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維薩留斯:圖文並茂的人體解剖教科書領導者—《醫學,為什麼是現在這個樣子?》

PanSci_96
・2016/11/27 ・3404字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

大多數學者都認為,當安德烈亞斯.維薩留斯(1514—64 年)出版圖文並茂的解剖教科書時,等於在解剖學史上寫下嶄新的一頁。

安德烈亞斯.維薩留斯(Andreas van Wesel)。圖/By Attributed to Jan van Calcar (circa 1499–1546/1550) - Unknown, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=457255
安德烈亞斯.維薩留斯(Andreas van Wesel)。圖/By Attributed to Jan van Calcar (circa 1499–1546/1550) – Unknown, Public Domain, wikimedia commons.

維薩留斯出生於布魯塞爾,接受人文主義醫學教育,可以說是承繼蓋倫思想的弟子。他在巴黎學會解剖學原則後,首先去魯汶,隨後就前往帕多瓦,儘管是一名內科醫師,卻被派去擔任外科手術和解剖學講師。自 1530 年代末,維薩留斯先後出版了一些給醫學生參考的圖解和教科書,包括圖繪解剖結構、對蓋倫和艾爾.拉齊著作的評論,以及對放血理論與方法的討論。不過一直要到 1543 年,他出版《人體的構造》(De humani corporis fabrica,通常簡稱為《構造論》,才真正奠定了維薩留斯在現代醫學解剖中的領導地位。

《構造論》一共有七冊,側重不同的身體系統,並附有可能是由畫家揚.凡.喀爾卡爾(Jan van Kalcar,c., 1499—1545 年)所繪的精美圖畫。這套書展現出骨骼、肌肉和循環系統的結構,還有神經的分布、器官在腹腔和胸腔的排列與結構,以及顱骨和大腦的構形。《構造論》出版時還搭配有總結式的簡易讀本(Epitome),便利學生研讀。插圖採用當時藝術家約定成俗的畫法,要表現身體各部位保持在動態或某種姿勢下的狀態,背景是理想化的鄉村景色,這一點更加彰顯出解剖學家的高超技術,同時也能提升解剖的大眾接受度,將其廣泛滲透到文化中。

維薩留斯的《人體的構造》(De humani corporis fabrica, 1543 年)。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》
維薩留斯的《人體的構造》(De humani corporis fabrica, 1543 年)。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》

蓋倫信徒的反叛

儘管維薩留斯是蓋倫思想的信徒,但是在詳細嚴謹的觀察後,他漸漸地開始駁斥蓋倫的解剖學和生理學。

《構造論》揭露出不少承自古代人體知識的誤謬。維薩留斯表示人的心臟是由四個腔室所組成,而不是三個,而且兩個心室之間並不如蓋倫所推測的具有孔洞;肝臟並不具有五葉;在人體循環系統中,並沒有蓋倫所謂的「神奇血管網」(rete mirabile),即一處由動脈和靜脈構成的網絡,會將生命衝動(élan vital)和血液轉變成「動物精神」。在《構造論》後續的版本中,維薩留斯修訂他的初步觀察,並且納入修正過的資訊和其他詳盡的細節,凡此種種都有助於加速文藝復興時期這場描述性的解剖學革命。

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維薩留斯對其解剖發現的解釋,先後遭到那些奉蓋倫文本為圭臬的解剖學家和醫師的批評。然而,《構造論》的出版,不僅徹底改變了維薩留斯的生活,讓他平步青雲,擔任宮廷醫師和軍醫,也改變了醫學史。

在 1543 年之後,解剖學成為自成一格的重要研究領域。過去從事解剖屍體常為人鄙夷,有時還會牽涉到非法買賣屍體的醜聞,但最終,在整個歐洲,這成為良好醫學教育的基礎。《構造論》的卷首,以及荷蘭畫家林布蘭(Rembrandt van Rijn, 1606—69 年)在 1632 年所繪的《尼古拉斯‧吉爾普博士的解剖課》(The Anatomy Lesson of Dr Nicolaes Tulp),見證了文藝復興時期和近代早期對解剖學的熱情,當時在帕多瓦、波隆納、萊頓、烏普薩拉和其他地方的大學,都有醫學生、外科醫師和醫師在新建的解剖劇院中齊聚一堂,觀察人體解剖的過程。

