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李斯特誕辰|科學史上的今天:4/5

張瑞棋_96
・2015/04/05 ・1090字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

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李斯特大力鼓吹手術前先消毒,大大降低了術後感染的死亡率。圖/wikimedia

1865 年 8 月,英國格拉斯哥 (Glasgow) 皇家醫院的李斯特醫生檢查了一位 11 歲小男孩的傷勢後陷入沉思。小男孩左腿的複合性骨折恐怕只能截肢了,然而截肢的死亡率高達五成,面對小孩母親驚惶中充滿祈求的眼神,他下定決心:那就放手一搏吧!

其實不只截肢,當時手術後的病患有四成以上都會因為感染而死亡,但大家都不清楚為什麼會感染,只能歸咎於污氣、瘴氣,認為是無可奈何之事。但李斯特意識到傷口化膿是個重要指標,他發現沒有傷口的閉合性骨折,都沒發生感染;相對地,即使傷勢輕微,只要有傷口就很容易化膿感染,因此一定是空氣中有什麼東西從傷口處引發感染。但推論至此他就束手無策了,直到年初他讀到法國化學家巴斯德的論文,一切終於豁然開朗!

巴斯德證明發酵作用與食物腐敗都與微生物有關,他建議三種殺死微生物的方式:過濾、高溫、或是化學溶液。前兩者顯然不適用於人體,因此李斯特只能從化學溶液著手。他先用小動物做實驗,但試了幾種化學物質都不理想,後來聽說石碳酸可以防止污水發臭,一試之下果然有用,如今或許該試試看能不能救這小男孩了。

李斯特用石碳酸溶液擦拭手術器具,並噴灑於手術室四周與空氣中。開完刀後再用浸泡過石碳酸溶液的紗布一層一層的敷在傷口上,與空氣隔絕。結果男孩的傷口果然完全沒有化膿感染,健康出院。李斯特自此手術都用這樣的消毒措施,在三年之內所做的 40 例截肢手術之中,只有 6 例感染死亡,死亡率從將近五成降到一成五,已足以證明消毒的成效。

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然而儘管李斯特大力鼓吹同事在開刀之前洗手、換上乾淨的手術袍,但大多數人對於細菌說仍嗤之以鼻,因此依然故我,不願改變習慣,遑論還要麻煩地進行消毒。他於 1867 年在《柳葉刀》(The Lancet) 期刊上先後發表了六篇論文,但是自己英國同胞卻冷淡以對,反而是德國醫界大力推廣,並積極改善消毒方法。隨著各地引進消毒措施的醫院因手術感染的死亡率明顯下降後,李斯特終於在十幾年後獲得各國一致的讚揚,並獲頒男爵的爵位。

李斯特沒忘記飲水思源。他於 1874 年寫信給巴斯德感謝他的研究與創見,而巴斯德也積極將李斯特的臨床實驗介紹給法國醫界。兩人成為一生至交,共同推廣微生物學的觀念。因為李斯特,醫護人員才懂得消毒的重要,而讓手術變得更加安全,拯救了無數人的生命,李斯特也因此享有「現代手術之父」的美譽。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 951 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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3 萬年前截肢手術,婆羅洲有史前黑傑克?
寒波_96
・2022/12/02 ・2362字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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即使沒有現代的醫療知識,古人也能進行截肢這類外科手術,不過手術很成功,但是病人死掉的狀況也不意外。一項考古研究宣稱發現已知最早的截肢手術,地點位於東南亞的婆羅洲雨林,年代距今 3.1 萬年。那麼久以前的原始人,真的有能力截肢嗎?

請注意,本文包含人類遺骸的圖像。

3.1 萬年前手術成功,而且病人活著?

之前知道最早的截肢手術年代是 7000 年前,法國新石器時代的 Buthiers-Boulancourt 遺址。

這項研究調查的地點是一處名喚 Liang Tebo 的石灰岩洞,位於婆羅洲東部。考古學家在這兒尋獲一位長眠者 TB1,估計於 3.1 萬年前去世。此時處於舊石器時代,一小群一小群人們不長期定居,沒有農業,以採集、狩獵維生。

考古學家由埋葬狀況判斷,排場儘管簡陋,應該為他人有意識的體面墓葬,骨頭保存相當完整。估計去世時 20 歲左右,憑藉骨盆無法判斷性別,他的身高不矮,可能是男生或高個子的女生。

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遺址位於圖中的紅框內。婆羅洲如今是東南亞外海的島嶼,冰河時期海平面較低時,卻直接連結東南亞大陸。圖/參考資料 1

