复活死亡大脑、在心脏“自动驾驶”……医疗科技正在重新定义死亡

2019-05-05 21:47发布

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有史以来，人们对于“死亡”的理解和定义在不断更新。

最早判断一个人是否死去是大喊患者的名字三声，或者把镜子贴到他们鼻子下面，看镜面是否会生成雾气。到了19世纪，法国科学院甚至推出了一项“明断生死，防止活埋最佳方法奖”，集思广益，来帮助医疗机构确定死亡标准。

今天跟大家分享近期医疗科技取得的一系列进展：机器人引导心脏瓣膜手术、脑波合成语音、AI工具能预测病人死亡时间、猪大脑在“死亡”4小时后复活……

随着医疗科技的发展，更多不治之症被攻克将是大势所趋。这些突破一次次刷新人们的认知，让人疑惑并且期待着——在未来，医疗科技会不会再次推进人类对生命的认识，重新定义死亡？（耐心看，文末有彩蛋哦）

机器人引导手术，在跳动的心脏里“自动驾驶”

来源：Science Robotics，Vol 4, Issue 29，24 April 2019

心脏是人体循环系统的核心，是脊椎动物最重要的器官之一，为心脏做手术危机四伏。目前，治疗心脏瓣膜疾病需要进行导管插入术，要求医生手动把导管送到心脏瓣膜的漏点。人类医生在手术中会受到心跳的强烈干扰，稍不小心就会出现差错。

近期，哈佛医学院的研究人员用机器人自动完成导管的引导至心脏瓣膜的漏点，完全不用人类医师的导航。

心脏这样复杂的环境里，机器人是如何找路的呢？

科学家说，是蟑螂和老鼠给了他们灵感。当然，也少不了机器学习算法的助力。一方面，机器人具有视觉处理能力。研究人员设计了一种基于机器学习的图像分类器，可以区分血液、心室壁组织和生物假体主动脉瓣膜，准确率高达97%；另一方面机器人具有蟑螂触角一样的触觉。研究人员在前端加入了“光须”（optical whisker），机器人可以像蟑螂用触角、老鼠用胡须探测物体一样，通过力的大小来计算导管前端与心脏内壁的距离。结合视觉、触觉两种感知能力，它可以在心脏内自动游走，寻找心脏瓣膜泄漏的位置。所以科学家们把它叫做“触觉视觉自主机器人”。

机器人导管在跳动着的猪心脏里进行了测试，在完成时间和效果上表现可媲美人类医生。但研究人员表示，这项技术进入手术室还需要几年的时间。一旦触觉视觉自主机器人导管技术成熟、投入使用，可能给心脏外科手术带来不小的变革。将为医生省去手动导航的步骤，专注在更加关键的手术步骤上，避免疲惫造成的动作变形，保证手术质量。就像飞机的自动驾驶，解放了飞行员那样。

另外，虽然现在这项研究是用于心脏，但“在人体里自动驾驶”的做法，还可以有许多其他用处。研究团队指出，脑血管、气道、胃肠道、脑室系统等不同部位的病症，都可以用这种方法来做微创手术。

脑波合成语音，语言障碍者的福音

只要静静坐着，世界就能听到你的声音，这样的画面你可曾想象过？

是的，不必动手，也不必开口，只要你的脑波流转，AI就能以每分钟150个词的速度帮你说出心声。

2019年4月24日，Edward Chang团队在Nature杂志发表了脑电波合成语音的研究成果。据悉，研究人员设计了一种神经解码器，采用循环神经网络的方式将记录的皮质神经信号，然后编码咬合关节运动的表征，以合成可听语音。也就是说，不需要任何一块肌肉参与，机器就能直接读懂大脑，解码脑中所想，实现流畅交流。

