BETR項目背景

戰(zhàn)士經受的爆炸傷、燒傷和其他創(chuàng)傷經常會對其骨骼、皮膚和神經造成災難性的傷害，最嚴重的傷害需要數月至數年的恢復，并且愈后往往會導致不完美的結果。這種漫長而有限的治愈過程意味著患者必須承受長期疼痛和困難，以及軍隊戰(zhàn)備能力下降。然而，美國國防高級研究計劃局（DARPA）認為，生物傳感器、執(zhí)行器和人工智能技術的最新進展可以擴展和集成應用到軍事醫(yī)學領域，以顯著改善創(chuàng)傷組織再生。為實現這一目標，DAARPA發(fā)起了新的生物電子組織再生（Bioelectronics for Tissue Regeneration，BETR）項目，要求研究人員開發(fā)生物電子技術，密切監(jiān)測傷口的發(fā)展，然后實時刺激愈合過程，以優(yōu)化組織修復和再生。

BETR項目內容

DARPA生物技術辦公室（BTO）負責BETR項目的經理Paul Sheehan表示，他對這項技術的愿景是“不僅僅是個性化醫(yī)療，而是動態(tài)、適應性和精確的人體治療”，而是能夠隨時適應傷口狀態(tài)，為受傷的作戰(zhàn)人員提供更大的恢復力。

“傷口是動態(tài)的環(huán)境，隨著細胞和組織的關聯(lián)和嘗試修復，健康狀況迅速變化，”Sheehan介紹說，“理想的治療方法可以感知、處理和應對傷口狀態(tài)的這些變化，并進行干預以糾正和加速康復。例如，我們期待干預可以調節(jié)免疫反應，為傷口召集必要的細胞類型，或指導干細胞如何分化以加速愈合?！?/strong>

預期的BETR技術將代表在傳統(tǒng)創(chuàng)傷治療上，甚至是在其他新興技術的急劇突破以促進康復，而這些領域的其中大部分在傳統(tǒng)上是消極、被動的（即所謂的自然愈合）。

在目前的醫(yī)療實踐中，醫(yī)生為病患身體提供了條件和時間，使其在組織具有再生能力時自愈，或者在直接移植身體組織周圍接受和修復。大多數人都熟悉干預措施，包括用于穩(wěn)定骨折處的石膏，或從捐獻者那里移植健康的韌帶或器官來替換不可再生的組織。

這些傳統(tǒng)的被動治療方法通常的結果是愈合緩慢、疤痕形成及不完全愈合，或者在一些極端的情況下，根本無法愈合。實踐表明，特別是爆炸創(chuàng)傷似乎會擾亂愈合過程，導致其中23％的病患傷口不會完全閉合。此外，研究表明，近三分之二的軍事創(chuàng)傷病例（遠高于平民創(chuàng)傷的病例）里的這些患者的軟組織由于一種稱為異位骨化的疾病而出現異常骨生長，這種痛苦的經歷會極大地限制其后續(xù)的活動能力。

盡管最近的實驗性治療為加速康復提供了一些希望，但這些新方法中的主體仍然是靜態(tài)的（即被動等待組織復原）。例如，一些“智能”繃帶發(fā)出連續(xù)的弱電場或局部輸送藥物；加入藥物的水凝膠支架可以召集干細胞，而用來自患者的供體細胞重新接種的脫細胞組織有助于避免宿主免疫系統(tǒng)的排斥。這些較新的方法確實可以促進非再生組織的生長，但由于它們不適應傷口的動態(tài)變化，因此它們的影響是有限的。

“要了解對傷口狀態(tài)做出反應的適應性治療的重要性，請考慮下抗生素軟膏的情況，”Sheehan解釋說，“人們使用抗生素治療簡單的傷口，如果傷口被感染，他們會有所幫助。然而，完全消滅天然微生物群會削弱愈合。因此，如果沒有反饋，抗生素可能會適得其反?！?br/>

最近的技術已經開始關閉傳感和干預之間的循環(huán)，尋找感染的跡象，如改變酸堿度或溫度來觸發(fā)治療。然而，迄今為止，這些系統(tǒng)僅限于監(jiān)測細菌引起的變化。對于BETR項目，DARPA打算使用任何可用的信號，無論是光學的、生物化學的、生物電子的還是機械的，直接監(jiān)測身體的生理過程，然后刺激它們使其受到控制，從而加速創(chuàng)口愈合或避免疤痕形成或其他形式的異常愈合。

BETR項目研制安排

通過為期四年的BETR項目，DARPA希望研究人員演示驗證一種閉環(huán)自適應系統(tǒng)，其中包括用于評估傷口狀態(tài)和跟蹤身體對干預措施的復雜反應的傳感器；在空間和時間上精確傳輸適當生化和生物物理信號以影響愈合的生物執(zhí)行器；處理數據、建立模型和確定干預措施的自適應學習方法。為了取得成功，BETR系統(tǒng)必須能夠更快地治愈頑固性傷口、獲得更好的無疤痕愈合、將異常愈合的傷口重新定向到更有益的途徑。

如BETR項目想獲得成功，DARPA預計團隊將包括生物電子學、人工智能、生物傳感器、組織工程和細胞再生方面的專業(yè)技術研究人員。此外，DARPA鼓勵提出解決骨整合手術后愈合問題的建議——這通常是保證受傷士兵使用先進假肢的必要條件。

DARPA將于3月1日舉辦BETR項目提案者日活動，向有興趣提交資助申請?zhí)岚傅难芯咳藛T提供更多信息。即將在聯(lián)邦商業(yè)機會網站發(fā)布項目廣泛代理公告，其中將包含該項目的全部細節(jié)。