书城科普读物探究式科普丛书-人体内的电子机器:电子生化人
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第7章 电子科技与人(4)

7.腰椎穿刺术

腰椎穿刺术是神经内科经常采用而且十分有效的一种检查手段。通过腰穿术,医生可以测量脑内压力的高低,了解脑-脊髓腔是否通畅;也可以抽取脑脊液进行化验,注入造影剂进行检查;甚至可以通过穿刺针直接注入药物进行治疗。腰穿术对于很多神经系统疾病的诊断和治疗具有相当重要的意义。它操作方便,经济实用,在某些情况下连核磁共振等费用较昂贵的检查都无法替代。

腰椎穿刺是一种安全可靠的检查方法,对脑膜炎、脑炎等颅内疾患的诊断有决定性的意义。白血病患儿为了预防和治疗脑膜白血病也需要定期腰穿并注入特效药物。

腰椎穿刺的部位选在与腰部相邻两个脊椎的间隙,穿刺针与肌肉注射针的粗细差不多。通过穿刺针,脑脊液可自然流出。正常脑脊液外观与清水一样透明,仅取几毫升标本送验就够了。

腰椎穿刺不会对人体的脑子和脊髓带来任何影响,更不可能损伤脑子,也不是“抽脊髓”。医生会根据病情需要做腰穿,技术操作本身是很安全的。

8.骨髓穿刺术

人体全身骨骼绝大多数是“空心”的,其中充满了骨髓,即使像头颅骨和肋骨这样表面上“实心”的骨头,其中间也有疏松的骨髓存在。骨髓穿刺术就是为了诊断的需要,用穿刺针穿入骨髓腔,抽取少量骨髓以便做化验之用。有些病人误以为骨髓穿刺检查抽取骨髓液会损害人体的精髓,伤及元气,不愿进行检查,实际上骨髓检查所需的骨髓液是极少量的,一般为0.1毫升左右,而人体正常的骨髓液总量约为260毫升,可见骨髓穿刺检查时所抽取的骨髓液与人体总量相比是微不足道的,何况身体内每天还不断地有大量的细胞再生。另外患者往往认为骨髓穿刺检查很痛苦、有恐惧感,其实这也是不必要的。骨髓穿刺术最常选择的部位是髂骨,此骨位于腹部下方外侧,即下腹两侧向侧前方突起的部位。此项操作一般需要在局部麻醉下进行,不会损伤大的神经和血管,因此不会造成大出血或神经肌肉麻痹等后果。骨穿时,医生会严格地消毒,不会引起骨髓炎。骨髓检查操作很简单,一般骨髓穿刺全过程也不过几分钟,部分患者在抽取骨髓液的瞬间有酸痛感外基本感觉不到什么痛苦,甚至还没有一般静脉注射带来的痛苦多,骨髓穿刺结束后一般按压3~5分钟就可以起床活动。“骨穿”没有任何危险,也不会留下任何后遗症。有些疾病,尤其是一些血液病,不做此项检查就难以确诊。对血液疾病的排除不仅可以免除精神负担,同时还可以免除患者与家人接受不必要治疗所受的痛苦与可能发生的副作用。

骨髓穿刺术是采取骨髓液的一种常用诊断技术,其检查内容包括细胞学、原虫和细菌学等几个方面,适应于各种原因所致的贫血和各类型的白血病、血小板减少性紫癜、多发性骨髓瘤、转移瘤、骨髓发育异常综合征、骨髓纤维化、恶性组织细胞病等。另外,某些寄生虫病,如疟疾、黑热病等可通过骨髓穿刺术对寄生虫进行有效检测。骨髓穿刺对长期发热,肝、脾、淋巴结肿大等症均可给予明确诊断,骨髓穿刺又可观察某些疾病的疗效。

9.医疗中的高科技

(1)激光

激光是一种人造特殊的光,它与一般灯光、太阳光同是电磁波,但其产生机理不同,它是工作物质中原子“受激”发射的光,它的光束中所有光线都具有高单色性、高方向性、高亮度性和良好的相干性。在医学方面主要是利用激光高亮度、高方向性等特点。激光通过透镜控制聚焦光斑的大小,改变功率密度,使人体某一点上的温度最高可达200℃~1000℃,在极短时间内使病变组织凝固、分解,以至熔融和气化。例如在激光器的输出端可获得聚焦光斑小于0.1毫米,以一定速度移动代替传统的外科手术刀对人体各种软、硬病变组织进行气化切割,而且精度高、伤口小、随时融合,基本上无痛、无菌、少出血。又可以根据需要选择不同波长的激光,调节光斑的大小,覆盖人体病变区域进行照射,透入不同深度进行治疗,或者在计算机与X光等仪器配合下,将激光通过光导纤维导入体内病变器官处进行治疗等等。目前激光已在心脏、癌症、眼、耳、鼻、咽、牙、皮肤、妇科、骨科以及美容等方面开展临床医疗,形成全新的医学分支——激光医学。

激光治疗是光对生物体的各种作用结果。由于激光的高强度,它将产生强烈的热效应、光化学反应、光压和电磁场作用,根据这些作用可以进行各种临床治疗。

到目前为止,激光在医学领域已经得到了广泛的应用。验血是病人治疗疾病之前常用的诊断方法之一,传统的方法是抽血化验,既费时间又不精确。美国桑迪亚国家实验室科学家发明了一种激光测量的血细胞形态的仪器,它可在几分钟内测出血细胞的多种数据。

