现代医学已经发展到了什么恐怖的水平？( 三 ) 去年的 12 月

Octobot 如上图，左面是一只真实的章鱼，而右边这个小章鱼名字叫Octobot，中文名字叫章鱼机器人，是哈佛大学工程与应用科学学院的Robert J. Wood和Jennifer A. Lewis在2016年发明的，是全世界第一个软体机器人，他可是会动的哦。

基于此，就出现了我跪了一年都无法表达钦佩之情的研究成果：哈佛大学工程与应用科学学院另一支研究团队的开山之作，Conor J. Walsh副教授研究团队与波士顿儿童医院心外科医生Frank A. Pigula团队，共同首次将软体机器人技术用到了可植入医疗设备中。他们给心脏发明了一件外套，可以让跳不动的心脏恢复正常的工作能力。Walsh和Pigula团队的这一重要成果以封面的形式刊登在著名医学期刊《科学转化医学》上。

Dr. Pigula Pigula医生是全世界先心病领域最强单位波士顿儿童医院的心外科医生，目前已作为主任就职于肯塔基州路易斯维尔大学附属 Kosair儿童医院心胸外科。在2016年，在Pigula医生来我院开会交流时，有幸与之深入交流，对其心外科领域的天赋和对医学发展的卓越见解深感折服，这是绝对意义上的天才。
Pigula在给很多心力衰竭的患者做治疗时总会感到很无奈，因为传统治疗心衰的设备叫做心室辅助装置（ventricular assist devices，VADs）。这个设备对于心脏而言是有创的，在治疗的过程中，VADs会抽出心脏中的血液，然后将血液泵入主动脉或肺动脉。这种做法虽然可以在一定的程度上缓解心力衰竭，但是由于血液会与设备接触，血液破坏、形成血栓等风险极大。

传统儿童心脏辅助装置于是，作为心外科医生的Pigula一直在想办法解决这个难题。他的构想是设计一款不接触血液的心室辅助装置。与哈佛大学应用科学学院Roche一起探讨后，他们一致认为软体机器人应该是个很好的解决办法。其工作原理即将软体机器人包围心脏，命令其收缩，达到外力压迫心脏收缩，从而恢复心脏功能。如动图所示：

三年来，他们克服了重重困难，从心脏的外形上找到灵感，最终设计了这个软体机器人，即心脏的外套。

心脏“外套” 接下来，Pigula和Walsh在猪体内做了临床前的动物试验。他们找了6头猪，用药物处理，使它们患上心力衰竭，心脏的功能直接衰竭到基础水平的47%，当研究人员给猪的心脏套上外套之后，奇迹发生了，心脏的功能恢复到药物处理前的97%，几乎是完全恢复了心脏的功能。我们来看动起来的，Amazing！

需要特别指出的是，这件外套是给每个病人定制的，可以制作成不同大小；另外，如果某个病人室左心衰为主，那么这件外套可以设计成对左心的压力更大，而让右心更多的自己工作（右侧同理）；在这件外套和心脏中间，是一层对心脏表面有吸引力的凝胶材料，可以防止磨损心脏表面，使心脏和外套更加合适。
目前，全世界有超过4100万人受心衰的困扰，仅美国就有500万患者，每年医疗费用高达320亿美元，而中国相应的数字无疑更加庞大！对于作为一个年轻心脏外科医生的我，软体机器人应用于治疗心衰，就是最前沿的最震撼的医学发展！相信在未来，我们能见到这样的设备装进人体，改善心衰患者的预后。
参考文献：
1. Roche ET, Horvath MA, Wamala I, et al. Soft robotic sleeve supports heart function. Sci Transl Med. 2017;18;9(373).
2. Payne CJ, Wamala I, Abah C, et al. An Implantable Extracardiac Soft Robotic Device for the Failing Heart: Mechanical Coupling and Synchronization. Soft Robot. 2017;4(3):241-250.ii
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电子鼻可通过分析人呼出气体的化学成分而诊断出帕金森病、多发性硬化症和克罗恩病等 17 种疾病。电子鼻有可能成为最强大的非侵入性诊断工具。健康状况的改变会影响人体的「气味指纹」。那么，我们能否通过检测气味变化来诊断疾病?

人体会不断释放多种多样的挥发性化合物，散发各种复杂气味。人体不同区域释放的挥发性化合物的组成与遗传特征有关，并随年龄、饮食结构和生理状况的变化而变化，因此体味可以被视为个体的「气味指纹」。
科学家认为，当身体不适时「气味指纹」会发生变化，甚至每一种疾病都有独特的气味特征。英国妇女米尔恩能闻出帕金森病的气味。该病的早期诊断非常困难，患者通常在疾病发展到一定程度才出现症状。米尔恩在丈夫被诊断患有帕金森病前 6 年，就闻到他身上散发出—种特殊的「麝香味」。在丈夫被确诊患该病后，米尔恩结识了其他很多帕金森病患者，发现他们身上都有这种气味。研究发现，帕金森病患者的皮脂中有些挥发性成分与健康人的差异很大，这可能是造成特殊气味的原因。大多数人闻不到这种气味，因此米尔恩被称为「超级嗅觉者」。
对于一些嗅觉灵敏的动物而言，分辨疾病的气味并非难事。当人体生理状况发生改变时，这些动物很容易察觉人体的体味与平常不同。如果我们能找出疾病的化学特征，并制造出模仿动物嗅觉的传感装置，就可以通过体味变化实现对一些疾病的早期诊断。

疾病的气味人体的体味由数百种挥发性化合物组合而成。这些化合物主要通过代谢途径从体内各种细胞分泌出来，最终通过呼吸、皮肤、尿液和粪便等排放到外部环境中。疾病通过影响代谢过程而产生新的挥发性化合物，或改变「气味指纹」的组成，从而造成体味变化。
人类的嗅觉通常难以察觉这样的变化，但有些疾病具有明显的特殊气味，就算普通人也能闻出来。古代医生早就意识到体味变化和疾病之间的联系。例如，古希腊名医希波克拉底发现有几种疾病可能造成尿液异味。
代谢类疾病往往导致某些代谢产物在体内大量积累，如果这些代谢产物属于挥发性化合物，就可能产生明显异味。以糖尿病患者为例，他们的糖代谢异常，往往会消耗较多脂肪酸为身体供能，而脂肪酸分解代谢产生酮体，过多的酮体主要通过尿液和呼吸排出体外，因此糖尿病患者的尿液和呼出的气体可能含有挥发性酮类，产生类似于发酵水果的气味，也有人将其描述为「烂苹果味」。体内酮体堆积过多可能造成酮症酸中毒，这种情况多见于 1 型糖尿病患者，患者发病时呼气中的「烂苹果味」会很明显。
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