你知道哪些醫學上的黑科技？
科技的發展就像滾雪球一樣，越來越快。
目前/將來有哪些醫學進步驚艷到你了呢？
任何故事，新聞都可以，
謝謝
牛年第一篇，先祝各位新春快樂，百福駢臻。
今天咱們說一個絕對是黑科技的玩意兒——核動力心臟起搏器。
一
先說一下心臟起搏器。
很多人可能覺得這玩意很複雜，聽到心臟起搏器感覺跟要換心臟了似的。
實際上跟你想像的不太一樣。
大家都知道心臟是咱們身體裏很重要的一個器官。心臟的解剖結構和生理功能說複雜複雜，但說簡單也簡單，說白了心臟就是個水泵，將從肺臟來的富含氧氣的血液（動脈血）泵到身上各個器官，同時也將各器官用過的充滿二氧化碳的血液（靜脈血）再泵到肺臟。
而這個過程，要求心臟規律的搏動。大多數成年人的心率是每分鐘60~100次，正常心律是竇性心律（注意「心率」和「心律」是兩碼事）。竇性心律就是由右心房一個叫「竇房結」的地方發出的心律，那麼如果出現心律失常，就可能會影響心臟泵水這個過程。
心律失常有很多不同的類型，可以通過心電圖檢測出來，心電圖就是大多數人看著一頭霧水的那個圖（不過看不懂很正常，許多醫學生和非心內科的醫生也看不懂心電圖，除了考試前夜）。需要強調的一點是並非所有的心律失常都是病，正常人緊張或者喝太多咖啡也可能出現生理性的心律失常，其中休息好就可以恢復。但有一些比較嚴重的心律失常就需要幹預了，比如藥物、射頻消融和心臟起搏器植入。
二
心臟起搏器（pacemaker）的基本原理是，它會產生特定的脈衝電流，通過導線和電極刺激心臟。最常見的心臟起搏器主要用於心率過緩，當它感知患者心率低於設定值時，就會發出電信號刺激心臟搏動。此外還有一些功能更強大的起搏器，比如CRT（Cardiac resynchronization therapy, 心臟再同步化治療）和ICD（Implantable cardiac defibrillator, 植入式心臟轉率除顫儀），甚至可以在關鍵時刻救命。
全世界每年有超過60萬人接受心臟起搏器（pacemaker）植入，有些人以為心臟起搏器就是直接安在心臟上的，其實大多數心臟起搏器植入的地方是左側鎖骨下方，導線通過鎖骨下靜脈進入心臟，整個手術大概只需要一小時以內，通常採用局麻（感興趣的朋友可以去看丁香園上的一篇文章，手把手教你做心臟起搏器（精美圖文） - 丁香園 ，講得很詳細）
而心臟起搏器作為一個可以用「電」刺激心臟的設備，它自然也需要能源；並且作為一個植入體內的設備，它的體積也不能過大。所以心臟起搏器的運轉都是依靠內置電池。
然而，就像你的手機經常得一天一充甚至一天多充一樣，續航問題也是心臟起搏器自從問世那天起就面臨的一個大問題。
比手機好的一點是，心臟起搏器本身的能耗極低，通常現在的電池可以用8~10年；但比手機麻煩得多的一點是，手機可以直接插充電器充電，實在不行了換個電池也不是啥麻煩事，而心臟起搏器是需要通過手術植入的，基本不存在充電一說，電池即將耗盡之時只能整個更換。
但是更換起搏器，意味著需要額外的一筆費用，意味著患者要再進一次手術室，意味著患者還要面臨手術的一些風險——更換起搏器的感染率在1%~5%之間。世界上第一位接受埋藏式心臟起搏器的是瑞典患者的Arne Larsson（1915-2001），他患有完全性房室傳導阻滯。他在1958年接受這個手術，而這個起搏器讓他多活了43年，直至86歲時因為黑色素瘤去世，甚至比為他做這個手術的醫生Ake Senning（1915~2000，瑞典著名心臟外科醫生）活得更久。
