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執迷不悟,乙醚之誤:生物實驗用乙醚錯了嗎?

YTLai_96
・2015/11/30 ・3532字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 463 ・五年級

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cc by Mandy Jouan
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說到生物實驗,不知道從什麼時候開始,多數人第一個想到的就是「解剖」。而若說要怎麼把要解剖的動物犧牲掉,大概第一個想到的也就是乙醚了吧。

乙醚這個藥品,作為吸入性麻醉劑已經有一百多年的歷史(請見誰是麻醉第一人)。然而,由於乙醚易燃,而且作為吸入性麻醉劑的乙醚蒸氣與空氣混合即成為爆炸性混合物,一旦使用上稍有不慎引發燃燒爆炸,外科醫生和助手恐怕馬上就成了開刀患者隔壁床的新來病友。再加上乙醚麻醉後的恢復期長,而且還可能有噁心反胃的不良反應(WIKI1   WIKI2),乙醚在外科手術上的用途,早已讓位其他更安全的麻醉藥品。

cc by Chris Beckett
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但是,即使在臨床手術麻醉上的重要性早已退居龍套中的霸主,乙醚在大眾的印象中依然像是麻醉或迷藥的七武器之首。不但在電視上老是可以看到壞人拿著乙醚沾濕的白布蓋住苦主,然後苦主就白眼一翻兩腿一軟失去知覺任人擺佈,乙醚在台灣的生物實驗課裡頭,也常常被拿來將動物麻醉致死,以便後續解剖觀察。直覺的想,乙醚既然是歷史悠久的麻醉藥,用來將動物麻醉到死應該是恰如其分,不僅在犧牲動物的時候不會造成痛苦達成安樂死的要求,也讓動物在後續的實驗過程中不要受罪,不是嘛?

很不幸的,在台灣的生物實驗課現場,這樣的想法 / 做法幾乎都是大錯特錯。由於這個錯誤是如此嚴重又荒唐,實在得好好打打還在使用乙醚的人的臉。

cc by polywen
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首先,台灣的生物實驗課最常用到的活體動物,大概非青蛙(牛蛙或虎皮蛙)莫屬。這些動物九成九九都是從市場買來的活跳跳個體,在實驗課上頭九成九九也是作為解剖觀察的對象,無論是高中選修生物裡頭就有的蛙類解剖實驗,還是大學的普通生物學實驗裡頭的單元皆是如此。在解剖之前當然要把青蛙安樂死(或鄉愿的稱之為「麻醉」,講得好像可以把青蛙肚子關起來然後就醒來活跳跳一樣),那麼,使用乙醚把青蛙安樂死,或是先使用乙醚把青蛙麻醉再以腦脊髓穿刺法安樂死,難道臭(錯)了嗎?

的確是臭(錯)了,而且是大臭(錯)特臭(錯)。

我們來看看乙醚的特性吧。乙醚的氣味相當不佳,會強烈刺激口鼻呼吸道的黏膜。既然會刺激我們的黏膜,那麼,對青蛙這樣皮膚通透性好到可以行部分呼吸功能、構造跟黏膜一樣缺乏緻密隔離層的動物來說,把它們丟到充滿乙醚蒸氣的密閉空間裡麻醉致死,恐怕就像是全身燒燙傷一樣強烈刺激致死。

乙醚對青蛙造成刺激和痛苦的證據之一,就是青蛙被乙醚麻死(或快死)後的腹部皮膚模樣(上面影片的開頭、跟這個第一張照片)通常都是粉紅甚至整片泛紅,而這樣的膚色通常都是在環境水體不乾淨、水中含氮廢物過高造成氨中毒的時候才會出現(而且通常是粉紅色而已)。想想乙醚在短短十幾分鐘就把青蛙搞成上面影片那樣的整片紅,那應該是怎麼樣的強烈刺激?

另外一個證據是,既然號稱是麻醉到安樂死,那麼動物應該是漸漸失去意識、不會有什麼掙扎才對。但是如果各位看過青蛙剛進乙醚瓶的反應(例如這個影片),那些抽動、突然跳躍和抹臉,根本不是安逸放鬆無痛苦的時候會有的行為。

更糟的是,乙醚因為易溶於血液中,因此要達到麻醉效果所需時間也並不短(連結第三頁底)。所以,使用乙醚來犧牲青蛙,其實就是讓他在『全身刺激的痛苦』『緩慢的』昏迷失去行動能力,然後又在半死不活的時候被拿來切割流血到死,這樣的方法怎麼能夠稱做『安樂』?