林布蘭的《尼古拉斯‧吉爾普博士的解剖課》。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》
林布蘭的《尼古拉斯‧吉爾普博士的解剖課》。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》

維薩留斯絕對不是第一個強調解剖(也稱為驗屍)對行醫深具重要性的人,但他無疑是最有影響力的。他對人體的功能性解剖研究啟發了麥克.塞爾維特(Michael Servetus, 1511—53年)、巴爾特洛摩.育斯塔奇(Bartolo meo Eustachi, 約 1500—74 年)、加布里埃爾.法洛皮歐(Gabriele Falloppio, 1523—62 年)和海歐納莫斯.法布里西可斯.阿奎潘東特(Hieronymus Fabricius ab Acquapendente, 約 1533—1619 年)等人後來的研究。

他們的研究顯示出許多人體解剖構造和其生理方面的重要性,諸如:連接咽喉到中耳的耳咽管(Eustachian tubes)、子宮與輸卵管(Fallopian tubes)、靜脈瓣膜的存在(法布里西可斯稱此為「小門」)、胎兒發育和分娩的機制以及肺循環。這些解剖方法流傳了下來,其中一項便是持續臨床觀察,或用感官從外來判定人體構造與診斷疾病。當然,許多人體生理學的爭議,像是男性和女性在受孕中扮演的相對角色,就無法單靠解剖學來解釋。然而,在約翰.凱斯(John Caius, 1510—73 年)等傑出醫師的努力下,解剖學終於納入英國醫學體系,主要在牛津大學和劍橋大學教授。

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解剖學延伸出的外科手術發展

維薩留斯解剖學也影響到往後外科手術的發展。不論是在東方還是西方,手術知識傳統上是來自於治療戰爭中的刀傷或槍傷,或是在居家環境或工作場所中處理傷害或燒傷的經驗。

在十五、十六世紀,軍隊經驗一直是西方外科手術的學習來源。在引進火繩槍和滑膛槍這類由槍口填充的槍支後,槍傷的數量大幅增加。滑膛槍的傷害往往相當嚴重,傷口又會受到泥土和衣服的污染。外科醫師會用器具撐開傷口,倒入沸騰的熱油,燒灼傷口,但因感染造成的死亡幾乎無法避免。四肢受傷時也是以同樣殘忍的手法處理,截肢之後,以燒紅的鐵片來封住傷口。在中國和印度,手術不太受人歡迎,不過還是會用來切除白內障、治療骨折和清除體內異物,而且東方的外科醫師日漸受到西方手術技巧的影響。

戰爭造成的傷害成為外科醫師們手術的經驗來源。圖/By U.S. Army - This media is available in the holdings of the National Archives and Records Administration, cataloged under the ARC Identifier (National Archives Identifier) 531177.This tag does not indicate the copyright status of the attached work. A normal copyright tag is still required. See Commons:Licensing for more information.English | Español | Français | Italiano | Македонски | മലയാളം | Nederlands | Polski | Português | Русский | Slovenščina | Türkçe | Українська | Tiếng Việt | 中文(简体) | 中文(繁體) | +/−Transferred from en.wikipedia to Commons by Magnus Manske using CommonsHelper.(Original text: This version downloaded from U.S. National Archives. Image ID 111-SC-187247.), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13459430
戰爭造成的傷害成為外科醫師們手術的經驗來源。圖/By U.S. Army, Public Domain, wikimedia commons.

文藝復興時期最重要的,或許也是最有爭議性的外科醫師是安布魯瓦茲.帕黑(1510—90 年),他曾在巴黎的主宮醫院(Hôtel Dieu)擔任助理外科醫師,同時也支援法國軍隊,擔任戰場的外科醫師。

帕黑根據維薩留斯的研究以及希臘羅馬和阿拉伯專家的著作,推出許多創新的手術技術。特別的是,他拒絕使用熱鐵板和熱油來燒灼傷口這種殘酷的方式,而改用比較溫和、不具侵入性的方式,用調合的雞蛋、玫瑰油和松節油來包紮創傷。此外,他率先用結紮線或絲線綁住血管,在截肢時阻止出血,並且改善骨折療法,還提出了對分娩管理的見解。帕黑另一件著名的事蹟是駁斥胃石,大眾長期迷信動物的腸胃結石具有療效,但透過一系列的實驗,他證實這種石頭並沒有解毒的效果,帕黑的努力有助於建立醫療實踐的理性基礎。

