“互联”与高科技：医学的未来

丹尼尔· 克拉夫特

要不是因为我们共同的朋友琳达，我永远都不会遇到哈丽雅特。我是美国北加利福尼亚州的一名内科医生;哈丽雅特则是一名公关主管，在纽约工作。琳达是一家在线个人基因组公司的联合创始人，哈丽雅特和我听说了这家公司并产生了兴趣，于是把自己的基因信息发给了他们进行分析。

琳达发现哈丽雅特和我有一些共同点，于是就把我俩介绍给了对方：我们都带有一种罕见的线粒体DNA，这意味着我俩是远亲。

原来，我俩还与一位史前名人——冰人奥茨——有着相同的血统。1991年，冰人奥茨的尸体在阿尔卑斯山被发现，已在冰雪中封冻了5300年。出于好玩，我甚至为与奥茨、哈丽雅特和我拥有相同 变异DNA 的人组建了一个脸书群。

我讲这个故事是为了说明一个问题。哈丽雅特和我的相识源于生物医学科学一项了不起的突破——面向大众、做基因分析的成本低——这在过去是不可想象的，而如今卻司空见惯。数字技术和社交平台的融合使我们有可能了解自己的基因类型，还能在网络世界中分享我们的发现，科技的进步使过去无法想象的事情轻而易举地变成现实。

从那时起，我们目睹了由技术驱动的成果和创新大量涌现，可能会对健康和医学的很多方面进行重塑。在我们周围，无论是人工智能（AI）还是个人基因组学和机器人学，都在以指数级的速度发展着，为未来医学的面貌打下了基础。

我在此描述的创新有许多尚处于早期阶段，但其本身便已令人印象深刻。它们能够使我们传统的彼此割裂的医疗保健模式向“互联医疗”的模式转变，对此我也心存感激。现在，我们有机会把这些“点”连接起来——摒弃那些主要在病情发展之后才提供情景性和反应性护理的惯例，进入一个以防止疾病发生为目的的持续和主动护理的时代。

试想：出于预防疾病的考虑，你的健康将时刻受到个性化的关注和分析，不仅是为了治疗疾病，而越来越多的是为了预防疾病。

在旧有的医疗模式下，只能断断续续地收集病人的健康 数据 ，主要是在病人前去就医时收集，然后分散记录在纸质文件和电子病历系统中。如今有了一个好得多的选择：个人技术能够持续不断地监控重要征兆，并详细记录下健康数据，使得数据不仅更加丰富、详细，也更加准确、可靠。

就在Fitbit公司首次发起“可穿戴设备”革命后仅10年，健康追踪设备便遍地开花，其中大部分是用来评测和记录健身活动的。

未来，这些传感技术将主要应用于预防、诊断和治疗疾病。它们将会客观地评测健康状况、发现可能表明病情有所发展的各种变化，并将患者的数据发送给医生。

方便灵活的医用电子纹身和粘贴式传感器能够拍摄心电图、测量呼吸频率、检测血糖，还能通过蓝牙无缝传输检查结果。这是一种动态生命体征追踪技术，但过去只在重症监护病房中使用，应用范围并未像如今这样广泛。

内置传感器的助听器或耳塞不仅能将声音放大，还能追踪心率和心脏运动。这种智能耳机也可以与数字教练相结合，为跑步者加油鼓劲，或与数字向导连接起来，为痴呆患者提供帮助。

未来的 智能隐形眼镜 中将会集成数千个生物传感器，用以发现癌症和其他疾病的早期征兆。将来某一天，现在正在研发的隐形眼镜或许能够检测眼泪中的血糖值，从而帮助糖尿病患者管理饮食和治疗方法，从而更好地监测并控制病情。

可植入装置可能包含能够保存病人病历的皮下射频身份识别芯片，或是能够持续监测血液中化学成分的皮下传感器。放置在 胶囊中的可服用装置 被吞下后就会展开，在胃肠道系统中工作，例如治疗疾病或隔离异物。

在孕妇的腹部贴一片监测贴，可以探查子宫肌肉的运动情况，从而更好地了解分娩过程的进展情况。之后，婴儿的父母可通过婴儿摄像头，以数字化的形式观察自己的宝宝，摄像头会将婴儿的呼吸情况显示在屏幕上，如果婴儿的呼吸停止，就会发出警报。

