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心導管手術第一人──福斯曼誕辰 │ 科學史上的今天:08/29

張瑞棋_96
・2015/08/29 ・1253字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 493 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

1929 年一個夏天中午,德國艾伯斯華德 (Eberswalde) 小鎮一家醫院的手術室閃進兩個人影。領頭的是資深護士狄森 (Gerda Ditzen),後面跟著年輕的實習醫生福斯曼。

狄森熟門熟路地只開啟幾盞必要的燈,接著打開櫃子拿出幾樣手術器具,消毒後放在檯子上。福斯曼邊查看器具,邊示意狄森躺到手術台上。
「不是坐著就好嗎?」狄森壓低聲量問道。
「呃……因為要打麻醉藥,還是躺著比較安全。」福斯曼趕緊編了個理由。待她躺好後,福斯曼再將她的手臂與雙腳牢牢固定在手術台上。見到她狐疑的表情,他趕緊安撫她:「安全起見。以免你下意識亂動。」

狄森微笑點頭,準備接受實驗。福斯曼鬆了一口氣;說實話,他一開始完全沒把握計謀能否成功,沒想到結果狄森竟如此支持他這項大膽的醫學實驗──從左手肘的靜脈插入導管,一路直達心臟。

福斯曼深信這是一個安全有效的方法,可以直接對心臟投藥,或是注入 X 光的顯影劑。他志願當第一隻白老鼠,但主管認為危險性太高而駁回,要他先提動物的實驗計畫。福斯曼知道如此一來勢必曠日廢時,而且就算實驗成功也不見得就能獲准用在病人身上;他想私下試驗又拿不到所需的器材,因此他才特意接近掌管手術室的狄森護士。狄森最後也相當認可他的構想,同意助他一臂之力,但前提是由她來當白老鼠。

福斯曼看著手術台上的狄森,她已幫他這麼多了,怎麼可以再讓她冒這個險呢!他感覺左臂的麻藥已生效,於是轉過身去,迅速在自己左手肘處劃開一道傷口,將一根細長的管子插入靜脈,往上推進約 30 公分。然後他走進手術台,解開狄森手腳的束縛,狄森瞄到福斯曼的左手臂,明白了怎麼一回事,不禁哭了出來,不停數落他的不是。

福斯曼請她趕快打電話給 X 光室做好準備,接著狄森陪他快步走去照 X 光。此時福斯曼的同事聞訊也趕了過來,想要幫他把導管拉出來,福斯曼好不容易才勸阻了他。X 光照片洗出來後,福斯曼估算還能再推進 30 公分,於是在導管上做好記號後,在身旁三人驚惶的目光下,繼續將導管推往心臟。就定位後,再照一次 X 光,照片清楚顯示導管末端就在右心房內。福斯曼在自己身上成功完成史上首次的心導管手術,證明了心導管的可行性。

福斯曼的主管原本大為震怒,但看了 X 光照片後還是信服了。他允許福斯曼在病人身上使用心導管,果然得到不錯的成效。然而,福斯曼發表論文後,得到的噓聲卻遠大於掌聲,原本預備前往任職的醫院也通知他已被解雇。在整個德國心臟科醫界的負評壓力下,福斯曼只好轉往泌尿科發展。

二次大戰後,法國醫生考南德 (André Cournand) 與美國的理查 (Dickinson Richards) 醫生發現福斯曼的論文,兩人共同合作發展出心導管在心臟醫療上的應用,心導管才逐漸普及;福斯曼雖已不在此領域久矣,還是欣慰當年狄森與他兩人的冒險沒有白費。1956 年,他們三人共同獲頒諾貝爾生理或醫學獎,福斯曼終於獲得應有的肯定。

 

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 ・ 571 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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自己來肛肛好!不用假他人之手的大腸鏡──2018搞笑諾貝爾醫學教育獎
miss9_96
・2018/09/19 ・1808字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

「因為這真的太簡單了,所以我們決定多捅三次。」──2018年搞笑諾貝爾醫學教育獎獲獎論文 [1,2]

大腸鏡的不適,真的捅過才知道

想在 Facebook 上有張與眾不同的自拍嗎?想了解怎麼插入大腸鏡,才能避免不舒服嗎?那幹嘛不自己試試看呢?

