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【紀錄】M.I.C. X 科技大觀園:血刃

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本場講座的三位講者:曾清秀老師、蘇上豪醫師和林啟萬老師

我們享受著先進的醫療服務和科學知識,應該很難想像過去的醫學在我們眼中有多麼荒謬,像是四百多年前,放血和灌腸在歐洲被視為百病之解,兩百多年前的醫師必須打開病患的胸膛才能進行心臟按摩,甚至在一百多年前,量個血壓竟然還得劃開血管 !其實每個醫學變革都是科學家的華麗冒險,本期【M.I.C. 血刃】邀請到台大醫學工程學研究所的林啟萬教授、台北市博仁綜合醫院心臟外科的蘇上豪主任,以及中央大學機械工程學系的曾清秀教授,為大家分享醫學的發展歷史以及醫療的科技革新。

止痛晶片 體外刷一下就不痛

講者:林啟萬|台大醫學工程學研究所教授

在西方醫學上最重要的20個轉捩點,其中2/3是因為醫療器材的發明,像是哥本哈根小兒麻痺大流行時,醫療用的鐵肺幫助病童度過危險期,成績相當壯觀;醫療器材除了應用在攸關生命的重大手術,也發展到日常生活改善患者的生活品質,像是老年人的人工關節。 科技除了幫助醫生治療病患,也能讓科學家找到疾病的根源,例如,直到顯微鏡發明後,人們才能之道細菌是十二指腸潰瘍的病原。過去幾百年來,科技已經幫助醫生拯救更多病患,隨著人類基因體的解密和生物技術的發展,未來甚至能做到主動式、個人化醫學的預防和治療。

廣義的仁慈—希望減輕患者的痛苦

林啟萬老師受到前人智慧的啟發,希望能減輕疼痛對人們生活造成的不便,因此研發植入式疼痛控制元件。 常見的舒緩疼痛方法為以痛制痛,像是按摩和物理治療,科學家發現電生理學後,電療也常應用在減痛的治療。許多人因為生活壓力或工作傷害造成下背疼痛,這雖然不是致命傷害,卻令人苦不堪言,醫生可以幫病患在脊椎裝上骨釘、骨板減輕壓力,但仍有15%的病患需要接受第二次手術;服用止痛藥也有長期濫用的風險,因此醫生尋找了其他的療法-電刺激。 林啟萬老師研發的植入室疼痛控制元件「Gimer」,命名來自於電影《星際大戰》中尤達大師的神奇手杖,Gimer植入在病患特定位置可以接收無線電訊號,發出刺激阻斷疼痛訊號以減緩病痛,療效可持續三天,只要從手持裝置操控就能止痛,可以省去就醫的麻煩,大大改善生活品質。Gimer已經在動物實驗上證實了止痛的療效,現在要將產品的材料符合安全規範,才能進行人體實驗,商品化造福人群。

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林啟萬老師

醫學是歷史、是生活、也是科學

講者:蘇上豪|臺北市博仁綜合醫院心臟血管外科主任

萬能的征露丸

醫學不是單獨存在的個體,醫學不只緊緊扣住生活,更是動人的歷史故事,談起醫療歷史,蘇上豪醫師說:「這一切……要從正露丸講起……」眾人滿臉疑惑,醫學史跟正露丸有什麼關係呢?

大家都知道喇叭牌正露丸可以治療腸胃不適,但大家不知道的是,正露丸以前竟然被當作治療梅毒、肺熱病的萬能仙丹!日本早期的正露丸廣告上還印有軍人的忠勇形象,因為正露丸是阿兵哥遠征水土不服時的必備良藥嗎?蘇醫師說:「這一切……要從腳氣病說起……」眾人再度一頭霧水,難道拉肚子也跟腳氣病有關?

原來,正露丸的誕生不是為了止瀉,而是為了治療腳氣病。工業革命後的碾米技術提昇,人們可以吃到口感Q軟的精緻白米,卻因為卻少麩質中的維生素B1而導致腳氣病,但一百年前的人不知道維生素這玩意,也拿這個怪病沒辦法。他們觀察到腳氣病常見於監獄、軍隊跟療養院,三者都是擁擠、飲食衛生條件差的環境,因此當時對於腳氣病的病因有著兩派說法:毒物說和病菌說,分別認為腳氣病的病因是某種食物中毒或病菌感染,兩派學說的支持者分別是高木兼寬和森林太郎。

擁護毒物說的高木兼寬帶領海軍出征,他發現軍人上了船就得腳氣病,但到美國移地訓練後,軍人們抱怨美國食物難吃的同時,腳氣病竟也奇蹟似的好轉了,因此高木兼寬主張以和洋並食療法治療腳氣病。另一方面,留德的森林太郎堅信腳氣病是病菌造成的,因此他以殺菌用的雜酚油做成藥丸,讓日軍出征俄國時隨身攜帶。雖然以現在的知識來看,用正露丸治療腳氣病是條歪路,正露丸也當然沒有成功治療腳氣病,然而日俄戰爭的勝利,卻讓這臭臭的黑色小藥丸得到了出征露西亞(Russia)的光榮稱號——「征露丸」,這個名字一直沿用到二戰結束,為了政治考量才將這個侵略性的名字改成正露丸。

大家在高中的健康教育課,一定都跟安妮小姐有過親密接觸,但很少人知道安妮在成為CPR練習人偶之前,其實有個淒美的愛情故事!?「西施捧心,東施效顰」中的西施,成天胸悶胸痛,她究竟是得了什麼病?蘇醫師幽默道出的更多精彩醫療歷史,都在影片紀錄!

