7年来,波士顿贝斯医疗中心的研究人员一直采用EIM技术,用粘贴性电极测量肌肉的性能(如图示),评估肌肉组织状况。(资料图片) 一种新的手持设备,可能会替代评估肌肉组织的侵入性技术,并且加快研发肌萎缩侧索硬化症治疗药物的速度。 美国波士顿地区一个由医生、物理学家和电子工程师组成的团队,正在开发一款手持探针以测量患者的肌肉组织状况。研究人员证明,这种新装置比以前使用的仪器更便宜,测量速度更快,效果更精确,患者遭受的痛苦也更少。新探针将帮助神经科医生诊断、追踪神经疾病的新发展过程,也可能加速肌萎缩侧索硬化症(ASL)和肌肉营养不良症治疗药物的开发。研究人员预计,这款用于测量肌肉性能的探针,将于明年初用于临床检查。 目前,医生评估患者的肌肉情况时,要么采用力量测试技术,让患者拉或压某种物体;要么采用肌电图描记法。力量测试技术虽然有效,但不精确,结果通常要依赖于对患者的刺激强度。而采用肌电图描记法,需要受过训练的医生或物理治疗学家在几个不同的部位,把电极插入到肌肉中,每次电极插入持续时间大约3分钟,然后读取数据。这一过程会让患者很不舒服,整个检查需要持续20~30分钟,这期间患者必须保持姿势不动。 物美价廉 新探针采用一个电信号测量装置,所以比力量测试法更精确。美国东北大学退休的物理学教授Carl Shiffman表示:“这使得它可以进行定量测量,并且是绝对客观的。”Shiffman与宾夕法尼亚州大学教授Ronald Aaron一起研究电阻,是新设备的创造者之一。“患者勿需具有良好的阅读能力”,与肌电图描记法不同,新探针是非侵袭性的,采用很低的电压。它也需要先培训才能使用和读数,但只需要几秒钟,而不是几分钟。 贝斯医疗中心的神经学家Seward Rutkove是新探针开发工作的领导者,他表示:“肌电图描记法在判断肌肉的衰弱程度方面,效果很糟糕。采用肌电图描记法,你无法对一个问题的严重程度或者是改善状况做出正确的判断。”他相信,新探针将解决这些问题。最初,新设备可能是为肌电图描记法提供补充,但在某些时候,例如治疗儿童疾病时,可能会完全替代肌电图描记法。 相对来说,新探针的费用更便宜一些,整个设备的费用估计为2000~5000美元,而一台肌电图描记机器价格是1.6万~4万美元。 新设备采用了一种叫做“电阻抗肌动描记法(EIM)”的技术。当设备在肌肉上移动时,会发出一种变化的微弱交流电,因为健康肌肉要结实一些,传导电荷要比较少使用的肌肉更迅速,而脂肪则作为一种绝缘体。然后,探针测量不同位置的电流——平行和垂直于肌肉纤维的不同位置的电流。通过读数可获取肌肉状况的详细图片。 合作开发 近7年来,Rutkove采用EIM技术对350多名患者进行了诊断和评估,测量依靠附着在患者皮肤上的粘贴式电极,而每次测量时都必须移动电极。现在,他正在与MIT的电子工程师合作,制作更便于携带、更有效、更精确的设备。研究人员设计的原型是一个绿色电路板,中央是向外辐射的金属电路,交流电在那里被释放并且被检测。白色的塑料盒包住了与电池连接的明亮的彩色五金线,一根电线与示波器和波形发电机相连。研究人员最终希望用一个标准的USB替代电线和示波器,以便与笔记本电脑或PDA相连。 MIT电子工程专业的研究生Roshni Cooper最近也一直在进行探针的研究工作,他表示,一旦EIM探针具有完善的功能,它就能在几秒钟内收集每块肌肉的数据,整个过程只需要1~2分钟。 改善治疗 EIM技术对监控肌萎缩侧索硬化症尤其有用。ALS是一种递增型神经变性疾病,病因为控制肌肉运动的脑细胞发生恶化,最终导致病人死亡。临床上没有明确迹象可表明肌肉何时会停止收缩,包括心脏和肺部的肌肉出现麻痹而致死。 患有ALS的患者通常存活3~5年的时间。目前,治疗疾病的药物正在研发之中,但是目前对该病治疗有效性的定量测试方法却极其残酷——观察患者寿命的长短。通常来说,如果服用ALS药物的患者寿命比对照组的患者长,就认为药物有效。这种方法有很多缺点:对照组患者可能拒绝接受治疗;而且研究所需观察时间过长,可能长达数年。也因此,ALS的药物研究的结果进展十分缓慢。 研究人员希望EIM技术能缩短观察一种药物是否起效所需要的时间。药物能更快地获得批准,就意味着ALS患者存活的时间会更长,生活质量会更好。Shiffman表示,采用EIM技术,医生就能“在几个月之内观察到患者的肌肉变化情况,而不是用几年的时间”,因此,医生可以及时挽救ALS患者的生命。 相关链接 肌萎缩侧索硬化症 肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种运动神经元病,也是常见的神经退行性疾病之一。 本病发病率约5人/10万,男女患者之比约3∶1,约10%的患者有家族遗传史。其遗传方式可以是常染色体显性或隐性遗传。 本病累及上运动神经元(大脑、脑干、脊髓),或下运动神经元(颅神经核、脊髓前角细胞)。多于30~50岁发病,以上肢周围性瘫痪下肢中枢性瘫痪,上下运动神经元混合性、对称性损害为特点。表现为受累部位肌肉萎缩,通常以手肌无力、萎缩(爪形手)为首发症状,逐步蔓延到对侧。缓慢起病,呈进行性发展,多无感觉障碍。身体如同被逐渐冻住一样,俗称“渐冻人”。病程晚期出现球麻痹,表现为舌肌萎缩和震颤,后组颅神经受损出现构音不清、吞咽困难、饮水呛咳等。常因呼吸困难、肺部感染、全身衰竭而死亡。 本病自然病程平均约3年左右,进展快者发病1年内死亡,病程进展慢者可持续10年左右。 在美国,肌萎缩性脊髓侧索硬化症有个较通俗的名字称为Lou Gehrig氏症(Lou Gehrig's disease,葛雷克氏症)。Lou Gehrig是美国历史上著名的棒球手。后来不幸感染了肌萎缩性侧索硬化症,于20世纪40年代因此病而死亡。而另一世界名人,英国著名物理学家霍金也罹患此病。(亦舟)