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進行手術會產生難以忍受的痛苦和危險。文藝復興和近代早期還沒有可靠的麻醉劑可用,這時代的外科醫師會將他們的病患綁在手術台上,給他們喝草藥飲料,以減輕疼痛。在整個近代早期最常見和最成功的手術是「取石術」(lithotomy),通常是以特別設計的手術刀和鑷子,經過會陰,打開膀胱後移除結石。有些病患存活了下來,但多數時候手術都是致命的。

不過,在文藝復興時期,由於新的解剖知識以及更普遍投入人道的手術,手術逐漸獲得改善,也就是說,外科手術在外科醫師的手術技巧加上內科醫師的邏輯和學習之下,逐漸成為一門專業知識。此領域就跟藝術和解剖學一樣,最初是以古代的審美標準以及希波克拉底和蓋倫的智慧作為實踐的理論基礎。

解剖和手術的新技術並不廣為接受,但是希臘和羅馬的古老權威也沒有繼續獲得支持。許多議題都引發爭議,諸如解剖屍體的道德和危險性、讓患者進行危險手術的道德考量、外科醫師的專業地位,以及不同手術的相對益處。在印度和中國,還有歐洲和北美,醫師對於剖腹產的道德問題抱持不同的看法,因為這種手術通常會導致母親死亡。儘管執行精細外科手術經常有諸多道德和技術上的阻礙,文藝復興時期的外科手術、藝術和解剖學的進展,還是啟動了對希波克拉底和蓋倫體液論的駁斥風潮,促進人們以新的實驗方法來求取科學知識和進行臨床實踐。


臉譜10月_醫學,為什麼是現在這個樣子_立體書封W600(0809)

 

本書摘自《 醫學,為什麼是現在這個樣子?:從宗教、都市傳染病到戰地手術,探索人類社會的醫病演變史 》臉譜出版

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

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很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

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因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

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現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

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然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

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為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

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為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

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工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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從《哈利波特》的尖叫植物認識麻醉史!——《奇怪的生物知識增加了》
聚光文創_96
・2021/10/09 ・1915字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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  • 作者/蘇仁福、曾明騰
  • 繪者/Oliver Wei、卡斯威爾

藥到命除

麻醉用的藥物其實自古就有,例如:酒精、曼德拉草(Mandragora)、天仙子、大麻、鴉片等等,有些醫師為了減輕病人的疼痛,甚至連催眠也用上了。

酒精的麻醉歷史最為古老,據說西元前三千年,人們就已經開始將酒精運用於麻醉之上。

除了酒精,鴉片的歷史也同樣淵源流長。

西元一五〇到二〇〇年,希臘軍醫迪奧斯科里德斯(Pedanius Dioscorides),則是不做選擇兩種都要,他使用的正是在《哈利波特》中擔任解藥一角的曼德拉草。

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《哈利波特》中的「魔蘋果」(即為曼德拉草)是喜怒無常的人形植物,尖叫聲極為致命。圖/GIPHY

迪奧斯科里德斯的麻醉配方,是以紅酒燉煮曼德拉草的根部,讓病人在進行截肢手術之前喝下,目的是為了使病人陷入沉睡並幫助止痛;他也是第一位使用麻醉(Anesthesia)這個術語的人。

在越過海洋的遙遠東方,同時期的華佗,則成為醫學史上第一位使用麻醉藥——也就是鼎鼎大名的「麻沸散」——來進行外科手術的醫師。

可惜的是,無論東方西方,這些麻醉藥物的處方並沒有流傳下來,湮沒在歷史之中;幾個世紀之後,回教世界的醫生又轉身投入各種草藥的懷抱,並且藉此來為病患止痛。

這些草藥不僅劑量難以控制,止痛的效果也同樣需要打上問號。許多病人不是在手術途中,因為疼痛而呼天搶地,就是悲傷的陷入長眠,從此一睡不醒。

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圖/聚光文創提供

別擔心,在現代的手術中,這些難以預期的草藥已經不再被人們使用;然而在那個遙遠的年代,強壯的助手依然是外科手術的必備要素。

如果你想問,在沒有麻醉的手術臺上,該如何處理疼痛問題?當然是忍啊!忍無可忍,就繼續再忍!畢竟,那個年代可沒有安心亞能幫你呼呼。

英國研究、美國取樂

「乙醚」的發現,無異是麻醉史上最重要的第一步。

這個玩意兒來自於十三世紀一位煉金術士的配方,因為其味甘甘,當時還被取名為「甜礬」。一直到十七世紀,一位來自瑞士的醫生(同時也是煉金術師)──帕拉塞爾蘇斯(Paracelsus)才發現,這傢伙除了甜,居然還具備著令人意外的止痛效果。

