深圳视频监控厂家:温度与生命　（刘静）

    2002年10月10日　温度与生命　（刘静）

    主讲人简介

    刘静，男，博士，研究员，博士生导师。曾任教于清华大学，并在美国普渡大学任副研究员；1999年应中国科学院百人计划之聘，任理化技术研究所研究员至今；中国制冷学会理事。主要从事“高低温生物医学技术与仪器”、“微纳米热学器件与系统”等项目的研究，在国内外出版了多部论文与专著，申报专利约20项。

    温度与生命　（刘静）

    我们都有这么一个感觉，炎热的夏季大家的感觉就是比较热，在比较寒冷的冬季大家的感觉就是冷，这说明一个什么问题呢，实际上这两个现象都跟温度有关系。我们今天所要介绍的这个主题就是温度与生命，一个就是我们首先要介绍一下生物热学的一些概况，大概的一些情况，其次我们要对温度的概念进行一个阐明。因为，温度是非常常见的一个现象，但是实际上有很多问题是需要澄清的，再其次我们想介绍一下热舒适性的问题，以及高温生物医学这方面的一些进展情况，接下来我们再介绍一下生物材料的低温保存，以及跟这方面有关的冷冻外科及其相关问题，最后我们做一下小结和展望。

    现在我们实际上很多人都认可这么一个提法，就是21世纪是生物学的世纪，实际上，生物医学技术现在已经被认为是本世纪三大前沿研究领域，一个就是生命科学，再有就是纳米技术，和信息科学之首，那么它已经成为发展创新科技的前沿和制高点，而且近期呢，国内外很多著名大学和重要研究机构，都竞相地增设和投入这方面的研究力量，以此来确保它在科技竞争中保持优势，尤其在中国这么一个期待在科学技术上重新崛起的国家，生物医学技术是尤其需要得到相当关注和重视的。

    具体说到热科学在生命科学中的角色呢，事实上都是跟温度有关系的，而温度或者说热，或者冷对生命系统的影响同时是体现在纳米尺度和微米尺度，具体 说到纳米尺度实际上像分子，细胞生物里边的分子实际上是纳米尺度，那么微米呢，像细胞，它可以从几个微米到几十个微米，所以说热和冷的作用，往往最先是对分子或者说细胞作用以后，最后又反应到组织的宏观尺度上，这方面的工程应用背景实际上是非常宽的，刚才我已经讲到，我这儿只是列几个非常典型的生物热医学工程的背景。

    比如说像生物材料和生物个体的保存，大家知道，像现在社会上广泛宣传的就是公民应该有义务来献血，这个血液献了以后，它是用血袋保存起来，最后实际上在冷库里面储存，如果没有储藏的话，是很容易就变质的，就不能用了。

    再有就是血液冷冻干燥，这个在军事医学上非常重要的，另外就是低温外科，也就是利用低温冻结来进行肿瘤治疗，这么一个医学技术，与此相对应的也有利用高温来进行肿瘤热量，另外就是我们很多人也许都有这么一个经验，就是说理疗，实际上很多理疗它的效应是通过加热以后来产生的，还有可移植人工器官的热限制问题，我们知道，可移植人工器官它实际上是一种电学器件，它有能源，能源就是一通电的话，是要发热，这种发热对于一些很重要的器官，比如说心脏，如果温度过高的话，是非常之危险的，所以在设计这些人工器官的同时，这个热限制问题是非常重要的，这个也需要工程技术来加以研究和考察。

    再有就是一个跟大家日常生活密切相关的，就是手机辐射，实际上人们没有意识到这么一个问题，就是在你用手机的时候，手机对外的电磁辐射，实际上对人体有害的，如果功率很大的话，实际上是非常有害的，这方面所涉及到的热效应或者非热效应，这些都是需要研究的，再有就是疾病热诊断，比如医院里边现在已经渐渐引入一些红外热诊断，它主要是通过体表的温度分布进行成像，正常的人体跟疾病状态下的体表温度存在一定的差别，如果把这种差别跟疾病关联起来是可以作为疾病诊断，它最大好处就是无损。再有就是温控药物输送，也就是根据人体的温度来进行药物的输送，等等这样一些问题都跟热科学是密切相关的。

