核磁共振进入市场；生物传感器大有指望；起搏器和植入药泵取得进展。
去年，医学界对人类心脏的兴趣格外浓厚。至少在五个方面有新突破。电脑断层摄影（CT）、超声波和核磁共振在心脏图像方面取得了成就。起搏器和心助系统亦有进展。
许多其他设备（包括植入的、可编程序的糖尿病胰岛素计量泵和急救用体外闭环式药物注入器）逐渐接近临床使用。
但是，公众对医疗技术成本和安全的关注日益增长。
核磁共振风行市场
核磁共振扫描仪（NMR Scanning）已最后通过鉴定，投放保健市场。
NMR的工作原理是：病人被安置在大磁场线圈之内，线圈使人体内的氢质子磁偶极子排列整齐。然后，该机通过交变磁场以90°角向初级场发射无线电脉冲。次级场将原先排列好的氢原子核中的偶极子扭曲。当无线电脉冲停止发射时，氢原子核回复到原来的排列状态，并释放出具有它们自己特性的无线电信息。这些信息为机中的天线接收，经计算机处理，并转换成二维黑白显图像。
进一步采用核磁共振取决于社会经济因素和技术进展。
然而，对核磁共振的探索则是很有活力的。加州大学的一位研究员洛伦斯 · E · 克鲁克斯在旧金山说过，由于它能对位于骨骼后面的软组织扫披，它是检查人体头部有选择的图像系统。研究者正设法改进其腹部数据的搜集能力。在此领域内，一大进展是解决了区分组织中的水和脂肪的方法。这项技术由密苏里州圣路易市马列恩克洛特工学院（The Mallinckrodt Institute of Technology）辐射学助理教授汤姆斯 · 迪克松发明。技术原理是：当水分子中的氢质子为核磁共振扫描机的脉冲激发时，它们就释放出与脂肪分子氢质子所释放的略为不同频率的讯号。临诊医师已用此技术来监视经过会使肝脏比通常更为肥大的化学疗法的病人，看其肝脏是否有癌症扩散的迹象。采用此系统探测、监视肝硬化和其他疾病的工作正在进行。
另一项鼓舞人心的核磁共振成果是回声平面技术（The Echo-Planar Technique）。它采用较强较快的磁场梯度把获取图像限幅要求的时间从几秒缩短到100毫秒。它最终将使临诊医师具有很强的探索能力：即时观察心脏。
硬件的进展大多数集中于增强扫描磁场强度和信息处理能力。例如，西德埃尔兰根西门子公司和美国纽约州斯克内克塔迪通用电子公司都引进了此技术并试验了多台产生1.5泰斯拉场强的扫描机。该机所显示的图像与美国粮食和药物管理局批准的商用0.6泰斯拉场强所显示的图像相比更大，更清晰。麻省工学院弗朗西斯市比特国家磁实验室的研究员们正在剑桥试验一种产生场强为0 ~ 2.0泰斯拉的系统。
—种不同于标准的氢质子核磁共振扫描机的核磁共振系统已经研制成功，并已在纽约市哥伦比亚普雷斯比特林医院的冠状动脉保健科试验。该装置由哥伦比亚辐射学教授萨迪克 · K · 海拉尔研制，由康涅狄格州谢尔登菲利普医疗系统股份有限公司制造。它利用其频率激发钠和磷原子核而不激发氢原子核的无线电脉冲；激发钠和磷原子核所产生的讯号比氢质子产生的讯号要弱5，000 ~ 10，000倍，空间清晰度也不如氢激机。但是，据报导，海拉尔博士的系统具有独特的功能：它能揭示细胞破裂区的细节，包括微小的击伤和小肿瘤。而且，该机磁场（场强为1.5泰斯拉）的均匀度特高，在45厘米直径面积（扫描机口径尺寸）上的变化区域仅在百万分之九之内，这仅为大多数标准核磁共振系统的1/3。据海拉尔博士说，经过某种改进，此扫描机甚至能帮助临诊医师区分新生瘤和恶性瘤，因而也就不必做活组织检验。
对超声波图像的告诫和得益
超声波是既非使用电离辐射又非使用核辐射产生人体图像的唯一其他形式。不久，超声波将广泛地应用于心脏图像中。以东京为基地的阿洛卡公司已经推出一种新仪器。它应用二维多普勒超声波心脏搏动描记器来显示心脏血液循环的即时彩色图像。此系统使用超声波传感器。其功能有二。其一，显示心肌图；其二，应用多普勒变换显示心脏血液循环。多普勒讯号通过36个取样保持线路、二个模拟转换器和二个模拟一数字转换器而馈入对微处理机，经处理后显像。
此系统有二个显示终端。一个显示即时图像，另—个显示临诊医师能作最后观察的静止镜头。血液流向传感器时呈红色^离开传感器时皇蓝色。流动的血液中的涡流（包含着流向和离开传感器的两部分血液）被染成绿色。色彩的亮度随血液流量变化而变化。据研制者之见，临诊医师根据经验就可以用外部技术来检测病人可能由于心脏病而造成血流的异常。