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只可惜,身為內科醫師的帕拉塞爾蘇斯和外科手術臺不熟,因此沒能發揮乙醚的鎮痛專才。

被稱為「笑氣」的氧化亞氮(Nitrous Oxide, N2O),則為麻醉史取得另一項重大的進展。

一七二二年,英國化學家普利斯特利(Joseph Priestley)首先發現了這種氣體;一八〇〇年,同為英國化學家的戴維(Humphrey Davy)則經由觀察得知,這款氣體可以讓吸入它的人感到十分愉快,並且興奮的捧腹大笑,他因此將它稱為「笑氣」。

之後,戴維更進一步的發現(這其實是他親自吸入後的心得),笑氣,居然也可以舒緩牙痛!再之後,戴維的助手法拉第也發現,吸入乙醚和吸入氧化亞氮的效果差不多,都能夠舒緩疼痛。

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無論是乙醚還是笑氣,即便它們的止痛效果在十八世紀已逐漸為人所知,依然要等到十九世紀的中期,才真正被人們當作麻醉劑使用。

戴維的笑氣實驗。圖/聚光文創提供

散播歡樂的笑氣,在傳入大西洋對岸的美國之後,成為一種超時髦的取樂方法。

除了用以享樂,當時還有兩種醫生,對笑氣的麻醉效果深感興趣。一種是需要進行深度全身麻醉的外科醫師,至於另外一種,則是需要進行局部麻醉的牙醫師們。

當時的美國醫學院與牙醫學院的醫學生們,甚至會不定時的舉辦「乙醚狂歡會」與「笑氣派對」,號稱吸了之後,恐怖感↓ 愉悅感↑,連大腦都在顫抖抖抖抖抖。

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一八四二年,一位參加過「乙醚狂歡會」的學生根據自身經驗,向他的牙醫波普(Eljia Pope)提出建議,認為乙醚或許可以幫助需要拔牙的病患來消除疼痛。

波普真的採納了這個建議,將乙醚使用在一位需要拔牙的女病患身上,這名女病患,因此成為史上第一位經歷「無痛拔牙」的患者。

說起來,無痛拔牙可真是個好東西,時至今日,因為醫學技術的進步與麻醉的普及,(成年的)病人也因此技術,不再視拔牙為畏途(應該吧)。

——本文摘自《奇怪的生物知識增加了》,2021 年 10 月,聚光文創

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聚光文創_96
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據說三人出版社就算得上中型規模,也許是島嶼南方太過溫暖,我們對出版業的寒冬始終抱持著浪漫與天真。 作者們說,出版市場很艱困,但我們依然想在翻譯領軍的文學市場中,為本土的作者、原創故事發聲。 喜歡做為升學孩子減輕壓力的書,不要厚重百科類型、沒有艱澀的專有名詞,很多重大發現的背後故事更值得我們好好品味。

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維薩留斯:圖文並茂的人體解剖教科書領導者—《醫學,為什麼是現在這個樣子?》
PanSci_96
・2016/11/27 ・3404字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

大多數學者都認為,當安德烈亞斯.維薩留斯(1514—64 年)出版圖文並茂的解剖教科書時,等於在解剖學史上寫下嶄新的一頁。

安德烈亞斯.維薩留斯(Andreas van Wesel)。圖/By Attributed to Jan van Calcar (circa 1499–1546/1550) - Unknown, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=457255
安德烈亞斯.維薩留斯(Andreas van Wesel)。圖/By Attributed to Jan van Calcar (circa 1499–1546/1550) – Unknown, Public Domain, wikimedia commons.

