骨質疏鬆監察新法:在骨頭上裝一部電腦?

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直接連接到骨骼表面的電子設備,以監察骨質健康。 圖片來源:Diavia Webster/Twitter

隨著人口老化及生活作息改變,骨質疏鬆問題在現今世代愈趨普遍。國際骨質疏鬆症基金會(IOF)估計,全球罹患該疾病的人數將由 428 萬大幅增至 534 萬。為此,研究人員最近就開發出一種可以貼附在骨骼表面的超薄無線設備,期望未來能夠監測骨骼健康及長期癒合情況

這次研究的合著者、亞利桑那大學(UA)土桑醫學院骨科手術助理教授 David Margolis 說:「最令我興奮的是,使用骨面電子設備收集的測量數據,終有一日能助我向患者提供針對個人情況的骨科護理,目標是加速患者康復,在創傷後發揮最大功用。」

目前發明尚未經過測試,未批准用於人類,但另一研究合著者、生物醫學工程助理教授 Philipp Gutruf 對此感樂觀:「有了這個裝置,基本上就擁有一部裝在骨上的電腦。這個技術平台能夠讓我們設計工具,供科學家研究肌肉骨骼系統的運作原理,並利用收集所得的資訊,助病人康復及提供適當治療。」

他更指出,因為肌肉與骨骼密不可分,而且移動極為頻繁,因此設備要夠薄,才能避免刺激周圍組織或移位。生物醫學工程博士生及合著者 Alex Burton 解釋:「設備薄的程度大約和紙的厚度一樣,足以符合骨骼的弧度,形成一個可以緊貼骨骼的界面。裝置也不需要電池,可以使用無線充電及近距離通訊技術 —— 即 NFC,現時也用於智能電話,以進行非接觸式支付。」

不過,骨骼的外層也會像皮膚的外層一樣不斷更新。因此,若使用傳統的黏合劑將某些東西黏在骨頭上,數個月後就會脫落。為應付此一挑戰,合著者、骨科手術及生物醫學工程教授 John Szivek 研發出一種含有鈣顆粒的黏合劑,其原子結構類似於骨細胞,可以將電子設備固定到骨骼上。Gutruf 說:「基本上,骨頭會認為設備屬於其一部分,並生長及連接到感應器本身。這使它能夠與骨骼永久結合,進行長期測量。」

例如,醫生可以將設備連接到骨折之處或附近位置,以監測癒合過程。這對患有骨質疏鬆症等疾病的患者特別有幫助,因為他們經常有骨折問題。而了解骨骼癒合的速度及進度,亦可以為臨床治療決策提供資訊,例如何時移除板、棒及螺絲釘等固定物。而且一些患者會服用加速骨骼癒合或提高骨密度的藥物,但處方藥可能會產生副作用。若有密切的骨骼監測,醫生就能夠在決定藥物劑量時,作出更明智的決定。