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人造器官_

作者:admin 发布:2018-10-11 00:50 | 点击数:
体外膜肺氧合(ECMO)可用于从天然肺组织和心脏中消耗大量的氧气。在ECMO中,将一根或多根导管放入患者体内,并使用泵将血液流过中空膜纤维,从而将血液中的氧气和二氧化碳进行交换。与ECMO类似,体外二氧化碳去除(ECCO2R)也具有类似的设置,但主要通过二氧化碳去除而不是氧合来使患者受益,其目标是允许肺部放松和愈合[30]。 凯文华威进行了一系列实验,将他的神经系统通过互联网控制机器人手和两个人的神经系统之间的第一个直接电子通讯,这是一个成功的领域。 这也可能包括现有的植入皮下芯片以进行识别和定位的做法(例如RFID标签)。 为了治疗勃起功能障碍,阴茎海绵体可以用手动充气阴茎植入物不可逆地手术取代。这是一种极端的治疗手术,仅适用于完全无能的男性,他们已经抵制了所有其他治疗方法。 (腹股沟)或(阴囊)的植入泵可以手动操作,以填充这些人造圆柱体,通常尺寸为直接替换天然海绵体,从植入的储存器中实现勃起。 人造器官是一种工程装置或组织,植入或整合到人体中 - 与活体组织接触 - 代替天然器官,复制或增强特定功能或功能,以便患者尽快恢复正常生活可能的。[1]被替换的功能不一定与生命支持有关,但它往往是。例如,更换骨骼和关节,如髋关节置换术中发现的骨骼和关节,也可被视为人造器官。[2] [3] 这些信息可以创建各种应用,例如为健康和患病器官创建“人体外模型”,毒性筛选中的药物进展以及替代动物试验[40]。 截至2017年,一个气管 - 一个内衬细胞的空心管 - 已被证明比原先认为的更具挑战性;挑战包括作为临床候选人的人的临床困难情况,他们通常已经通过多种程序;创造出一种能够充分发育并与宿主融合的种植体,同时能够承受呼吸力,以及气管的旋转和纵向移动[38]。 也可以构建并安装人造器官,以赋予它不具有自然发生能力的能力。研究正在视觉,记忆和信息处理领域进行。目前的一些研究重点是恢复事故受害者的短期记忆和痴呆患者的长期记忆。 日本的研究人员发现,人类肝脏前体细胞(从人类诱导的多能干细胞[iPSCs]中分化出来)和其他两种细胞类型的混合物可以自发​​地形成称为“肝芽”的三维结构[28]。 取代膀胱功能的两种主要方法包括重定向尿流或原位置换膀胱[14]。替代膀胱的标准方法包括从肠道组织中制作膀胱样袋[14]。截至2017年,在临床研究中尝试使用干细胞种植膀胱的方法,但该程序不是医学的一部分[15] [16]。 各种研究人员已经证明,视网膜为大脑执行战略图像预处理。创建一个功能完整的人造电子眼睛的问题更加复杂。预计人工连接视网膜,视神经或相关大脑区域的复杂性以及计算机科学方面的进步将会大大提高该技术的性能。 患有癌症的生殖年龄患者经常接受化疗或放疗,这会损害卵母细胞并导致更年期提前。在布朗大学开发了一种人造卵巢[31],其中使用新颖的三维培养皿技术创建了自组装微组织。在2017年美国国立卫生研究院资助和开展的一项研究中,科学家成功地将3-D卵巢打印并植入不育小鼠体内。未来,科学家希望能够在更大的动物以及人类身上复制这一点。人造卵巢将用于未成熟卵母细胞的体外成熟和研究环境毒素对卵泡形成的影响的系统的开发。 人类使用任何人造器官几乎总是在动物的广泛实验之前[7] [8] [9]。在人体内进行的初步测试通常仅限于那些已经面临死亡或已经耗尽其他治疗可能性的人。 除此之外,实验室培育的心脏和3D生物打印心脏也正在研究中。 [24] [25]目前,由于难以使血管和实验室制作的组织发挥内聚功能,科学家们的生长和打印心脏的能力有限。 [26] Paolo Macchiarini在卡罗林斯卡研究所和其他地方从2008年到2014年左右,人造气管领域经历了一段高度兴趣和兴奋的时期,在报纸和电视上都有头版报道。有人对2014年的工作表示担忧,到2016年他被解雇,卡罗琳斯卡的高层管理人员被解雇,包括参与诺贝尔奖的人员。