經歷好幾萬年的歲月,遺骸少掉一些部位也很合理。然而,這位就是少掉左小腿中段以下的骨頭。考古學家仔細分析後,判斷他經歷過小腿的截肢(amputation)手術,之後至少又經過 6 到 9 年,直到去世。

考古學家根據什麼理由判斷他是截肢,而不是一般的斷腿呢?主因是他的小腿骨斷面非常平整,不像是事故摔斷,也沒有感染的跡象,表示腿骨離開身體後沒有造成嚴重的病變。

他左小腿保留的脛骨(tibia)和腓骨(fibula)尺寸比右邊小,明顯有生長落差。推論他在 10 歲多時由於未知原因,被身邊的人用某種利器將左邊小腿骨切斷,而且照護得宜,又生活至少 6 年,去世時受到妥善埋葬。

如果上述推論正確,這位 3.1 萬年前的東南亞人,就是世上截肢手術最早的成功紀錄。

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遺骸 TB1 的下半身。圖/參考資料 2

東南亞的史前黑傑克

執行手術的工具不明,肯定不是金屬,可能是黑曜石或某種石材,或是鋒利的貝殼或骨製器具,甚至是加工處理過的竹子,都可能用於切斷骨骼,或是在手術中使用。

截肢不是簡單的小手術,當時的婆羅洲人懂得截肢手術需要的消毒、麻醉、止痛嗎?

即使是身強體壯的(十幾歲)原始人,完全沒有藥物輔助下,要在截肢後全身而退,連明顯感染都沒有,想來不太可能。當地環境一定找得到可供藥用的植物,雖然缺乏直接證據,不過可以假設施術者懂得這些知識。

手塚治虫創作的角色「怪醫黑傑克」開刀出神入化,黑傑克也成為動手術的代名詞。婆羅洲的史前黑傑克是如何習得開刀技能呢?

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我自己的想法是,古早人處理動物時,可以獲得不少練習機會,對於骨、肉、血想必不會陌生。在決定截肢的時候,操刀者應該自認有成功的機會,有信心又技術熟練地下刀,否則不會有如此漂亮的手術結果。

截肢者想像圖。圖/參考資料 4

光憑極為零星的考古調查,無法估計當時的截肢狀況,不清楚這位是成功的特例,或是大批犧牲者中唯一的幸運兒。只能確定當時的婆羅洲人,不只已經有相關的醫療知識,還有團隊照顧的精神。

考古沒有發現,不等於真的沒有,也要考慮到遺骸保存的狀況。成功的截肢手術會在四肢留下痕跡,但是舊石器時代的遺骸,四肢骨頭保存往往不全,考古上難以辨識。我猜舊石器時代應該有更多截肢的成功案例,大部分卻無法被我們知曉。

之前研究得知東南亞的婆羅洲、蘇拉威西這塊區域,超過 4 萬年前便有壁畫等藝術創作。史前黑傑克與截肢者所屬的人群,應該和藝術家有關連。醫療、藝術,果然皆為高端的人類技能。

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延伸閱讀

參考資料

  1. Maloney, T. R., Dilkes-Hall, I. E., Vlok, M., Oktaviana, A. A., Setiawan, P., Priyatno, A. A. D., … & Aubert, M. (2022). Surgical amputation of a limb 31,000 years ago in Borneo. Nature, 609(7927), 547-551.
  2. Earliest known surgery was of a child in Borneo 31,000 years ago
  3. Prehistoric child’s amputation is oldest surgery of its kind
  4. World’s oldest amputation: Foot removed 31,000 years ago—without modern antibiotics or painkillers
  5. Buquet-Marcon, C., Philippe, C., & Anaick, S. (2007). The oldest amputation on a Neolithic human skeleton in France. Nature Precedings, 1-1.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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傷口的處置迷思,你中了幾個?乳膏不能塗在傷口上、碘酒其實不利於傷口痊癒!——《了不起的人體:如此精妙,如此有趣,說不定還能救你一命》
如何出版
・2022/07/27 ・1894字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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輕微的擦傷,其實不用消毒?