    我们下面主要对一些非常典型的热科学问题，或者生物热学现象做一些提纲 挈领的介绍。首先我们介绍温度的概念，实际上温度与生命的关系从外延来讲是非常广泛的，我们知道正常的哺乳动物，比如说人类，他只能生活在一个非常狭窄的温度范围之内，但是，在这个地球上大家可以注意到这么一个事实、现象，或者说像地球的表面，各处都存在着生命，另外像南极地带，南极地带的话实际上它的水实际上已经冻结了，它也存在很多生命，另外就是在海底火山口，这个地方实际上存在海水沸腾，也存在很多生命现象，大家就想在这么一个温度跨度是非常之大的范围里，都存在生命，原因是什么，实际上这个原因到目前我们还不能够完整地回答，这个有待于将来进一步再加以研究，另外大家也可以问这样的问题，比如说月球、火星等等这样一些星体上为什么不存在生命，是不是跟它的温度也有关系，当然这个温度跟生命的现象也只是其中之一，我想。

    生命现象是非常丰富的，在各个温度范围都存在，我们一般所考察的生物热科学它的研究范畴主要是包括这么几类，一个是正常的哺乳动物生理温度，这个跟人体的疾病康复等等这样一些（问题）也是密切相关的，再有就是高于正常哺乳动物的生理温度。这个高于的话，实际上也可以这么理解，有的就是略高，有的可以非常非常之高，甚至像极端的话就会出现烧伤，这些都是生物热学应该研究的问题，再有就是低于正常的生理温度，低于也是有一个温度范围的，比如说略低，或者说低得很低，甚至是冷冻，医学上也有非常重要的应用。

    关于低温这个概念我想在这儿澄清一下，因为在工程上的话，实际上低温的话通常是指比零下120℃更低的这个温度范围，在生物医学中的话，低温实际上是一个很宽广的范围，它可以指从正常的体温从37℃，直到零下196℃，举个例子，像低体温医疗，比如说后面我会提到低体温脑复苏，它的温度是略低于37℃，也就是体温，动植物耐寒的研究，它的温度范围是在0℃上下。因为这个涉及到结冰现象，而生物的低温保存因为冷冻它的温度可以达到零下196℃，所以低温的概念是很广泛的，具体说到人体体温，体温一般指的是深部的体温，而对于体表的温度实际上变化是非常之大的，它很容易受到周围环境的影响，它实际上一般可以在20℃到14℃之间变动，在人体全身各个器官之中，肝脏的温度是最高的，大概接近38℃，临床上这个都跟大家是比较密切相关的，临床上一般测体温，它主要是测几个部位，一个就是腋窝，再一个就是口腔和直肠，一般说来，直肠的温度大概是在36.9℃到37.9℃，温度是最高的，口腔的温度略低，腋窝的温度是最低的，但是腋窝由于测量起来比较方便，所以用的是最多的，正常人的腋窝的温度一般是36℃到37.2℃，所以如果说测的温度范围在这么一个数字范围之内，就可以认为是正常的。

    说到人体体温，其实我们实际上可以注意到人体的体温它一天之内实际上是在做周期性的变动，一般说来，清晨2点到6点，体温是最低的，在下午的2点到8点体温是最高的，这种变化实际上跟人体的活动，以安静下来的节律性代谢、  血液循环以及呼吸机能的相应周期变化是有关的，如果改变生活方式，比如说长期上夜班的人，他有可能存在夜间的体温反倒偏高，白天体温反倒下降。

    另外就是体温也跟年龄是有关的，比如说新生儿，特别是早产儿，由于他的体温调节机构还没有发育完善，体温非常容易受到这种外界环境的影响，所以对新生儿应该加强护理，而老年人他基础代谢率偏低，所以体温也是偏低的。另外体温跟性别是有关的，男性跟女性体温是存在一定的差异，一般说来女性的体温平均比男性要高0.3摄氏度，而且随着周期而变动，这幅图实际上反映的是工程研究人员测定的，就一个月之内，女性的体温所发生的波动性情况。我们可以问这么一个问题，就是人体的温度，人类的体温，为什么是37℃，人类实际上是属于恒温动物，恒温动物的话，它实际上满足这么一个关系式，就是体内产热量应该等于身体向环境的散热量。只有这样，才能保持他的体温的恒定。

