术提供支持。

科学家说:“虽然这只是制造人工心脏的第一步,还需要进一步的研究,但这项技术无疑是一个让人振奋的突破。”我们也有理由相信,这仅仅是人工器官制造的开始。随着研究的深入,利用无排异再生器官延续患者的生命将不再是梦。

骨髓移植让人类告别绝症

骨髓是存在于长骨(如肱骨、股骨)的骨髓腔和扁平骨(如髂骨、肋骨、胸骨、脊椎骨等)的松质骨间网眼中的一种海绵状的组织,能产生血细胞的骨髓略呈红色,称为红骨髓。成人的一些骨髓腔中的骨髓含有很多脂肪细胞,呈黄色,且不能产生血细胞,称为黄骨髓。

人出生时,全身骨髓腔内充满红骨髓,随着年龄增长,骨髓中脂肪细胞增多,相当部分红骨髓被黄骨髓取代,最后几乎只有扁平骨松质骨中有红骨髓。此种变化可能是由于成人不需全部骨髓腔造血,部分骨髓腔造血已足够补充所需血细胞。当机体严重缺血时,部分黄骨髓可转变为红骨髓,重新恢复造血的能力。

随着医学知识的普及,“骨髓移植”早已不是什么新鲜词了,但大多数人对骨髓移植的了解还只是停留在“治疗白血病”这个简单的层面上。从科学的角度来解释,骨髓移植是一种相当先进的治疗方法,属于器官移植的一种,做法是将正常骨髓由静脉输入患者体内,以取代病变骨髓的治疗方法。主要用来治疗急慢性白血病、严重型再生不良性贫血、地中海性贫血、淋巴瘤、多发性骨髓瘤以及现在更进一步尝试治疗转移性乳腺癌和卵巢癌。

为什么在骨髓上做文章可以治疗这些绝症呢?这是因为骨髓的作用就是造血功能。人体内的血液成分处于一种不断的新陈代谢中,老的细胞被清除,生成新的细胞,骨髓的重要功能就是产生生成各种细胞的干细胞,这些干细胞通过分化再生成各种血细胞如红细胞、白细胞、血小板、淋巴细胞等。因此,骨髓对于维持机体的生命和免疫力非常重要。

近年来世界上接受骨髓移植的病患逐年增加,显示骨髓移植已经成为目前治疗的趋势;而因骨髓移植所带来的病人长期存活率也大大的增加,各种血液疾病如再生不良性贫血症与慢性骨髓性白血病,如有适当的供髓者,骨髓移植已有百分之八十至九十的长期存活率,而在成人急性白血病亦可以达到百分之五十左右的治愈率,这些成果皆远非传统之化学疗法所能及,这也是发展骨髓移植的最重要原因。

骨髓移植有自体骨髓移植和异体骨髓移植之分,顾名思义,自体骨髓移植的骨髓来自患者本人,异体骨髓移植的骨髓来自捐献者。

那么,捐献骨髓对捐献者的身体会不会造成影响呢?答案是否定的,因为造血干细胞具有自我复制功能,捐赠造血干细胞后人体将在短时间内恢复原有的造血细胞数量。所以,人不会感到任何不适,对供者很安全。造血干细胞的供给者通常只要请半天假就能完成整个手术,不用作任何额外的休息和调养。

骨髓移植对人体有何影响

现在很多人都知道,一个人如果造血功能出现障碍,就必须进行骨髓移植,但是成功接受骨髓移植后,患者的身体方面会发生什么变化,一般人恐怕都不了解。

有人提出:进行骨髓移植后,两个非亲非故的陌生人的相貌越长越像,并举出了实例,一名皮肤白皙的女士成功地将骨髓捐给一名皮肤黝黑的女大学生,奇怪的是这名大学生的皮肤奇迹般地日渐白皙。还有人说:患者的性格会发生变化,有报道称,脾气暴躁的一名患者在接受了骨髓移植后,渐渐地脾气如同骨髓捐献者一般温和了。这些说法让骨髓移植变得神秘了起来。

这些说法有科学性吗?骨髓移植,移植的是造血干细胞,干细胞在揭示生命奥秘方面的巨大潜力叫人对这些问题产生了疑惑。

谈到骨髓移植,专业人士更倾向使用的词是“造血干细胞移植”。他说,造血干细胞移植是经大剂量放化疗或其他免疫抑制预处理,清除受体体内的肿瘤细胞、异常克隆细胞,阻断发病机制,然后把自体或异体造血干细胞移植给受体,使受体重建正常造血和免疫,从而达到治疗目的的一种治疗手段。