又,從教師和學生的角度來看,乙醚也是一個相當危險的藥品:它的揮發性強、易燃易爆、毒性也高、對呼吸道黏膜刺激性強。真的萬不得已要操作,都應該要在抽風櫃裡進行。而且,乙醚即使被吸收後溶於動物體的血液裡,也還是會慢慢的揮發出來,所以當你用乙醚把青蛙弄死以後,整班學生跟老師一起埋著頭在解剖盤上翻攪時,其實也正在吸著剛剛被青蛙吸收到身體,然後慢慢散發回空氣中的乙醚,好像要跟痛苦死去的青蛙一起同甘共苦,讓乙醚燒灼黏膜一樣。而也因為乙醚易燃易爆的特性,就連這樣的屍體都應該要在安全抽風櫃中置放三十分鐘,再以塑膠袋密封移到防爆冰櫃裡,即使冰起來還不能放太久(連結第三頁底)。但是無論是抽風櫃或是防爆冰櫃,許多使用乙醚的教學場域根本都沒有這樣的設備,卻可以一直使用乙醚來犧牲青蛙,這還真是台灣生物教學的七大不可思議。

 

簡報1 簡報2

最後,使用乙醚還有一個重大風險,那就是「違法」。根據農委會的「實驗動物適用之安樂死方法及禁止使用之死亡方法」 表格所述,即使是哺乳動物,乙醚也只能用在小於125g的囓齒動物上,其他哺乳類通通是「不得使用」,至於其他脊椎動物裡頭,也沒有一種動物可以拿乙醚來安樂死。若是參考2013年版的美國獸醫動物安樂死規範,裡頭可是明白說了「乙醚用來安樂死是不被接受的(Ether is not acceptable for euthanasia.)」(22頁左上),附表三的「不可接受的安樂死主要方法」裡頭乙醚也名列其中(102頁)。今天若不是因為台灣的教學用動物使用毫無規範,動物保護法也沒有執行法法源和專責的執法人員在稽查,校園、課堂、社團、補習班或科學營隊裡的各個教學場域,根本不可能數十年如一日的依然使用乙醚來處理教學用動物。

至此,也許各位會問:既然歷史悠久的乙醚不能用來把青蛙安樂死,那可以用什麼方法呢?其實,有些版本的高中生物課本裡頭,早已出現了符合規範的人道犧牲方式,例如使用苯氧基乙醇,或者是也可以使用國外研究裡採用的丁香油。用這些藥品,讓青蛙在溶液中游著游著就昏迷,泡久一點就安樂死,不是比乙醚更好得多嘛?
(20161229補註:苯氧基乙醇和丁香油可以用來麻醉魚類和兩棲類,但是因為麻醉機轉是肌肉神經活性阻斷,所以在中樞神經失去作用之前會讓兩棲類呼吸衰竭而痛苦,因此依然不是真正的安樂死。顯而易見的跡象是,使用苯氧基乙醇和丁香油麻醉到死亡的過程中,牛蛙會有一兩分鐘的劇烈掙扎。但是,這兩種藥物比起乙醚對操作者是安全得多,對蛙類的刺激『可能』也還是比較小,因此用來取代乙醚應該還是可行。)

另外,更進一步的反思,如果現在連蛙的解剖都已經變成高三選修生物的示範實驗,那麼強迫全班殺死一堆動物各自解剖的意義到底為何?如果為的是讓學生動手操作,試問就操作這麼一次,事前沒練習事後沒複習,這種體驗式的沾醬油目的,到底是有什麼學習意義?按圖索驥式的把所有器官構造點名指認過一次,這樣「好像學到了什麼」的感覺,反而消耗了珍貴的認知資源在膚淺的記憶上頭,阻礙了思考、提問、推理、歸納等真正的深化學習。

是的,我同意實驗課應該要可以有實體來操作、觀察和對照,但既然要看的只是各個外部型態和內部構造,使用研究結束後人道處理完準備銷毀的動物不行嘛?使用養殖場意外死去的雞、小豬、牛蛙不行嘛?使用路殺的動物個體不行嘛?使用鳥店寵物店死掉的個體不行嘛?使用可以一用再用的動物標本不行嘛?使用可以重複拆卸把玩的精細動物解剖模型不行嘛?有心的話,那麼多的選擇就在那裡,何苦老是一定要找活體動物,再使用乙醚或其他根本不安樂的方法把牠弄死解剖?

結果到頭來,大家想到生物實驗就只會想到把活體動物弄死解剖,但真的細問解剖到底學到了什麼,答案卻和犧牲得輕如鴻毛的動物性命一樣,飄散在茫茫的乙醚風中。

延伸閱讀:關於動物解剖實驗的操作與反思系列

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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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。

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。

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?

