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文/陳根

植入式醫(yī)療設(shè)備（IMEs, implantable medical electronics）當前是學術(shù)界、醫(yī)學界和產(chǎn)業(yè)界的一個熱門話題。作為一種人造裝置或組織，植入式醫(yī)療設(shè)備用于替換受損的生物結(jié)構(gòu)或增強現(xiàn)有的生物結(jié)構(gòu)。

比如，心臟起搏器是治療心律失常和心力衰竭等嚴重心臟疾病的最重要IMEs之一。此外，植入式醫(yī)療設(shè)備還用于心血管、骨科，神經(jīng)，以及牙科疾病等領(lǐng)域。通常根據(jù)使用的不同，這些植入物是由皮膚、骨骼或其他人體組織制成的，也可能是由金屬，塑料或陶瓷材料制成。

雖然我們現(xiàn)在已經(jīng)有了各種植入電子醫(yī)療器件，但對于大多數(shù)的電子醫(yī)療器件來說，從體內(nèi)的醫(yī)療植入物中傳輸數(shù)據(jù)則非常棘手，而現(xiàn)在，哥倫比亞大學的研究人員現(xiàn)在開發(fā)了一種新技術(shù)，它基本上可以將數(shù)據(jù)寫入人體組織中的離子，然后可以從體外的接收器中以高傳輸速度讀取。

具體來看，過去，將植入人體內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備的電線穿過組織可能有感染的風險，而像無線電、光、超聲波和藍牙等無線技術(shù)并不能非常有效地穿透人體組織。

為此，哥倫比亞大學的研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，他們通過利用人體自身的通信方式完成無線傳輸數(shù)據(jù)。由于人體中的細胞通過交換離子來相互溝通，于是研究小組就利用了儲存在組織中的電勢能。

這種新離子通信方法首先會在組織內(nèi)植入一對電極，其可以將設(shè)備的數(shù)據(jù)編碼為交替的電脈沖，然后將這種能量儲存在組織內(nèi)的離子中。而另一對電極可以放置在組織的表面如皮膚上以接收存儲的能量并解碼數(shù)據(jù)。

研究團隊表示，這種技術(shù)可用于在10厘米深的組織中傳輸數(shù)據(jù)，與此同時其在任何深度損失的信號都要比無線電頻率通信少。另外，傳輸速度也比其他技術(shù)快，科學家們記錄的速率高達60兆赫，并且還有優(yōu)化的余地。

研究人員在活體大鼠的測試中將這些離子通信系統(tǒng)跟神經(jīng)接口植入物配對。在幾周的時間里，這些設(shè)備能成功地將數(shù)據(jù)傳輸給外部接收器且足夠精確。研究團隊表示，跟其他無線技術(shù)相比，離子通信需要更低的電壓和功率，這應(yīng)該使它在植入物上更加可行。利用該技術(shù)的設(shè)備還可以相當容易地由柔軟的生物相容性材料制成。

除了起搏器、腦深層刺激手術(shù)、人工耳蝸，未來，醫(yī)療植入物或?qū)ㄒ恍└呱镫娮犹匦缘难b置，比如能夠調(diào)節(jié)激素水平、控制食欲、降低血糖、治療腦損傷的設(shè)備。而醫(yī)療植入物數(shù)據(jù)的成功傳送將為醫(yī)療設(shè)備的植入帶來更多的益處。