两个医生正注视着显示病人心脏跳动的录像磁带。他们不能确诊这个病人为什么呼吸困难,而录像显示出一股黑色的液流从主动脉瓣喷流出来,清楚地指出在瓣膜上有一个漏洞。

以磁共振成像原理而成的心脏跳动的录像,是近几年来医学新技术发明之一。此外,还有用于诊断眼部肿瘤的超声系统;基于体温变化来调节速率的心脏起搏器;用于清除腿部动脉疾患的激光器械;以及可置入的药物自动输注装置。四个耳蜗的装置也在进行试用。

磁共振成像仪问世已有几年,但是,其析像力尚不够理想。而且,为了记录机体正在运动的部位(如心脏)的图像,既要花费很长时间,又显示不清楚。医生也担心把病人暴露在强磁场下,而且磁场强度有梯度变化,可能会出危险。然而,在近18个月来,磁共振成像已经赢得了人们的信任。食品与药物管理局(FDA)咨询局7月份介绍说,该局已把磁成像仪归入器械类,在投放市场之前,不需要再经过两年的试验期。

这项技术根据的工作原理是,借助于测量机体内氢核发射的微弱的射频信号,这些氢核在一个衡定的磁场中极化,并通过射频磁场激发。测量核共振需用10 ~ 100毫秒,但必须有1 ~ 2秒的时间用于核的重新排列,以便于做下一次测量。整幅影像需要这种重复大约256次。

这项技术现在已形成三种类型:混合成像,需用传统方法的1/4 ~ 1/2的时间;快速成像,成像时间缩短为几秒钟;超快速或瞬时成像,即实时成像技术。

通过新的算法语言和改进的硬件得以实现的混合成像和快速成像是由生产核磁共振成像仪的主要公司提供的,这些公司包括:通用电气公司(康涅狄格州法阿菲尔德市)、皮克尔国际公司(俄亥俄州海兰高地)、菲利浦医学系统公司(康涅狄格州舍尔顿),超声诊断公司(旧金山)以及西门子医学系统公司(新泽西州艾舍林),(年初皮克尔和菲利浦公司已提名合并)。

去年,快速成像已经实现商品化。一般说来,磁场越强,信噪比越好,缩短成像时间通常意味着需使用类似1泰斯拉(tesia)(磁场强单位)的强磁场。新技术使临床医生能观察脑周围流动的脑脊液以及出血的肿瘤。

超快速成像比其他技术要求更大的磁场梯度变化。先进的核磁共振系统公司(马萨诸塞州沃本)11月份推出第一个超快速扫描设备。它使用2泰斯拉的磁场,在40毫秒内产生某个器官的整幅图像。

心脏影像

去年,通用电气公司、皮克尔、菲利普等几家公司提高了标准核磁共振显像设备的质量等级,使临床医生能制做出实验性的影像,或者叫“电影”。典型的心脏影像,显示一个完整的心脏循环的影像由16幅成像组成,大约1秒钟。用一项称为选通(gating)的技术,在128次以上的心搏时间内,按特定的时间间隔采集数据,并将数据整理作为一次心脏跳动显示出来,而且可以循环反复再现。

制做心脏影像的其他方法可以采用即时扫描技术。这项技术是在一次心跳期间采集足够的数据,构成整幅的影像,而不是从许多次数据取样构成整幅影像。即时成像可以用来把一系列整幅的影像连接起来制成不规则心脏跳动的电影。

心脏并非是用影像来表现的唯一器官,因为许多人体功能依靠脑脊液,所以对人脑的扫描有很大兴趣。通过肿瘤的血管供应结构,影像也可以为肿瘤准确地定位。

超声波

其他成像方式,尤其是超声波成像也开发出新的用途。长期以来,医生用超声确定非正常血流模式,这些血流模式指示出病人患了何种疾病。但是,传统的超声测量是非常复杂。每次只能对一个点取样,为了表示一个准确的二维图像,诊断医生必须把许多点绘成的波形结合起来分析,经过综合分析把由于疾病所造成的非正常血流与正常血流区分开来。