一般來說,大腸鏡通常是臥姿才能操作。然而,部分患者採取臥姿較困難(如過於肥胖);另一方面,儘管經驗豐富,醫師操作大腸鏡時,總是很難體會「到底有多不舒服?」。

於是在2006 年,日本長野縣昭和伊南総合病院的中山佳子 (Yoshiko Nakayama) 和堀內秋良 (Akira Horiuchi) 醫師,真的決定親自上陣;而他們「坐著自己來」照完大腸鏡的感想,則被刊載於知名期刊《腸胃內視鏡》(Gastrointestinal Endoscopy)。

常見的大腸鏡檢姿勢。From: Wikimedia

兩位醫師使用 Olympus 生產的內視鏡,直徑約 1.03 公分 [註1],並以下圖的方式進行「坐著自己來」的大腸鏡檢。論文詳細地敘述操作的方法:「大腸鏡的把手可由醫師的左手控制,而插入的管子可由右手把持。」

「來,我們教你怎麼自拍自我檢查」。左圖:參考文獻 2、右圖:BBC News

據內文所述,醫師僅僅花了 4 分鐘 [註2],便很輕易地完成了到盲腸的完整內視鏡檢查。

論文也委婉地寫道:「根據『我們個人的』經驗,自我鏡檢真的非常簡單、容易。但不清楚是因為坐姿?這台內視鏡做得很好?還是操作者的技術不錯的緣故?」。文末甚至建議打造一張「坐姿大腸鏡」的椅子,以比較和傳統鏡檢的優劣。(以後患者自己來會打八折嗎?

誰要先?讓專業的來!

科學家和瘋子,只有一線之隔。

自體實驗的學者,超、多、的。數百年前的牛頓 (Sir Isaac Newton),就曾為了研究光學,拿粗針插入自己眼球裡「攪動」[4];上個世紀初的沃納·福斯曼 (Werner Forßmann) 醫師,也曾拿著導尿管插入自己的靜脈直達心臟,還照了張史上最著名的自拍之一[5]。

左圖:牛頓手稿、右圖:史上第一根心導管 X 光圖。From: University of Cambridge & Wikipedia

他們的好奇心戰勝了恐懼,更透過自己的親身感受,讓後輩科學家們了解那些動物們說不出的苦痛、不適感。

事實上,這已經不是兩位日本醫師第一次嘗試「自己來」了。早在 2003 年,他們也嘗試了「自己來」的胃鏡,不僅委婉地敘述:「進入鼻孔時,醫師感到輕微的疼痛。當一路經過食道時,沒有噁心、窒息或嘔吐感」,還恰巧發現原來自己有十二指腸潰瘍(囧rz) [6]!

而這種「真的,捅過才知道!」的自我犧牲精神,也感染了台灣慈濟醫院的胡志棠醫師 (Chi-Tan Hu, MD)。

胡醫師在 2010 年發表了經鼻胃鏡的自體實驗 [7],內文極具畫面感:「當我感到麻木時,我非常緩慢地將內視鏡滑進左鼻腔……」。此外,他更在文章裡認真地討論插入過程中「哪個步驟令人感到噁心?該如何改進?」以求未來的患者能更舒適地經歷胃鏡檢查。胡醫師的自體實驗的精神,令人感佩。

科學的路上有許多的醫師前仆後繼,用自己的肉身打開了科學的真理之門。感謝這些醫師,你們不只視病猶親,更是感同身受,謝謝!

左圖:中山佳子 (Yoshiko Nakayama) 和堀內秋良 (Akira Horiuchi) 醫師於 2003 年發表的自體實驗,恰好發現自己有十二指腸潰瘍;右圖:慈濟醫院胡醫師自體實驗經鼻胃鏡。From: 參考文獻 6, 7

本文感謝衛生福利部台東醫院檢驗科張昱維(Yu-Wei Chang)協助

  • 註 1:與之相比,現流通一元硬幣直徑 2 公分、iPhone X 厚度約 0.8 公分。
  • 註 2:相較於同兩位醫師於 2004 年發表的期刊 [3],標準大腸鏡完成的時間約 7.5 分鐘。

