酷炫动图（二十八）：医学篇

duanfei

本文作者:FranklinWhite
/ o: E6 Q: G( ]' U0 j& B! ~, e                    医学动图又和大家见面啦，依然并没有重口味图片，请放心观看~
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/ m2 \# D0 L* |注射卡片

酷炫动图（二十八）：医学篇

+ w+ ~; M+ ?" [# C3 S原理：这是一种卡片型肾上腺素自动注射器的使用演示，它设计成名片大小，方便装在口袋里。危急关头只要撕开绿色的保险，往大腿上一按，隔着衣服就可以完成注射。
这些装置是用来对付严重过敏的，症状轻的过敏可能只会让人打喷嚏、流鼻涕或是皮肤发痒，但严重的过敏可导致呼吸困难、休克甚至危及生命。肾上腺素可以收缩血管、缓解支气管痉挛，第一时间缓解过敏症状。
- ?( P4 s! n) K3 |# B4 C6 M花絮：更常见的肾上腺素自动注射器是笔形的，它们被称为“EpiPen”。在哮喘急救中，也常会用到与肾上腺素作用类似的吸入剂。

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笔式肾上腺素注射器
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一个悲伤的故事 ……
录制者：AdrenaCard
激光脱毛

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原理：上图记录下了激光脱毛的过程：通过短暂、快速的红外激光脉冲照射皮肤，使体毛中的黑色素更多吸收能量，从而损毁毛囊中生成毛发的毛母细胞，达到永久脱毛的目的，同时周围的浅色皮肤受影响较小。图中产生的“烟雾”实际上是细胞中的水分蒸发产生的水汽。
9 o" N, ~2 f+ ]5 U! q花絮：激光脱毛以黑色素作为“靶子”，它使用了黑色素会较多吸收能量，同时其他皮肤组织吸收能量较少的波段。因此，它在皮肤颜色浅、毛发颜色深的人身上效果最好。
' h& U7 X' I0 W% u* p3 d$ J" V黑素细胞会为皮肤和毛发注入色素，它们产生的色素其实有两种：真黑素（eumelanin）和褐黑素（Pheomelanin），这些色素的含量变化就构成了丰富的发色变化谱。（更多阅读：王子，你的发色为何跟父王不同？ ）
; Y3 Y8 [/ H0 x: N' J9 C8 d录制者：Veritasium
葡萄缝合术

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( \3 \) l, b9 s2 d: z* r原理：显然，这位患者在被摘离葡萄枝时造成了严重的撕裂伤，不得不进行紧急缝合……
不，这其实只是手术机器人的使用演示啦。利用手术机器人，操作者轻松地剥掉了一块葡萄皮，并把它再缝合了回去。而且，这颗“葡萄患者”还躺在一个细长的玻璃瓶里：
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截图来自原视频
$ i/ g+ U" K4 J" @; J传统的外科手术常给人留下“开膛破肚”的印象，而现在，更精细、微创的操作成了医生们追求的新方向。以内窥镜为基础的微创手术体现了创伤小、疼痛轻、恢复快的优越性。然而，这对体内的成像和医生对于手术器械的精密准确操控都提出了更高的要求。这套被称为“达芬奇”的手术机器人系统集成像和操作于一身，通过外部像太空舱一样的操作系统，外科医生们可以借助机器人之手完成精细复杂的微创外科手术。
花絮：在另外一个演示视频里，人们还用这套设备折起了纸鹤：

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2 Z# O' ?* t3 Y: J' @录制者：da Vinci Surgery
进击的T细胞