而在這43年中， Larson總共換了25臺心臟起搏器。早些年的心臟起搏器續航實在糟糕，電池平均兩年就撲街了。後來到了七十年代鋰碘電池問世，起搏器的續航延長到了5年左右，但這還是意味著一位患者在接收起搏器植入後，一生中仍然可能需要多次更換。
三
但是，有一種能源，可以無視這個問題。
地球上幾乎所有的能源都直接或間接來自太陽輻射，而太陽輻射來自於核聚變。核能是目前人類所知的最強大的能源，自從愛因斯坦提出E = mc2後，這個公式就對整個世界產生了深遠的影響，無論是戰爭還是能源。1公斤鈾235所蘊含的能量，相當於3000噸煤炭完全燃燒釋放的能量總和。
我一直認為上世紀四十年代到七十年代這30年時間，是近幾百年來科技進步大的30年。從原子彈爆炸到人類登月，這樣的成就纔是真真正正的跨越式發展。而在這種時代背景下的科學家，思維方式也異常活躍。
所以有科學家和心臟外科醫生就在想，可否使用核電池給心臟起搏器供電？
在上世紀七十年代，這種黑科技還真的發明出來了，而且還不止一種；它們不僅是被發明出來，它們還真的用於臨牀了。
我找到了1974年哈佛大學醫學院的研究論文。
當時主要研究核動力心臟起搏器的主要有美國、英國法國和前聯邦德國，所使用的核燃料有不同類型，最常用的是鈈-238（Pu-238），也有少量使用鉕-147（Pm-147）。鈈-238是鈈的同位素，半衰期86年，它的大哥鈈-239通常被用於製造原子彈，而鈈-238常常被用於製造核電池，比如阿波羅登月計劃中的同位素電池用的就是鈈-238。
包括已經飛往太陽系邊緣的旅行者1號，這43年超過200億公里的旅途中，依靠的就僅僅是三顆鈈電池（更準確的說是放射性同位素熱電機，RTG）。
這些核電池有不同的核-電轉換原理，簡單來說可以分為熱式和非熱式（thermal and nonthermal）兩類，熱式就是類似旅行者1號那種利用溫差發電的，非熱式的就是利用同位素衰變時放出的β粒子（就是電子）發電，兩種方式各有優缺點，這裡暫不贅述。
當然，想把核電池內置到起搏器，還是需要做很多改變的，比如在起搏器的核電池外面，需要有多層防護層防止輻射泄露。起搏器所需要用到的核燃料其實很少，通常不到1g，在起搏器裏只有電線粗細。
四
那麼，這些核動力心臟起搏器，到底是否安全可靠呢？
簡單的回答就是——YES
對於這一類型的起搏器來說，醫生和患者最主要關心的問題有幾個，一是輻射，二是續航。
先說輻射。
在1974年哈佛醫學院這篇論文中，記載了核動力起搏器的輻射情況。根據當時美國輻射防護委員會的建議，全身職業暴露的限值為5雷姆/年，而根據哈佛醫學院實驗室的持續跟蹤研究，接受了核動力起搏器的患者，每年全身所接受的暴露劑量約為0.5雷姆/年。
當然，一種醫學設備是否安全，更重要的是時間維度上的驗證。
2006年有一項長達31年的跟蹤研究（PARSONNET, Victor, et al. Thirty‐one years of clinical experience with 「nuclear‐powered」 pacemakers. Pacing and clinical electrophysiology, 2006, 29.2: 195-200.），跟蹤了1973年到1987年139名患者、總共164個核動力心臟起搏器的情況。這139名患者平均年齡49歲，其中88名是男性，51名是女性。
