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庫里生日│ 科學史上的今天:8/22

張瑞棋_96
・2015/08/22 ・1004字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 452 ・五年級

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1969 年 4 月 4 日,德州心臟研究院的手術房內,庫里醫生將 47 歲病患的心臟摘除,改植入一顆人工心臟。手術後病人順利甦醒,成為史上第一位安裝全人工心臟的人。64 小時以後,有顆捐贈的心臟抵達院內,庫里醫生再做心臟移植手術,用它取代病人體內的人工心臟。不幸,病人 32 小時後即死於肺部真菌感染。

無論如何,庫里還是成為世上第一位成功完成人工心臟移植手術的醫生。由他拔得頭籌似乎並不令人太意外,畢竟前一年他才繼南非的伯納德(Christiaan Barnard)醫生首創心臟移植手術之後,成功將一顆來自 15 歲女孩的心臟移植至一位中年男子體內,成為美國的第一人。而他在 1962 年到 1967 年之間所做的人工心臟瓣膜手術,更是史無前例地將病患的死亡率從 70% 降到 8%,因此獲得國際外科手術學會頒予最高榮譽的獎項。

然而,他這一次的成就卻招來的尖銳的質疑與非難,而且砲火來自於過去的夥伴,血管手術權威──德貝基(Michael DeBakey)醫生。

庫里與與德貝基兩人於 1950 年代在貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)及附屬醫院共事,兩人在互相切磋下,在手術方法上做出許多創新,例如德貝基於 1953 年首度完成頸動脈內膜切除術,庫里也發明了移除主動脈瘤的新方法。然而兩人卻逐漸變得水火不容,庫里最後於 1960 年離開醫院,但仍保留醫學院的教職;兩年後,他創立了德州心臟研究院。

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庫里所用的人工心臟來自貝勒醫學院的實驗室,而這個由政府提供經費的研發計畫正是由德貝基帶領。雖然這顆人工心臟是由設計人里歐塔(Domingo Liotta)帶給庫里,但當時人在外地的德貝基毫不知情,因此聞訊後氣急敗壞地指責庫里偷竊、忘恩負義;並批評他未經評估,就貿然將只做過動物實驗的人工心臟用在人身上,既不合法又不道德。

經過調查後,美國外科醫師協會投票通過譴責庫里;第二年,他黯然離開任教十九年的貝勒醫學院,從此與德貝基更是形同陌路。庫里轉而專注於冠狀動脈繞道手術;到 1972 年為止,他就已經做了一千二百件繞道手術──又是另一項世界第一。

庫里在 1972 年成立以他為名的心血管手術基金會,舉辦研討會,促進全世界的心血管外科醫生彼此交流。2007 年 11 月 7 日,他的基金會頒發終身成就獎給德貝基。當 99 歲的德貝基坐著輪椅現身時,87 歲的庫里上前擁抱,兩人四十幾年的恩仇終於在這一刻化解。

圖片版權:ERIC KAYNE/HBJ

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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 ・ 953 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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鑑識故事系列:創傷性主動脈剝離的車禍理賠
胡中行_96
・2023/05/08 ・1972字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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在德國一條限速100的路上,深色的川崎LE650C機車,以每小時約60公里的速度前進。右前方路口,一輛大紅的現代i10轎車突然探頭,左轉後旋即煞車,卻仍撞個正著。轎車車頭左邊損毀,前方擋風玻璃與駕駛座側窗間的A柱變形。時年46歲的機車騎士騰空飛起,高大的軀體翻滾過對方的引擎蓋,[註1]由另一側落地。[1]

左:警方蒐證照片;右:車禍模擬圖。圖/參考資料1,Figure 3(CC BY 4.0)

升主動脈擴張

在醫院裡,男子抱怨胸部、脊椎和手臂等多處疼痛。他的陰囊血腫;右邊第1至8根肋骨後方斷裂;[1]右側血氣胸(haemopneumothorax),胸膜腔中有血液和空氣;[1, 2]右後腹膜挫傷;兩邊手肘、左手掌和左手腕骨折;而且血壓偏高,但在住院期間逐漸穩定。[1]