    实际上这也是经过长期演化，包括生物的进化，得到的一个结果，就是体温今天达到37℃，在哺乳动物刚出现的时候，实际上地球上的温度是变化非常大的。那个时候哺乳动物的温度并非像现在所认为的恒温，到达侏罗纪时代，也就是大家可能看过《侏罗纪公园》，这个时候，地球上的温度是基本上是趋于恒定，热带和温带的气候是相差无几，哺乳动物也基本上是在这个时候形成了相对恒定的体温。有人曾经推算过，根据那个时候的环境状况，推算过人体或者动物那个时候最佳的舒适温度大概是28℃，这个跟我们今天房间里面人们一般感觉到的最佳的舒适温度，22℃或者20℃左右是存在一定的差别。但实际上也是有原因的，因为那个时候人体或者说哺乳动物它是在不着衣的情况下，我们今天是在着衣的情况下，所以最佳的舒适温度可以要略低一点，这些都是有原因的。

    对于体温存在异常的情况下，比如说发热，这也是跟我们日常生活也是密切相关的。发热就是由于这个体温调节中枢本身的功能出现紊乱，导致产热功能大于散热功能的时候，人体的体温就会超出正常的范围，医学上一般是称为发热，或者就是日常生活中所说的发烧。其实发热也有它正面的意义，轻度或者中度发热是有利于增强肌体防御系统的活性，它可以提高抗病能力。具体表现为像白细胞增多，吞噬细胞的吞噬作用增强，另外抗体生成增多，肝脏的解毒能力加强。所以，人们据此也将人工发热来用于消除炎症，甚至在某些情况下，还利用发热来治疗肿瘤。但是发热持久，或者过高的话，对人体是非常有害的，尤其对婴儿。所以发热的一个最主要的问题是应该迅速降温。发热的一般途径一般是外来致热源，像病毒、细菌感染人体以后，导致产生一些致热源细胞，这样就进而形成内生致热源，最后影响到丘脑下部的体温调节中枢，最后导致代谢上升，血管收缩，从而产热量大于散热量，最后导致体温上升。这就是发热的一般途径。但实际上目前医学研究已经基本趋近于成熟，但是工程研究定量化还是比较少。

    体温恒定的意义是非常重大的，我们这儿只想举一个比较极端的一个例子，比如说早产婴儿的保温室，对于正常的婴儿不存在这个问题，早产婴儿有一个什么特点呢，一个就是体重偏低，另外体温调节能力差，所以容易受到外界环境的致命影响。所以临床上为了最大限度提高早产婴儿的存活率，往往要采用一个婴儿保温箱。我这儿给出几幅图，实际上是反映的是早期的人类所制造的婴儿保温箱的情况，那么早期主要是一些实际上很简单的这么一个容器，容器的室壁它是透明的，可以从外面观察婴儿的一些情况。现在婴儿保温箱已经发展到用计算机来控制，所以可以控制它的热量、包括湿度、包括氧气，这么一些供应情况，这方面工程上可以做很多工作，比如说采用计算机来辅助设计，可以根据婴儿的健康状况，根据容器的体积大小，可以调节比如输入多少氧气，输入多少水分、湿度还有温度，室壁上是不是需要附设一些辐射器或者加热器等等，它所导致的保温箱里边的温度分布、氧气分布、氧气浓度的分布、还有湿度分布，这些可以通过计算机来加以计算，以此来提供设计的一些参数。

    中医诊断，下面我介绍一下，这都是发生在常温情况下的一些现象，人类总是尽可能地利用一些现象，来为人类服务，其中中医诊断，祖国医学中有望闻问切，其中之一就是手感探病，其中实际上就包含了判断体温这么一个做法，如果说医生他可以用手来感觉一下病人的体温，如果过高过低这个都跟一定的疾病状态是相关的。现代医学已经在此基础上大大往前推进了一步，利用红外或者一些其他仪器来进行人体体表热图的监测，以此来判断疾病状态，实际上热诊断它是有它的科学依据。比如说体表温度，它实际上是受到皮下的血液循环、局部组织的代谢、还有皮肤的热传导性、以及皮肤与环境间的温度与湿度交换等等制约的。如果说出现疾病，往往会导致体表温度出现异常。如果利用红外或者其他的仪器把体表温度监测下来的话，可以用来做疾病诊断的一个重要依据，那目前利用热诊断可以诊断的范围大概是像癌症的早期诊断、像乳腺癌、或者像分辨一些烧伤度、另外像血管性疾病的判断、深部病变像炎症、矫形术等等都可以用体外温度监测的办法来进行诊断。