在31年後，這些患者仍然有12名（9%）存活，已經去世的患者中，最常見的原因是心臟問題（54%），而他們惡性腫瘤發生率與同齡人類似，部位也是隨機的。
時間證明瞭這種起搏器對於患者而言，並沒有很多人預想的那麼可怕。
再說續航。
可能有朋友看到，上面有139名患者裝了164個核動力起搏器。實際上這裡面一些患者需要換起搏器並非是因為沒電了，而是因為這些核動力起搏器和同時代其他起搏器一樣，技術相對比較簡單，都是單腔起搏器，無法像後來的起搏器那樣可以編程以及調節速度，但是正常工作是沒有問題的。
在2006年，仍然有一些患者正在使用當年的核動力起搏器，而他們如果當年選擇普通起搏器的話，這三十年當中可能需要更換4~5次。核動力起搏器的使用壽命，顯著長於當年鋰電池起搏器——畢竟前者所用的是一種半衰期長達87年的同位素。
所以整體而言，核起搏器是安全可靠的。它們的壽命長，減少了重新手術的次數，也抵消了其較高的初始成本。
但核動力起搏器之所以慢慢退出歷史舞臺，主要還是因為公眾對核泄漏的擔心。比如在槍支泛濫的美國，如果一名裝了核動力起搏器的患者遭到槍擊，並且子彈正好擊穿起搏器，那麼這名患者可能就會受到嚴重的輻射——雖然槍擊到這個部位大概率是沒法活下來，無論有沒有後續的輻射泄露；
再者如果患者去世，起搏器必須在他火化之前被回收，否則後果你懂的——實際上這種事情還真發生過，根據報告有一例核動力起搏器被當做普通的生物垃圾焚燒了，幸運的是外殼可能足夠耐操，事後對焚化爐檢測沒有發現輻射水平增強。
另外更重要的原因是，後來鋰電池技術的迅速發展，減少了患者一生中需要更換的次數，人們逐漸意識到並不需要一個半衰期比病人壽命還長的核動力電池，再加之後續可編程、可體外控制以及諸如CRT及ICD技術的發展，功能相對簡單的核動力起搏器逐漸推出了歷史舞臺。
但是不可否認的是，核動力絕對是人類醫學史上的黑科技，它確實為很多患者提供了很好的解決方案。這種技術的問世得益於科技在那個年代的爆炸式發展，那是一個充滿想像力的年代。
文章最後，也祝各位和家人在新的一年裡身體健康，萬事如意，財運如同核動力一樣長長久久。
@莊有貓 老師的 回答，讓我想起去年讀的書《打開一顆心》，作者是英國著名心外科醫生 Stephen Westaby，記錄了他行醫數十年來印象深刻的病例。
該書第十章《電池維繫的生命》（Life on a Battery），講述了機械設備取代一位患者部分心臟功能的故事。技術本身有些歷史，但應用極其有限，我科班出身，也是聞所未聞，初見直呼「黑科技」。
故事從 2000 年患者 Peter Houghton 拜訪 Westaby 醫生辦公室開始。那年他 63 歲，卻因重度「心力衰竭」（heart failure）危在旦夕。
@莊有貓 老師說心臟是「水泵」（見下圖）：一邊從靜脈系統收集全身血液，「泵」入肺血管，向體外釋放二氧化碳，獲得氧氣；一邊將肺部回來、富含氧氣的血液「泵」至全身，為組織器官供氧，最後攜帶消耗產物二氧化碳經靜脈重返心臟——心臟周而復始、辛勤地維持著全身血液循環，送去有用物質，運走無用廢物。
所謂「心力衰竭」，是各種原因導致心臟「水泵」功能減弱，泵血能力降低的狀態。組織器官血液供應不足，正常生理功能發生紊亂，引發機體一系列異常表現。