高科技甚至可以为发育中的早产婴儿提供帮助： 耳机 中会播放经过调试的音乐，能够安抚或激励婴儿，扫描技术能够检查婴儿的脑电波，看其运作状态是否正常。

那么要是没人佩戴这些装置，我们该怎么收集健康数据呢？麻省理工学院的工程师们对一种类似于无线网络盒的设备进行了改装，使它能够捕捉到同一居所内的人们的生命体征和睡眠模式。

随着新的传感技术的出现，将会产生更多的生物医学数据和见解——这些可与不断增加的基因组数据相匹配。将它们结合起来，就可以引导我们找到提高健康水平、了解疾病、选择最适合患者的预防和干预措施的新方法。

越来越多的数字工具与人工智能分析相结合，几乎肯定会提高诊断医生看病的准确度和速度，能够提高对疾病进行早期侦测的水平，从而提升治疗成功或治愈的几率。这类数字工具可能有很多会是以电话为基础介质的。

目前，一种能够实时检测 高血压 （无需袖带）的传感器正在研发中，这种传感器可以改善高血压的治疗效果——高血压是造成早亡的主要危险因素。

父母们可以使用智能手机耳镜观察孩子的耳朵内部，并将看到的情况分享给儿科医生。安装了特定应用程序和传感器的手机能够测量心电图，用以检查危险的心律失常问题;安装了特定软件和麦克风的手机可以 “听到”咳嗽声，诊断肺炎。

有些技术极大地提高了医生诊断治疗的准确度和速度。要识别细菌或病毒感染的种类并确定最适用的药物，如果采用血液培养的方式，可能要等待很长时间。但科学家们研发出了生物芯片，只需两个小时就能完成一次全面的微生物扫描检测，无需进行血液培养，而且在扫描过程中，可能还会发现一些微生物产生了抗药性的突变。

对人类微生物组——即存在于每个人的身体表面和身体内部的上万亿个细菌——的研究蓬勃发展，促进了新的诊断模式的出现和了解的深入。遗传分析技术能够帮助破解肠道微生物组的诸多秘密，人们认为，这些微生物组会促使肥胖、炎症性肠病、心血管疾病甚至神经系统疾病的发生和恶化。

仰赖人工智能和机器学习技术，我们可以训练诊断工具解读组织样本和 放射扫描图像 。谷歌公司的研究人员将超过25万名患者的视网膜扫描图像输入了识别模式的算法中，这项技术还“学会”了识别那些可以预测患者是否患有高血压，抑或罹患心脏病或中风的风险是否增加的方法。一些对比研究发现，数字工具比人类病理学家、皮肤科医生或放射科医生作出的分析更准确。

在美国，医生定期出诊的时代早已一去不返。接下来很快就会出现：大部分医疗护理工作会在医生的办公室、诊所或医院里进行。医疗服务将越来越多地形成一种混合的、真实世界与虚拟世界相结合的模式，也势必会变得更加简便、快捷。

未来，传统的处方会由类似自动取款机的机器人开具，由药品供应商或算法远程控制，确保用药的时间和剂量都正确无误。

绝大多数的医患互动无需“肢体接触”，也不需要做体检。病人和醫生之间的私人即时视频交流（购买该服务的费用将逐渐被保险覆盖）将通过基于网络的门户网站进行。患者的生命体征将通过网络集成的无线秤、血压袖带和监控设备获取并分享给医生。远程医疗皮肤科医生可以利用患者发去的自拍照预筛其皮肤上外观可疑的斑点，并告诉患者不必在意还是要去当面做检查。

看病要花费的时间（包括往返医院的路程和候诊的时间）通常会大幅减少，取而代之的是由一种名为“虚拟医生”的新型临床医生提供的远程医疗服务。医患关系将出现似曾相识的转折，因为患者将在自己家中接受治疗。

未来，处方中可能会包含更多的“数字医疗”。这些疗法的使用受到限制，其目的是改善人们的健康状况，或在缺乏药物和面对面服务的情况下，仅使用处方中开具的软件，或与提供信息和安抚的医生以数字化的方式进行交流。

