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手術的發明(下): 從心臟支架、人工關節置換、腦部晶片,到終極賽柏格式電子人,植入物革命下現代醫療的未來

The Invention of Surgery:A History of Modern Medicine: From the Renaissance to the Implant Revolution

出版品牌:鷹出版

作者:大衛.史耐德 醫學博士 (DAVID SCHNEIDER, MD)

譯者:黃馨弘

ISBN:9786269613793

出版日期:2022-12-28

定價:NT$  380

優惠價:75NT$285

促銷優惠 |

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內容簡介 |

 

每年,全球有上千萬人接受醫療植入物,

心臟支架、人工關節、人造水晶體、腦晶片…

 

當現代人的身體裡塞滿各種人工植入物,

救命、隱私、安全、倫理……最全面深入的探討。

 

作為外科醫生,史耐德以成功置換肩部關節聞名,在本書最後章節中,他將討論轉向所謂的植入物革命,將外來物植入人體內,不但激發工程師、生物學家和外科醫生的想像力,也迎來人類史上最重要的轉變。

--Jerome Groopman―The New Yorker

 

本書是一部宏觀的外科手術史,由大衛•史耐德醫師撰寫,內容從古希臘醫生對人體的危險猜測說起,一路寫到改變世界的20世紀植入物革命。再加上自己接受醫學訓練的過程,以及與病患之間難忘的回憶,讓這本書更加引人入勝。

 

本書上冊描述了外科手術史的進展,從瞭解人體器官和功能、找出致病細菌、探索器官被感染和產生癌變的原因,發現抗生素並創造乾淨無菌的環境,而能透過手術強力介入人們生活,最終造成外科手術的興起,也讓植入物的革命變成可能。

 

在下冊中,作者著重在植入物革命在各個面向所帶來的挑戰上。從人工關節置換、心臟繞道手術、器官移植,一路寫到試管嬰兒,甚至將針對人工植入物、移植手術和生物植入物的過去發展、現在進展,以及未來賽伯格有機體將迎來的電子人時代,做了詳盡的介紹。也因應植入物時代」的來臨,就相關醫療環境的建置,包括醫材技術的突破、醫療保險的配套、醫療挑戰倫理和人性面向等等做出全面深入的探討。

 

史耐德指出,由於新技術仍不斷改變手術實作和永久植入物的性質,這最終將是一場挑戰演化並創造機器人未來的革命。本書為普遍大眾和醫療專業人員必讀之作,也是具教育意義和娛樂性的一本讀物,透過本書我們甚至將前瞻人類醫學和人類這物種的未來,思考人類醫療的「下一步是什麼」。

 

看了這本書,很有感的是,科學領域的突破,通常不是來自於領域中訓練有素的專家,而是不迷信過往權威的人。他們充滿好奇心、想像力,追根究底一心想要追求真相和成果。甚至有時候是苦於資源不足而產生的靈感,反而創造出一片藍海呢!

——急診女醫師其實

 

整形外科醫生史耐德在《手術的發明》一書中寫道,1800年代末期,外科醫生做了非常不可思議的事,他們不再只是對處於極端狀況下或瀕死之人做手術,而是進行了非急需施行的手術。作為外科醫生,史耐德以成功置換肩部關節聞名,在本書最後章節中,他將討論轉向所謂的植入物革命,將外來物植入人體內,不但激發工程師、生物學家和外科醫生的想像力,也迎來人類史上最重要的轉變。

--Jerome Groopman―The New Yorker

 

大膽而引人注目。史耐德對外科領域的「工匠、奇人和孤獨天才」之著迷,讓他的文章生動、活潑、見多識廣,既優秀又有趣。

The Wall Street Journal

 

縱觀外科手術史,史耐德描述了外科史上的英雄們以及他們的獨特成就,並穿插自己修復病患身體的精闢經驗。他為人類將外來物放入體內的大膽慶賀,反思了當前面臨的成本與道德問題,期許我們與他一起踏上植入物未來的迷人旅程。

-- Helen Bynum PhD, author of Spitting Blood: The History of Tuberculosis

 

本書進行了全面研究,並做出精妙的講述,散發出智慧和熱情。對於每個對醫學史和醫學未來感興趣的人來說,這本書都是必不可少的讀物。

-- Frank Huyler, author of The Blood of Strangers: Stories from Emergency Medicine

 

《手術的發明》是一次從手術室講起的環球歷史之旅。透過一系列豐富多彩、離奇、有時令人反胃的故事,史耐德揭示了手術史中人性化、混亂的一面,如何促成我們今天看到的進步。這是一本最令人振奮的醫學著作。

-- Michael Paul Mason, author of Head Cases: Stories of Brain Injury and Its Aftermath

 

強力推薦

皮國立中央大學歷史研究所副教授兼所長

蘇上豪心臟外科醫師,金鼎獎得獎作家

急診女醫師其實 網路人氣醫師、圖文作家

白永嘉∣急診醫師、經營「急診醫師的眼睛」粉專

蔡任圃北一女中生物教師

蒼藍鴿醫師Youtuber

 

