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脑图谱和思维控制
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功能性磁共振（fMRI）具有分析思维活动的特殊能力。这项技术的特色在于。在进行功能性磁共振检查时，可以进行多种刺激，包括和患者对答、出示画面或成像、监控执行动作。近期加州理工大学的研究中，将玛丽莲·梦露、乔什·布洛林、迈克尔·杰克逊和维纳斯·威廉姆斯的照片用于研究多重竞争性刺激的处理能力。受试者患有难治性癫痫，他们已被植入颅内电极，同时在手术时进行磁共振扫描，寻找需要切除的致痫灶。研究中发现，患者的神通是将注意力集中在单张照片上以控制对颞叶的刺激。尽管尚未被用于作为法庭庭审证据，功能性磁共振可用于测谎。
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功能性磁共振也已被应用于确定与政治活动、内省、勇气、产生并深深依恋某个特定的人物的浪漫的感觉、儿童或文盲学习过程中的变化影响、安慰疗法的明显效果，以及一系列行为相关的大脑图谱。医学上，功能性磁共振并应用于探究自闭症、精神分裂症、抑郁以及多动症的特点。依据MRI的脑图谱是图像介导的神经外科微创导航手术的基础。此外，日本利用近红外光谱成像技术（NIRS）作为功能性磁共振的替代方法，利用血红蛋白比其他组织成分吸收更多光能的特性，追踪血流测定。在日本NIRS还被用于诊断躁郁症和精神分裂症，以及其他心理障碍。
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医学中我见到的最神奇的事之一就是对严重帕金森病的患者进行深部脑电刺激（DBS）手术。九十年代末，我给克里夫兰医学中心负责神经调节研究项目的神经外科专家阿里·里扎伊（Ali Rezai）医生转去了个患者。该患者有严重的震颤和不自主运动，无法行走和几乎无法进行日常活动。在广泛地临床检查评估和脑成像检查后，并在手术时将电极放置在脑组织上获取脑电生理图谱。医生将神经刺激器的电极插入脑的苍白球中，将刺激器的起搏装置埋在颈部，和电极导线连接后，控制电刺激的产生和停歇。手术以后，该患者不但奇迹般地减少了他原来已经无法耐受且已毫无效果的药物治疗的药量，还恢复了以前爱好的一系列活动，包括打高尔夫球。不是所有的脑神经刺激器都有如此神奇的效果，手术也有多种潜在的并发症风险，但令人印象深刻的是，眼看着关闭起搏装置后完全无法行动的患者，在打开神经刺激起搏器后，症状基本消失活动自如。看到这一切，就会相信医学技术装置植入控制人脑大有前途大有可为。
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深部电刺激术目前也用于其他疾病的治疗，包括严重的特发性震颤、抽动秽语综合征（妥瑞氏综合征，Tourette’s Syndrome）、和严重的强迫症，同时也开展了对一系列神经和神经心理疾病，包括躁郁症、创伤后应急障碍、癫痫、抑郁、自闭症、和精神分裂症的探索性治疗。在这些研究努力过程中，手术前的脑功能性磁共振检查和手术中如果可能的话，利用颅内电极确定病灶部位，都有利于神经刺激器的顺利起效。
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里扎伊医生还告诉我另一个特别难忘的病例。患者患有严重的抑郁症，呈紧张性抑郁，无情感表露，几乎不能活动。患者处于这样的状态有好几年，尽管也用过多种药物治疗，和电休克治疗。他在简单镇静下实施手术。典型的深部电刺激术只需要简单镇静，因为脑部没有痛觉感受器。电极安置在脑表面用来监测脑电活动图谱。里扎伊医生刺激脑的某个区域，患者笑了，这是许多年来的第一次。进一步的脑电图谱显示这就是放置神经刺激器电极的理想位点。手术一切顺利，手术结束后，患者的活动表现和行为举止完全改观，会和医务人员以及他的妻子交流。该患者周五出院。然而，刚过周末，里扎伊医生接到患者妻子的紧急求助电话，她要求医生关闭神经刺激器。患者十五年来曾一直毫无欲望夫妻同房，手术后同房欲求变得持续。好在里扎伊医生能够调节电刺激的活跃程度，随着时间过去，这个意想不到的问题解决了。
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2007年，发生了一件也许算是最离奇的思维控制的故事，里扎伊医生和他来自康奈尔大学的同事使用脑电图谱和深部电刺激治疗一个38岁的患者。该患者受过严重的颅脑外伤，6年多来处于微意识状态，完全无法交流或应答。功能性磁共振显示他的语言功能区大片保留着，因此在磁共振检查后接着进行深部电刺激术，目的在于希望恢复其意识。真的在手术后48个小时内，患者能被唤醒，把头从一边转向另一边，持续睁眼。一周后，能够叫出东西的名字、自己吃饭，交流也日益增多。
