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和死神爭時間,心肺機讓「開心手術」成為可能——《心臟的故事》

究竟出版
・2020/03/30 ・2457字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

吉本不是唯一一位致力於研發心肺機的科學家。在 1950 至 1955 年間,有五家醫學中心都投注於這項工作,而且各有自己的設計。

圖/pixabay
  1. 在多倫多大學,威廉.馬斯塔德(William Mustard)研發了一部機器,利用隔離的獼猴肺臟為血液充氧。
  2. 在底特律的韋恩州立大學,佛瑞斯特.達德利爾(Forest Dodrill)與通用汽車的工程師打造了一部心臟幫浦,看起來很像凱迪拉克的引擎。
  3. 在梅約醫學中心,科克林(John Kirklin)與他的同事根據吉本的設計打造了一部心肺機,使用直立充氧器和滾軸式幫浦(這部心肺機最後被稱為「梅約─吉本充氧器」)。
  4. 在明尼蘇達大學,李拉海的同事克拉倫斯.丹尼斯(Clarence Dennis)曾參觀吉本的實驗室,並利用吉本當時與他分享的一張草圖自行研發了一部機器,而丹尼斯後來也成為在人類身上試用心肺機的第一人,對象是六歲的派蒂.安德森,後來不幸死在手術檯上。丹尼斯的第二次嘗試也以失敗收場,原因是他的助手任由儲血槽被抽取一空,結果機器將空氣打入病患的動脈,造成病患當場死亡。

根據紀錄,1951 至 1953 年間,共有 18 名病患在心肺機的輔助下接受開心手術,結果有 17 人死亡。

心肺機第一次在人類身上成功使用

後來率先在人類身上「成功」使用心肺機的不是丹尼斯,而是吉本。這個結果可說是恰如其分,因為吉本不但是構想出心肺機的人,研發這種機器的時間也比別人更長。

經過數十年的動物實驗,吉本的第一次人體試驗是一名 15 個月大的女嬰,卻在他慌忙找尋她根本沒罹患的心房中隔缺損時,因出血過多而死(對,那名嬰兒遭到誤診)。

心肺機連接到靠近心臟靜脈和動脈的典型方式。圖/wikimedia

吉本在 1953 年 3 月 27 日又試了一次,這次的對象是 18 歲的塞席莉雅.巴佛列克。她是賓州威克斯學院的新鮮人,在過去六個月間曾三度因心臟衰竭住院。

為了修補她的心房中隔缺損,手術花費了超過五個小時。吉本的機器重達一噸以上,由六名助手管理。在他以棉線縫合那個直徑 0.3 公分的孔洞時,助手會接管病患的血液循環,時間約 30 分鐘。

手術過程中發生了一個意料之外的問題:機器因為血液稀釋劑用完而出現堵塞,必須手動操作。吉本把塞席莉雅與機器分開來後,原本不抱著什麼期望,但她年輕的心臟卻幾乎立刻開始跳動。

吉本縫合完胸腔大約一個小時後,塞席莉雅便甦醒過來,而且可以依照指令活動肢體。她的恢復過程很順利,13 天後就能出院,而且後來又活了將近 50 年,在 2000 年去世(就在我開始接受心臟科訓練的前一年),享年 65 歲。

吉本與塞席莉雅.巴佛列克與一部心肺機合照。圖片來自《心臟的故事》。

《時代》雜誌雖然宣稱吉本「實現了(開心手術的)夢想」,但他卻極度害羞,對公開宣傳避之唯恐不及。只在塞席莉雅同意陪他一起入鏡後,才願意跟他的機器合照。最後,他把關於這項手術唯一的一篇記述發表在《明尼蘇達醫學》這本沒什麼人注意的期刊裡。

在塞席莉雅的手術成功後,吉本又以他的心肺機進行了四次嘗試,但結果都相當糟。

他在自己的研究生涯中,雖然表現出高度的堅忍與勇氣,但四名孩童死於他刀下的事實,卻令他深感灰心。以李拉海為例,他一直非常清楚自己真正的目標何在,即便面對手術病患死亡時依然如此;吉本卻無法忍受讓幼兒承擔風險的做法,甚至為了避免這種情形,不惜放棄自己畢生追求的計畫。

吉本認定自己的機器還沒有穩定到能安全使用的程度,於是要求暫停使用這部機器一年。吉本後來再也沒有動過心臟手術,至於他的機器,則是由各大學與私人公司接手研究。1973 年,他在打網球時因心臟病發去世。

心肺機的後續發展

1954 年左右的一部早期心肺機。圖片來自《心臟的故事》。

今天的心肺機大小和一部小型冰箱差不多大,醫院也有全職專業人員操作它。當然,還是不免出現問題:血球會在這種由塑膠與金屬製成的裝置裡被打碎,病患也可能發生中風。有少數但顯著的病患在術後出現若干程度的認知障礙,例如記憶與注意力缺損,以及語言問題。

這種症狀稱為「幫浦頭」(pump head),可能在術後持續多年,在許多案例中也可能是不可逆的。這種情形的肇因仍然不明,但可能包括微小的血栓或氣泡、手術期間大腦的血流不足、主動脈內脂肪物質移位以及大腦發炎等。

不過,儘管有這些問題,心肺機對過去 50 年來心臟手術的進展卻是不可或缺的,挽救了無數性命。早在 1950 年代初期,開心手術就已是美國醫學技術的指標,吉本的發明更是加速了這個領域的進展。

心臟手術的死亡率從 1955 年的 50% 降到 1956 年的 20%,再到 1957 年的 10%;到了 1950 年代末期,即便是最複雜的先天性缺損也都能透過手術修補。「在 1952 年之前,面對因心內畸形而瀕死的兒童,醫師還是只能祈禱盼望他們康復!」李拉海寫道,「但現在有了心肺機,矯正這種病症已成了例行公事。」如同一名作家所言,心臟成了「手術攻堅的對象」。

我的祖父無疑患有冠狀動脈疾病,也幾乎可以確定是死於冠狀動脈血栓。當時如果有吉本的發明可供他使用,那麼我的家族史說不定會出現不同的發展。只可惜,這個領域必須等到 1960 年,麥可.羅曼(Michael Rohman)醫師才會於布隆克斯進行第一起成功的人類冠狀動脈繞道手術。

而 1967 年,勒內.法瓦洛羅(René Favaloro)醫師在克里夫蘭醫學中心成功進行了全世界第一次利用腿部靜脈繞過冠狀動脈阻塞的冠狀動脈繞道手術,這種術式至今仍是標準做法。時至今日,每年全世界有超過 100 萬次手術在術中使用心肺機,換言之,平均每天有 3000 次。

——本文摘自《心臟的故事》,2019 年 9 月,究竟出版

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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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