    再谈一谈热舒适性的问题，这个是专门提出来的，我们这引用一首诗，这是在国际期刊上发表的一首诗。它是这么说的，“人啊，真是奇怪的动物，当热的时候想到冷，当冷的时候他想要热，总想得到没有的东西，人真是奇怪的动物”。实际上，不管奇怪与否，确实这个舒适性的问题跟人类历史一样久远。比如说在人类的早期实际上用钻木取火，或者用火来取暖，这已经在文献上或者一些考古学都是有记载。但是通过融化冰雪来获得热舒适，比如像炎热的夏季，通过融化冰雪来获得热舒适，还没有考古学的记录，传说中古罗马的皇帝曾经命人将山上的积雪收集到他的花园里边来冷却自然微风，以此来获得热舒适，应该指出的就是19世纪之前还没有机械制冷，所以那个时候任何人工冷却空气的尝试都必然用到冰雪冷水或者蒸发冷却方式。近年来，随着家用冰箱的普及，所以炎热夏季也有人提出用冰块来获得热舒适性。

    另外谈到生命现象，像生物体膜表面，它实际上也是很奇特的。比如说我们拿蝴蝶来看，我这儿展示的一幅图是指的凤蝶或者大闪蝶。大家可以看到体表，这两种蝴蝶的体表，实际上从外形来讲没有多大的差别，但是在结构上存在很多差别。它们就是说可以通过控制蝴蝶翅膀的表面，来调节它的辐射特性。一部分，就是用来比如说色彩，大家可以看到蝴蝶表面可以出现各种各样鲜艳的彩虹色，这些都是由于辐射所引起来的。再有就是做热量的收集器。实际上蝴蝶它们可以利用热量来调节自身的温度，所以还是有它这方面的作用。这幅图反映的是在蝴蝶翅膀表面上发生的一些辐射现象，比如说像干涉、散射、衍射、非平面镜面反射，所以蝴蝶翅膀在阳光下可以变得五彩斑斓的原因之一，其中就跟这些作用是密切相关的。

    温度对生命的影响其实是非常奇特的，我再介绍一个现象。我们比如做这么一个实验，把一窝乌龟把它分成两半儿，一半儿放在30℃下，另一半儿放在25℃的恒温中来孵化。两个月之后，前者就孵化出来了，但是做性别检测以后，发现全部是雌性，后面一半儿当孵化出来以后检测，会发现它全是雄性，所以很奇特。温度对它在性别的显示上已经产生了作用，这就是所说的温度控制性别。实际上，我们知道控制性别，一般主要是遗传物质，所以人们据此推测温度控制性别，和遗传物质控制性别大概是生物进化史上两个互相独立的范围。但是应该提到的一点就是温度控制性别的现象毕竟在动物里面是少数，目前已经确认的温度控制现象，大概只是这么几类动物，一个就是龟。对于龟来讲，高温是产雌，那么低温呢，就是雄性比较多。对于蜥蜴来讲，正好相反，高温产雄、低温是产雌，对于某些龟，比如像鳄龟，或者鲵龟，是在20℃和30℃两个极端温度，就是过高过低的情况下，产雌，雌性。在中间温度呢，就是产雄性。所以温度控制性别这个现象实际上现在研究的比较少，这是非常奇特的。

    下面我们来继续介绍高温生物医学，前面主要是一些理解生命现象，人类实际上现在已经发展到主动地来应用温度跟人体的一些关系来进行医学目的。这方面一个比较重要的例子，就是肿瘤热疗。因为通过大量的动物细胞学实验发现，加热对细胞是有直接的毒性作用，一般的细胞受热达到41℃到45℃的时候，而且能够维持数十分钟之上，就可以杀灭哺乳动物肿瘤细胞。所以这就是肿瘤热疗的一个基础。热疗其实也是很久远的，它这个历史，如果要追溯的话可以到达公元前5000年前，就已经有这种记载。传说中，古希腊有一个名医，他曾经用加温来治疗过肿瘤。当时他有一句格言，就是“药物不能治疗的，可以用手术来治。手术不能治疗的，可以用热疗治。而热疗不能治的，就确实无法治疗了。”当然像今天因为已经有更多新的生物医学技术，已经发展了，所以这个是很绝对。但是热疗的作用现在已经得到人们的重视和应用。

