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26f7b359b809aa3b80f1992dbd339c7e 生病吃藥是常識,植入式裝置卻可能顛覆這個常識。藉由微電腦與無線網路,植入式裝置得以控制人體的神經系統,達到媲美處方藥劑的療效,堪稱生物電子醫學的重大突破。植入式裝置究竟有那些神奇療效,就讓我們來好好檢視一番。

想像一下這種情況:你去醫院看病,醫生沒有開處方簽,而是將一個超迷你裝置植入你的體內,替你的手機安裝對應的APP,然後你就可以回家了。你不需要吃藥,因為體內的裝置會自動發揮療效,你還可以透過APP掌握自己的醫療進度,方便極了。

上面的情況並非天方夜譚,而是生物電子醫學的近期成果。

生物電子醫學是一門結合醫學、生物學與科技學的領域,認為神經系統就像某種電腦或儀器,可以透過特定的外部干涉,達成特定的效果。生物電子醫學希望找出一套能夠控制神經系統,而且不使用處方藥劑的方法,而植入式裝置正好符合他們的需求。

重大突破!植入式裝置準備取代處方藥劑

▲植入式裝置很符合生物電子醫學的需求。

凱文.崔西是美國范斯坦醫學研究所的教授,生物電子醫學的權威。剛開始,崔西只是想更了解發炎,研究人體為何會對發炎產生這麼強烈的反應,像是牛皮癬(一種炎症性皮膚病)與類風濕性關節炎之類的。崔西也很想知道,為何這發炎非常容易復發,而且為何難以根治。

經過數年的研究,崔西的研究團隊獲得不錯的成果。以類風濕性關節炎為例,傳統療程是讓患者服用特定的處方藥,阻擋一種名為TNF(腫瘤壞死因子,會導致人體嚴重發炎)的蛋白質生成。然而這種療程所費不貲,還存有許多副作用,極端情況下甚至可能威脅生命。

「TNF藥劑的確有其重要性,卻有高達一半的患者療效不佳,或是沒有療效。患者在療程中持續受苦,需要其他的治療選項。」崔西說,「TNF藥劑價格昂貴,許多患者無法負擔。部分患者得知TNF藥劑可能導致癌症或心血管疾病後,根本不敢服用。」

重大突破!植入式裝置準備取代處方藥劑

▲電子膠囊治病或許不再是夢想。

崔西想要開發更有效的類風濕性關節炎藥劑,但是他很快就發現一個驚人的事實:TNF的生成是由人體的免疫系統控制,而免疫系統又是由神經系統控制。換言之,想要抑制TNF生成,就得從神經系統下手,只對藥劑下功夫是絕對不夠的。崔西決定將研究重點放在神經系統上,目標是找出控制TNF生成的神經系統。

皇天不負苦心人,經過15年的漫長研究,崔西的團隊總算確認,TNF與人體產生反應的關鍵在於迷走神經。迷走神經又叫做第十對腦神經,自顱頂穿出後沿著食道兩側縱貫頸部和胸腔,最後深入腹部,支配著消化系統與心肺系統,是分布最廣的一組神經。

「我們將整套神經線路標測出來。這套線路從大腦出發,通過迷走神經,可以控制人體內TNF的生成。」崔西興奮地說,「迷走神經是人體的主要神經,聯繫著免疫系統與大腦。」

崔西的團隊利用電腦比對病患大腦的活動,也就是在這個時候,他們發現可以利用某些方法『駭入』病患的神經系統,藉此控制TNF的生成。

重大突破!植入式裝置準備取代處方藥劑

▲崔西使用的小型頸部植入式裝置。

崔西的團隊使用一種小型的頸部植入式裝置,該裝置可以發出低電壓的電流,藉此控制迷走神經的活動。「你可以改變電流的頻率、振幅,或是電壓。透過改變上述變數,刺激掌管TNF生成的神經纖維。」崔西說,「我們只刺激特定的神經纖維,所以不會產生其他不良反應。」

崔西的團隊在臨床上首次利用植入式裝置取代藥劑,而且效果十分理想,類風濕性關節炎患者的病情獲得明顯的舒緩。既然植入式裝置這麼有效,其他病症是否也可以使用植入式裝置來治療呢?

人體的絕大部分機能都是透過神經系統來運作。我們可以將神經系統視為塔台,機能運作的訊號視為飛機,飛機可以在人體內自由飛行,但是一定要聽從塔台的指示。換言之,若你有辦法駭入塔台,就可以讓所有飛機聽從你的命令。

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▲崔西拿著對付類風濕性關節炎的植入式裝置。

這套理論的最大挑戰在於,必須找出神經系統控制人體的規則,一旦我們順利找出其規則,就有機會擊敗類似的重大疾病,如糖尿病(控制胰島素生成)、高血壓(控制血壓輸出)、肥胖(調節食慾),甚至是癌症。

「這場技術競賽的重點是找出疾病的運作機制,讓未來的植入式裝置能夠派上用場。」崔西這麼表示。

找出疾病運作機制只是一個開端,生物電子醫學需要更優質的科技。當前的植入式裝置體積龐大,電池不夠持久,植入時又會造成明顯傷疤,仍有許多進步空間。加利福尼亞大學柏克萊分校的麥克.瑪哈比為此招募一群團隊進行研究,試圖解決植入式裝置所面臨的諸多問題。

「植入式裝置目前的問題之一,就是無法在人體內長年運作。」瑪哈比說,「材質、大小、連線方式,都會影響裝置的壽命。」

重大突破!植入式裝置準備取代處方藥劑

▲植入式裝置仍有許多的技術瓶頸。

瑪哈比認為,只要突破科技瓶頸,人體的其他區域應該也會導入類似的植入式裝置。「這份科技的功能將大幅躍進,不限於紀錄神經系統或組織的資訊,或是追蹤腫瘤狀態。」瑪哈比說,「我們不只可以測量神經活動,還可以測量含氧量、pH值、體溫。這份科技將有非常廣泛的應用。 」

「我認為現在是一個好時機。」瑪哈比補充道,「這份科技已經相當成熟,而且充滿希望。接下來的十年裡,我們將可以看見這些系統應用在人體內,持續運作很長一段時間。」

 

參考資料:
PcPro: Implants ready to replace pills and prescriptions

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