Medgadget: 2020年最佳的医疗技术

Medgadget: 2020年最佳的医疗技术

武汉协和医院血管外科：德富、宏霄、叶品、Lyu（吕平）.

从今年的2020年Medgadget最佳医疗技术入手，重点是应对COVID-19。

当很明显SARS-CoV-2正在通过呼气迅速传播时，必须创建个人防护设备（PPE）来满足临床人员以及整个社会的需求。

布里格姆妇女医院和麻省理工学院的研究小组开发了一种智能口罩，能够感应出它是否紧贴用户。它还可以监视空气过滤器的状态，并知道它们何时饱和并需要更换。面罩还设计为露出嘴巴，使佩戴时更易于与他人交流。视口对聋人来说尤为重要，因此，东肯塔基大学的一名学习聋人和听力障碍教育的学生制作了带有透明窗口的口罩。

由于戴口罩呼吸需要肺部克服过滤器的阻力，长时间戴口罩会很累。英国医疗免疫公司(med - immune)的一款名为ProtectivAir的设备利用紫外线对吸入口罩的空气进行消毒。它使呼吸更容易，有助于杀灭病原体，而不仅仅是让它们困在口罩的过滤器里。

印第安纳大学(Indiana University)的一个研究小组开发了一种抗病毒口罩，可以通过嵌入其中的电线传导电流。香港城市大学(City University of Hong Kong)的一款口罩使用石墨烯来杀灭病原体。

带静电过滤器的N95口罩一成为热门商品，对其进行消毒以使其可以多次使用就成了优先事项。伦斯勒大学(Rensselaer University)的工程师们发明了一种紫外线系统，每天可以为数千个口罩消毒。

加利福尼亚州的一家公司Cleanbox Technology很快发布了其CleanDefense设备，该设备使用UV LED每小时可处理多达100个口罩。

为了解决适合治疗感染患者的设备短缺的问题，克罗地亚的一群医生，包括本刊的一名前编辑，创造了CroResp，一种以呼吸管面罩为基础的临时呼吸器。斯坦福大学的一个研究小组也有类似的想法。

诊断SARS-CoV-2感染者需要开发新的检测方法。很少有团队，包括杜兰大学(Tulane University)和加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的团队，开发了基于CRISPR的测试，只需几分钟就能完成，并使用智能手机读出结果。伊利诺伊大学的科学家们开发了一种基于纸上的病毒测试。加州理工学院的研究人员开发了一种多重电子设备，可以检测到SARS-CoV-2、病毒抗体和炎症标志物的存在。很难提及私人和公共公司和机构开发的数百种其他测试，以及目前正在使用的令人兴奋的疫苗。

在大流行早期，人们越来越担心医院没有设备为危重病人进行呼吸。各种各样的公司和大学都致力于用零部件制造呼吸机。

另一些则让现有的呼吸机同时为多人服务。奥本大学(Auburn University)的工程师们将CPAP机改装成呼吸机，而马里兰大学(University of Maryland)的TechPort则将吸乳器改装成简易呼吸机。幸运的是，大多数地方并没有出现呼吸机短缺的情况。

尽管新冠肺炎备受关注，但在应对其他疾病方面也取得了很多进展。来自Altair Medical公司的一种阿片类药物过量检测器获得了FDA的突破性设备称号。它可以在佩戴者身上发现阿片类药物引起的呼吸抑制(OIRD)的迹象，并通知急救人员，让他们尽快到达并给予纳洛酮。

以生产脉搏血氧仪而闻名的Masimo公司推出了Bridge，这是一种帮助人们克服阿片类药物依赖戒断症状的设备。它通过连接在耳朵附近的电极向一组枕神经和脑神经(V、VII、IX和X)传递神经调节，在一项研究中显示了显著的效果，使戒断更容易控制。

由于一些新技术的发展，结肠镜检查应该会变得更加有效。科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的结肠探索者(colon explorer)是一种类似水箱的设备，它可以穿越结肠，对结肠进行成像，甚至可以几乎自动地进行活组织检查。利兹大学的研究人员发明了一种机器人结肠镜检查系统，它依靠磁铁安全地将探针移动到体内。

另一方面，普渡大学的研究人员开发出了能够在结肠中移动的微型机器人。这些机器人由外部磁场控制，被设计用于在胃肠道系统内输送药物。它们是如此之小，以至于研究人员能够将它们从老鼠的肛门中挤出来，并探索后面微小的结肠。为了帮助在常规结肠镜检查中发现息肉，富士公司的人工智能系统CAD EYE在欧盟得到了批准。它能够分割和分析结肠的2D和3D图像，并发现任何可疑病变。

有疾病的心脏瓣膜通常会影响老年人，但许多儿童天生就患有先天性心脏畸形，需要人工瓣膜。随着孩子们的成长，他们的心脏也在成长，为了跟上步伐，人们不得不反复更换更大的假体瓣膜。来自哈佛和波士顿儿童医院的一个团队已经开发出一种可以通过微创导管手术扩大的人工瓣膜，以补偿不断增长的心脏。与将瓣膜替换成更大的模型相比，所需的手术创伤要小得多，对病人来说更容易，也更便宜。

说到儿童，现在FDA批准了一种新的治疗耳部感染的方法。由于涉及到恐惧、不适和疼痛，全身麻醉通常用于儿童的鼓膜切口和放置鼓膜造口管。塔斯克医疗公司的图拉系统现在可以直接对耳鼓进行局部麻醉，这样就可以在没有任何疼痛的情况下放置耳管。该系统依赖于一种带电的麻醉剂，由于每个患者专用的耳塞内产生的电流，麻醉剂被迫向耳朵移动。