四年以前,成像公司开发出实时彩色多普勒心脏成像,代替了单点状成像装置。临床医生可以看到一个能显示血流速度和方向的二维彩色图像,由此,他们能迅速地确定心脏瓣膜漏和非正常的血流。提供这项技术的公司有:日本东京的阿洛卡和东芝公司两家,华盛顿Bellevue的ATL公司,加里福尼亚帕洛阿托的Diasonics公司和惠普公司。

而在近18个月里,量子医学系统公司(华盛顿的Issaquah)开发出第一台血管系统的彩色多普勒成像仪,新近,加利福尼亚Mountain View的Acuson公司也随之而来。因为血液在血管里流动比在心脏里流动慢,所以血管成像比心脏成像更困难。量子系统公司聚集了17,000个点形成一幅影像,每秒换18帧图像,从而形成了血液流动的实时图像。

超声的另一项应用是测量组织的声学特性,以鉴别出眼睛里的肿瘤。超声脉冲扫描组织,并反射回来分散的信号,这些信号分辨细胞群和特殊的细胞。纽约的Riverside研究所对超声数据所做的光谱分析可以确定组织的物理尺寸、细胞的密度和其他特性。

超声技术最大能力之一是能鉴别出四种眼肿瘤。弗雷德里克 · 利齐(Riverside研究所的科研主任)说:“没有别的方法能鉴别出两种黑色素瘤,这两种黑色素瘤开始长在眼部,其中一种立即威胁生命,而另一种对治疗易有反应。到目前为止,许多患了这两种黑色素瘤中任何一种的病人都不能幸免失去眼睛,而超声技术鉴别这两种黑色素瘤的能力则能挽救眼睛和生命,医生还能用超声去检查治疗的效果”。

按照利齐的说法,这种能分辨出直径1毫米肿瘤的技术已成功地进行了1500次检查。尽管这种方法还处在临床试验阶段,Sonocare公司(新泽西州上沙部)希望在年未能实现商品化。Riverside研究所同时正研究利用这种技术检测肝脏肿瘤。

自动释放药物系统

1986年11月,第一个病人接受了植入式自动“释放胰岛素系统”的治疗。研制此系统的是约翰 · 霍普金斯大学,劳尔医学院应用物理实验室。自此之后,有20个病人接受了这个埋置在病人腹部皮下的装置。

这种植入式泵有蓄存器、蓄存着大约两匙半浓缩胰岛素,足够支持3个月时间。可以用注射针穿入皮下,再进入一个可活动的机械瓣,通过这个途径来补充蓄存器里的胰岛素。

病人仍需要定期测定血糖值,以便确定病人对胰岛素的需要量。泵的微信息处理器贮存着由医生事先输入的10种处方——每种即一个指令,用一个传送装置把一种指令传送给泵。

小型医用技术公司(加里福尼亚州Sylmar)制造的这种微型泵,重量仅300克,用3.6伏的电池,装在直径3.1英寸(7.6厘米)的钛盒里,人们期望由食品及药物管理局批准生产的这种泵今年可满足市场供应。

打通被病患阻塞的血管

1987年3月,Trimedyne公司(加利福尼亚Santa Ana)经食品和药物管理局批准,销售一种激光导管,用于清除下肢动脉里的病患。以前医生用药物治疗病灶斑块,或者用一个可充气的气囊导管穿入动脉壁,把病患斑块剥落下来(气囊血管成形术)。被完全阻塞的动脉需要外科清除或建立旁路,使血液绕行。

Trimedyne公司的12瓦氩激光导管有直径为1.5毫米、2.0毫米或2.5毫米的金属喷嘴,它通过一个小切口进入动脉。被激光烧热的导管喷嘴使病灶处斑块汽化,医生通过操纵杆控制导管的运动,通过实时X光显像或通过贴着导管插入的光导纤维探头,来控制监视器向前推进。据Trimedyne公司称,在临床试验过程中,只有4%病人的动脉壁被激光烧伤。而在这些病例中是移动的热喷嘴烧灼此动脉壁。