Westaby 醫生對 Peter 的第一印象完全符合終末期心力衰竭患者的形象：輪椅出入、站立困難、大汗淋漓、無力抬頭、口脣泛紫、氣喘吁吁，腹水、肝瘀血造成腹脹，水腫發青的雙腿，以及血液迴流不暢而難以癒合的下肢潰瘍。哪怕未接受過醫學專業訓練的人，都一眼猜出他病入膏肓。引述 Peter 自己心臟專科醫生 Adrian Banning 的話：從功能上說，Peter 已經死了。
當時唯一有望改善 Peter 狀態的治療方法是心臟移植，可捐獻的心臟太稀少了！Westaby 醫生回憶，上世紀 90 年代英國僅約 1% 的重度心力衰竭非老年（低於 65 歲）患者有機會接受心臟移植。Peter 年紀太大，病情太重，彌足診斷的心臟給他太「不划算」，所以他早已被移出心臟移植等候列表，只能眼睜睜等待死亡——他的宗教信仰甚至不允許他藉助鎮靜藥物緩解痛苦。
既然心臟是「水泵」，那如果在體內安裝一臺泵代替心臟泵血，Peter 的情況會好一些嗎？
類似設備當時已經開發出來了。人類心臟分成四個腔室：左、右心房，左、右心室，兩個心室承擔著心臟最繁重的向外泵血職責。心室功能受損的心力衰竭患者，可以植入一種名為「心室輔助設備」（ventricular assist device，VAD）的機械裝置，幫助受損心室泵血。然而，2000 年時的 VAD，體積大、分量沉、易磨損、易故障，通常只短期應用，比如心臟移植前過渡治療（bridge-to-transplant）。Peter 無緣移植，顯然不合適。
幸運的是，Westaby 醫生抽屜裏有一件「祕密武器」——代號「Jarvik 2000」的新型 VAD。拇指大小的外殼（見下圖），卻塞進了一臺直流發動機、兩個陶瓷軸承支撐的旋轉系統（轉子），外加一片鈦制葉片，旋轉起來每分鐘轉速高達 10000 至 12000 轉，一分鐘可泵出不低於 5 升血液（約 10 瓶普通農夫山泉），與正常心臟的泵出量相當。
Jarvik 2000 植入後的狀態大概是這樣的：Peter 左心室受損，所以會在左心室挖一個大小合適的洞，嵌入機械泵，固定在心臟壁上；接著降主動脈開一個口子，通過管道連接機械泵與降主動脈（見下圖）。機械泵運轉起來，就可以抽出左心室血液，源源不斷輸送到降主動脈，再經由降主動脈送至全身，完成左心室的泵血工作。
除了往胸腔裏放機械泵，患者還必須隨身攜帶一套裝備，為體內 VAD 供電，控制 VAD 工作參數。線纜一般經腹部開孔連接體內裝置，但日常生活線纜與腹部皮膚、脂肪反覆摩擦，外部病菌容易進入人體，引起感染。大概七成 VAD 患者最終發生感染，相當一部分不得不再次接受開胸手術。
Westaby 醫生則別出心裁地安排 VAD 線纜從胸腔上方穿出，途徑頸部，抵達嵌在耳後、露出頭皮的插座（見上圖），外部控制器、電池通過這個插座與內部 VAD 相連。頭皮之下幾無脂肪，血供豐富，頭骨又為插座固定提供堅實基礎，理論上可以最大限度減少感染風險，對患者日常生活影響也較小。
手術最驚人的結果是：Peter 不再有脈搏了！
正常心臟泵血呈「脈衝式」，一次舒張、收縮完成一次泵血，所以血液外流是間斷的：心臟舒張時，血液充盈心腔；隨即收縮，將心腔中的血液擠壓出心臟。心臟規律舒張、收縮，形成了動脈搏動，也是血壓分成收縮壓、舒張壓的生理基礎。
然而機械泵葉片以穩定速率高速旋轉，以穩定效率持續泵血，外周動脈搏動基本消失，血壓也不再介於高低壓週期性波動——Westaby 醫生口中的「平線」（flatline）狀態。Peter 手術前憑藉直覺提了一個相關問題：如果安裝了 VAD，他在醫院外失去意識，其他人如何知道他是否活著，畢竟那時的他心跳弱、脈搏消失……