男子回到家,依然頭疼、疲憊和失眠。意外的9個月後,他因為高血壓,而去做檢查。心臟超音波顯示升主動脈(ascending aorta)擴張,醫師懷疑是主動脈瘤(aortic aneurysm)。又過了3個月,男子還沒等到已經安排的手術,便不幸辭世。[1][註2]

升主動脈(ascending aorta)及周邊構造。圖/OpenStax College. ‘Cardiac anatomy’. Radiopaedia.org. (CC BY 3.0)

驗屍

男子死後驗屍的時間,距離車禍已有1年左右。[1]從解剖可見其心臟外面的心包,累積了800毫升的血液;[1, 3]心臟過重,左心室的室壁肥厚;而且主動脈撕裂,部份血管壁的層與層分開。法醫綜合以上,判定他死於剝離的主動脈破裂後,所導致的心包填塞(pericardial tamponade)[1]不過,無法確定升主動脈的擴張,算是受傷引起的假性動脈瘤(pseudoaneurysm),還是血管壁無力且腫大的真性動脈瘤(true aneurysm);[1, 4]只知道破裂流出的血液,後來使心臟壓力過大,而無法正常運作。[1, 3]同時,放射科醫師重新檢視車禍後的電腦斷層影像,注意到當初病歷沒有描述的特徵:有一道鐮刀狀的東西,圍繞著升主動脈,意味著該處管壁血腫。[1]

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保險理賠

胸部創傷引起的慢性主動脈剝離和假性動脈瘤,並不常見。男子過世後,保險公司起先不願理賠。[1]耶拿大學附設醫院(Jena University Hospital)的法醫與放射部門,以及擅長行車安全的德凱集團(DEKRA)專家,於是合作提出下列論點,來證明車禍和死亡的關係:[1, 5]

  1. 交通事故重建:他們利用警方的蒐證照片和行車速度等有限資料,在PC-Crash事故重建軟體中,模擬意外發生時,男子從機車座位、轎車引擎蓋,到地面的整個位移路徑(如圖)。由此推論手臂、肋骨和腹部等處受傷的原因,是兩車衝撞、與地面撞擊,還是戳到機車手把等。[1]
  2. 撞擊速度:當人體遭到高速撞擊,胸腔變形,主動脈壁的內膜與中膜可能剝離,血液便在它們之間累積。研究指出,雙方行車的相對速度高於每小時50公里時,會明顯增加汽機車衝撞後主動脈剝離和破裂的機會。[1](請注意本案的兩方車輛幾乎呈直角,而非前後追撞,所以計算相對車速時,不該拿數據互減。)另外,在每小時24到37公里的台車撞擊測試中,17具受試的屍體,有5具傷到主動脈。[6]根據警方的筆錄,男子表示他騎乘的速度約每小時60公里;而專家團隊則認為此處應以每小時55公里來考量。[1]
  3. 創傷性主動脈剝離:曾有文獻記載8起創傷性主動脈剝離的個案,診斷時間點的範圍甚廣,從意外後7天至18年都有。一名20歲的駕駛,因車禍而左胸瘀青疼痛。X光片上看來沒有骨折,[1]但血液在胸膜腔中累積,即血胸(haemothorax)。[1, 2]約莫2年後,他才被診斷出假性動脈瘤。[1]也就是說,車禍對主動脈的影響,不一定會馬上浮現。
  4. 高血壓:高血壓既為主動脈剝離的危險因子,也可能是車禍使主動脈受傷後的症狀,所以無法單從這點,斷定前因後果。然而,電腦斷層影像上的那個鐮刀的形狀,似乎是急性主動脈創傷的結果。此外,男子的主動脈沒有中膜壞死(medial necrosis)等,高血壓造成剝離時的相關問題。[1]

保險公司在瞭解跨領域專家的上述分析後,終於同意理賠。[1]

用PC-Crash事故重建軟體,模擬意外時男子的位移。圖/參考資料1,Figure 4(CC BY 4.0)

  

備註

  1. 根據驗屍報告,男子身高184公分,體重約90.4公斤。[1]論文未提及從意外發生到死亡之間的一年,他是否有體重變化,所以此處僅概略描述。
  2. 個案報告的作者不曉得男子為何沒有馬上開刀。[1]

