医疗领域中的赋能技术研究现状与展望*
纳米,机器人,1以患者为中心的赋能技术,1纳米技术,2增材制造(additivemanufacturing)技术,3先进材料,2以医生为中心的赋能技术,1手术机器人技术,2人工智能技术,3虚拟现实,增强现实与混合现实技术
柏秋实 王元一 侯雨潇 赵宇**(1.中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科,北京 100730;2.吉林大学第一医院脊柱外科,长春 130021;3.西安交通大学工业设计系,西安 710049)
医学是一门综合了临床经验与其他科学的交叉学科。20世纪以来,医学发生了颠覆性的变化。回溯这一过程,可以发现医学的进步得益于其他领域中关键技术的发展及其在医学领域中的应用。这些关键技术可能并不直接服务于医疗,而是衍生出一些可以治疗患者或辅助医生的新技术。这些能够带来诊疗能力提升和衍生出其他技术的通用技术即为赋能技术(enabling technology)[1],也称为“使能技术”或“促成科技”。尽管20世纪60年代赋能技术的概念已经出现,但直到今天其内涵尚未被人所熟知。在医疗领域中,每一项赋能技术的引入或交叉都会产生大量的研究成果,这些成果的总和终究会使医疗模式发生质变。交叉学科的本质就是赋能技术的扩展,所以赋能技术是指导医学领域中交叉学科研究的指南针。本综述分别从患者和医生的角度出发,总结医疗领域内有代表性的赋能技术并探讨这些赋能技术未来的发展方向。
1 以患者为中心的赋能技术
在医疗中患者以接受治疗为主,故以患者为中心的赋能技术主要包括制作药物和内植物的先进制造技术和所需的先进材料。
1.1 纳米技术
纳米级物质具有其他大小物质所没有的独特性质,纳米技术(nanotechnology)是在纳米科学的理论基础上对纳米材料进行赋能,使纳米级物质可被实际应用[2]。近年来纳米技术作为一种赋能技术取得了极大进展并被广泛应用[3]。
在医疗领域里的纳米技术中,科学家们提出了纳米药物(nanopharmaceuticals),即通过处理使纳米材料发挥关键治疗作用或增加已存在的化合物的功能[4]。纳米药物包括参与药物递送的纳米材料,具有生物活性的纳米粒子以及以纳米级结构为基础的用来检测生物标志物的纳米生物探针、纳米传感器以及纳米电极等[5](图1)。如纳米脂质体(liposome)可将亲水性和疏水性药物分别包裹在内部空间和磷脂双层膜间进行递送[5];聚乙二醇链可通过降低蛋白和多肽水解作用、减少肾排泄来延长这些药物分子的循环时间,同时还可保护分子不受免疫检测[6]。在抗肿瘤方面,研究者们发现将载药纳米体连接抗体可使药物靶向聚集在肿瘤实体周围,在杀灭肿瘤的同时减少副作用[7]。纳米技术不仅增强了抗癌药物的有效性,还推动了抗癌疫苗和个体免疫治疗的发展。如今纳米药物中的治疗成分除化疗药外还包括放射性粒子等[6] ......
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