最終手術成功，Peter 在重症監護室裏熬過最艱難的幾天，體內所有器官都需要時間習慣新的血流模式。醫護人員也不斷調整機械泵參數，確保泵出血液能夠滿足大腦、腎臟等關鍵器官的需求。好在他恢復良好，手術後 11 天就獲準出院，回家繼續康復鍛煉，其他的心力衰竭表現也隨之逐漸好轉。
接下來的日子，被 Peter 稱為「額外的生命」。他樂意向孩子解釋，頭上的插座和電線是什麼（見下圖）；寫了兩本書，四處巡講；去瑞士阿爾卑斯山脈、美國西部徒步；體驗超輕型飛機……但他主要精力放在募集善款上，希望推進 VAD 研究，幫助更多和他類似的患者獲益，包括完成一次總長 91 英里（約 146.5 公里）的慈善步行活動。他的腰上始終綁著控制器和電池，每八個小時更換一次電池，偶爾有外出忘記充電的情況，畢竟有驚無險地堅持了下來。
當然不乏驚險經歷：Peter 一次外出購物時，揹包被人偷走，裡面裝著控制器和電池，機械泵斷電停轉。幸好斷電警報即時響起，小偷嚇得扔下揹包便跑，Peter 得以很快接回電源，使機械泵恢復運轉，逃過一劫。
2007 年底，Peter 去世，死因是多器官功能衰竭，與心力衰竭無關，機械泵也正常運轉。Westaby 醫生認為當地醫院拒絕幹預 Peter 的腎功能衰竭，去世是不作為的結果——如果他那時在英國，一定可以挽救 Peter 的生命。
Peter 是全世界第一個植入 VAD 永久替代心臟的患者，也可能是 全世界迄今為止單臺 VAD 設備存活最久的患者。從 VAD 植入開始的七年半，或者 2714 天，Peter Houghton 大多數時候都和正常人一樣，追逐著自己認為有意義的生活目標。而手術前，他連未來都不敢計劃，只能深陷疾病帶來的苦難，捱過漫長的一天又一天。如果沒有 VAD 技術，如果沒有精研此道的醫生，這一切根本是天方夜譚！
我讀醫科時，見過不少心力衰竭患者。病情嚴重的患者生活質量極其惡劣，每天服用大把藥物，依舊離不開氧氣和牀鋪。我在心內科重症監護室輪轉，跟著同事忙裡忙外，那些患者唯一能做的就是半躺在病牀上，靜靜地看著我們，彷彿屬於他們的世界不過幾個平方。現在回想，他們中的許多人或許也有「度日如年」「百無聊賴」，乃至「生不如死」的感覺吧？他們本該有自己的生活，可愛的親人，現在卻無力做任何事。所以當我第一次從 Westaby 醫生書裏讀到 VAD，讀到 Peter 這樣嚴重的心力衰竭患者，能夠依靠體內一枚機械泵接近正常地生活——哪怕僅僅極小一部分患者可以獲益——內心都是無比振奮、深受鼓舞的。
VAD 技術仍在發展，向更方便、更安全的目標努力。病情更嚴重的患者，現在也有了 全人工心臟（total artifical heart，TAH），切除部分心臟後，由機械設備接管完成泵血。越來越多患者植入 VAD，幫助醫學工作者積累醫療經驗同時，還提供了大量寶貴臨牀數據，有些 VAD 患者生存期甚至接近 10 年（中途可能更換過 VAD）。
VAD 設備價格昂貴，我國開展這項技術較晚，有能力植入的醫院、醫生數量有限。國內醫療器械廠商也已經投入 VAD 研發。其中重慶的「永仁心」（見下圖）2019 年獲得上市批准，成為中國第一個商業化的植入式 VAD 設備。中國終末期心力衰竭患者的未來，想必會更好吧？