    现在肿瘤热疗学基本上是开始于几十年前，由于多学科的介入，人们开始用科学的手段来研究热疗问题，特别是人们发现热疗合并放疗、化疗治疗肿瘤的效果往往是出人意料的。目前，这门学科正在向科学化、规范化和量化方向发展。

    热疗有几种情况。第一种情况是体外加热的热疗方式。大家可能都有这个经验，就是微波。微波实际上也是一种体外加热。食物，微波炉它也是利用空间场的效应来对食物进行加热。热疗也有一种就是从体外，利用微波或者超声等等这样一些仪器来进行加热。还有一种就是介入式的热疗，就是把加热探针直接穿刺到体内，进行直接加热。当然还有一种热疗就是全身热疗，我们知道当肿瘤发展到全身的时候，治疗起来是很困难的。像化疗或放疗目前是应用的比较多的。但是这两种方法杀伤性痛苦是比较大，人们也以此发展了全身肿瘤热疗。但目前看来实际上也是存在很多问题的，这个全身肿瘤热疗的一个做法，主要是把人体的血液循环，把人体里边血管（液）分出来，通过一定外界的加热装置，对它进行升温，然后再回送到体内，从而对人体全身各个部位进行加热，来治疗肿瘤。

    但是热疗，虽然说它很有用，比如说对简单的这些肿瘤，体表的，其实加热的话很容易杀灭肿瘤的。但是在深部，或者说人体实施起来的话，有时候这个效果，并非是按照人们所预测的那样，实际上它是很复杂的。比如像生物体受到加热的情况下，会出现很多很奇怪的一些现象，目前实际上不是很清楚。比如有一现象，就是活体组织温度的振荡效应。因为对于一般的非生物来讲，如果加热的话，它一个效应就是温度上升，但是对于人体来讲的话，比如说微波的功率不一样的情况下，它可以出现单调上升，然后出现振荡，或者说振荡以后再回复到一个比较平稳的温度范围，或者说这个振荡就一直持续下去。所以这些都是生命体里面所体现出来的一些非常复杂的现象。还有对于人体来讲，这个血流如果升温以后它也是出现很复杂的行为，即使是在正常的静息状态下，人体的体温也是存在各种各样的涨落。就是由于这些复杂现象，所以对于肿瘤的一些机制现在认识得还不是很清楚，肿瘤热疗的机制还不是很清楚，所以这都是工程上需要加以解决的问题。

    人们试图来反映血管这种错综复杂的分布情况。其中一种就是用分型理论来描述这个血管。当然现在实际上工程人员已经在大力地对跟热疗有关的基础应用问题进行研究。在狗的前列体上所开展的一些热学研究，有理论的，有实验的。从中可以看到，实际上对于前列腺，因为前列腺跟人类的前列腺癌，是有它的医学应用背景，前列腺癌是一个非常重要的问题，这方面的问题，也需要工程上加以研究。

    在肿瘤热疗方面，有一个很重要的问题就是热疗计划，所谓热疗计划就是通过对人体加热，多大的功率，可以导致人体多高温度的，或者人体的热效应是怎么发展的，可以通过一些计算机加以编程来进行预测，以此来提供治疗的一些方案，这就是所谓的热疗计划。目前工程上可以做很多这方面的一些工作。关于高温医学，实际上还包括激光医学，激光医学实际上它也是利用一种激光的热效应来进行医学目的，这方面的应用范围也是非常广泛的。我这儿主要是列出几类应用情况，比如像激光切割，切割组织，激光血管融合技术，包括血管的扩增。关于利用加热来进行医学目的，还有这么一个非常重要的应用，国际上正在尝试的一种做法，就是对眼球来进行有选择性的加热，以此来对它的角膜进行裁型。目前可以用来治疗两类眼的疾病，像近视和锥形角膜，所以这个在眼科上也是有重要应用的。另外当然像激光操作眼球（手术），激光眼外科也是很重要的一个临床部门。