尽管很多数字医疗方法仍处在研究阶段，但有些已经在有效地发挥作用了。例如：至少有两家公司已经开发出了几种应用程序，使大脑调低耳鸣的音量，从而减少耳鸣不断产生的噪音——有评论者表示，该方法有效。梅奥医学中心开具的处方中含有能够追踪血压、行为和其他因素的应用程序，来管理心脏疾病的患者。公布的结果：与心脏问题有关的疾病再入院率降低了40%。

未来，传统的处方会由类似自动取款机的机器人开具，由药品供应商或算法远程控制，确保用药的时间和剂量都正确无误。

又或者，医生会根据你的基因检测结果来确定 与你的基因谱最匹配的药物 。

数月前，哈佛大学和麻省理工学院的科学家们发现了一种更准确的方法，能预测每个人患五种致命疾病的几率。他们观察了人类基因组660万个位置上的DNA变化，并使用了一种复杂的算法，从而获得了这一成果。基因检测虽然只分析部分基因组——就像我接受的那次基因检测那样——但仍能提供有关痴呆、帕金森病、糖尿病和其他疾病易感性的宝贵信息。重申一遍，医疗技术的进步对我和哈丽雅特可能都有好处。（对不起，冰人奥茨。）

倘若你不想面对医生，那么机器人能否像现实中的医生一样提供服务呢？它们或许很快就能答复问询并进行分诊了。

聊天机器人护士会询问你的症状，并从你的可穿戴设备和其他与你有类似情况的人的众包健康记录中获取数据，由此来了解让你感到不适的原因。如果你是心理上而不是身体上感到不舒服，那么你可以向虚拟治疗师咨询，这个虚拟治疗师的程序设定成可以像人一样交谈、提供自助指导并善解人意地倾听。

机器人可能还会参与面对面的护理。设想一下由机器人实施静脉切开术，它可以通过超声波选定最合适的静脉，然后抽血或进行静脉注射。在缺少医护人员的国家，或许就可以使用护理机器人来抬起和移动病人，它们还能进行社交互动。程序设定为 理疗教练 的机器人能够帮助病人坚持完成自己的运动计划，确保达到最佳的治疗效果。

能从这些技术进步中获益真是再好不过，但将这些技术普及开来也同等重要。据估计，在2016年，中低收入国家中有360万人死于缺医少药，还有更多的人（据估计有500万人）因得不到高质量的医疗服务而死亡。

从现在开始，我们把新的医疗技术和其他医疗保健资源慷慨共享，让世界各地的人们都能从中获益，就能改变这种状况。

眨眨眼，那是一只假眼

制造假眼面临诸多难题，不过研究人员可能已经攻克了其中之一：利用3D技术，他们在一个眼睛形状的玻璃物体上打印出了一系列光感受器。他们用银粒子做“墨水”，虽然玻璃物体的表面是弯曲的，但银粒子仍可附着在上面，光电二极管将光转化为电能，转化效率为25%。下一步：制作带有更多光感受器和表面更柔软的假眼，使其植入时的感觉更舒适。

——雷切尔·哈蒂根·谢伊

健康数据的爆发式增长

与健康有关的数据量的增加速度到底有多快？斯坦福大学医学院的一份报告是这么说的：“医疗数据的量正以天文数字的速度增长：2013年产生了153艾字节（1艾字节= 10亿字节），到2020年，预计将产生2314艾字节，折合成年增长率，至少为每年增加48%。”

有用的DNA折纸术

生物工程师使用DNA折纸术，做出了纳米尺寸的四面体、兔子和其他东西。他们将想要的形状输入一个算法中，该算法决定了如何将一条DNA长链（或称“支架”）折成二维和三维形状，并由较短的DNA片段连接。分布在支架表面的其他分子则赋予其不同的功能，例如将药物或基因编辑工具运送到身体的特定部位。麻省理工学院的马克·巴思说，DNA折纸术的“令人着迷之处”在于，这种结构能够穿过血脑屏障，而现在有很多药物会被血脑屏障阻隔，无法到达大脑。