以前如果有擦傷或是割傷,第一步一定是消毒。不論家裡或學校的保健室,必備外傷用的消毒液,諸如酒精製劑、碘酒、白藥水、俗稱「紅藥水」的紅溴汞等,商品種類繁多。

但是近年來已經發現消毒液不利於傷口痊癒。因此除了特殊的狀況,基本上傷口不用消毒,用自來水仔細把砂土、泥巴之類的異物洗乾淨就夠了,不用拚命忍受消毒液碰到傷口的疼痛。

近年來已經發現消毒液不利於傷口痊癒。圖/Pixabay

在醫院也是一樣。一般而言,較深、需要縫合的傷口會事前消毒,如果不是就不用消毒。因為長久以來的習慣,很多人都認為「傷口需要消毒」,所以或許會有人不滿「都特別去醫院了,竟然不幫我消毒」,不過輕傷「不消毒」才是正確的做法。

可能會有人懷疑「不消毒的話傷口不會化膿嗎?」的確,如果細菌從傷口處侵入並繁殖,就會引起感染(化膿),但就像前面提到的,皮膚本來就常態性會有細菌和我們共生,消毒的瞬間會把這些細菌都殺死,之後就無法防止旁邊的細菌進入傷口,倒不如定期把傷口清洗乾淨還比較重要

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傷口保持「濕潤」有助於傷口癒合?

一般而言,輕傷不使用抗菌藥物,是因為在預防感染上沒有作用。

傷口在剛開始被感染時,以「治療」為目的使用抗菌藥物是合理的,但是以「預防」為目的是無效的。在還沒感染之前就趕盡殺絕,就像還沒發生犯罪之前就把人逮捕一樣。

但是汙染嚴重的傷口例外。例如被貓狗等動物咬傷,相較於普通的傷口來說感染風險很高,因此會以預防為目的使用抗菌藥物。此外如前所述,在確認傷口汙染程度和疫苗接種時間後,也有可能需要注射破傷風疫苗。

傷口管理上的想法已經大為改變。以前是認為要「乾乾的」,讓傷口保持乾燥比較好;但近年來卻發現讓傷口維持濕潤比較快痊癒,所以通常會在傷口抹上軟膏,以維持濕潤的環境。

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近年來發現讓傷口維持濕潤比較快痊癒,所以通常會在傷口抹上軟膏,以維持濕潤的環境。圖/Pexels

外用藥的軟膏和乳膏常常會被搞混,其實完全不同。軟膏類是由藥物成分及基劑所構成,並不是將藥物成分塗抹在皮膚上,而是將藥物成分溶於基劑中再抹上去。

此外,軟膏的基劑是油性成分(凡士林等),乳膏在油性成分之外還含有水分。因此軟膏黏性較強、保濕力較高,對皮膚刺激也比較少;而乳膏水潤滑順、黏性較差、對皮膚刺激性較強,不能使用在傷口部位。所以要塗在傷口上的話,要選用軟膏。

漱口可以沖掉喉嚨的病毒嗎?效果有限!

在醫學的世界裡,有些過去以為是正確、大家都深信不疑的事,在之後的研究中才發現是錯誤……這樣的例子不少,傷口處置正是最典型的例子之一。

其他還有類似的案例,例如漱口藥。

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以前像碘酒之類的漱口藥,被認為有預防感冒的效果,但近年發現用自來水就綽綽有餘。

現在用自來水就能有效預防感冒已經成為「理所當然」,實際上,醫院除非有特殊理由,否則不會以預防感冒或治療為目的地開立漱口藥。

現在用自來水就能有效預防感冒已經成為「理所當然」,醫院除非有特殊理由,否則不會以預防感冒或治療為目的地開立漱口藥。圖/Pexels

漱口藥本身的效果也被認為是有限的。在新冠肺炎對策中,也不斷宣導「勤洗手、戴口罩、避免密集密切接觸」,但並沒有「漱口」這項。

漱口或許可以將附著在喉嚨上的病原體沖刷掉,但是在下一個瞬間吸入飛到眼前的飛沫,那漱口的效果就前功盡棄了。這就是為什麼在傳染對策上,漱口的優先順位不高的理由。

雖說如此,像這種「感覺原因很合理的說明」,在之後的研究被翻盤,醫學史上也經常發生。即使現在手邊的材料看起來很合理的說明,那也不過是「暫時的正確答案」而已。

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——本文摘自《了不起的人體:如此精妙,如此有趣,說不定還能救你一命》,2022 年 7 月,如何出版,未經同意請勿轉載。

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防止空氣傳染要訣:避免群聚、室內通風、加上口罩輔助
寒波_96
・2021/05/28 ・4272字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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過去一年半來 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)席捲世界,其病原體 SARS 二世冠狀病毒(SARS-CoV-2)的傳染力可以很強。這種全新的傳染病怎麼傳染,該如何預防,我們的認識不斷翻新。