參考資料

  1. Muggenthaler H, Bismann D, Eckardt N, et al. (2023) ‘Delayed occurrence of traumatic aortic dissection? Biomechanical considerations and literature’. International Journal of Legal Medicine, 137, 353–357.
  2. Hansen-Flaschen J. (11 APR 2018) “Hemothorax“. Encyclopedia Britannica.
  3. Cardiac Tamponade’. (22 OCT 2021) Cleveland Clinic.
  4. Lopez-Jimenez F. (19 OCT 2022) ‘Pseudoaneurysm: What causes it?’. Mayo Clinic.
  5. DEKRA History’. DEKRA. (Accessed on 29 APR 2023)
  6. Muggenthaler H, Bismann D, Autsch A, et al. (2023) ‘Stabbed by motorcycle? Reconstruction of an unusual traffic accident’. International Journal of Legal Medicine, 137, 601–607.
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胡中行_96
169 篇文章 ・ 65 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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微創主動脈支架手術,精準治療主動脈剝離與主動脈瘤
careonline_96
・2023/05/02 ・2174字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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「醫師,我爸剛剛在家突然說肚子很痛,然後就倒在地上。」家屬焦急地說明事發經過。70 多歲的老先生虛弱地躺在急診推床上,顯得很不舒服。

「現在的血壓 68/40mmHg!」護理師大聲回報數據。

「你父親有什麼疾病嗎?」醫師問。

「有高血壓,但是不願意吃藥。」家屬補充說明,「很常抽菸,一直都戒不掉。」

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老先生的腹部劇痛、明顯鼓脹,血壓又很低,代表可能有大量內出血的狀況。林口長庚心臟外科教授陳紹緯醫師指出,緊急電腦斷層檢查顯示,患者有顆腹主動脈瘤,而且已經破裂,造成大量內出血。

經過討論後,家屬決定選擇微創主動脈支架手術。陳紹緯醫師回憶,緊急放入主動脈支架後,患者的狀況漸漸穩定下來。因為幸運撿回一條命,患者的態度變得相當配合,願意定期回診,把血壓控制好,甚至還成功戒菸!

主動脈與心臟相連,是負責將血液送往全身的大動脈。陳紹緯醫師指出,主動脈可以分為幾個部分,一開始是往上的「升主動脈」,接著經過「主動脈弓」,然後是向下延伸的「降主動脈」,穿過橫膈膜到達腹腔後稱為「腹主動脈」。

常見的主動脈疾病包括主動脈剝離、主動脈瘤。陳紹緯醫師說,主動脈剝離在亞洲人較常見,主動脈瘤西方人較常見。

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談到「主動脈剝離」,要先了解主動脈的結構。陳紹緯醫師解釋,主動脈壁的結構可分為內層、中層、外層,當內層破損時,血液可能灌入主動脈壁內,將主動脈壁撕裂、撐開,形成「假腔」。假腔會對血流能夠通過的真腔造成壓迫,而影響通往各個器官的血流。

主動脈剝離發生時,患者會突然感到非常劇烈的胸痛,從前胸痛到後背。陳紹緯醫師說,根據剝離的位置可將主動脈剝離分成「甲型主動脈剝離(Type A)」與「乙型主動脈剝離(Type B)」,剝離範圍包括升主動脈稱為「甲型主動脈剝離(Type A)」,剝離範圍僅降主動脈稱為「乙型主動脈剝離(Type B)」。甲型主動脈剝離是威脅性命的急症,死亡率相當高,很多患者會在發作時猝死。

「主動脈瘤」並不是腫瘤,陳紹緯醫師說,我們的主動脈會長期承受血流衝擊,當主動脈壁退化,便可能漸漸膨大。主動脈各處都有可能形成主動脈瘤,像氣球般越脹越大的主動脈瘤,破裂的風險會越來越高。主動脈瘤的危險因子包括老年人、高血壓、抽菸、家族病史等。

治療主動脈疾病,化解危機

處理主動脈疾病時,一般會根據病灶的位置來採取不同的治療策略。

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甲型主動脈剝離(Type A)或升主動脈瘤的治療方式建議採取標準外科手術,切掉剝離或脹大的主動脈,然後換上一段人工血管。陳紹緯醫師說,乙型主動脈剝離(Type B)或腹主動脈瘤可考慮使用微創主動脈支架手術,若發生在降胸主動脈,可使用胸主動脈支架;若發生在腹主動脈,會使用 Y 型支架。

