這5項高科技，正在顛覆未來醫療

　　正如神經學家V.S.Ramachandran所說，所有顛覆性的新科技都源于一個可能真實的、想象出來的概念，而顛覆性的計算機技術，也必然會帶來醫療衛生保健和生命科學領域的大變革。

　　適應新科技是一個緩慢的過程，醫療相對其他學科而言則歷時更久。1928年亞歷山大?弗萊明發現世界上第一種抗生素盤尼西林（ Penicillin，青霉素），1929年第一篇關于盤尼西林的文獻發表，但此后一直經過有效性試驗、毒理性試驗、改進青霉菌發酵工藝等，歷時14年，直到1943年才真正解決了盤尼西林大規模生產的問題。在諾曼底登陸前夕，盤尼西林的數量已經足夠登陸的美國士兵使用。對于中國，青霉素的工業化生產直到1958年才得以實現。

　　一個更近的例子是腹腔鏡手術（laparoscopic surgery）。腹腔鏡手術發現于1901年，具有手術創傷小、病人痛苦小、恢復時間快的優點，但是直到90年代才開始廣泛使用。

　　醫療行業適應新科技較為緩慢，但新科技帶來的改變通常是顛覆性的。醫藥的近代史包括一段很長時間的漸進式創新（比如在描繪基因圖譜上做出的努力），共病癥狀引發的突破性創新（比如單克隆抗體的開發）。醫療系統是一個復雜的系統，容易產生“蝴蝶效應”——微小的變化可以產生大的影響和改變。比如說，1907年，人均壽命很難達到45歲，到了2007年人均壽命提高到了75歲，而這主要是嬰兒死亡率的顯著改變造成的，嬰兒死亡率的改變則通過一系列關鍵系統的改革，比如水凈化系統和疫苗接種。

　　現在，每個行業都在被顛覆性的高新技術所影響，但是醫療系統又是否足夠成熟去做徹底的改變？2009年，美國高科技法案（HITECH Act）授權，可在美國廣泛使用電子醫療記錄（EMR, electronic medical records）。通過醫療立法，未來可以通過突破性的軟件進行徹底的變革，尤其是那些能夠利用大型、復雜數據庫的軟件。我們相信這個變化會發生，因為人工智能（AI）、大數據、區塊鏈技術、機器人技術和3D打印技術這5項高科技正向醫療領域滲透。

　　人工智能（AI）

　　人工智能軟件（Artificial intelligence software）常用來簡單地優化程序(知識工程)或充當統計學習軟件(機器學習)。這當中一些程序已經用于“臨床決策支持”，實現了常規使用，但是還沒有證實人工智能可以取代人類的評估。

　　現在我們看到的假設生成（hypothesisgeneration）AI程序(語境化)，這些程序有能力提高智能閾值，解析松散的聯系去發現之前未找到的意義，醫藥研究領域用到的IBM公司Watson軟件，就是采用認知計算系統的商業人工智能。

　　機器學習能力的進步，也提高了智能分析的閾值。戰勝圍棋世界冠軍的人工智能程序AlphaGo主要的工作原理便是深度學習，通過機器學習，智能分析的能力可以超越人類大腦。

　　未來人工智能在醫療互動，藥物發現，治療方案決策等方面將發揮越來越重要的作用。

　　大數據（Big Data）

　　生物數據具有一定深度、密度和多樣化。過去，非結構化數據在沒有人工排序計算或數據結構不完整的情況下是無法進入電腦系統的。

　　然而，EMR (電子醫療記錄，Electronic Medical Record) 出現之后，醫療系統開始收集非結構化的、實時的、綜合的數據。現在計算機已經能夠運用機器學習，自然語言處理和高級文本分析程序去解析這些異構數據。

　　大數據帶來的變革是突破性的，它允許將松散關聯的事物處理產生新的假設。

　　早期的關聯方法，是在19世紀80年代，由D. R.Swanson教授提出的“基于文獻的知識發現”方法，大意是“從公開發表的非相關文獻中發現某些知識片段間的隱含聯系，并在此基礎上提出科學假設或猜想，經過科研人員進行攻關或實驗”。1986年，D. R. Swanson發現有的文獻記載了部分雷諾氏病患者血液中有些異常（如血液黏度偏高），又有一些文獻記載了食用魚油能糾正這些異常（如它可降低血液黏度）。通過文獻關聯研究，他提出了食用魚油會對雷諾氏病患者有益的假設，發表在《Raynaud’s disease was loosely associated with fish oil》中，最終這個科學假設被臨床實驗所證實。鎂—偏頭痛(migraine and magnesium)、生長調節素C—精氨酸(Somatomedin-Cand Arginine)和可作為生物武器的潛在病毒(Potential Bio-warfare Agents)等案例也是通過這種方法獲得的。