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- 沒有心跳的人：和朋友聊起 VAD，她向我推薦了《人物》的這篇特稿，可以看看中國接受了 VAD 植入手術的患者，他們活得怎麼樣。
- 梅奧診所介紹心室輔助設備的頁面：中文版見 此處，信息量比英文版低許多。
- 《打開一顆心》：推薦 Stephen Westaby 醫生的這本作品，中譯本質量不錯，從中可以讀到一位優秀外科醫生的張揚與自信，以及他面對生死的思考與關懷。
- Novartis 公司新葯 LCZ696/Entresto 通過審核對治療心力衰竭有什麼重要意義？- Klaith 的回答
現階段，在兒科先天性免疫缺陷病相關領域，最值得關注的是基因治療。
我先蹲其他大佬的回答，如果沒人講的話，也許我會再收集資料厚著臉皮來答。
阿司匹林、汞，可口可樂，嗎啡的發明製造都很有意思
介入治療瞭解一下，這整個學科都算的上是黑科技了
車禍剋星！3D印表機可以列印人體骨骼。
醫學模型的製造可以說是3D列印技術在醫學領域中最基本的應用，使用3D列印出人體器官和病變的模型，再根據這些模型進行手術設計和預演，可以極大幅度的提高手術的安全性！減少手術的併發症。
在實驗室測試中，骨骼替代列印材料已被證明是可以支持人體骨骼細胞在其中生長的，並且其有效性也已經在老鼠和兔子身上得到了驗證。可以想像，在未來3d印表機能夠列印出的質量更好的骨骼替代品或將幫助外科手術醫師進行骨骼損傷的修復，應用於牙醫診所，幫助骨質疏鬆症患者恢復健康，甚至應用於整個醫療行業。
一般大家如果手臂韌帶撕裂或者受傷都會去醫院，然後纏著繃帶，打著石膏等待康復，這一漫長的康復期，是現今可以改變的了。圖上這種就是骨骼支架，巧妙避開了皮膚和骨頭中間有很多重要組織的地方，避免壓迫神經，促進血液的流動。
戴著這款支架可以正常的洗澡、穿衣服、甚至可以去潛水。由於是鏤空的結構，患者手腕還可以直接接觸冷熱水、塗疤痕修復的藥膏。康復得當然更快了。
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據美國《每日科學》網站最新消息，澳大利亞新南威爾士大學的科學家開發出一種陶瓷基「墨水」，可讓外科醫生3D列印出帶有活細胞（用於修復受損的骨組織）的骨骼。相關研究發表在近日的學術期刊《高級功能材料》上。 研究人員用一種由磷酸鈣製成的特殊墨水，結合3D印表機，開發了一種名為「全方位陶瓷細胞懸浮液生物列印」（COBICS）的新技術，能夠列印出骨骼結構，將這些結構放入水中幾分鐘就會變硬。
報道稱，將活細胞變成3D列印結構的一部分，是3D列印技術的一大進步。這項技術很適合骨缺損原位修復的臨牀應用，如創傷、癌症或大塊骨組織缺損，還可用於疾病建模、藥物篩選等，非常便捷。未來有一天，3D印表機可能會成為手術室的永久性固定裝置。
在微觀尺度上實現精細的3D生物列印，已經不是新鮮事，但活細胞列印依然是這一領域的新挑戰。譬如，列印夠不夠準確、時間窗口是否過短、材料對細胞夠不夠友好等，都是需要考慮的問題。在新研究中，列印骨骼的材料前所未有的貼合，技術也變得更為精細，無疑邁出了活細胞列印的重要一步。
相較於醫療行業，3d印表機已經發展許多年，技術上已經漸漸成熟起來，大家所熟知的手機殼，衣服上的logo，路牌，各種定製服務，都是可以應用的場景，不妨大膽想像一下。
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