維薩留斯出生於布魯塞爾,接受人文主義醫學教育,可以說是承繼蓋倫思想的弟子。他在巴黎學會解剖學原則後,首先去魯汶,隨後就前往帕多瓦,儘管是一名內科醫師,卻被派去擔任外科手術和解剖學講師。自 1530 年代末,維薩留斯先後出版了一些給醫學生參考的圖解和教科書,包括圖繪解剖結構、對蓋倫和艾爾.拉齊著作的評論,以及對放血理論與方法的討論。不過一直要到 1543 年,他出版《人體的構造》(De humani corporis fabrica,通常簡稱為《構造論》,才真正奠定了維薩留斯在現代醫學解剖中的領導地位。

《構造論》一共有七冊,側重不同的身體系統,並附有可能是由畫家揚.凡.喀爾卡爾(Jan van Kalcar,c., 1499—1545 年)所繪的精美圖畫。這套書展現出骨骼、肌肉和循環系統的結構,還有神經的分布、器官在腹腔和胸腔的排列與結構,以及顱骨和大腦的構形。《構造論》出版時還搭配有總結式的簡易讀本(Epitome),便利學生研讀。插圖採用當時藝術家約定成俗的畫法,要表現身體各部位保持在動態或某種姿勢下的狀態,背景是理想化的鄉村景色,這一點更加彰顯出解剖學家的高超技術,同時也能提升解剖的大眾接受度,將其廣泛滲透到文化中。

維薩留斯的《人體的構造》(De humani corporis fabrica, 1543 年)。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》
維薩留斯的《人體的構造》(De humani corporis fabrica, 1543 年)。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》

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蓋倫信徒的反叛

儘管維薩留斯是蓋倫思想的信徒,但是在詳細嚴謹的觀察後,他漸漸地開始駁斥蓋倫的解剖學和生理學。

《構造論》揭露出不少承自古代人體知識的誤謬。維薩留斯表示人的心臟是由四個腔室所組成,而不是三個,而且兩個心室之間並不如蓋倫所推測的具有孔洞;肝臟並不具有五葉;在人體循環系統中,並沒有蓋倫所謂的「神奇血管網」(rete mirabile),即一處由動脈和靜脈構成的網絡,會將生命衝動(élan vital)和血液轉變成「動物精神」。在《構造論》後續的版本中,維薩留斯修訂他的初步觀察,並且納入修正過的資訊和其他詳盡的細節,凡此種種都有助於加速文藝復興時期這場描述性的解剖學革命。

維薩留斯對其解剖發現的解釋,先後遭到那些奉蓋倫文本為圭臬的解剖學家和醫師的批評。然而,《構造論》的出版,不僅徹底改變了維薩留斯的生活,讓他平步青雲,擔任宮廷醫師和軍醫,也改變了醫學史。

在 1543 年之後,解剖學成為自成一格的重要研究領域。過去從事解剖屍體常為人鄙夷,有時還會牽涉到非法買賣屍體的醜聞,但最終,在整個歐洲,這成為良好醫學教育的基礎。《構造論》的卷首,以及荷蘭畫家林布蘭(Rembrandt van Rijn, 1606—69 年)在 1632 年所繪的《尼古拉斯‧吉爾普博士的解剖課》(The Anatomy Lesson of Dr Nicolaes Tulp),見證了文藝復興時期和近代早期對解剖學的熱情,當時在帕多瓦、波隆納、萊頓、烏普薩拉和其他地方的大學,都有醫學生、外科醫師和醫師在新建的解剖劇院中齊聚一堂,觀察人體解剖的過程。

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林布蘭的《尼古拉斯‧吉爾普博士的解剖課》。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》
林布蘭的《尼古拉斯‧吉爾普博士的解剖課》。(倫敦,惠康圖書館)圖/《醫學,為什麼是現在這個樣子?》

維薩留斯絕對不是第一個強調解剖(也稱為驗屍)對行醫深具重要性的人,但他無疑是最有影響力的。他對人體的功能性解剖研究啟發了麥克.塞爾維特(Michael Servetus, 1511—53年)、巴爾特洛摩.育斯塔奇(Bartolo meo Eustachi, 約 1500—74 年)、加布里埃爾.法洛皮歐(Gabriele Falloppio, 1523—62 年)和海歐納莫斯.法布里西可斯.阿奎潘東特(Hieronymus Fabricius ab Acquapendente, 約 1533—1619 年)等人後來的研究。