Edward Chang团队也放出了一段清晰可理解的语音例子：前半部分是参与实验的阅读者读出的句子，后半部分是通过记录患者大脑活动，自动产生的句子的。

用外部设备生成辅助语音输出早已有之。我们之前所熟知的，例如霍金使用的语音合成器，是通过人类眼睛和面部动作来拼写单词，在理想情况下，可以帮助瘫痪者每分钟输出多达8 个单词。但这个新的装置每分钟能生成150 个单词，接近人类的自然语速。

受渐冻症折磨的霍金后期依靠活动脸颊上的一块肌肉来打字

语音障碍者广泛存在。由于各类事故、中风或神经退行性疾病（如肌萎缩侧索硬化症或肌萎缩侧索硬化症）中受伤而导致言语能力丧失，成千上万的人无法进行正常的交流。这些病患可以使用基于该技术的产品通过大脑皮层活动更有效地向任何人发送文字信息，必须说明的是，这项技术使用的脑电电极阵列需要通过开颅手术来放置到大脑中，对于饱受疾病、意外之害而失去语言能力的患者来说是福音天降，但更大范围的临床应用还有很长的路要走。

AI工具预测病人死亡时间

2018年1月，斯坦福大学与互联网巨擘Google，合力研发出一套革命性的人工智能系统。该系统透过医疗记录、年龄、种族、体温、呼吸率和心跳等数据，设计全新算法预测病人的死亡时间。

很多病人临终前希望在家里度过，但大部分会在医院中死亡，如果能提前知道病人的死亡时间，医院和患者家属就能及时做一些准备，给病人更好的关怀。

斯坦福大学的研究团队用医院的健康记录训练了一个深度神经网络，数据包含200 万名患者，这些实际数据可以帮助建立一个「死亡预测」模型，结合医生的评估，就可以在病人临终前做出更合理的规划。

斯坦福大学团队希望系统收集更多数据后，可正式投入使用。当数据规模足够大时，就可以建立一套全死因死亡率（all-cause mortality）预测系统，而非只局限于某种疾病或某些年龄段。

死亡似乎不再神秘，成了可以被计算、被预估的事情。

毫无疑问，人工智能将在个性化医疗的发展中扮演关键角色，这项技术在一定程度上可以帮助医生进行更精准的判断。但我们也希望在这个过程中，能够保证的是病人从AI 技术中受益，而不是面对更多面对死亡临近感的压力。

死亡猪大脑复活，“脑死亡”能否宣告生命终结？

4月19日，Nature封面重磅发布耶鲁大学最新研究：猪大脑在死亡4小时后成功“复活”，恢复了脑循环和部分细胞功能，并维持了至少6小时。

该系统名为BrainEx，是一套类似透析机一样的体外人工循环程序，研究者将大脑从头骨上移开放入一个特殊的腔室，然后用导管将实验溶液泵入大脑。研究人员测试了猪大脑在六小时内的功能。结果发现，神经元和其他脑细胞重新开启了正常的代谢功能，不断消耗糖并产生二氧化碳。而且，大脑的免疫系统似乎也在发挥作用。

来源: Chaiwat Subprasom/Reuters

1950年，脑电图（EEG）诞生，颠覆了人们对死亡的认知，“脑死亡”被学界认定为判断死亡的新标准。从那时起，脑死亡即宣告着生命活动的终结。这个观点在医学界和法律界也盛行已久。但复活死亡大脑的实验却对“脑死亡”的不可逆转性提出质疑。

目前而言，这项技术虽不能让人长生不老，但在医学领域是一项重大突破。该技术并非旨在实现脑移植或大脑功能的长期维持，而是用于提高我们对大脑组成和功能的理解，并为昏迷患者、癌症患者和患有痴呆症的人以及其他神经系统疾病开发潜在的疗法。同时这项技术未来有潜力对人类心脏病或中风等疾病导致的脑死亡发挥作用。在世界大多数国家中，当大脑活动停止或心肺停止工作时，可以认为人已经“合法死亡”。

但现在，技术正在攻克越来越多的不治之症。也许到了未来的某一天，心脏停跳与脑死亡也不再是生死的界限。到那时，人类必须重新思考，到底什么才是不可逆转的“真正”死亡。