蘇上豪醫師

蘇上豪醫師

科技與手術

講者:曾清秀|中央大學機械工程學系教授

外科醫生的九把刀

醫學不僅是科學,外科醫師的手感跟技術,更可說是一門藝術,曾老師先帶大家瀏覽手術室歷史照片,從過去簡陋的、雜亂的開刀房,到未來的高科技檢測、手術儀器,其中歷經的不只是醫學革新,也是科技的進步。研究手術導航的曾清秀老師將向大家介紹科技如何領導外科手術的進行。

手術刀是外科醫師的魔杖,透過鋒利的刀刃劃開疾病和健康,黑傑克藏在大衣裡的閃亮亮的手術刀,可以咻咻兩聲往敵人射去一刀斃命,現代外科醫生放在手術房裡的能量「刀」,不僅更銳利,用途也更廣了呢,除了傳統的手術刀,外科醫生的九把刀還有哪些呢?

  1. 電刀:針狀或刀狀的金屬電擊,可瞬間產熱,蒸發組織水分,連續電能可切割組織,間斷電能可止血。
  2. 雷射刀:利用溫度效應(thermo effect)的原理,軟組織在吸收雷射能量後,升溫到60℃會開始凝固,有止血效果,不同組織依不同波長有不同反應,可做美容、視力矯正等手術。
  3. 光子刀:用直線加速器打出電子,激發X光,損害癌細胞的DNA以殺死癌細胞或阻止其生長,可依照腫瘤形狀變更照射範圍,也可調控放射線強度,缺點是照射方向有限、精準度低。
  4. 迦瑪刀:201顆鈷六十排列成球狀,發射放射線。針對腦瘤的治療,比起X光,更加準確,對表皮的傷害較小。
  5. 電腦刀:可動式X光射線,定位腫瘤位置,以移動的機械手臂改變X光照射方向,減少放射線對健康細胞的傷害。
  6. 螺旋刀:旋轉式X光射線,配合6D影像定位系統,X光束旋轉方位,降低對健康細胞的傷害。
  7. 海扶刀:用超音波治療,精準度可集中到一個米粒大,但只能應用在靜止的目標,且需以水作為介質,應用不廣。
  8. 質子刀:質子經過迴旋加速器產生帶電質子束,直接照射在腫瘤上,不像X光的能量隨距離下降,質子束在某個距離瞬間釋出能量,可以精準攻擊目標腫瘤,同時避免傷害健康的表皮細胞。
曾清秀老師

曾清秀老師

動手術也要開導航

開車在人生地不熟的地方,需要GPS將我們的位置顯示在地圖上,並且引導我們到目的地;治療腦瘤的手術,不僅像在玩電流急急棒,必須謹慎的擬定策略,小心翼翼走每一步,不能傷到脆弱的神經和血管,醫生用經驗斷定腫瘤位置,也像在未知國度找尋目的地一樣可能走錯路,因此醫生也需要導航指引腫瘤位置。在手術進行前,要先為身體做斷層掃描,製作「地圖」,將掃描的影像輸入電腦後,系統就像GPS的衛星,追蹤身體確切位置並結合身體地圖,放射機器得到身體地圖的資訊後,就能精確的瞄準目標。

影像定位系統不僅能用在放射線治療,也能用在其他外科手術。在脊椎打骨釘是風險很高的手術,若不小心傷到神經,可能損害運動能力,影像導航系統可以定位出脊椎的確切位置,提高準確度;相較於靜態的手術部位,在動態器官上進行放射線治療更為困難,肺部會隨著呼吸不斷的起伏,結合影像定位和X射線的電腦刀,可以及時追蹤變化的身體位置,在發射光束的前一刻瞬間更新定位,校正機械手臂的位置。

說到手術科技,不能不提到達文西機械手臂!外科醫生要執行大大小小的手術,大手術動輒好幾小時,醫生必須站在手術台旁,長時間低頭維持專注,非常耗體力,達文西機器人的引進,讓醫生可以坐在控制器前操控機器手臂,執行精密的微創手術較為輕鬆。達文西機器人的影像導引設備符合醫師的直覺動作,讓醫生能輕易上手,不僅可以為醫生節省體力,更延長了手部靈敏度逐漸下降的老醫生的執業年限,讓老醫生也能有第二春!因此醫院願意慷慨的投資這昂貴的醫療機器人。科學家仍持續研發醫療機器人的技術,未來醫生甚至可用google眼鏡和遙控器,在遠端操作機器人執行手術呢!

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講者與觀眾朋友的歡樂大合照

【關於 M. I. C.】 M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高! 本場演講由科技部「科普資源整合運用推廣計畫」支持,PanSci泛科學與國家高速網路與計算中心共同舉辦。

本場演講由科技部「科普資源整合運用推廣計畫」支持,PanSci泛科學與國家高速網路與計算中心共同舉辦。感謝大邑文化支持科普好書 鐵與血之歌。歡迎大家到科技大觀園閱讀更多科學內容。

關於作者

雷漢欣

PanSci的菜菜實習編輯,來自溫馨的動科系,心情好的時候喜歡說「你知道嗎!?」小故事,即使常得到「誰不知道阿.......」的冷眼回應,也不改其志。