參考文獻

  1. Winners of the Ig® Nobel Prize. 搞笑諾貝爾官方網頁
  2. Yoshiko Nakayama, Akira Horiuchi (2006) Colonoscopy in the sitting position: lessons learned from self-colonoscopy by using a small-caliber, variable-stiffness colonoscope. Gastrointestinal Endoscopy. 63, 119-120
  3. Horiuchi A, Nakayama Y, Kajiyama M, Fujii H, Tanaka N. (2004) Usefulness of a small-caliber, variable-stiffness colonoscope as a backup in patients with difficult or incomplete colonoscopy. The American Journal of Gastroenterology. 99, 1936-1940
  4. Alla Katsnelson (2013) The needle in Newton’s eye. Nature. 494. 175
  5. Chiang Wei-Lun. “【科學簡史】納粹醫師心中的惡魔–人體試驗的黑暗史(1)” PanSci 泛科學. PanSci 泛科學, 16 January 2016. <pansci.asia/archives/90763>.
  6. Yoshiko Nakayama, Akira Horiuchi (2003) Small-diameter endoscope enabled endoscopist to detect his own duodenal erosion. The American Journal of Gastroenterology. 98, 2576. DOI: 10.1111/j.1572-0241.2003.08683.x
  7. Chi-Tan Hu (2010) Nasal anesthesia and body position changes: lessons learned from self-performed, transnasal EGD. Gastrointestinal Endoscopy. 71. 1277-1279. DOI: 10.1016/j.gie.2010.01.062.
miss9_96
170 篇文章 ・ 634 位粉絲
蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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張瑞棋:我想呈現科學家榮耀的背後,和常人無異的一面
梁晏慈
・2016/03/31 ・2235字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

「以古為鏡,可以知興替。」如果能在過去、現在兩點拉出一條直線的話,未來的趨勢也有機會在我們掌握之中;當我們遇到困難時可以透過過往的經驗,幫助我們下判斷。這就是歷史的重要性!同樣的,歷史的脈絡可以幫助我們學習科學,而且還有機會發現科學家並不是我們想像中的神聖不可侵。2015 年 12 月 22 日在胖地台北,泛科學的專欄作者張瑞棋帶著《科學史上的今天》,和我們分享科學家背後鮮為人知的小故事。

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「從小到大,科學家在我們心中非常偉大,無論是哥白尼的日心說,或者證明地心引力作用一樣的伽利略。這些科學家閃耀著光芒,直到越讀越多書後才發現,光芒的背後其實存在著陰影。這些科學家們的陰影來自信仰權威以及性別。」

信仰

普遍認為哥白尼的日心說之所以不被認可,是因為宗教的打壓。然而另一種觀點是由於哥白尼認為上帝創造的宇宙應該存在著完美對稱的幾何關係,也就是軌道應該是圓形的!但這會和他觀察到的天文現象不吻合,因此與其說日心說的發表示因為教會的壓力,其實哥白尼本身的執迷才是造成學說延宕的原因。又比如提出滅絕說的居唯葉,他認為物種會因為某些災難而滅絕,另一方面在創世後仍物種繼續被創造。由於他深信聖經的創世論,甚至抨擊達爾文的演化論,導致演化論的發展備受阻礙。

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讓我們一起來聽聽科學家背後鮮為人知的故事吧!

權威

除了信仰外,有時候科學家利用自身權威、堅持己見,抑制別派學說,亦會影響科學的發展。你能想像西元十六世紀,醫生們拿著的解剖經典是出自於西元二世紀的蓋倫,且內容漏洞百出嗎?蓋倫是根據其動物解剖的經驗來推斷人體的內部構造,當然和人體的構造有很大的出入。但許多人不改抵抗權威,使得錯誤流傳千年。直到維薩留斯的出現,人體的結構才終於被了解。維薩留斯憑藉著大量的人體解剖經驗,推翻了多年來的理論,加上他有美術的長才,得以將知識快速的更新、傳播。

另一個為人所知的例子是牛頓萊布尼茲。在微積分發展上,英國推崇地位較高的牛頓提出的流數,而非萊布尼茲的微積分,這導致英國的數學研究落後其他歐陸國家。最後一個權威造成的悲劇,讓許多產婦賠上了性命。十九世紀,醫生塞默維斯發現由醫院接生的產婦死亡率遠遠高出了由助產士接生的。他推測原因是醫學系的學生在解剖完大體後沒有清潔,而將細菌帶給產婦。然而其他高傲的醫生們認為:醫生怎麼可能害人呢?而摒棄了塞默維斯的想法。

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性別

女性在科學界受到的打壓也不少:在代數領域有傑出成就的埃米諾特,竟因其性別而無法擔任大學教授;華生看了羅莎琳.佛蘭克林的 DNA  X 光繞射圖片,終於發現了 DNA 的雙螺旋結構,並以此得到了諾貝爾獎。雖然華生得獎的時候佛蘭克林已過世,然而我們可以想像,在當時的社會氛圍下,即便她在世,女性科學家的得獎機率仍然很低;發現脈衝星的喬瑟琳貝爾其成就在天文界有目共睹,然而諾貝爾物理獎的獎座是被指導教授赫維許拿走;吳健雄透過實驗證實宇稱不守恆,但最後是理論學家楊振寧及李政道是拿到了諾貝爾物理獎。

