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就是那個光:1903年第三屆諾貝爾生理學醫學獎得主Niels Ryberg Finsen的文章回顧

文 / Hemmings Wu(比利時魯汶大學博士生,醫學背景,專攻功能神經外科/神經科學)

Niels Ryberg Finsen

第三屆諾貝爾生理學/醫學獎,於1903年頒給了丹麥醫師/醫學家Niels Ryberg Finsen。
他使用集中光治療疾病、特別是針對皮膚結核取得的重大突破,為醫學界開啓了光療(phototherapy or light therapy)這項嶄新的學科。

1901年出版的《Phototherapy》可說是Finsen生前發表的重要論文的英譯版集大成。其中又以第三章「The Treatment of Lupus Vulgaris by Concentrated Chemical Rays」(集中化學光線治療皮膚結核)影響最深遠。

注:chemical rays(化學光線)是紫外線的舊稱,而heat rays(熱光線)是紅外線的舊稱。為方便讀者理解,後文將以「紫外線」、「紅外線」稱呼。

Finsen, Niels. Phototherapy. Edward Arnold, 1901.

Finsen首先在文章裡提到在他之前的科學家就已經發現光線具有殺菌作用,也開始使用集中光治療皮膚結核,效果卻都有限。在回顧了前人的研究以後,Finsen認為過去所使用的光線強度都不夠。然而,若要提高光線強度同時保持一定光療時間長度,首先必須要克服的障礙是紅外線及近紅光長期照射組織造成的燒傷。針對這個問題,Finsen使用了藍色的硫酸銅氨溶液(ammoniacal solution of sulphate of copper)或甲基藍溶液作為濾鏡,將紅外線及近紅光過濾。其次,雖然太陽光是最好的光源,但畢竟太陽光的利用時間有限,在條件限制下必須用人造光源取代太陽光。經過實驗,Finsen決定使用電弧燈(voltaic arc)作為人造光源,因為白熾燈(incandescent lamps)的紫外線量太低。

針對太陽光源,Dr. Finsen使用了如上圖這個裝置。圖中是一個空心平凸透鏡,其內裝有硫酸銅氨溶液。 Finsen, Niels. Phototherapy. Edward Arnold, 1901.

因為人造光源是發散光而非如太陽光的平行光,因此必須使用如上圖更為複雜的裝置。其中1號、2號透鏡接收到人造光源後可將發散光轉換為平行光,而3號、4號透鏡則起到聚光效果,最後再由充滿硫酸銅氨溶液的容器起到濾光效果。 Finsen, Niels. Phototherapy. Edward Arnold, 1901.

同時,Finsen還做了兩個小實驗。其一,先用上述方法得到的紫外線照射細菌培養皿,證明其確實具有殺菌效果,而且聚光越強,效果越明顯。其二,Finsen意外發現在缺血情況下,紫外線穿透局部組織的效果更好(因為血液會阻擋紫外線)。為此Finsen又發明了以下設備。

將纏有彈力帶的玻璃壓在患部皮膚上,可以起到引起局部組織缺血的效果。 Finsen, Niels. Phototherapy. Edward Arnold, 1901.

緊接著,Finsen開始了臨床實驗。

Finsen讓皮膚結核患者每天接受1-2小時的紫外線光療,光療集中在1-3釐米直徑的圓形範圍內,待該患部出現好轉後再將治療區域轉到其他患部如此逐點治療。

Finsen一共治療了59名患者,其中58名患者臨床症狀都出現明顯緩解:23名患者痊愈,30名患者還在療程中,剩餘6名因為非醫療因素提前放棄接受治療。

Finsen也指出這個治療方案最大的缺點是十分耗時,有時候需要花3-4個月時間才能見到療效,但Finsen相信未來改良紫外線裝置後,可以縮短療程。

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使用集中紫外線治療皮膚結核前(左)後(右)的對比照片。 Finsen, Niels. Phototherapy. Edward Arnold, 1901.

至此,Finsen證明集中紫外線有良好的殺菌效果,而且應用在治療皮膚病,比如皮膚結核上,有良好療效。「紫外線可以殺菌」是我們現在認為是再普通不過的常識,但在一百多年前,在Finsen完成他的「Finsen light裝置」之前,醫生面對皮膚結核患者始終束手無策。Finsen的重要發明、發現,不僅為皮膚結核和其他皮膚病患者帶來希望,同時也撬開了醫學界光療這扇重要學科的大門。

從Finsen的實驗過程可以發現,傑出的醫學家,不僅僅是「只懂看病的醫匠」;他們懂物理、化學原理,會自己動手設計治療裝置,踏著前人走過的路去思考未來實驗方向,想方設法去治療尚未找到根治方法的疾病。

遺憾的是,在Finsen獲得諾貝爾獎後隔年(1904年)就因病逝世,年僅43歲。其實他年輕的時候身體狀況就一直不好,但他並沒有因此而放棄醫學研究。在他逝世之前,他還發表了一篇研究低鹽飲食和健康關係的論文。孜孜不倦、才華洋溢卻英年早逝,相當令人惋惜。

最後,想在此分享Finsen生前描述自己心路歷程的一段話:

“My disease has played a very great role for my whole development… The disease was responsible for my starting investigations on light: I suffered from anaemia and tiredness, and since I lived in a house facing the north, I began to believe that I might be helped if I received more sun. I therefore spent as much time as possible in its rays. As an enthusiastic medical man I was of course interested to know what benefit the sun really gave."

住在靠近北極圈法羅群島(Faroe island)朝北的房子裡,體弱多病的Finsen相信太陽光可以改善自己的健康狀況,才因此開始了光療相關的醫學研究。

「就是那個光!」不知道讀者以後在沙灘上曬太陽、或者看到紫外線燈管時,是否會想起Finsen和他的研究,而在心中發出如此驚歎呢?

對Finsen和他的光療研究有興趣的讀者,不妨到這裡去閱讀Finsen《Phototherapy》的原文英譯本。

此篇回顧原文刊載於此

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關於作者

Hemmings

認為科學必須從基礎紮根,相信經典必有其價值和意義。 通過介紹諾貝爾大師們的研究工作和嚴謹態度,在大眾科學的汪洋中推廣經典科學理論以及科學精神的重要性,並冀望藉此能讓讀者以一個更寬廣的角度來欣賞現代社會之包羅萬象。