主動脈支架手術是微創血管內治療,近年來已發展成熟並普遍運用於主動脈疾病。陳紹緯醫師說,藉助先進影像系統的導引,可在主動脈內放置人工覆膜支架,讓血流走在主動脈支架內,隔絕病變的主動脈,如此一來便能避免主動脈破裂、剝離而造成致命併發症。

微創主動脈支架手術的作法是從患者的腹股溝穿刺,將導線延伸到病變的主動脈,然後利用導管傳送系統,將主動脈支架精準地置放於主動脈病灶處。

陳紹緯教授說,相較於傳統開胸、開腹手術,微創主動脈支架手術能大幅降低手術風險,因為術中失血量較少、傷口很小,讓患者術後疼痛較少、恢復期較短。

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微創主動脈支架手術後,有可能發生滲漏或支架移位,患者一定要定期回診追蹤檢查。陳紹緯教授叮嚀,平時請保持良好的血壓控制,改善生活習慣,才能降低疾病復發的危險。由於每個人的年紀、解剖構造、手術風險都不相同,醫師會在審慎評估、詳細討論後,擬定較合適的治療策略。

貼心小提醒

常見的主動脈疾病如主動脈剝離、主動脈瘤,較容易出現在男性、年紀較大、高血壓、抽菸、有家族病史的族群。

陳紹緯提醒,主動脈剝離或主動脈瘤破裂往往是突然發生且相當致命,大家最好把菸戒掉,把血壓控制好,才能降低可能的風險。具有危險因子的民眾可以到心臟血管外科就診,接受專業的評估,及早介入才能化解危機!

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體重過重,動脈可能會遇上大麻煩
careonline_96
・2021/04/13 ・2722字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

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肥胖是現代社會中相當常見的問題,根據國民健康署統計,台灣成年人體重過重或肥胖的比率達 44%,其中男性比率達 51%,女性比率達 36%。越來越多研究顯示,肥胖會讓健康亮起紅燈,並非福氣的象徵。

亞東紀念醫院心臟血管外科陳介夫醫師指出,我們認為肥胖與粥狀動脈硬化,都跟慢性發炎反應有關,因為脂肪組織會釋放一些細胞激素,這些細胞激素會造成組織的慢性發炎。

另外,肥胖經常伴隨高血壓、高血糖、高血脂等共病,這些問題也都對血管造成傷害,大至主動脈、小至周邊動脈都有可能漸漸出現狀況。

平時沒症狀,一出事就要命的大動脈

亞東紀念醫院心臟血管外科謝福謙醫師表示,常見的主動脈疾病包括主動脈瘤主動脈剝離

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主動脈位於體內深處,形成主動脈瘤時,大多數患者都沒有症狀,很難察覺,除非是直徑很大的主動脈瘤,才可能因為壓迫周圍器官而出現症狀。若主動脈瘤是位於靠前胸的部位,患者可能出現胸悶、胸痛、呼吸喘;若是位於靠後背的部位,可能出現腰痠背痛、腹脹等症狀,若有以上症狀,建議到心臟血管外科檢查,確認是否有主動脈相關疾病,以利早期發現、早期治療。謝福謙醫師說,「因為沒有明顯症狀,所以很多主動脈瘤都是擴張到很大才被發現。」

主動脈瘤的變大或破裂與血壓有關,血壓越高主動脈瘤越容易破裂,主動脈瘤較小的時候,會建議使用藥物控制,隨著主動脈瘤的直徑越來越大,破裂的風險也越來越高,就會建議手術治療。

「如果主動脈瘤長大的速度較快,例如 1 年長大超過 1 公分,我們也會建議患者趕快接受手術治療。」陳介夫醫師解釋,「傳統的治療方式,得動手術打開胸腔、打開肚子,把主動脈瘤切除,換成人工血管。近年來發展出主動脈支架置放手術,利用導管的方式,從腹股溝處的股動脈把主動脈覆膜支架送入主動脈,確定位置後再展開支架,讓血流走在主動脈支架裡,不會衝擊主動脈瘤。這種做法的傷口較小,破壞性較小,手術時間較短,病患恢復也比較快。」