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除了使用脑电刺激器刺激思维，现在也有很多人致力于通过利用不同的方法，如纵横字谜游戏或数独游戏、如CogniFit、Posit Science和Happy Neuron等交互式计算机游戏、任天堂的Brain Age或Sega Brain Assist和brain gyms等视频游戏，开展“脑智力训练”或“脑锻炼体操”进行认知刺激。这个理论，多是由拥有脑健康训练产品专利的厂商提出的，相关的脑训练是否能提高脑的可塑性——形成新的神经突触？迄今为止，上述理论尚未令人信服和被证实。近期的一个在剑桥开展的研究，有1100多人参与6周的在线认知刺激培训项目，尚未发现有能改善一般认知功能的迹象。
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癌症成像
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除了可利用成像检查筛选和早期发现癌症，例如前面提到的，用螺旋CT进行检查肺癌肿块，或在钼靶筛查的基础上使用MRI为更准确地发现乳腺癌提供支持，癌症诊治中成像最主要应用于对肿瘤的定性和（通过评估转移的范围进行）分期，以及对治疗效果的追踪。提倡至少每6个月一次成像检查观察肿瘤缩小情况，虽然并非所有患者都会有肿瘤缩小，但可帮助评估长期的临床疗效。
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新药试验的初期，成像检查显示的显著效果，是“可行性概念研究”的明确的方向标，说明治疗有相当大的希望。恶性黑色素瘤患者，通常在诊断的一年内死亡，约有60％的患者存在黑色素瘤基因BRAF的特殊的点突变（称作V600E）。到2011年，350多位黑色素瘤患者，口服针对BRAF基因中的V600E突变的药物，其中81％在治疗两周内通过PET扫描明显显示出治疗的显著效果（图6.4）。治疗后一年，相对使用传统的治疗药物达卡巴嗪（dacarbazine），63％的患者生存时间延长。有意思的是，黑色素瘤不具有BRAF基因点突变的患者使用上述高度靶向的药物治疗效果差得多。近年来在美国使用成像随访癌症治疗效果的数字激增。杜克大学的研究者报告在1999年到2006年有超过十万的患者因一系列癌症（包括乳腺癌、前列腺癌、淋巴瘤、白血病、肠癌和肺癌），被确诊和治疗。PET检查中发现的癌症年递增36％～54％，骨的核素扫描阳性发现年递增6％～20％，MRI检查发现癌症年递增4％～12％，超声检查新发现癌症病例年递增1％～7％。成像检查的费用只占超过2500亿美元的癌症治疗年总医疗支出的6％，但尚无法证明成像检查检出率的增高，对改善患者的预后有益处。
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图6.4：恶性黑色素瘤患者PET扫描图像（分别为口服针对BRAF基因中的V600E突变的药物前和治疗后两周，）图像显示转移病灶明显消失，（在患者胸部、腹部、和左臂明显的深色区域，治疗后图像中同位素的摄取明显减少）。
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某些情况下，使用协同的多种成像检查可以提高效果。在针对非小细胞肺癌的随机研究中，将PET联合CT扫描，相对传统分期法，PET联合CT的方法准确性大大提高，从而大幅度避免了不必要的开胸探查。将超声检查联合磁共振，用于乳腺癌的准确发现。磁共振弹性成像是在磁共振检查的同时，通过塑胶管使用60赫兹的低频波进行超声波检查。MRI检出的肿块在超声波检查中组织可移动的情况，对照不同有助于鉴别肿瘤或正常组织。乳腺癌成像检查中另一个方法可能更实用，借助可手持的近红外线扫描仪，可以定量分析透过组织散射的光能。另一个手持设备是根据拉曼光谱的原理，通过分析微粒的振动光谱，应用于黑色素瘤和良性痣的鉴别中被证明有效。
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器官打印