该仪器只有邮票大小,可产生上千条极细激光,激光发射器的下面放置内径只有头发丝1/10粗细的血液试样的细管,经上千条激光照射的血样管的周围激光传感器采集血细胞反射和折射的激光,再经放大转变为电信号输入到一台便携式计算机中,计算机则根据这些信号显示出合成血细胞的图像,并测量出大量血细胞的精确数据。过去医院长期存在病人惧怕打针和注射麻醉药物,以及废弃针头也常有伤人事故。为此,近年来美国科研人员开发出一种无痛微型激光麻醉器,它以红色激光脉冲在病人皮肤的上层表皮上烧掉一个直径2毫米深20微米的小洞,不伤及神经组织,不会有任何痛感,使用利多卡因一类液体麻醉药直接进入体内,皮肤在3分钟内完全麻醉,在6分钟内可麻醉25厘米深处的组织。这一新的打针和麻醉方法深受医护人员和病人的欢迎。

激光自1961年首先在眼科医疗应用。例如老年白内障是因眼球透明晶体表面蒙上一层云雾状的膜,传统医疗方法是更换晶体,用人眼角膜或人造角膜移植手术使患者重见光明。现用低功率红外激光照射,可迅速将其一层云雾状膜气化剥离,还原透明晶体,恢复视力;又如青光眼症状是眼内流动液体通道堵塞,内部液压过大,以致损坏视觉神经,引起视力模糊失明,现在采用适当波长与能量的激光气化方法,可以打开一个微细通道,使眼内液体获得流动,恢复视力;又如视网膜脱离,同样可以用很细的激光束从瞳孔射入眼内,使病变部分的细胞和蛋白质熔融成胶体状,从而将视网膜重新“焊固”在眼底上,恢复正常视力。

除了在血液抽样和眼部疾病治疗方面,激光还在创口愈合、治疗心脏病、治疗癌症,以及美容方面作出了贡献。

(2)超声波

超声波在医学检查中的工作原理与声纳有一定的相似性,即将超声波发射到人体内,当它在体内遇到界面时会发生反射及折射,并且在人体组织中可能被吸收而衰减。因为人体各种组织的形态与结构是不相同的,因此其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同,医生们正是通过仪器所反映出的波形、曲线,或影像的特征来辨别它们。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变,便可诊断所检查的器官是否有病。

目前,医生们应用的超声诊断方法有不同的形式,可分为A型、B型、M型及D型4大类。

A型:是以波形来显示组织特征的方法,主要用于测量器官的径线,以判定其大小。可用来鉴别病变组织的一些物理特性,如实质性、液体或是气体是否存在等。

B型:用平面图形的形式来显示被探查组织的具体情况。检查时,首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点,这些光点可通过荧光屏显现出来,这种方法直观性好,重复性强,可供前后对比,所以广泛用于妇产科、泌尿、消化及心血管等系统疾病的诊断。

M型:是用于观察活动界面时间变化的一种方法。最适用于检查心脏的活动情况,其曲线的动态改变称为超声心动图,可以用来观察心脏各层结构的位置、活动状态、结构的状况等,多用于辅助心脏及大血管疫病的诊断。

D型:是专门用来检测血液流动和器官活动的一种超声诊断方法,又称为多普勒超声诊断法。可确定血管是否通畅、管腔有否狭窄、闭塞以及病变部位。新一代的D型超声波还能定量地测定管腔内血液的流量。近几年来科学家又发展了彩色编码多普勒系统,可在超声心动图解剖标志的指示下,以不同颜色显示血流的方向,色泽的深浅代表血流的流速。

现在还有立体超声显像、超声CT、超声内窥镜等超声技术不断涌现出来,并且还可以与其他检查仪器结合使用,使疾病的诊断准确率大大提高。超声波技术正在医学界发挥着巨大的作用,随着科学的进步,它将更加完善,将更好地造福于人类。

(3)红外线

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由英国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射。他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论:太阳光谱中,红光的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线,也可以当作传输的媒界。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线。红外线可分为3部分,即近红外线、中红外线和远红外线。

目前我国作为医用的红外线可分为两类:近红外线与远红外线。近红外线或称短波红外线,波穿入人体组织较深,约5~10毫米;远红外线或称长波红外线,多被表层皮肤吸收,穿透组织深度小于2毫米。

红外线照射体表后,一部分被反射,另一部分被皮肤吸收。长波红外线照射时,绝大部分被反射和为浅层皮肤组织吸收,穿透皮肤的深度仅达0.05~2毫米,因而只能作用到皮肤的表层组织;短波红外线以及红色光的近红外线部分透入组织最深,穿透深度可达10毫米,能直接作用到皮肤的血管、淋巴管、神经末梢及其他皮下组织。

红外线治疗作用的基础是温热效应。在红外线照射下,组织温度升高,毛细血管扩张,血流加快,物质代谢增强,组织细胞活力及再生能力提高。红外线治疗慢性炎症时,改善血液循环,增加细胞的吞噬功能,消除肿胀,促进炎症消散。红外线可降低神经系统的兴奋性,有镇痛、解除横纹肌和平滑肌痉挛以及促进神经功能恢复等作用。在治疗慢性感染性伤口和慢性溃疡时,改善组织营养,消除肉芽水肿,促进肉芽生长,加快伤口愈合。红外线照射有减少烧伤创面渗出的作用。

红外线还经常用于治疗扭挫伤,促进组织肿胀和血肿消散以及减轻术后粘连,促进瘢痕软化,减轻瘢痕挛缩等。