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微型医材大跃进,早产儿救命神器



微型医材大跃进,早产儿救命神器

新生儿组织与器官十分精细,早产儿更是脆弱,所使用的治疗仪器必然要更精细。随着科技的进步,以往相当欠缺的新生儿医材,近年也有不少的进展,而这些有的体积比豌豆还小、有的重量和雨滴一样轻的医疗器材,让患病的新生儿有机会得到更好的治疗。

比豌豆还小的动脉导管医材

今年初,美国食品药物管理局(FDA)核准了全世界第一个用于治疗早产儿「开放性动脉导管」(PDA)的医疗仪器,产品名为 Amplatzer Piccolo Occluder,可以植入最轻体重不到 2 磅(约 900 公克)的小小早产儿心脏内。

人体的循环系统分为体循环与肺循环,胎儿在母体内无法自行呼吸,完全要靠母亲的血液循环提供氧气与营养,并运送二氧化碳与废物,因此只有体循环而无肺循环。然而正常的循环有体循环与肺循环,所以胎儿心脏形成时,在主动脉与肺动脉之间会有一条血管相通,两边血液可因此不经过肺循环而直接交流,这个管子就是动脉导管。

正常状况下,新生儿呼吸到人生第一口气,此时会启动肺循环的功能,动脉导管也会失去作用而逐渐自行关闭;然而,有时候动脉导管未能关闭,若是出生后 72 小时以上还没有关闭,就叫做「开放性动脉导管」。倘若流过导管的血量太多,不仅会使心脏负荷过大,身体的活动及生长也会受影响。据了解,先天性心脏疾病中,大约有 10% 为开放性动脉导管,而美国每年有 6 万名早产儿,其中大约 1.2 万名患有开放性动脉导管,算是早产儿常见的先天性心脏病之一。

微型医材大跃进,早产儿救命神器

亚培开发的治疗开放性动脉导管的医材比豌豆还小,可植入体重约 900 公克的早产儿心脏内。

美国 FDA 核准的这款医材,是由亚培(Abbott)所开发,可以透过微创手术在腿部的小切口插入,并经过血管引导至心脏,在那里放置以密封心脏中的开口。这个比一颗豌豆还小的医材,让许多在重症加护病房中的早产儿手术后,可以很快地脱离人工呼吸器。

对许多住在重症加护病房的小小新生儿家属而言,在治疗与观察的过程中,看着孩子全身插满管线,心中极为不捨。婴儿身上有数条电极线连接到监视器上,以监测呼吸、血压、血氧、心跳等,不仅限制了婴儿的活动,也造成物理治疗的障碍,更隔绝了与父母拥抱的机会。曾有研究显示,对早产儿或生病的婴儿而言,皮肤与皮肤的接触,可以降低肺部併发症、肝脏问题和感染风险。

和雨滴一样轻的无线监测器

为了从一堆管线中解放这些加护病房的婴儿,美国西北大学团队在芝加哥的 Prentice 女子医院和 Ann & Robert H. Lurie 儿童医院,完成了一系列关于早产儿的第一次人体研究,并将研究发表在《科学》(Science)杂誌上,这项研究主要是开发无线人体感测器,用以取代目前监测加护中心婴儿的传统有线监测器。

研究试验 70 名宝宝,他们穿戴无线感测器与传统监控系统,同时进行数据比较,结果显示,无线婴儿感测器提供的数据与传统监测数据一样精确;另一方面,无线感测器还可以收集更多元的数据。目前只是进行第一次的人体研究,团队希望在 2、3 年内应用在美国的医院,同时在非营利组织的支持下,也预计明年向开发中国家发送感测器。

根据研究发表,这组无线感测器两个一组,一个放置在婴儿的胸部或背部,另一个则放在脚上。研究人员指出,双感测器方式可以让医师收集心跳、呼吸,以及婴儿的核心温度和体温;而足部和胸部之间的温度差异,对于确定血流量和心脏功能具有重要的临床意义,医师也可以透过持续追蹤脉搏何时离开心脏,并到达足部来测量血压。据了解,目前并没有很好的方法来收集小小婴儿可靠的血压量测值,传统血压袖带可能会伤害婴儿脆弱的肌肤;若是选择使用导管插入动脉的方式量测,又可能因为早产儿的血管直径太小而相当棘手,甚至有感染风险。