心脏的X光活动图像
去年，心脏即时图像显示的又一进展也许是从另一种医疗设备，即CT扫描仪发展而来。据正在进行的诊断试验，它能以每秒10 ~ 30帧的速度显示出心脏的X光截面图像。大多数商用CT扫描仪需要1 ~ 10秒显示一幅图像，其速率太慢，不能观察心脏的跳动。博伊德博士的扫描仪的高速度主要由于它无运动部件，而一般的扫描仪都使用机械旋转的阴极射线管。他的系统使用了一支固定的能产生高能电子束的电子枪。电子束经真空加速，并受磁场作用向四个环绕病人的钨环偏转。钨环将电子束转换成通过病人的X射线扇，并为检测器的两个环搜集。控制器由与光电二极管组相耦合的闪光晶体组成。这座信号由计算机数字化，并重新编码，显示在电视屏幕上供观看。除了“电影型”之外，博伊德博士的扫描仪还有立体型（许多横截面切片可以同时显示出三维图像）以及显示血液流动的型号。
设在旧金山南部的Imatron股份有限公司已组成立、并由博伊德博士主持。此公司已向医院提供了5台新式扫描仪供临床使用。医生们已经给予了高度评价。加州大学在旧金山开设的莫菲特医院的临诊医师使用时间最长。他们说，此扫描仪可能会减少对血管X光扫描仪的需要。目前，血管X光扫描仪是获得心脏的详细信息所采用的方法。它必须将对比色通过导管直接注入心脏，其过程不明显，病人痛苦，价格又昂贵。通常需要几天住院护理。Imatron扫描仪能提供同样的甚至比它更好的信息，而且无痛苦；X光辐射量减少至1/5；—次扫描费用由2，000美元下降到500美元o全系统售价为160万美元。
心脏移植的部分进展
在1984年，可移植的心助系统技术的进展不太惊人，但是却蕴藏着较大的现实性。9月份，加州帕洛阿尔托市的斯坦福大学医疗中心的菲利普 · E · 奥伊尔为首的医疗组为一位50岁的男子植入了一颗电动左心室心助系统（LVAS）。此器件位于腹腔的心脏下方，它完全承担了左心室的机能。左心室具有80%的心脏动力。
斯坦福的LAVS称为搏动心助系统，由加州奥克兰的诺瓦科医学公司制造。它曾使病人活了一周多时间。后来外科医生取出了此心助系统，切除了他的心脏，并移植了献心者的心脏。手术标志着首次植入人体一颗电动左心室心助系统，而不是像Jarvik 7那样的气动人工心脏。
奥伊尔博士强调说，将来诺瓦科左心室心助系统主要用来维持期待移植心脏的病人的生命，就像第一例手术那样。
加速人工心脏的心率
像许多其他医疗技术一样，起搏器是去年中既令人鼓舞又令烦恼的新闻主题。
由于一家公司的起搏器接头的缺陷造成了多达1000人死亡。接头从起搏器向心脏传输电脉冲，是聚氨基甲酸酯绝缘接头的一个型号。
在1984年医学和生物学工程联合年会会议录中最近一篇论文中，医学电子工程师说过，在某些型号中聚氨基甲酸酯绝缘体有可能开裂；制造和安装过程中的应变以及接触组织液引起的氧化都会使其质量低劣。他们断定，两种失灵机制是主要原因。
去年，起搏器技术仍有进展。研究者已经发展了加速起搏器搏动速率的新技术，因而，为与运动相适应，它能向人体供给更多的氧气。现有的与运动相适应的起搏器根据心房讯号向心室传输脉冲。运动中，人体对血流量的增加的需要自然促使心室速率加快。起搏器感知血流量增加，并加快相应的搏动。然而，很多病人不能使用心室开关或起搏器，因为他们受不了来自心室、心动过速、心脏纤维性颤动或其他心机能障碍的痛苦。因此，研究集中于研制因人制宜的较高心、脏血液输出量的、可供选择的型号。研究者正在调查（有时对人）这些系统。这些系统的搏动速率随呼吸频率、血液中氧气含量、心房（与心室对应）输出的电脉冲长度、甚至人体的运动变化而变化。
最新的适应运动的系统之一能不根据心室脉冲而根据进入心脏的血温变化而调整其搏动。起搏器的研制者现正搜集试验数据以便研制更先进的型号，即一种具有双向遥测技术、多速功能的起搏器，并以此作为向全面人体临床试验迈进的第一步。
植入药泵已获进展
电机、电源小型化方面的进展以及指令 - 控制电子学已经减轻了糖尿病人的痛苦，他们不再要作日常胰岛素注射。手提式可编程序的胰岛素注射器能通过皮下针头从体外泵向病人供给胰岛素。这种药泵已上市多年。这些系统的主要优点是它们能均匀地调节胰岛素输入量，从而避免了突然用注射器作大剂量注射。然而，病人仍然感到不舒服，并冒皮下针注射的风险。全植入可编程序药泵可望把皮下注射延长到数周或数月，而又可对注射速率加以精确的控制。