　　依靠人工去發現這些關聯是非常困難的，未來依靠大數據的力量將有望發現新的關聯與知識。

　　區塊鏈（Blockchain）

　　未來區塊鏈技術的顛覆性可能堪比互聯網。

　　如今，全球區塊鏈商業理事會中國中心已成立。區塊鏈解決的一個中心問題是中介信用問題，通俗來講，以前兩個互不信任的人要合作很難，必須依靠第三方，比如轉賬，通過銀行。但通過區塊鏈技術，人們可以在沒有中介的情況下實現雙方互信的轉賬行為，區塊鏈的核心技術，便可以使陌生的雙方實現相互信任，通過去中心化實現安全。中國區塊鏈應用研究中心理事長鄧迪說：“在區塊鏈上沒有一個數字是憑空產生的，沒有任何一個數字是可以憑空消滅的，所有數字的轉移和修改都需要在區塊鏈留下記錄，所以當我們看到一個數字的時候他不是一個孤立的數據，而是從產生到現在所有轉移，交易，修改的過程。區塊鏈可以給數據以信用”。

　　區塊鏈提供了一個分散的數字分類帳，合作的各方可以使用區塊鏈，生成智能合同來提高準確度和效率。區塊鏈技術對臨床試驗技術，醫療賬單、藥品供應鏈和去識別病人信息傳輸具有潛在價值。

　　醫學機器人

　　醫學機器人有顛覆性的潛力，因為他們可以極大地改變生產規模、再現性和保健服務的位置。

　　達芬奇機器人（DaVinci robot）可以操縱小于人類的手大小的手術器械，達芬奇機器人手術和腹腔鏡手術都具有創傷小，術后疼痛少，恢復效果快的優勢，而達芬奇機器人手術比腹腔鏡手術更精準，同時可以避免醫生長時間手術疲勞造成的誤差，使手術更完美。　　

　　納米機器人（Nano-robotics），它是根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子”器件。它可以用于非侵入性治療、細胞修復和非定域化的治療，如遠程手術或美國軍方的Trauma Pod（半自動化機器人手術系統）可以啟用遠程護理。

　　早在1987年在美國上映的科幻電影《驚異大奇航》中，科學家將縮小至幾納米的人及飛船注射到人體血管，從而使這些超微小的“參觀者”對人體各個器官的組織、運行等情況進行直接觀察，那時候，納米級技術也僅是一種科學的幻想，不過如今已經成為了現實。

　　納米機器人是納米生物學中最具誘惑力的內容，相關資料顯示：第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合體；第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置；第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。

　　有關專家預言：用不了多久，個頭只有分子大小的神奇納米機器人將源源不斷地進入人類的日常生活。中國科學家和未來學家周海中在1990年發表的《論機器人》一文中甚至預言：到21世紀中葉，納米機器人將徹底改變人類的工作和生活方式。

　　醫用納米機器人目前仍處于研發試驗階段，還未能進入臨床實用階段。但可以肯定的是，未來幾年內，納米機器人將會帶來一場醫學革命。美國發明家和未來學家、谷歌公司工程總監雷?科茲威爾在接受《華爾街日報》采訪時指出：醫用納米機器人將來把人腦和云腦(云計算系統)連接起來，屆時就可以提高人類智力和延長人類壽命，讓我們期待這一天早日到來。

　　3D打印

　　3D印刷有潛力通過改變藥品生產、無機設備、假體或者醫用無機材料來改變醫療供應鏈。

　　2015年8月5日，首款由美國制藥公司Aprecia采用3D打印制藥技術ZipDose制備的SPRITAM（左乙拉西坦，Levetiracetam）速溶片，得到美國食品藥品監督管理局（FDA）上市批準，并于2016年正式售賣。SPRITAM主要用于治療癲癇，Aprecia的3D打印藥片一個突出的特點是藥片溶解速度快，適合吞咽困難的患者服用。

　　3D打印在組織工程、再生受損或病變的人體組織方面也非常有前景。3D打印用到的生物墨水（bio-inks）可以由活細胞、cell-supporting水凝膠、細胞外基質（如膠原蛋白、羥基磷灰石（ Hydroxyapatite））來充當。哥倫比亞市密蘇里堪薩斯大學的研究人員，采用活細胞作為材料開發出來一種生物墨水，他們希望將來有一天能完成諸如打印出器官衰竭的替代品，雖然只在測試和開發的早期，但是3D打印技術的創新，必將帶來醫藥領域的新格局。

　　如上提到的5項技術，任何一項的進步都將極大的改變目前的生物醫學現狀。我們現在已經有能力去使用智能系統來收集大范圍的、準確的生物信息，使數據結果結構化、通過AI系統分析生成 假設、生成一個3D打印的生物器官，并且遠程控制這些產品。所以，是時候想想如何通過這些工具來塑造我們的未來了。