造血干细胞移植后,患者身体的确会发生一些变化。根据现有的已经被普遍接受的研究资料,接受骨髓移植者,最常见的改变是血型,移植后患者的红细胞血型变为供者红细胞血型。比如供者是A型,移植后不论移植前患者血型为何型,均变为A型。内分泌系统也会改变:由于移植前预处理为大剂量照射和化疗,这种治疗对身体器官有很大的损伤。移植后很多器官组织短期内得到恢复,但是性激素分泌变化显著。男性患者出现精子数量减少,但其性功能(性生活)不受影响。女性患者常常出现闭经。另外,由于移植后的免疫反应,部分患者会出现口腔溃疡、皮肤色素沉着。

对于骨髓移植“移植”走了相貌、性格,有评论说:“这是典型的伪科学思维。”相貌改变说和性格改变说遭受了一连串强有力的质疑:为什么这一对是相貌相似,那一对是肤色相似,另一对又是性格相似?骨髓的影响会因人而异不成?怎么知道这种相似性就是骨髓引起的?

有关专家表示,近几年有研究结果表明造血干细胞具有可塑性,可以转变为血管、肝脏、脂肪、神经、肌肉等组织细胞。因此很多研究单位、医院研究用造血干细胞治疗冠心病、神经损伤、血管闭塞性疾病。但因为成人患者骨骼生长已经停止,所以移植患者长相不会有大的改变。至于性格上的改变,他强调这并非是造血干细胞移植的结果,而主要是因为患者通过一系列治疗后,对人生有另一种认识。并且移植后一段时间免疫力低下,在饮食、社交活动中需要注意避免感染,故而变得小心谨慎。

不过也不是所有的专家都对此持怀疑态度,另一专家则表示,也许有“越来越像”的可能,1999年,美国科学家首先证明人体干细胞具有“横向分化”的功能,比如造血干细胞可能转化为肌肉细胞、神经细胞、成骨细胞等等,反之亦然。美国科学家曾将黑鼠的骨髓移植给白鼠,白鼠长出了黑毛发;英国科学家将骨髓植入心脏病人的心脏,结果骨髓干细胞分化构建成小的毛细血管,改善了心脏功能。在他看来,相貌的“移植”恐怕不仅仅是猜测或者空想。

外科医生的“透视眼”

传统的外科手术普遍利用核磁共振技术拍摄出患者患病部位的平面图,并以此作为手术的依据。现如今,研究人员发明了三维成像技术,它进一步提高了手术的安全性。三维成像近年来被广泛应用于各种外科手术中,成为大多数外科医生的宠儿,被称为外科医生的“透视眼”。

从最早的仅用于辅助头部和颈部的手术,到如今的被广泛用于身体其他部位的手术,这全归功于它那“透视眼”般的特异功能。“透视眼”对于要求准确的外科手术实在是太重要了!下面这个例子足以能够说明。

美国有位77岁的老翁叫伯纳德·金,那天他正在街上散步,腿一下就不听使唤了,于是他就靠在车站的一面墙上。他感觉自己的腿僵硬,脚也没有知觉。一只脚很热,而另一只冷得像块冰。这把身边的妻子多琳·金吓坏了,无助中的她拨通了急救中心的电话。医护人员很快赶来。

原来伯纳德先生患上了动脉瘤,这是血管皮夹层里的一种肿瘤。人身体的大动脉有着非常重要的功能,它负责将心脏泵出的血液输送到身体内部的比如脑部、眼睛和肠胃等各个器官。动脉血管壁老化变薄,就会像气球一样鼓出来,这就是血管瘤。瘤子越大,血管壁就越薄。直到有一天瘤子突然破裂,情况严重的会导致死亡。

伯纳德需要马上做一个内窥镜手术,来治疗致命的胃部动脉瘤。动脉手术顾问医生负责为伯纳德做手术。首先,他们利用三维成像技术制作出了伯纳德动脉瘤的三维计算机模型,这样他们能够更准确地掌握瘤子的大小及位置,这是做现代内窥镜手术必须了解的基本情况。根据图像,他们了解到伯纳德动脉瘤大概是个9厘米左右的凝块。