如今知道常見口號「戴口罩、勤洗手」對防疫有用,卻不是最重要的事;更關鍵的是減少接觸、避免群聚,尤其「長期不通風的室內」,可謂傳播病毒的溫床。

除了戴口罩、勤洗手,也要注意減少接觸、避免群聚。圖 / 熊本縣提供

阻止空氣傳染:從防範飛沫到重視氣膠

SARS 二世冠狀病毒主要由空中傳播(airborne),可以想像成空軍,落到地面便威力大減,因此防空是第一要務。有時學術上有些混淆,一般人不計較數字的話,簡單說可以分為兩類:

較大的飛沫、較小的氣膠。

飛沫分子大,離開感染者的身體後,飛行不遠就會墜毀,空中停留時間短。「社交距離」就是為了防止這類傳播:把距離拉開,不直接被飛沫擊中。即使仍有機會觸摸落到表面的病毒,只要搭配洗手和清潔,便能有效阻絕傳染大部份的可能性。

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氣膠(aerosol)分子小,正常的呼吸、講話都會產生不少。離開身體後由於比較輕,漂浮距離遠,可以存在空氣中一段時間。因此應付飛沫的手段:拉開社交距離和洗手,對於由氣膠輸送病毒的空氣傳染,效果有限。口罩在此展現價值,卻又引起許多爭議。

拉開社交距離可以防止飛沫傳染,對氣膠傳染卻效果有限。圖/取自 臺北市勞動力重建運用處

許多台灣人嘲笑洋人不戴口罩,但事實上過去正確的衛生教育並不建議口罩。有病的人戴口罩可以減少感冒病毒外傳機會,但是沒有病的人「戴口罩想防範呼吸道傳染病」,這即使不是邪道,也是「缺乏正確知識」的旁門左道。

如今會從防範飛沫演變為重視氣膠,來自科技的進步。畢竟氣膠分子很小,不容易觀測,最近利用尖端科技的結晶偵測與追蹤氣膠,才更加認識過去被忽略的這塊「空氣傳染」。

這也讓我們深刻體驗,科學知識並非不可撼動的權威,必需根據新證據與時俱進。比起擺出知識權威的派頭教訓草民,科學家更應該時時警惕,自我心靈拷問還有哪裡不足。

漏掉一半空氣,為什麼口罩還會有用?

先不管其他傳染病,如果目的是防範 SARS 二世冠狀病毒,戴一般的醫療口罩有用嗎?這個攸關生死的問題,沒有錯誤的回答是:有時候有用、有時候沒用。

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是否正確配戴口罩是技術問題,戴不好跟沒戴一樣,本來就無法發揮口罩該有的效果。這兒的心靈拷問是:如果口罩能發揮「該有的效果」,效果會有多好?

圖/取自 Bex Glendining

顯而易見的事實是,口罩的漏洞很多。2020 年 6 月一篇討論口罩效果的短文中,提出一個想像:攜帶病毒的氣膠顆粒,大小應該和香菸類似;因此病毒的空氣傳播,或許接近香菸燃燒的傳播,假如聞得到菸味,便意謂病毒有入侵機會。

但是普通的醫療口罩,再怎麼正確使用,還是不可能完全阻擋菸味!難道這表示口罩都是騙人的?

的確,就算台灣也有戴口罩還是被傳染的案例(例如看病時被傳染的 908 號確診者),有些人還懷疑是未知的接觸,實在是輕視空氣傳染的威力。可是也有大量實例支持口罩的防疫效果,矛盾何解?

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根據已知資訊最合理的解釋是:

空氣中的病毒量不同,口罩的阻絕效果,在病毒量不多時足夠、超過一定量則不夠。

傳染能否成功,取決於空氣中的病毒量。量不多時口罩效果很好,超過一定量以後風險大增,口罩也難以發揮作用。圖/取自 Face masks effectively limit the probability of SARS-CoV-2 transmission.