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。

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
175 篇文章 ・ 674 位粉絲
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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與死神搶時間:腹主動脈瘤破裂的麻醉新趨勢
J. Yang_96
・2022/09/24 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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不知道大家對於腹主動脈瘤認識多少?最近遇到一位病人,本來單純覺得像是腸胃炎般的腹痛嘔吐而來急診就醫,沒想到到醫院之後血壓卻直線下降,一檢查才發現是腹主動脈瘤破裂。雖然及時放了支架,在加護病房奮鬥了一段時日,但最終仍不幸地回天乏術。

首先簡單介紹一下這個臨床上十分緊急且棘手的疾病——腹主動脈瘤。由於長期發炎或是劇烈的外力撞擊,讓原本應該富有彈性的血管壁受損變得薄弱,逐漸膨出形成腹主動脈瘤。慢性的腹主動脈瘤若能早期發現,透過改變生活及飲食習慣、控制血壓並定期追蹤,就能大幅減少破裂的風險。

慢性的腹主動脈瘤可以透過改變生活及飲食習慣、控制血壓,減少破裂的風險。圖/Pixabay

即使動脈瘤的尺寸持續增大,也能在破裂前安排手術避免生命危險。但由於腹主動脈瘤多無症狀,還是會遇到許多平常沒有發現,一來醫院腹主動脈瘤就已經破裂的病人。若將血管想像成水管,就不難理解其危險性:當高壓的水柱在管中流動時,若是遇到管壁薄弱之處,剪力超過管壁能夠承受之重時,高壓的水柱便會從此處突破並湧出。當此情形發生在人體時,則會造成大量內部出血,如若不即時處理,則會休克甚至死亡。

在血管裡面放支架,減少手術複雜度和術後併發症

針對上述緊急的情況,最重要的治療是置放血管支架,阻止血流繼續從破裂處滲出。目前已經從傳統開放式手術進展到可以從鼠蹊部打針,直接進行血管內支架置放(Endovascular aneurysm repair, EVAR),不僅能夠減少手術時間及複雜度,更能免去開腹的傷口,大幅降低術後的死亡率以及復原時間。然而即使手術方式益發精進,腹主動脈瘤破裂的死亡率還是高達 23.2%,如何進一步降低死亡率及術後併發症,成為目前臨床上重要的課題。

越來越多研究將此重責大任轉移到麻醉科身上。大型手術都是以全身麻醉的方式進行,確保手術能順利進行並避免病人術中的疼痛。隨著 EVAR 的問世,醫生們開始嘗試用局部麻醉的方式來進行手術。特別注意,這邊的局部麻醉並非指一般門診手術,打幾針皮下麻醉這麼簡單,而是需要麻醉科醫師給予適當的鎮靜藥物,全程控制麻醉深度與監測病人生命徵象。

在進行血管內支架置放前,必須先進行全身或局部麻醉。圖/Pexels

比起全身麻醉,局部麻醉死亡率更低

那這樣做的好處是什麼呢?一篇刊登在美國 Vascular and Endovascular Surgery Society 的回溯性研究收錄了從 2007 至 2015 年在 National Surgical Quality Improvement Program 資料庫中,所有因為腹主動脈瘤破裂而接受了 EVAR 的病人,分成使用全身麻醉及非全身麻醉兩組,進而統計這些病人的 30 天死亡率、術後併發症,以及後續慢性期須至機構接受照護的比率。發現接受非全身麻醉的病人在前述的指標皆有顯著下降,其中 30 天死亡率在全身麻醉組是 30%,而非全身麻醉組則下降到 14.6%。

這樣的結果被歸因於非全身麻醉能夠減少麻醉藥物對於心血管的影響,讓血型動力學本來就已經相當不穩定的病人減少相關風險。再者,非全身麻醉的術前準備時間也較短,能夠讓外科醫師儘早從死神手中搶救病人。

雖然許多研究證實了在腹主動脈瘤破裂的病人身上使用局部麻醉確有其益處,然而,在台灣卻不得不考慮到執行層面的困難。因為有限的人力與經費,不同於美國是一間手術室會常駐一位麻醉專科醫師,台灣一位麻醉醫師就必須負責數間手術室的麻醉,若是要執行上述的麻醉方式,勢必會再影響人力的調度以及實務上的可行性。如何在現行的健保體制下保障病人以及醫師的權益,是值得大家關注並深思的重要議題。

參考資料

  1. Jones M, Koury H, Faris P, Moore R. Impact of an emergency endovascular aneurysm repair protocol on 30-day ruptured abdominal aortic aneurysm mortality. J Vasc Surg. 2022;76(3):663-670.e2. doi:10.1016/j.jvs.2022.02.050
  2. Bennett KM, McAninch CM, Scarborough JE. Locoregional anesthesia is associated with lower 30-day mortality than general anesthesia in patients undergoing endovascular repair of ruptured abdominal aortic aneurysm. J Vasc Surg. 2019;70(6):1862-1867.e1. doi:10.1016/j.jvs.2019.01.077