不过,重症加护中心的新生儿皮肤尚未发育完全、非常脆弱,皮肤厚度减少约 40%,这组无线感测器要贴在新生儿皮肤上,若是用传统胶带可能会刺激或伤害到皮肤。关于这一点,研究人员也想到了,据悉,在 70 名受测试的重症加护病房婴儿中,并未发现无线感测器造成皮肤损伤,而其保护皮肤的祕诀,就在于几何形状和柔软结构的轻巧性质。

微型医材大跃进,早产儿救命神器

美国西北大学团队完成人体研究的无线感测器。

药丸大小的微型心律调节器

薄如纸的装置内部要嵌入一系列微小的电子元件,还要兼顾精确度与保护皮肤,因此整个发明涉及材料学家、工程师、生物医学工程、神经外科、皮肤科和儿科医师,再次凸显新兴医疗科技走向跨领域整合的趋势。据说,这个贴在重症新生儿身上的双感测器,重量就如同一滴雨滴般。

同样也是令人眼睛为之一亮的发明,是在 2018 年底美国心脏协会的科学会议中,由 Children’s National Health System 研究人员所发表的微型婴儿心律调节器概念性验证,可以让手术侵入性更小、疼痛更小、恢复更快,同时节省时间与成本。

传统上,婴儿的心脏手术往往要耗费数个小时,若是因为心律不整要装上心律调节器,只得放在体外,或是要有一个较大切口的开胸手术。而这组团队与国际知名的医疗产品大厂美敦力(Medtronic)的工程师合作,开发出一款微型心律调节器,已经在婴儿模型上进行研究,正朝向临床试验的发展前进,若是成功,最终可能会彻底改变婴儿心律不整的治疗方式。

既然是为了小小婴儿,那体积绝对不能大。据说这个微型心律调节器只有 1 立方毫米大,相当于一颗大药丸的大小,如此一来可以透过微创手术放到胸腔内。研究团队开发了一个双通道自行锚定端口,手术过程只需要 1 釐米的切口,然后医师可以将镜头透过其中一个通道插入胸腔,进而直视整个手术过程;然后,再透过第 2 个通道插入鞘管(sheath)进入心包囊,微型心律调节器短延伸的小导管,可以直接可视化地固定在心脏表面上。最后一步,将心律调节器插入切口并闭合皮肤,只会留下一个小疤痕,而非两根大缝线。

在婴儿模型的概念性验证中,这项手术从切口到植入心律调节器的中位数时间,大概只有 21 分钟,整个过程平均花费不到 1 小时,确实省下不少时间与成本,只是能否真正进入临床应用,还要等到进入临床试验佐证方知。

微型医材大跃进,早产儿救命神器

贴在重症婴儿身上的无线感测器,可监测呼吸、血压、血氧、心跳等。

北荣最小肝脏移植刷新纪录

诸如此类微小细緻的发明,也多亏了科技的进步,以及跨领域合作的盛行,让小小病患或是早产儿,也能有适合他们专用的小小医材。台湾目前虽然还没看到这类的微型医材在国际间放光芒,不过日前台北荣总成功替 25 天大的小婴儿进行活体肝脏移植,让人忍不住大讚「台湾的医师真厉害」!

台北荣总的儿童肝脏移植团队,在短短的两个星期内(4 月 1 日及 15 日),分别在越南及台湾成功创下各自年龄最小的活体肝脏移植纪录,前者 11 个月大,后者仅 25 天大。要替这幺小的婴儿进行肝脏移植,必须结合跨科部医疗团队,包括儿童外科、移植外科、整形外科、儿童医学部、护理部、麻醉部等合作。更让人感动的是,这位 25 天大的张小弟,当初是由台南成大医院小儿科诊断及术前照顾,并转介北上就医,台湾医学中心间的互相合作,也让台湾看到更多更美好的希望。