虽然植入泵主要是为糖尿病患者研制的，可是它们也可向患其他老毛病的病人输送多种其他药物。例如，对医学电子公司希望在糖尿病患者身上做试验的弹性泵，已经进行了广泛的其他用途的试验。自从1982年以来，此泵已经为150名癌症和其他疾病患者移植，以便输送吗啡、化学疗法药剂或少数情况下输送抗血凝药剂肝素。这些系统的优点之一是能将药剂直接输送到人体最需要的部位，可以收到剂量较小、副作用较少的效果。理想的植入泵将是闭环系统。它们根据血液中或人体任何部位中的传感器所测数据自动地将药物输送。就胰岛素而言，最主要的是测量血液的葡萄糖含量，这样才能知道患者的胰岛素需要量。为了植入胰岛素泵，在学术上，在发展可靠的、小型化的葡萄糖测定系统的工业方面，现正进行广泛的研究。这样的植入泵将使糖尿病患者解除血检和注射的痛苦。
会说话的血检器
—些工业界的知情人士告诫说，尽管电子植入泵用来治疗糖尿病和其他疾病很可靠，但是它们可能会遭到价格低廉的非电子的植入注射器的激烈竞争。压缩泵将药剂从贮存器以固定的流量压向人体，现已为麻省诺伍德Infusaid公司和犹他州盐湖城运动控制公司研制而成。西雅图的华盛顿大学的研究者已用聚合体细胞膜做实验。细胞膜的微孔随周围组织液中的葡萄糖含量的变化而膨胀或收缩。聚合体为不需要电子技术或动力的闭环胰岛素注射器提供了依据。虽然几年后才能买到植入胰岛素泵，然而，其他技术会向糖尿病患者提供更为及时的帮助。糖尿病患者人数显然在上升，单在美国就有30万患者。去夏，印第安纳州首府印第安纳波利斯生物动力学股份有限公司（Beochriger Mannheim诊断股份有限公司的分公司）进行了一种配备有话音综合处理器的葡萄糖测定系统。它被安装在称为Reflocheck-S的手提箱里。此装置为患者提供逐步说明。它也持续地监视患者的操作和系统部件的功能。如在这两方面检测到失误，它会告诉患者。
测定顺序如下：首先患者将手指刺一下并在U形槽一端汲取。一滴血就收集在槽的一端并滴向放在槽下的试剂试验细长片上。当这滴血滴下时，就将光束开关打开并使其开一分钟（血滴和试剂的化学反应时间）。一分钟一到，仪器将告诉患者擦掉细长片上的血检标本（留一薄层在细长片上——译者）并将细长片插入一个缝孔。血检标本中的葡萄糖含量就在仪器里自动地为反射光度学技术确定。话音综合处理器就会报告出结果。这种测定也可显示在凸出的印刷符号——数字显示屏上。去年5月，Reflocheck-S获得了美国粮食和药物管理局的批准。它还得到了美国糖尿病协会新任会长哈洛尔特 · 历菲金的强有力的支持。去夏，在美国粮食和药物管理局会议上，他观看此仪器的血检后说，它将给盲人糖尿病患者一种巨大的独立感，一种他们是自己命运的主人的情感。
闭环式药剂输送
虽然全植入式闭环式药剂输送系统还可望而不可即，可是一种商用控制血压的体外闭环式药剂输送系统正处于临床试验的最后阶段，并可望今年投放市场。加州圣迪亚哥IVAC公司正在研制这种器件。它比本世纪七十年代伯明翰阿拉巴马大学医疗中心的路易斯 · 谢佩特所研制的第一代血压控制器更为先进。此器件主要在外科手术过程中和紧接着手术后使用。它的传感端是导管内的不断监视血压的压力转换器。来自转换器的讯号通过模拟一数字转换器馈入储存有病人用药记录、所服药物剂量和其他参数信息的微处理机中。根据微机对数据的分析，它就指挥可变力压容量分析泵，输送不同剂量的钠硝基氰酸盐，使血管膨胀并使血压下降，或者它停止供药或者向医务人员发出警告声。这种系统可能很理想地用来监视'和控制多种内科参数并能输送除钠硝基氰酸盐之外的多种药剂。但是谢佩特博士告诫说，血压、心率、多种药剂的复杂功效和其他参数使一台仪器具有更多功能变得极其困难。然而他又说，在他的监督之下，阿拉巴马大学的生物医学工程系正努力研制此规则系统，以供心率控制和心肌放松应用。
（IEEE Spectrum，1985年1月）
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* John Horgan为IEEE副主编。