他們的研究顯示出許多人體解剖構造和其生理方面的重要性,諸如:連接咽喉到中耳的耳咽管(Eustachian tubes)、子宮與輸卵管(Fallopian tubes)、靜脈瓣膜的存在(法布里西可斯稱此為「小門」)、胎兒發育和分娩的機制以及肺循環。這些解剖方法流傳了下來,其中一項便是持續臨床觀察,或用感官從外來判定人體構造與診斷疾病。當然,許多人體生理學的爭議,像是男性和女性在受孕中扮演的相對角色,就無法單靠解剖學來解釋。然而,在約翰.凱斯(John Caius, 1510—73 年)等傑出醫師的努力下,解剖學終於納入英國醫學體系,主要在牛津大學和劍橋大學教授。

解剖學延伸出的外科手術發展

維薩留斯解剖學也影響到往後外科手術的發展。不論是在東方還是西方,手術知識傳統上是來自於治療戰爭中的刀傷或槍傷,或是在居家環境或工作場所中處理傷害或燒傷的經驗。

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在十五、十六世紀,軍隊經驗一直是西方外科手術的學習來源。在引進火繩槍和滑膛槍這類由槍口填充的槍支後,槍傷的數量大幅增加。滑膛槍的傷害往往相當嚴重,傷口又會受到泥土和衣服的污染。外科醫師會用器具撐開傷口,倒入沸騰的熱油,燒灼傷口,但因感染造成的死亡幾乎無法避免。四肢受傷時也是以同樣殘忍的手法處理,截肢之後,以燒紅的鐵片來封住傷口。在中國和印度,手術不太受人歡迎,不過還是會用來切除白內障、治療骨折和清除體內異物,而且東方的外科醫師日漸受到西方手術技巧的影響。

戰爭造成的傷害成為外科醫師們手術的經驗來源。圖/By U.S. Army - This media is available in the holdings of the National Archives and Records Administration, cataloged under the ARC Identifier (National Archives Identifier) 531177.This tag does not indicate the copyright status of the attached work. A normal copyright tag is still required. See Commons:Licensing for more information.English | Español | Français | Italiano | Македонски | മലയാളം | Nederlands | Polski | Português | Русский | Slovenščina | Türkçe | Українська | Tiếng Việt | 中文(简体) | 中文(繁體) | +/−Transferred from en.wikipedia to Commons by Magnus Manske using CommonsHelper.(Original text: This version downloaded from U.S. National Archives. Image ID 111-SC-187247.), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13459430
戰爭造成的傷害成為外科醫師們手術的經驗來源。圖/By U.S. Army, Public Domain, wikimedia commons.

文藝復興時期最重要的,或許也是最有爭議性的外科醫師是安布魯瓦茲.帕黑(1510—90 年),他曾在巴黎的主宮醫院(Hôtel Dieu)擔任助理外科醫師,同時也支援法國軍隊,擔任戰場的外科醫師。

帕黑根據維薩留斯的研究以及希臘羅馬和阿拉伯專家的著作,推出許多創新的手術技術。特別的是,他拒絕使用熱鐵板和熱油來燒灼傷口這種殘酷的方式,而改用比較溫和、不具侵入性的方式,用調合的雞蛋、玫瑰油和松節油來包紮創傷。此外,他率先用結紮線或絲線綁住血管,在截肢時阻止出血,並且改善骨折療法,還提出了對分娩管理的見解。帕黑另一件著名的事蹟是駁斥胃石,大眾長期迷信動物的腸胃結石具有療效,但透過一系列的實驗,他證實這種石頭並沒有解毒的效果,帕黑的努力有助於建立醫療實踐的理性基礎。

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進行手術會產生難以忍受的痛苦和危險。文藝復興和近代早期還沒有可靠的麻醉劑可用,這時代的外科醫師會將他們的病患綁在手術台上,給他們喝草藥飲料,以減輕疼痛。在整個近代早期最常見和最成功的手術是「取石術」(lithotomy),通常是以特別設計的手術刀和鑷子,經過會陰,打開膀胱後移除結石。有些病患存活了下來,但多數時候手術都是致命的。

不過,在文藝復興時期,由於新的解剖知識以及更普遍投入人道的手術,手術逐漸獲得改善,也就是說,外科手術在外科醫師的手術技巧加上內科醫師的邏輯和學習之下,逐漸成為一門專業知識。此領域就跟藝術和解剖學一樣,最初是以古代的審美標準以及希波克拉底和蓋倫的智慧作為實踐的理論基礎。