隐形眼镜通常被认为是一种相当简单的设备，可以弯曲光线来矫正常见的眼部疾病，比如近视。今年出现了一些令人兴奋的发展，使contacts功能更加强大。一项欧洲机构的合作，在隐形眼镜内发明了一种人工虹膜，可用于矫正多种视力障碍。该设备可以快速调整瞳孔大小，以达到合适的视觉焦距和景深。它的工作原理是在隐形眼镜内安装一个由同心圆组成的液晶显示屏(LCD)，每个同心圆可以被做成透明或不透明，以达到所需的瞳孔大小。

以色列特拉维夫大学的研究人员发明了彩色校正隐形眼镜，帮助克服色盲。曲面透镜上覆盖了超表面的薄膜，可以以不同寻常的方式操纵光线，包括如何感知颜色。

浦项科技大学研发了一种智能隐形眼镜，可以同时测量眼泪中的葡萄糖和传递药物。研究人员认为，利用这种隐形眼镜可以制造出类似人工胰腺的东西，当葡萄糖水平达到一定浓度时，这种隐形眼镜就能释放胰岛素。这种新型隐形眼镜包含一个葡萄糖传感器、一个药物传递库、一个无线功率接收线圈、一个集成电路芯片和一个射频通信系统，这证明了当今科学家的能力。

脑电图(EEG)是用来研究大脑活动的，但通常用于记录头皮脑电波的电极，使其不适合长时间使用。它们通常很硬，需要一种凝胶，并使用紧戴的帽子。

奥地利格拉茨科技大学的研究人员开发出了超薄电极，可以用注射式打印机制造，并可以不显眼地长时间戴在头上。它们看起来像纹身，因为它们是由一种导电聚合物涂在纹身纸上制成的。这种新型电极在收集信号方面与令人不快的传统电极一样有效。

耳垢阻生是一个大麻烦，会导致听力丧失、不适，甚至头晕。亚利桑那州的萨夫坎健康公司(SafKan Health)获得了FDA的批准，推出了OtoSet自动耳清洁设备。

它看起来像一副耳机，但里面有冲洗和吸引的尖端。这种喷雾将水喷到耳道壁上，而不是直接喷向鼓膜，同时将残留的水吸走。残留物被收集到一个内置的一次性容器中，然后和喷雾器一起更换，每个病人之间都有一个全新的容器。每次治疗时间不到5分钟，而且在临床研究中，OtoSet甚至能够处理严重的耳垢堆积。

许多情况会导致膀胱长期无法完全排空。宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种可植入的包膜，可以检测膀胱是否满了，并根据需要帮助排空膀胱。新加坡国立大学(National University of Singapore)也开发了一种非常类似的设备，它可以完成同样的任务。这些新设备能够轻轻挤压膀胱来帮助清除。

巴特尔（Battelle）和俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心的研究人员创造了另一套包装，但是是为手臂设计的，目的是完全不同的。它使临床上完全性脊髓损伤的人，对谁我们报道在过去，使瘫痪的手动起来，也能感觉到他在触摸什么。几年前，该名男子将脑机接口芯片植入了他的大脑运动皮层，据推测他的伤势过重，无法触及与触摸有关的神经信号。事实证明，研究人员检测到一个非常微弱的信号，该信号确实通过意想不到的途径到达了大脑，并且可以使用脑机接口进行检测。进而，信号被转换并定向到触觉设备，该触觉设备产生产生触摸感的振动。

现有的假肢手必须依靠弱电神经信号才能知道何时启动其运动。这是因为电极通常放置在神经末梢区域上方的皮肤上，并且皮肤不能很好地传输电流。与神经接触的可植入电极往往会形成疤痕组织，最终破坏信号的保真度，而脑机接口对于大多数应用而言太具有侵入性。为了克服这个问题，密歇根大学的研究人员能够操纵神经末梢，将神经束分解成较小的纤维，然后植入肌肉移植物。在神经末梢充当信号放大器。当使用放置在这些肌肉移植物上方的常规电极时，信号是如此强烈，以至于用户可以从第一时间就以惊人的精度直观地控制假肢。

匹兹堡大学(University of Pitts burgh)的科学家们已经能够将脊髓刺激器转换成能让使用假肢的人拥有触觉的小装置。这种刺激器通常用于治疗慢性疼痛，能够为配备了该设备的人失去的肢体产生触感。特别重要的是，如果刺激器是用来治疗疼痛的，那么它的植入方式就和它们一样，所以外科医生已经准备好了。

最后，斯坦福大学的研究人员开发了一种携带药物的纳米颗粒，它可以寻找动脉粥样硬化斑块，刺激白细胞清除其中的细胞碎片。这一过程可以减少斑块，同时降低斑块不稳定和脱落的可能性，从而导致中风和其他下游损害。这种管状纳米颗粒以单核细胞和巨噬细胞(免疫系统的细胞)为目标，并使用一种药物(抗吞噬细胞CD47-SIRPα信号轴的抑制剂)来刺激这些细胞抓住并消化死亡和垂死的细胞。由于纳米颗粒被吸引到动脉粥样硬化斑块上，所有这些都发生在活动最有利的地方。

“炎”而“肿”之，2020年肯定会因为一个被大流行阻止的世界而被铭记。这也将是一个人们聚集在一起创新、适应和改善周围世界的时代。祝大家新年快乐，一起期待更好的时光。