作者簡介 |

作者∣ 大衛.史耐德 醫學博士 DAVID SCHNEIDER, MD

史耐德醫學博士是全世界最受歡迎的肩關節和肘關節置換外科醫生。曾為《新英格蘭醫學雜誌》等醫學期刊撰稿,同時也是外科史講師和地區廣播和電視節目的常客。他住在科羅拉多州的博爾德。

譯者簡介 |

譯者∣黃馨弘

畢業於國防醫學院醫學系。除醫學工作外,也積極進行翻譯與科普寫作,著作散見泛科學、Inside等科技媒體。對開源文化也深深著迷,期待能陸續將精彩的著作推廣到中文世界來。近期譯作:《大腦的悖論:一個神經心理學家眼中的老化大腦》《大腦百科:神經科學最高水平之作,以前所未見的精密圖解漫遊大腦》《人體解剖全書》。

目錄 |

【目次】

11 維塔立合金

因結核病會擴散至骨骼的特性,導致人們多年來找尋了許多方式治療與替換,最終促進了人工植入物的誕生。猶如科幻小說預言的成真,人工植入物不再是夢,經歷世代的發明與改造,成為了當今常見的治療手段,造福了世上許多人。

 

12 監督與權利

瞭解美國食品藥物管理局與Medicare的起源,有助我們理解植入物爆發式成長後的完美風暴 。材料科學的改進、抗生素的發現、美國食藥局對植入物的監督、二戰後政府推動數千家新醫院的啟動、醫療保險的發明,以及Medicare的建立,都在幾十年內一同發展。

 

13 醫療器材許可

大量數據顯示早期植入物的故障率很高。二○○三至二○一○年間,近十萬名患者植入了ASR髖關節。雖然許多人感到滿意,並從手術中獲得終生的好處,但有數以萬計的患者可能需要移除並重置他們的植入物。

 

14 醫療工業綜合體和醫療器材

假如我們的祖父母因生鏽釘子而刮傷,可能會死於破傷風或某種感染。但如今我們只要執行靜脈注射、服用抗生素、施打破傷風疫苗,並簡單消毒與清理傷口,便可以回家了。醫療工業綜合體在此就完美扮演了自己的角色。

 

15 在心臟上動手術

「開心手術在不到十幾年的時間裡,從一九五五年的實驗性手術演變為標準治療技術」。在二戰前,任何進入胸腔的手術都是不可想像的,但到了一九六一年,美國已有三百零三家醫院完全具備了心臟手術和血管造影設備。

 

16 外科專科化

如果說「專科醫學是二十世紀醫學組織的基本結構」,那麼「次專科」和「手術植入物」的使用,則是二戰後醫學界的基本結構。隨著醫院和診所一間一間拔地而起,使醫師有資源更專精於某些領域,醫學的花園才得以百花齊放。

 

17 植入物革命

事實上,你根本看不到病人的本體——我眼前只有他的肩胛骨——顯示在電腦螢幕前的3D模型。史丹利的骨質流失和畸型的程度實在太過嚴重,如果是在幾年前,世界上任何一位肩部外科醫師都無法處理他的狀況。但現在我們已經視之為家常便飯。

 

18 運動醫學的誕生

作為一名外科醫師,我已經植入了成千上萬由艾思瑞斯生產的縫線、縫線錨、螺絲和各種其他設備,我很清楚艾思瑞斯是如何改變世界各地運動醫學面貌的。過去,一個輕微的傷勢,就足以讓運動員面臨職涯的結束,而現在運動醫學的發展,延長了運動員的職業生命。

 

19 回顧這影響有多大

現今很難找不到身邊沒有接受植入物的人,它逐漸成為了日常的一部分。美國在二○二○年估有超過一千七百萬起以植入物為導向的手術。其中,骨科醫師又比任何其他專科都更容易植入更多的設備,例如肩關節、髖關節、膝關節、腳踝和腳趾的人工關節置換術,加上脊柱融合、骨折處理等等,在美國每年至少有數百萬檯的相關手術。

 

20 腦部植入物

到目前為止,植入物已取代許多身體的功能,撐住冠狀動脈,維持通暢、替換掉關節、取代老化的水晶體、強化弱化的腹壁。不久的將來,腦機介面將推動社會進入一個更加賽柏格化的未來,屆時不僅可以用來治療疾病,還會讓人們變得更美好、更強壯、更快。

 

21 賽柏格式的未來與電子人

人類發起了眾多革命,但與即將到來的植入物革命相比,都顯得相形失色。人類或許無法等待自然漫長的演化,而自行著手介入了智人的未來,促使奇點到來——電子人的誕生。

 

致謝

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書摘 |

從蒙昧無知到引領進步的外科手術史

皮國立 (國立中央大學歷史研究所副教授兼所長)

 

捧讀本書,是新奇且令人眼界一開的體驗。遠古時期,人們茹毛飲血,與自然野獸搏鬥,和部落敵人纏鬥,各種外傷、骨折絕對是人類歷史最悠久的疾病。但在東西方醫療史的發展中,外科似乎都不太受到重視。在中國醫療史的研究中,外科史是長期被忽略的領域,直到近幾年才受到研究者的關注,而明清以降的外科醫者,地位更是低下。而在西方醫學史中,外科技術在文藝復興以前,同樣未受重視,從事這門技術的人員常常是理髮匠、屠夫之流,與我們今天的認知可謂天差地別。