解剖和手術的新技術並不廣為接受,但是希臘和羅馬的古老權威也沒有繼續獲得支持。許多議題都引發爭議,諸如解剖屍體的道德和危險性、讓患者進行危險手術的道德考量、外科醫師的專業地位,以及不同手術的相對益處。在印度和中國,還有歐洲和北美,醫師對於剖腹產的道德問題抱持不同的看法,因為這種手術通常會導致母親死亡。儘管執行精細外科手術經常有諸多道德和技術上的阻礙,文藝復興時期的外科手術、藝術和解剖學的進展,還是啟動了對希波克拉底和蓋倫體液論的駁斥風潮,促進人們以新的實驗方法來求取科學知識和進行臨床實踐。


臉譜10月_醫學,為什麼是現在這個樣子_立體書封W600(0809)

 

本書摘自《 醫學,為什麼是現在這個樣子?:從宗教、都市傳染病到戰地手術,探索人類社會的醫病演變史 》臉譜出版

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五花八「門」——各種肛門的特異功能
阿咏_96
・2021/07/24 ・2618字 ・閱讀時間約 5 分鐘

一般說到肛門,我們常常會用其他詞來表示,例如「後庭」、「菊花」等等,好像是一個「不可說」的部位一樣,平常和別人聊天時,萬一有人脫口而出它的名字,當下就會想立馬播放「最怕~空氣突然安靜~」尷尬的氣氛幾乎可以讓人窒息。

但很多人不知道的是,「肛門」在演化上有很重要的意義,也跟我們的起源有很大的關係。平常不好提沒關係,我們今天就要來大談特談肛門的厲害!

一切才「肛」開始

看到標題先別驚訝,這個故事要從胚胎時期講起,最早期的胚胎稱為「囊胚 (Blastula) 」後來發育成「原腸胚」時,會形成胚孔 (Blastopore) ,而這個開口之後發育成我們的肛門,因此人類屬於「後口動物 (Deuterostome)」,也就是嘴巴是後來形成的,並非由胚孔發育而來,相反的,胚孔之後發育成嘴巴的,稱為「原口動物 (Protostomia)」;而後口動物除了我們脊索動物門(Chordata) 之外,也包含棘皮動物門 (Echinodermata) ,例如海星,以及有「超強肛門」的海參(至於牠的肛門到底有多厲害,看到最後一段就知道了)。

原口動物與後口動物胚胎發育過程的差異。圖/ Wikimedia common

有肛門?沒肛門?

以人類來說,我們將食物從嘴巴送入體內,中間經過消化系統的處理,最後食物殘渣從肛門排出體外;那現在想像一下,如果消化道的尾端沒有像肛門這樣的開口,殘留的食物便會逆流而上,從原本進食的地方排出去⋯⋯沒錯!從人類的角度來看或許會覺得怪怪的,但數億年前,許多在海裡生活的生物都是只有單一開口,由同一個地方進食、排出殘渣,在現存的生物中,例如海葵、珊瑚等,牠們在進食時一次吃一團食物,然後再從同一個孔排出去,也因此這些生物的消化囊就像是假日大賣場的單道停車場,因為空間有限,必須一進一出才能再進,攝取進體內的量便有一定的限制。

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海葵的肛門。圖 / flickr

肛門的出現,就像是把停車場變成了高速公路,有了交流道之後,生物不需要等上一餐排出去才能繼續吃,而能夠一餐接著一餐,而且消化道變長之後,逐漸分隔成不同區域,各自具有獨特的微生物相,也形成能吸收不同的營養,讓生物能夠從攝食中獲取養份的效率提高,與生物的體型變大、變長以及移動方式的改變也有密切的關係。

酷肛門!

在了解肛門在生物體中的重要程度後,如果你以為肛門只能把食物殘渣排出去,那就太小看它了~接著我們來聊聊世界上百百款的肛門吧!