避免群聚、室內通風,口罩在病毒不多時才有效

實測指出一個人在 30 分鐘間,大概可以排放 600 萬個氣膠顆粒,可以想見更多人、更長時間、活動更激烈,累積的數量會更多。而醫療口罩大約能阻擋 30% 到 70% 的顆粒,假如每個顆粒上頭都有病毒,將會有大量病毒穿越口罩。所幸,攜帶病毒的顆粒,比例非常低。

一系列實測、量化、模擬得到結論的大意是:如果空氣中的病毒有限,即使少數能穿透,口罩仍然有足夠的隔離效果;但是當病毒累積超過一定的量,口罩將變得毫無幫助。

可想而知,環境的影響非常非常大。

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空氣流通的室外,正常空氣流動便能分散具有病毒的顆粒,另外像紫外線、高溫、濕度等因素,都會摧毀離開人體的病毒。空中的病毒不容易累積,傳染風險便不高。

相對地,密閉的室內,一旦病毒隨著氣膠進入空中,難以排除之下,容易長期漂浮,時間一長將大幅增加傳染的風險。

室外空氣相對流通,風險大減。但是即使在室外,群聚還是有風險的。圖/取自 新北板橋500例淪重災區 華江黃昏市場一張圖曝「恐怖群聚」

完全免於人與人的接觸不切實際,不過仍然可以避免群聚,這有好幾個作用。一方面是,假如其中存在傳染源,與其接觸的人愈少愈好;另一方面是如果傳染源不只一個,而是兩個,風險不單純只有兩倍,而是更高。

空中病毒量的累積,和傳染風險並非線性關係,一旦超過臨界值,風險會大幅提升。一些案例便是密閉空間中,幾個傳染源傳染給一大群人。

口罩的防疫效果是雙向的,對於沒有感染的多數人,口罩可以防止病毒入侵,但是如上所述,只有在病毒量低的時候有效。

另一個方向是,正在感染病毒,成為傳染源的少數人,戴口罩也能減少病毒輸出,減低傳染給別人的機率;而且減少輸出的效果,比防止輸入更大。

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雙方都戴口罩,減少病毒輸出加上降低輸入,效果最佳。但是只要接觸傳染源,就有被病毒入侵的機會。因此減少接觸、避免群聚,把不通風的場所變得通風、不要久留密閉空間,比戴口罩更重要。

口罩減少空氣傳染的各種效果。圖/取自 Reducing transmission of SARS-CoV-2

這是一場空戰,防空!防空!防空!

綜合已知情報,SARS 二世冠狀病毒是空軍,雖然仍須留意來自地面的少量威脅,主要戰場還是在空中,防空!防空!防空!

以空戰想像,可以想成人是飛機,口罩是防護罩,感染者是發射飛彈的敵機,病毒是敵軍飛彈。防護罩在飛彈不多的時候,大部分能擋下來。但是第一要務是避免進入飛彈密集的領空,否則防護罩遲早會被打穿。

群聚的敵機愈多,飛彈密度愈高,在密閉領空中停留時間愈長,防護罩被打穿的風險愈高。保持通風讓空氣流通,即使有飛彈升空,也能迅速減少飛彈的密度,降低風險。

第一要務是避免進入飛彈密集的領空,否則防護罩遲早被打穿。圖/取自 Most infrastructure issuers insulated against pandemic impact

飛彈一旦落到地面,大部分會很快自爆,只要不在附近被一起炸到就沒事。不過少數比較慢爆炸,還是要注意一下,這就是洗手和清潔希望達到的效果。

至於大面積噴灑表面消毒之類的手段,對付某些病原體有效,對於 SARS 二世冠狀病毒的傳染,意義不大。話說回來,化學兵只會噴藥,不可能升級變空軍,像是對馬路大範圍噴藥這種事,即使防疫上沒什麼用,也是他們只能做的事。

作戰要贏,講的是效果實在。比起不切實際的花招和花腔,如茶道一般的消毒表演,個人防疫最重要的是防空,以及避免進入飛彈密集的領空。

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馬路上大面積噴灑消毒,對 SARS二世冠狀病毒的防疫效果很有限。圖/取自 Zhai Yujia/China News Service via Getty

承受飛彈不多時,防護罩可以有效保護,但是來襲飛彈太多,防護罩即使再強,時間一久也受不了。何況口罩仍有一定機率被病毒穿透,不要想說有防護罩,就傻傻地衝進飛彈海中找死。

日常環境本來是不通風的危險區,盡力將其變成通風的安全區。盡量避免進入飛彈密集的範圍,萬一非得進入,務必正確使用防護罩,也不要在不通風的危險區久留。

SARS 二世冠狀病毒全球廣傳下,也大幅增加空氣傳染的知識。和透過水源、食物傳播的傳染途徑相比,過去對空氣傳染沒那麼重視,這回也付出慘痛的代價。從各層面防止空氣傳染,例如設計建築時,更注意室內通風的問題,將是未來可以改善的方向。

延伸閱讀

參考資料

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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