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2011年，在加利福尼亚州长滩举行的TED会议上，来自维克弗里斯特大学再生医学研究所的安东尼·阿塔拉（Anthony Atala）医生，向大家演示如何“打印”人的肾脏。他说从三维CT扫描患者获取的信息，足以用来设计和打印可以参与代谢的三维肾脏。他向大家描述了如何如同烘焙一个蛋糕一样“花七个小时”打印“肾脏”。他向观众展示高科技打印机制作出的“肾脏结构”。作为演讲的一部分，出生时患有脊柱裂，十年前植入了阿塔拉医生人工再生的膀胱组织的患者鲁克·马瑟拉（Luke Masela），叙述了自己如何作为在读大学生过上了正常的生活。观众为鲁克起立长时间鼓掌。媒体报道十分引人注目：《外科医生在演讲台上打印新的肾脏》《想要肾脏？只需按下打印按钮》《3D打印的下一步，你的肾脏》。报告中将十年前鲁克的膀胱组织再生工程与打印肾脏相混淆。在之后的一段较短时间里，似乎以为医学界准备放弃器官移植，而所有需要做的只是将所需器官打印出来。维克弗里斯特大学随后发表通告更正由此产生的错误认识：阿塔拉医生展示的肾脏只是一个模具，（我们不应只责怪媒体，阿塔拉医生在讲演时的确没有说清楚），尽管外表看起来像个肾脏，但既无任何血管结构，也无内部组织构造。虽然如此，所有的相关进展都让人遐想令人兴奋的未来可能。
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2006年，阿塔拉医生领导的团队在《柳叶刀》杂志上发表了利用活检取得的膀胱细胞培养后再生膀胱，并将再生膀胱移植入7位年龄从4岁到19岁、患有脊柱裂的患者体内的论文。鲁克只是7位患者中的一位。利用活检取得的有限的组织再生出整个膀胱，肯定是医学成果。尚不清楚这项技术能否被广泛应用。就在最近，从鼠的胚胎干细胞中培养出整个人造视网膜。膀胱和眼部组织的生物工程再生的成功基于三维细胞培养，细胞能自组织形成高度特化的组织。另一个例子是将3D打印和自组织细胞集成后成功制成人造气管移植入36岁患有气管癌的患者体内。在移植前要将源自患者骨髓的干细胞引入依据患者自身的气管的三维成像制作的已塑形的人造气管支架内。
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器官打印——借助精美的三维图像可以再生各种器官——是另外一回事。2011年，《经济学人》的封面故事题为“给我打印个弦乐器”，其内容包括关于三维打印技术进展的一切，比方说，制造商将这项技术应用于制作飞机的起落架、珠宝、靴子、灯罩、赛车部件、小提琴部件、定制移动电话，以及固态电池。在某种程度上说，3D打印机类似喷墨打印机，按照计算机辅助设计，通过打印连续的材料层进行工作。通过输出三维CT逐层扫描的图像进行打印。现在借助3D打印机可以制作牙冠和植入骨的钛合金部件。坐落在圣地亚哥的奥格诺沃（Organovo）公司在打印血管方面取得了重要进展。《连线》在其杂志专题文章《先生：你的肝脏已经准备就绪：生物打印的幕后》中引用了来自这家公司的技术专家的话：“目前我们已可以很好地打印出血管了，就在这周，我们已经打印了10条血管。我们还在尝试调试血管的状态，以期制作出更好的牢固血管。”因此对各种器官的完整的血管供应的需求也成为这一步骤的重要组成部分。
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尽管TED演讲中令人兴奋的肾脏还只是个模型，器官打印技术的各个部分正在逐渐汇聚，距离器官打印的真正实现还有许多年的路要走。即便如此，3D医学成像技术的迅猛发展也让器官打印的实现指日可待。从器官的数字化到打印新器官，我们有理由去期待，人类的数字化后会发生什么。
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颠覆医疗：大数据时代的个人健康革命 [:1700862426]
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颠覆医疗：大数据时代的个人健康革命 第七章 电子病历与医疗信息技术
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过去数十年间，信息技术革命并未给美国医疗健康行业造成多大的影响，这是最后的禁地。
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——经济学家维杰·维塞斯瓦伦（Vijay Vaitheeswaran）
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