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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

  • 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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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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鑑識故事系列:麻醉劑誤當生理食鹽水
胡中行_96
・2023/09/18 ・1714字 ・閱讀時間約 3 分鐘

骨科病患術後要接受的止痛劑 metamizole 與 piritramide,通常會被加入生理食鹽水中,然後接上電子幫浦,精準控制經靜脈輸進體內的速度。袋裝生理食鹽水的外觀,跟每袋 200 ml,濃度 0.2%(400 mg/bag)的麻醉劑 ropivacaine 溶液相仿。在那個工作量高、時間緊迫、人力不足的夜班,一名護理人員匆忙間抓錯數包。她沒使用幫浦,又未記錄確切的給藥時間,疑似總共影響 7 人。[1]

靜脈輸注液示意圖。圖/Mat Napo on Unsplash

局部麻醉劑 ropivacaine

局部麻醉劑 ropivacaine 是一種長效型的醯胺類(amide)藥物,能抑制局部的感覺神經傳導,又不會使人失去意識。當初是開發來替代同類,但心毒性較高的 bupivacaine,幾乎未曾導致死亡案例。從硬膜外給藥時,末端排除半衰期約 5 至 7 個鐘頭;若是經過靜脈,則是 2 小時。在正確使用的情形下,耐受性高,副作用少,可以舒緩兒童和成人的術後疼痛。如果經靜脈輸注卻意外中毒,中樞神經系統的症狀 2 至 8 分鐘內就會出現,比心血管要早。常見的副作用包括:暈眩、發音障礙、視聽覺干擾、口部周圍麻痺、皮膚刺痛等感覺異常,以及肌肉抽搐或僵硬等。另外,也有噁心、嘔吐、尿液滯留和心跳遲緩等案例。[1]

倖存者

當晚可能受害的 7 名病患,年齡介於 56 到 83 歲之間:2 人身亡;而 5 個倖存者中,有 1 個不曉得用了何種溶液。德國烏姆大學附設醫院(Universitätsklinikum Ulm)的法醫機構,以塑膠容器盛裝 5 名倖存者的血液及尿液檢體,保存於 4 °C 的溫度直到化驗。檢察官要求篩驗所有檢體內,有無毒品、藥物和酒精。[1]

前 4 名倖存者的尿跟血,含止痛劑 metamizole 和誤用的麻醉劑 ropivacaine;而另一個止痛藥 piritramide,只出現在尿裡。他們之中有 2 人心跳過速、噁心、發麻、皮膚刺痛,甚至瀕死。所幸與其他人一起吊生理食鹽水點滴,並接受密切觀察後,都平安出院。至於那個處境不明的病患,本身無任何症狀,又僅在尿液中有微量的 ropivacaine 主要代謝物,推測來自前一天的手術,應該沒有被輸注錯誤的溶液。[1]

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驗屍

驗屍於事件發生後的隔天進行:死者之一為 78 歲男性,167 公分高,81 公斤重,幾天前入院換髖關節。右手肘內側和左手背,有靜脈注射的針孔。顱內壓稍高;肺部出血且水腫;膀胱積滿尿液;心臟肥大;冠狀動脈硬化;主動脈瓣膜硬化;右邊腎臟有未擴散的腫瘤。[1]

另一位是 62 歲的女性,高 156 公分,重 69 公斤,有背痛的毛病,且罹患轉移到胸椎的乳房腫瘤。她雙肘內側均有針孔;肝臟纖維化;而其他的症狀與男性死者雷同:顱內壓力過高;肺部出血又水腫;以及冠狀動脈硬化。[1]

法醫無法單從上述解剖的發現判斷死因,還得做毒理學分析:基於死後再分佈(postmortem redistribution),ropivacaine 及其主要代謝物在心臟中的濃度,比周邊血液高。不過,整體而言,結果與那 4 個被給錯藥的倖存者相似,而且周邊血液中 ropivacaine 的濃度,比他們還更高。因此,檢察官認為證據足夠,無需進行組織學等其他檢驗。[1]

判決

針對這起不幸事件,醫院決定實施強制性在職護理訓練課程,並於 ropivacaine 的包裝上增添標示。法庭則認定該護理人員,應對 2 起過失殺人,以及 3 起過失傷害負責,判決她緩刑 1 年,但須繳罰金。事後烏姆大學法醫系的驗屍團隊,在 2021 年的《法醫毒理學》(Forensic Toxicology)期刊上指出:由於此案靜脈輸注 ropivacaine 的劑量相同,除了每個人血液裡會跟藥物結合的蛋白質濃度迥異,點滴速度的差別,很可能是造成有些病患死亡,而其他人倖存的原因。所以在一般非誤用的時候,也應注意放緩,並透過幫浦精準控制。[1]然而,在安全考量方面,不知為何他們完全沒有提及,施以經靜脈藥物與危險藥品,最好由兩個護理人員確認,這種廣為採納的預防措施。[2]

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靜脈輸注幫浦的速度設定示範。影/卡比輸液幫浦 on YouTube