[36] [37] 神经刺激器(包括深部脑刺激器)将电脉冲发送到大脑,以治疗神经系统和运动障碍,包括帕金森氏症,癫痫,治疗抵抗性抑郁症和其他疾病,如尿失禁,而不是取代现有的神经网络来恢复功能,这些设备通常通过破坏现有功能失常的神经中枢的输出来消除症状。[17] [18] [19] 神经假体是一系列可代替运动,感觉或认知方式的装置,可能因伤害或疾病而受损。 根据定义暗示,该设备不能连续连接到固定电源或其他固定资源,例如过滤器或化学处理单元。 (定期对电池进行快速充电,补充化学物质,和/或清洁/更换过滤器将排除设备被称为人造器官。)[4]因此,透析机虽然是一种非常成功且极为重要的生命支持设备几乎完全取代了肾脏的职责,不是一个人造器官。 假肢的新进展包括与人体融合的额外水平。电极可以放入神经组织中,并且可以训练身体以控制假体。这项技术已被用于动物和人类。[12]假体可以通过使用直接植入或植入各种肌肉的大脑控制。[13] 利用三维细胞培养技术,科学家们可以再现复杂的细胞外基质ECM,体内发现它们可以模拟人类对药物和人类疾病的反应。这些微工程允许将微环境模拟为器官。 在心脏,瓣膜或循环系统其他部分紊乱的情况下植入心血管相关人造器官。人造心脏通常用于缩短心脏移植的时间,或在心脏移植不可能的情况下永久取代心脏。人造心脏起搏器是另一种心血管装置,可根据需要将其植入间歇性增强(除颤器模式),不断增强或完全绕过天然活心脏起搏器。心室辅助装置是另一种选择,它可以作为机械循环装置,部分或完全替代衰竭心脏的功能,而不需要切除心脏本身[23]。 在外耳损伤的情况下,可能需要颅面假体。 HepaLife正在开发一种生物人造肝脏装置,旨在用干细胞治疗肝衰竭。人造肝被设计为一种辅助装置,或者允许肝脏在失败时再生,或者在患者的肝脏功能上起到桥接作用,直到移植可用。[27]只有通过使用真实肝细胞(肝细胞),即使这样,它也不是永久的替代品。 人造胰腺用于替代健康胰腺的内分泌功能,用于糖尿病患者和其他需要胰腺的患者。通过避免高血糖的并发症可以明显看出,它可用于改善胰岛素替代疗法,直到血糖控制实际上正常为止,并且还可以减轻胰岛素依赖性治疗的负担。方法包括在闭环控制下使用胰岛素泵,开发一种生物人工胰腺组成的生物相容片剂的包封β细胞,或使用基因疗法。[33] [34] [1] [4] [5] [6]可能需要建造和安装人造器官的原因,这是一个极其研究密集且昂贵的过程,可能需要多年不间断的自然器官维护服务。 器官芯片是含有充满细胞的中空微血管的装置,所述细胞模拟组织和/或器官作为可提供关键化学和电信号信息的微流体系统。 不存在执行胸腺功能的可植入机器。然而,研究人员已经能够从重编程的成纤维细胞生长胸腺。他们表示希望这种方法有朝一日能够取代或补充新生儿胸腺移植[35]。 到目前为止,取代人造眼的最成功的功能实际上是一种外部微型数码相机,其具有植入视网膜,视神经或大脑内其他相关位置的远程单向电子接口。现有技术仅产生部分功能,例如识别亮度水平,颜色样本和/或基本几何形状,从而证明概念的潜力。[22] 随着一些几乎全功能的人造肺将有望在不久的将来取得巨大的成功[29]。安阿伯公司MC3目前正在研究这种类型的医疗设备。 如果一个人耳朵严重聋或听力严重不足,可以手术植入人工耳蜗。人工耳蜗可绕过大部分外围听觉系统,通过麦克风和位于皮肤外部的一些电子设备(通常位于耳后)提供声音感。外部元件将信号传输到放置在耳蜗中的电极阵列,从而刺激耳蜗神经。[21] 人造胳膊和腿,或假肢,旨在恢复截肢者正常功能的程度。自古以来,允许被截肢者再次行走或继续使用双手的机械装置可能已被使用,[10]最显着的是简单的聚乙烯腿。从那以后,假肢的发展进展迅速。新型塑料和其他材料(如碳纤维)可使假肢变得更强更轻,从而限制了肢体操作所需的额外能量。其他材料使假肢看起来更现实。[11]假体可以大致分为上肢和下肢,并且可以具有许多形状和尺寸。

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