    另外就是高温，如果高温高到一定程度，就会发生烧伤，这实际上也是工程和医学同时需要解决的问题。像电烧伤，电烧伤在日常的工作里边实际上是很常见的。在美国的医院里面，人们做过统计，像一般烧伤病人的话，3％是由于电烧伤引起来的。人体一通电，由于不小心、或者由于一些事故，可以导致很快的身体的烧伤。比如手臂抓到电线上，这个电流迅速地流向全身，这个时候一般会发生焦耳加热，比如像电路或者电烙铁，大家可能有这么一个印象，一通电的话，它实际上就会发热，这个热量发到一定程度的时候，实际上会造成烧伤。那么工程上，一般就是通过这些可以对它的电场进行求解计算，以及对温度进行求解计算，来进行烧伤的评价。烧伤的形式当然是很多的，像激光烧伤或者烫伤这都跟生物热学是密切相关的。当激光打进来的激光加到人体生物组织上，会发现刚开始是形成一个小的脱水脐，这个脱水脐不断地长大，当长到一定的情况下，中心会出现一个小的气泡，最后，发展到一定程度，这个气泡会发生长大，最后会发生撕裂，这就是由于加热所引起来的烧伤。

    前面讲的主要是常温下的一些生命现象，以及人们如何应用它，还有就是包括用高温来进行医学目的的一些技术，下面我主要想集中介绍一下低温生物医学技术。低温医学的范畴一般可以分做这么几个范围，一个就是低温生理，再有一个就是寒冷损伤，就是冻伤了，再有就是低温外科，还有就是生物材料的冷冻保存。

    低温生理所涉及到的一些范围，可以是比如像冷适应，比如极地居民的一些生活状况。像爱斯基摩人，他长期有一个冷适应的情况，像寒冷损伤，这也是涉及到一些冻伤的问题，其实这些问题都是一个相互关联的，冷冻外科主要是涉及到冻结或融化的一些损伤，利用降温和复温来进行肿瘤细胞的杀伤。而生物材料的冷冻保存研究的与冷冻外科正好是相反，一个研究的是破坏，一个研究的是保存，都涉及到细胞组织和器官里面的融化和冻结这么一个复杂的物理化学过程。

    低温医学里面主要是分两大块，一般所说的，就是一个是生物材料的低温保存，再有就是低温外科冷冻外科。我先介绍生物材料的低温保存的一些典型应用，一个就是人体细胞和组织的低温保存，以及它的临床应用。刚才讲到的血液的保存等等，这样一些都属于这么一个范畴，另外在农牧业上也是有重要应用的，再有就是最近刚出现的一些组织工程里边也存在低温保存问题，因为利用组织工程的一些手段形成一些器官或组织以后，也存在一个利用低温来加以保存的问题。这幅图反映的是骨髓细胞低温保存的一个医学方面的一些应用，这涉及到放疗和化疗这么一个医学背景，传统放化疗，行使以后会导致正常的人体里面正常的骨髓细胞，骨髓细胞我们知道它是有造血功能的，会导致骨髓细胞和癌细胞同时被杀伤。所以，即使做了放化疗后，病人的康复是一个很重要的问题。由于生物骨髓细胞的低温保存技术提出来以后，人们就有了这么一个尝试，或者说一个应用，就是说在做放化疗之前，可以把骨髓细胞把它提取出来，然后保存在体温环境之下，当做完放化疗之后，再把经过保存的细胞骨髓细胞再回注到人体内，可以加快病人的康复，使他的造血功能很快恢复到正常。再有就是生命个体的低温保存，我们知道现在的生物组织的低温保存已经趋于成熟，但是关于整个生命个体的保存进展实际上是非常缓慢的。目前通过低温所能保存的最发达的多细胞动物个体大概是沙蚕幼虫，这是在美国《科学》杂志上发表的。低温保存，我想就是我们也许可以朝自然界，向大自然来学习。实际上在自然界里面，有很多已经实际上是很成功的低温存活的一些现象，其中一个很重要的就是冬眠现象，我们知道在寒冷的冬季，有的甚至是零下几十度，会发现很多动物可以采用冬眠这么一个行为，来达到顺利越过寒冷的冬季。比如说这些动物，像蛇，青蛙，甚至像狗熊，从小的动物个体，到很庞大的体积很庞大的动物，都存在这么一个冬眠现象，那么人们发现有时候像青蛙挖出来以后，它甚至在零下几十度，全身都冻僵了，但是当它复温以后，仍然可以存活下来，所以这是非常奇妙的一种现象。工程上也许可以利用这种现象，从它的冻结过程也可以看出，它跟一般的这种细胞的冻存，还有生命个体的冻存，也存在一定的差别。我这儿给出的右边两幅图，可以看到上幅图是冬眠动物的细胞的结冰现象，右边这两幅，一个是上图和下图可以看到，下图就是一般细胞的结冰现象，可以看到冰晶的话，已经充斥到整个的细胞里边，上幅图可以看到，冰晶结冰的时候，是围绕着细胞来冻结的，有的甚至没有发展到细胞里边，所以这是它很奇妙的一个现象。再看下一幅图，这是青蛙的一个冻结现象，实际上对于水来讲一冻结的话，整个的区域里面都发生结冰。对于青蛙来讲，往往是从一些不太重要的器官开始结冰，最后围绕重要的心脏部分，把这个心脏包围起来，也许心脏不存在结冰。这都是一些冬眠动物所体现出来的一些很奇妙的现象，也许低温冻存对生命个体也许可以从中得到启示。