有些時候科學家對抗的不是來自外界的輿論、權威,反對的力量反而是來自科學界:牛頓打壓虎克及萊布尼茲;愛迪生堅持使用直流電系統,並利用交流電椅製造世人對交流電的恐懼,藉此反對特斯拉的交流電系統;發明氫彈的泰勒對前主管歐本海默落井下石,聲稱歐本海默對美國不忠……

我想呈現的不只是科學家的榮耀,還有其與常人無異的一面

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跟著《科學史上的今天》的腳步,我們可以發現科學家或許只在智力上比一般人高超,但其品性仍和常人一樣:他們也會忌妒、也會排擠別人、也會為了得到權力耍手段。如果大家能用平等的角度認識科學家,去了解理論後的時代背景,那學科學就不再只是背公式和定理,而是和一段段生命故事相遇的奇幻旅程。

 

梁晏慈
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梁晏慈,台灣大學化學系研究所。 喜歡聽故事、說故事,還有貓。

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塞勒姆獵巫事件|科學史上的今天:2/29
張瑞棋_96
・2016/02/29 ・1053字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

1692 年,現今的麻塞諸塞州猶是英國的殖民地。2月29日這一天,靠近海灣的塞勒姆小鎮有三位女性同時遭到拘捕,她們是:黑人女僕蒂圖芭 (Tituba)、39 歲的遊民古德 (Sarah Good)、以及幾乎不上教堂的 39 歲婦人歐斯朋 (Sarah Osborne)。她們共同的罪名是──女巫。

賽勒姆巫審。圖片來源:wikimedia@United States Library of Congress

這起事件源自二月初,兩位 9 歲與 11 歲的小女孩突然全身痙攣,蜷伏桌下,大聲尖叫,亂扔物品。其症狀頗符合相傳的著魔現象,加上醫生檢查她們身體並無異狀,於是耳語開始在鎮上流傳。沒多久另幾位女孩也出現類似症狀,在大人的強力要求下,女孩們指認了這三位對她們作法的女巫。

雖然獵捕女巫不算新鮮事兒,早自十五世紀中期開始,歐洲各地就掀起了民間自發的獵巫運動,許多無辜女性被指與魔鬼訂定契約,使用巫術迷惑或傷害他人,因而被嚴刑逼供、慘遭處決。不過這股熱潮到十七世紀末已開始消退,英國本土更是自 1682 年之後就不再有人因為巫術罪名被處死,沒想到十年之後,反而在她的海外殖民地再現獵巫高潮。

她們三人被拘禁後,事件並未就此平息,越來越多人被指控是女巫,對象擴及中上階層,最後連男性也難倖免,到了五月已有 62 人遭到拘禁(歐斯朋已死於獄中)。鑒於事態越演越烈,麻塞諸塞區的行政首長特別成立了由七人組成的法庭專門審理塞勒姆鎮的巫師案,但他們憑藉的卻多是《女巫之鎚》此類書籍中荒誕無稽、形同逼供的判別方法。

1692 年 6 月 10 日,一位愛著奇裝異服,不守清教徒習俗的婦人成為第一位被吊死的犧牲者;7 月 19 日,一次處決五位女性,之後每月都有人被處以絞刑。直到幾位哈佛大學的意見領袖公開抨擊法官採信幻覺、夢境等心靈證據,行政首長才在十月底解散特別法庭,並在半年後釋放所有被羈押的人,總計已有19人遭吊死,一人被刑求而死,還有數人死於獄中。

回顧這起獵巫事件,科學家推斷一開始那些女孩的症狀是因為食用了被麥角菌汙染的穀物;社會學家則從社會背景分析,指出當時原本安寧穩定的塞勒姆遷入大量新移民,一方面原來的居民對新來者懷有戒心,一方面貧富不均引發階級衝突,形成小鎮內部的緊張對峙,因而醞釀出一發不可收拾的獵巫事件。

即使過了三百多年,現今社會仍時時可見因族群、階級或政治立場不同而劃分敵我、亂扣帽子的亂象;鑑古推今,我們豈能不對披上各種不同外衣的獵巫運動保持警戒呢?!

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。

 

張瑞棋_96
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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》。