  

參考資料

  1. Winkler M, Alt A, Dietzsch S, et al. (2021) ‘Two fatal and four surviving cases after accidental infusion of ropivacaine’. Forensic Toxicology, 39, 506–512.
  2. Koyama AK, Maddox CS, Li L, et al. (2020) ‘Effectiveness of double checking to reduce medication administration errors: a systematic review’. BMJ Quality & Safety, 29(7):595-603.
胡中行_96
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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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精神個案系列:麻醉醒來講外語?!
胡中行_96
・2023/06/15 ・1537字 ・閱讀時間約 3 分鐘

少年醒來了。他反覆地用英語說,自己在美國猶他州。[1]

這裡是荷蘭 Maastricht 大學附設醫學中心(Maastricht UMC+)的術後恢復室。少年踢足球傷到膝蓋,剛開完刀。外科護理人員判斷他麻醉尚未退盡,不以為意。然而數小時後情況依舊,精神科因此參與會診。[1]

荷蘭 Maastricht 大學附設醫學中心。圖/Nobbelicious on Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

精神狀態檢查

術後 18 小時,精神醫師為少年進行精神狀態檢查(mental status examination)。以下是個案報告中,記錄的幾個項目:[1]

  • 外表:此項目觀察病患維護個人衛生的能力,穿著是否合宜,外貌可有因病蒼老等。[2]時年 17 歲的白人少年,服儀整潔,躺在床上。[1]
  • 情緒:這是病患的主觀感受,通常就是直接問他們當下覺得如何。[2]該少年的心情愉快,顯然不受病況影響。[1]
  • 表情:有些精神病患會出現跟情緒不吻合的表情,例如:該哭的時候笑,或者說自己心情好,卻一直哭。[2]少年的表情正常。[1]
  • 行為:某些精神狀態、生理疾患或藥物副作用,會改變病患的行為。比方說,狂躁症患者亢奮的舉止;巴金森氏症使動作僵硬緩慢;亦或是因藥導致的非自主性運動等。[2]本案少年輕鬆自在,與醫師握手打招呼,以開放的態度對話,且有適當的眼神接觸。[1]
  • 認知:常見的項目有清醒程度、專注力、記憶力、抽象推理能力,以及辨識人、時、地的定向力等。[2]少年稍早在恢復室,以為自己位於從來沒去過的美國,又不認得父母,就是定向力異常。到了精神科問診的時候,醫師沒有發覺異樣,並認為他的智力約在平均水準。[1]
  • 感知:人在沒有外界刺激的狀況下,不該接收到感官訊號。[2]少年的感知正常,無幻覺。[1]
  • 思考:此項分為模式和內容。[1]前者是指思路是否清晰,還是雜亂無章;後者則要看病患的思緒可有圍繞特定主題,像是擔心遭受迫害,或是想自殺等。[2]醫師認為少年的思考模式與內容都正常,沒有奇怪的妄想。[1]
  • 言語:一般是觀察說話的語調、節奏、速度、音量和流利程度等特質,[2]當然這裡得加上語言的種類。就讀高中三年級的少年,平常除了學校的英語課,生活中都講荷蘭語及該國南部的林堡語(Limburgish)。現在他卻用英語跟醫師溝通,而且只擠得出簡短的荷蘭語答覆。不過,比起先前完全聽不懂荷蘭語,這已經好得多。醫師評論其英語,雖然帶有荷蘭腔,但發音大致清晰正確。護理人員及少年的母親,則認為他的英語相當流利。[1]

外語症候群

麻醉劑會暫時改變腦部連結,也許是認知功能恢復較慢,或者用藥種類的選擇,有時便引發令人困惑的甦醒譫妄(emergence delirium)。外語症候群(foreign language syndrome)可能算是其中罕見的類型,而非獨立的診斷。過去的學術文獻裡,相關案例以成年人居多,症狀維持的時間長度,不論年紀則從 25 分鐘至 28 小時不等。[1]

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術後 24 小時,少年的朋友們前來探訪。他以荷蘭語對答如流。翌日,少年再次接受精神狀態檢查。這回醫師的描述,涵蓋了另一個重要的項目──病識感[1]也就是病患本身對病況的理解。[2]少年表示,他有意識到自己術後僅懂英文,以為身處異地,又認不得人。既然精神狀態似乎都已恢復,同時神經科方面的檢查也無異常,隔天他便回家。[1]

或許如同動物實驗中,麻醉對未成熟個體認知功能的影響較為長久。過了3週,少年告訴精神科診所的醫師,他容易累,注意力比開刀前差。他在出院後 2、5 和 10 個月,持續回診追蹤,所幸後來症狀逐漸改善。[1]

參考資料

  1. Salamah HKZ, Mortier E, Wassenberg R, et al. (2022) ‘Lost in another language: a case report’. Journal of Medical Case Reports, 16, 25.
  2. Voss RM, M Das J. (12 SEP 2022) ‘Mental Status Examination’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
胡中行_96
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