首先,有些動物的消化道、生殖器和泌尿道的末端合併成一個開口,稱為泄殖腔(cloaca) ,能夠排出糞便、尿液、卵子或精子,像是鳥類、兩棲爬蟲類都有這樣的構造,泄殖腔有時候很方便,譬如雌鳥在和不喜歡的雄鳥交配的時候,就能夠輕鬆地將精子排出去。至於為什麼有些動物的生殖孔和肛門是分開的,但位置卻很接近,這又是另一個故事了。

鳥類的泄殖腔。圖 / Judi Lapsley Miller 

除了泄殖腔外,前面提到海參有「最強肛門」,這不是亂說的,因為海參的肛門不只是一個排廢物的出口,還能作為牠的第二張嘴,可以吞食一些藻類,金價ㄟ「後庭進食」就是海參啦!除此之外,海參消化道的末端旁分出一對樹枝狀的器官,稱為呼吸樹 (respiration tree),可以透過肛門肌肉收縮,將海水吸進體內,藉由吸收海水中的氧氣進行氣體交換,也就是用肛門呼吸(屁之呼吸啾4尼啦~)。

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如果你覺得肛門可以進食和呼吸還不夠看,那接著更猛的是——肛門還可以發動攻擊。海參體內有一個防禦器官稱為「居為業小管 (Cuverian tubules)」,在遭受機械刺激時,會從肛門排出一種白色細絲,這些細絲在海水中會變長,與其他物體接觸時還會變得黏黏的,可以用來纏住捕食者,而且對某些魚類來說是有毒的。

除此之外,有些海參的肛門還有「肛齒 (anal teeth) 」,顧名思義就是長在肛門的牙齒,可以避免一些不請自來的生物,在牠的後庭來去自如;但是其實也有生物能夠自由進出海參的肛門,例如隱魚 (pearlfish) ,牠們不會被居為業小管攻擊,而且也對海參排出的毒素有較強的抵抗力,所以當海參張開肛門呼吸時,有時候你可以看到在裡面蠕動的隱魚們 say hi~,正所謂「全家就是你家,你的肛門就是我家啦!」

最後也是我覺得最酷的是,不是所有生物的肛門都像便利商店一樣 24 小時營業的,2019 年的一篇研究發現有一類櫛水母 Mnemiopsis leidyi 的肛門在排便的時候出現,之後就消失了,而重複排便間隔的時間長短則和體型大小有關,例如幼體約十分鐘、成體一小時左右,換句話說,這是一種「間歇性肛門」,科學家們認為這個發現對肛門演化過程有很大的幫助,若繼續深入研究,有機會找到永久性肛門是如何演化出來的。

關於肛門的故事,大概可以聊個三天三夜,例如肛門的演化也是非常精彩,下次當你提到肛門,但旁邊的人露出「假裝不認識你」的表情時,就可以跟他解釋肛門有多偉大、介紹那些超酷的肛門,然後他就會⋯⋯(自行想像)

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參考資料

  1. Nielsen, C., Brunet, T., & Arendt, D. (2018). Evolution of the bilaterian mouth and anus. Nature ecology & evolution, 2(9), 1358-1376.
  2. Hejnol, A., & Martín-Durán, J. M. (2015). Getting to the bottom of anal evolution. Zoologischer Anzeiger-a Journal of Comparative Zoology, 256, 61-74.
  3. What is Deuterostomes?
  4. Superphylum Deuterostomia
  5. Dean, R., Nakagawa, S., & Pizzari, T. (2011). The risk and intensity of sperm ejection in female birds. The American Naturalist, 178(3), 343-354.
  6. Parmentier, E., & Vandewalle, P. (2005). Further insight on carapid—holothuroid relationships. Marine Biology, 146(3), 455-465.
  7. Flammang, P., Ribesse, J., & Jangoux, M. (2002). Biomechanics of adhesion in sea cucumber Cuvierian tubules (Echinodermata, Holothuroidea). Integrative and Comparative Biology, 42(6), 1107-1115.
  8. Ru, X., Zhang, L., Liu, S., & Yang, H. (2020). Plasticity of respiratory function accommodates high oxygen demand in breeding sea cucumbers. Frontiers in physiology, 11, 283.
  9. Jaeckle, W. B., & Strathmann, R. R. (2013). The anus as a second mouth: anal suspension feeding by an oral deposit‐feeding sea cucumber. Invertebrate Biology, 132(1), 62-68.
  10. Tamm, S. L. (2019). Defecation by the ctenophore Mnemiopsis leidyi occurs with an ultradian rhythm through a single transient anal pore. Invertebrate Biology, 138(1), 3-16.
  11. The Body’s Most Embarrassing Organ Is an Evolutionary Marvel

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