    所以前面研究的主要是生物材料的保存，主要是研究如何使生物材料得到降温，同时又不受到伤害，这是研究如何保存的问题。下面所介绍的正好是一个相反，就是如何研究通过降温来达到杀伤病灶或者肿瘤细胞。所以，以此也可以看到低温实际上是一个双刃剑，你可以用它来保存生物材料，也可以用它杀灭肿瘤细胞，关键就看你的使用的目的。低温治疗肿瘤它的原理主要是通过冷冻来促使病变组织迅速降温、冻结或复温，从而产生一系列不可逆的损伤，来达到消除病灶的目的。它的优点是在于什么呢，一个就是可以替代手术切除，不用缝合，而且具有麻醉镇痛，它可以麻痹神经、止血。因为它冻结以后可以使出血量减小，而且反应轻。这方面目前实际上国内外都有很多这方面的临床，目前的这个情况就是，低温的应用探索已经被广泛应用到口腔癌、皮肤癌、直肠癌、泌尿系统、包括一些妇科的肿瘤，像神经外科，包括像兽医学，这些都有低温外科的成功应用，比如说像皮肤肿瘤的五年的治愈率大概在90％到98％之间。

    前面讲的目前还是基本上可以讲就是浅表的肿瘤比较成功一点，但是最近，在一些深部肿瘤，比如说像肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、包括大脑、脑肿瘤等方面的低温治疗，也报道了一些令人鼓舞的结果。人们实际上渐渐认为，低温外科正成为治疗这种抗药性很大的大块肿瘤的重要方法，因为对大块肿瘤常规的方法可能会存在一定的困难，低温（治疗）提供了一种新的可能途径。美国这方面医疗财政局，甚至宣布从1999年7月1日起，这是据报道，将低温冷冻治疗前列腺，列入它的全民医疗医保公费报销项目。我想前面我基本上就把各个温度范围的一些生命现象，还有它的一些应用情况做了一个简单的介绍，下面我想做一个小结。

    我前面所介绍的这些内容，实际上涉及到一个新兴的交叉学科领域，就是所谓的生物热医学工程学，它的内容主要就是把跟温度有关的生命现象加以研究和利用。这门学科它的一个特点是什么，一个就是非常实用，前面我讲的这些都是在医学里面有重要应用的，一系列重要应用的，所以它是非常实用的。另外它是非常交叉的，最简单的一个它必须要跟医学是密切相关的。同时，它跟工程很多的工程学科关系都是相互交叉的，这样它也是非常综合性的一个学科。另外，它当然是非常复杂的，因为涉及到很多方方面面的一些问题，再有就是富有探索性。因为对于整个的生物医学工程领域来讲，生物热医学工程，是一个充满探索性的相对是比较年轻一点的这个学科。另外的话，前沿性，它有很多提出了很多前沿问题，刚才我讲的很多问题实际上是并没有解决的，所以对这些问题的解决需要进一步工作。另外，这门学科非常重要，谢谢大家。

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