还有十几家公司正进行“清理疏通”动脉的研究工作,许多公司用的是激光导管。去年8月,GV医学公司(明尼苏达州的尼阿波里斯)开始用18瓦氩激光器进行临床试验。这种激光器去除病患斑块是通过脉冲激光的能量,而不是用热能。这种激光系统使用的光导纤维的顶端是个透镜,这个透镜能把激光能量聚焦,在激光汽化了动脉内的一些斑块之后,球囊可以进一步使动脉内径变大,并把剥脱下来的碎片清除出去。Vaser公司(印第安纳州、印第安那波利斯)正在临床试用一种激发激光导管,这种导管顶端有一个凹口,用它调控激光。它不适用于被完全阻塞了的动脉,如同GV医学系统一样,这种激光器也依靠脉冲激光的能量工作。

现在,有十几家公司正在研究一个叫做atherect-omy的疗法,它用一个类似钻头的机械系统,切削动脉内的病患。这种治疗器械首次批准由加利福尼亚州、红木市的血管手术器械公司生产。这种系统用一个环形刀片削去全部病患,环形刀片被固定在一个每分钟旋转2000圈的金属线上。经切割过的病患通过球囊的帮助从血管上剥离下来。这种技术对的已阻塞的血管是有效的。这个公司声明说,这种操作已经过400次试验,证明它决不会使血管壁穿孔。

同步起搏器

去年,多家公司继续对心脏起搏器进行研究,目的在于使起搏速率与病人的活动相适应。已批准即将进入市场的一种独特的起搏器是一个对血液温度敏感的器械。由Cook起搏器公司(宾夕法尼亚Leechburg)制造的。尽管第一个可调速率的起搏器由明尼苏达州的尼阿波里斯的Medtronic公司制造、并于1986年6月获准投放市场,但是研究人员相信对温度敏感的起搏器更好地适应心率的自然变化。

Cook公司的起搏器把一个距起搏导线末端3 cm远的热敏电阻埋置在右心室,测定血液温度在±0.5°C范围里的变化。起搏器的起搏速率是随着起自基线的血液温度而变化。

起搏器的速率变化范围在50 ~ 160次/分之间 · 医生规定出这种装置在病人休息时,短时间活动,较长时间活动时不同的起搏数值。去年11月,世界Ji大约有200个病人接受了这种起搏器。

崭露头角的耳蜗装置

自几年前第一个耳蜗器进入市场以来,制造商提出了许多要求:希望它能使一些高度耳聋病人听到声音;使另外一些耳聋病人能进行电话社交。现在,美国退伍军人管理局正把1987年1月引进的四种有发展前途的耳蜗移植物进行为期五年的试验。

耳蜗移植物电刺激内耳产生声感。开始时只用一个电极,不久,研究人员认识到产生听觉的结构部位——耳蜗的不同区域对不同频率刺激敏感,从而,相应地制造了刺激这些不同区域的多电极装置。

1985年11月,食品药物管理局批准了第一个多波道、多电极耳蜗器——由耳蜗公司(科罗拉多州Boulder)制造的、有22个电极的移植物。自此以后,当3M公司(明尼苏达州圣保尔)正试验一个单波道移植物时,Symbion公司(犹他州盐湖城)正试验一个具有6个单极电极的移植物,(MiniMed)技术发明了一个具有8对电极的器械。

在纽约大学医学中心耳鼻喉科主任诺埃尔 · 科恩的指导下,退伍军人管理局找了120个全聋的退伍军人参加这个为期五年的试验。退伍军人管理局随意地把这四耳蜗器中的一种分配给每个志愿受试者,提供自由移植,进行追踪观察和医疗管理,密切观测这一移植物的效能。到目前为止,大约30个病人接受了这样的装置。

[IEEE Spectrum第25卷,1989年,第1期]