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原理：这两张动图都来自一项研究记录下的延时摄影，其中展示的是细胞毒性T细胞（cytotoxic T lymphocytes）寻找并摧毁癌细胞的过程。首先，T细胞（上图红色和下图中绿色）结合在癌细胞（蓝色）膜表面的特殊分子上。然后，它部分包裹在癌细胞上，并且用自己的蛋白“炮弹”（绿色细胞中的红色）“轰炸”癌细胞。细胞毒性T细胞释放的穿孔素可以破坏细胞膜，而颗粒酶进入目标细胞之后，可诱发细胞凋亡。
花絮：细胞毒性T细胞也被称为“杀手T细胞”（killer T cell），它们可以辨别特定的抗原，识别并杀死那些癌变、受病毒感染的异常细胞。不过，这道天然的免疫屏障并不完美，癌细胞有时候并没有表达出足够被T细胞识别的特征，清除工作也就无法进行了。而现在，研究者们也在探索弥补天然免疫过程不足的方法，帮T细胞更好地杀灭癌症（更多阅读：编辑细胞，激活免疫，斩杀癌症）。
+ n% v4 Q& c1 d( h录制者：Alex T. Ritter et al.
精子助推器

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7 l% M2 y# E! |原理：这魔性的小“弹簧”是啥？其实是一组德国研究者开的脑洞——一个迷你精子“助推器”。在旋转磁场中，这个微型金属螺旋助推器结合到单个精子上，在磁场的驱动下动起来，并推着精子游到了卵细胞处完成受精，完成“使命”之后助推器还可以直接脱离下来。
' N8 z% q" \( P$ p花絮：除了精子的数量不足之外，精子动力不足也是造成男性不育的一个重要因素，这个小小的助推器也是顺着这个思路设计的。这项一本正经的研究发表在《纳米快报》（Nano Letters）期刊上，不过目前看起来似乎还是无法想象要如何将它投入应用……
目前解决精子“游不动”的一个方法是单精子注射，也就是在显微镜下将精子注射到卵细胞内完成受精（更多阅读：酷炫动图（九）：医学篇）：
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- O4 U% p  T; T& y2 F  x/ c录制者：Mariana Medina-Sánchez et al.
耳中电极

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原理：上图是在X光帮助下手术植入人工耳蜗的过程。和负责放大声音的助听器不同，人工耳蜗是一种声-电信号转换器，可以将声音信号转化成电信号，通过植入的电极阵列直接刺激听觉神经从而产生听觉感受。

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人工耳蜗示意图。图片来自：nidcd.nih.gov
花絮：人工耳蜗是将外界刺激转化为电信号传递给神经系统的例子，而反过来，研究者们也研发出了越来越多解读人体电信号的方式。已在美国上市的DEKA手臂假肢就可以分析来自肢体残端的电信号，并把它转化成假肢的动作；通过解析大脑运动皮层的控制信号，研究者们还成功地绕过脊髓，让瘫痪的手重新动了起来。
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解读大脑信号，并通过电极控制瘫痪的手。
; e  j7 D, P0 Z5 [  [. e录制者：MED-EL
打印肿瘤

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原理：3D打印能干啥？用它打个肿瘤吧！图中展示的就是一个根据影像学检查结果制作的3D打印肿瘤模型：黑色的是肿瘤，白色的是肋骨，灰色是臂神经丛。
为什么要这样做呢？凭借3D模型，外科医生可以提前精确地安排手术计划，消除可能发生的意外并使手术伤害达到最小。图中这位患者患上了肺尖肿瘤综合征（Pancoast syndrome），肿瘤浸润肺尖部位周围的重要血管和神经，导致手术难以去除，这时候，3D打印模型就派上用场了。在大量详细影像学资料的基础上建模、打印，立体模型帮助医生们对肿瘤和周边组织的位置关系有了清晰的认识。在模型的帮助下，一个包括整形外科、骨科、心血管外科和胸外科的手术团队进行了微创精准的手术摘除肿瘤，病人在3天后就得以出院。
花絮：3D打印在生物和医疗领域的应用已经相当多了，连细胞都可以成为3D打印的墨水，直接制造出生物组织来。（更多阅读：3D打印人体组织：岂止于大，还能移植）
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培养皿里的下颌骨和耳朵，它们都是3D打印的。图片来自：Wake Forest Institute for Regenerative Medicine
5 o& V0 ~9 Q  W9 }* ]* s- c录制者：Mayo Clinic
0 W0 ^1 M0 r/ G* L* @! s文章题图：糖果解剖学，来自：itsokaytobesmart.com