謝福謙醫師指出,主動脈剝離是相對急迫的狀況,血流會從主動脈內膜破損的地方灌入主動脈壁,而造成劇烈、撕裂性的胸痛、背痛、腹痛。根據主動脈剝離的位置,會將主動脈剝離分成甲型 (Type A) 跟乙型 (Type B)。當剝離部位包含升主動脈時,稱為「甲型主動脈剝離」,這是相當危急的狀況,每小時會增加 1-2% 的死亡率,需要緊急開刀,進行開放式手術。當剝離部位侷限於降主動脈時,稱為「乙型主動脈剝離」,因為不會影響通往腦部、心臟的血流,則可以考慮用主動脈支架置放手術的方式來解決。

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陳介夫醫師回憶,曾經有位四十多歲的男性患者,在好幾年前就發現有高血壓,但都沒有規則服藥。有天晚上他跟朋友吃完飯,突然感覺胸口好像被撞了一下,之後就開始從後背一直痛到肚子,而且左腳開始發麻,麻完之後就非常非常痛。送到急診室後,立刻幫他做檢查,電腦斷層顯示是乙型主動脈剝離。當時,患者左腳的血壓比上肢的血壓低了 60、70 毫米汞柱,代表血流嚴重受阻,需要緊急處理。做完主動脈支架置放手術之後,他左腳的疼痛就立刻緩解了,而且手跟腳的血壓也恢復成一致的,幾天後順利出院。

嚴重恐截肢的周邊動脈阻塞

陳介夫醫師說明,下肢周邊動脈狹窄初期,患者會感到腳變得比較冰冷、偶而會感到腳麻,隨著動脈狹窄的程度越嚴重、血液循環會越來越差,其他症狀也會陸續出現,包括疼痛、無力、間歇性跛行等。

「所謂的『間歇性跛行』,是在行走一段距離後,漸漸感到疼痛。」謝福謙醫師解釋,「患者平常在家裡活動可能很正常,但是只要走比較長的距離,可能走了兩百公尺之後,就開始出現跛行的狀況,而必須停下來休息。經過一段時間的休息後,患者又可以繼續走,但是再走兩百公尺,又需要停一下。這是周邊動脈疾病相當獨特的症狀。」

「再嚴重的話,會開始產生傷口,因為血液供應不足、組織缺血,而形成慢性潰瘍。」陳介夫醫師說,「部分患者甚至會有肢體末梢發紺、壞死的現象,最後可能需要截肢。」若有以上症狀,建議到心臟科檢查,確認是否有周邊動脈阻塞的問題,盡早進行治療。

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面對周邊動脈狹窄,務必好好積極改善高血壓、高血糖、高血脂,陳介夫醫師強調,「治療造成粥狀動脈硬化的成因,才是治本之道。而且患者一定要戒菸,才能避免病情迅速惡化。」

謝福謙醫師解釋,周邊動脈疾病初期可先用藥物控制,若狹窄程度較嚴重,就需要介入治療。介入治療有兩類,一類是利用導管在血管腔內進行,包括氣球擴張術、塗藥球囊、血管支架等。另外一類是繞道手術,外科醫師會嫁接一條血管繞過狹窄的部位,讓血流可以順利通過。

血管腔內的介入治療屬於微創手術,醫師會從鼠蹊部將導管放入動脈裡,小心地穿過動脈狹窄的位置,然後撐開氣球擴張血管的管徑。部分患者的血管鈣化很嚴重,無法使用氣球撐開時,可以考慮使用血管內的斑塊旋切裝置刮除較硬的斑塊。醫師也會視狀況決定是否放入血管支架,以維持血管的內徑。

陳介夫醫師說,為了降低血管再度狹窄的機會,可以考慮使用塗藥球囊,在撐開血管時,釋放藥物進入血管壁,抑制細胞增生,有助於延長血管暢通的時間。

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倘若延誤就醫,動脈狹窄已太過嚴重,或不適合使用氣球擴張術,就必須考慮繞道手術

貼心小提醒

肥胖經常伴隨高血壓、高血脂、高血糖等問題,容易危害血管的健康,不容輕忽。這些傷害都在不知不覺中產生,日積月累下來,便會形成大麻煩,從主動脈到周邊動脈都有可能出狀況。

大家要養成規律運動的習慣,維持理想體重,避免高鹽、高油、加工食品,正確保養把血管照顧好!