 

大衛史耐德醫學博士(David Schneider MD.)寫的這本書,以西方外科史為主,提綱挈領地梳理從古代到現今外科醫師所面臨的各種挑戰與困境,並分析科學家如何一一突破困境,勇於接受挑戰並獲致成功的因素,讀起來頗讓人有豁然開朗之感。當然,這本書還是有其論述上的重點,細部來說,本書更偏重於十五世紀之後,而大約有一半的篇幅著重在十九世紀之後的發展,且當中更偏重現代世界外科技術之突破。

 

著名史家羅家倫(一八九七~一九六九)指出:「人事間相互的推動和影響,也和自然界受到動力的支配一樣,越近的力量越大。用一個粗率的比方來說,好像水中拋了一個石子,最近的圈子所受的推動最大,越遠的越淡下去了」「要知道人類或民族過去的來歷和演進、現在的地位和環境,以及他將來的生存和發展,都非研究他近代的歷史不可。」故我認為本書著重近代西方世界的寫作策略,無疑是具新穎性且更為重要的,更何況市面上已有許多西方醫學史或外科史的各種專著或科普著作出版,若再寫一本一模一樣的著作,實在無甚新義。相反地,本書作者本身就是一位經驗豐富的外科醫師,所以對手術過程的描述、專有名詞的掌握,都具有很高的專業度。更重要的是,他以慧眼獨具的專業觀察,發現我們正處在一場歷史變局與革命當中,準確來說,這份創新就是植入物,甚至稱為永久植入物,乃由塑膠、金屬、有機、生物和電子材料製成。

 

我是一位歷史學者,醫學技術的實際,我並無能力評論。不過,就史學選題而言,這本書是非常有特色的,即使市面上已有不少醫學史著作可供閱讀,但過去對於書寫醫學工程、醫學材料發展史的專書,在臺灣出版界較受忽略,從這一點來看,出版社獨具慧眼地翻譯出版這本書,可以說補充了目前西方醫學史讀物的不足,也提供了國內對醫學工程和生物科技有興趣的讀者,一本極佳的參考讀物。

 

並且,作者對於歷史關鍵變遷因素之分析也毫不含糊,例如書內對近世西方文明的描述,提到人類對自己的瞭解,透過新發明的玻璃和鏡子的誕生,混雜著地理大發現前後地圖上所呈現的世界觀,不斷複雜化人類的思想,最終使得科學家超越了過往的視界。在這些歷史變遷中的科學或醫學家,例如他對維薩里的描述提到:「外科手術通常是由那些喜歡動手敲敲打打、個性有些奇怪孤獨的天才,以及能帶給人啟發和頑固不群的人所打造的。」非常傳神。不過他能走出自己的路,靠的絕不是只有孤高的奇才,而是還有那個時代思想的解放、人文主義的躍升,還有印刷術的進步和藝術繪圖能力,都使得新的解剖學知識得以廣泛傳播,而且較過往更加迅速,那些手繪圖像可以不斷被複製,顛覆了人們對身體的認識與想像。

 

作者揭示了西方科學革命的基本精神,不是循規蹈矩,最後考試考第一名。其精神就好比是一種「數學家對哲學家的權威做出成功的反抗,也同時反抗了神學家的權威」。這些新時代的引領者,必須具備豐富的想像力、勇氣、實證精神、挑戰權威的勇氣,打破常規,才能達到創新。讀者細讀此書,當能體會其中深意。

 

作者雖具有外科醫師背景,但書中並非只專注於外科史的本身而已,作者為讀者貼心的梳理大時代的背景,例如文藝復興、大航海時代和科學革命等史事,以及當中重要的科學家,包括我們耳熟能詳的伽利略、培根、牛頓等人,這些論述都顯示了現代醫學和科學是並肩同行的,不可能「科學」發展還處在蒙昧時代,而「醫學」就能獨自綻放耀眼光芒。而探究成功與創新的因素,也正是歷史的一大功用,本書提供了西方科學史的脈絡,讓讀者不致陷入只有外科的醫學史當中;在專題論述時,又能兼顧大的時代背景,誘發讀者思考改變與創新的因素,實為難能可貴。

 

書的後半段,著重論述的是各種醫療器材進步的歷史,並論述了醫療植入物的各種樣態,包括關節置換、放置心臟支架,內視鏡手術和更換心臟瓣膜等植入物手術,約莫到了二十世紀中期以後,它們才逐步發展成為一種穩定的醫療技術,作者稱為「植入物革命」。有趣的是,作者從臨床醫師的視角,毫不避諱地談述這些發明背後所衍生的問題。一個顯而易見的危險就是「故障」,它比任何電子或機械商品故障都要來得恐怖且致命,包括在體內心臟節律器的電池故障或電線斷裂,想到就讓人覺得不寒而慄。如果植入物未正確消毒,患者可能會死於感染,就算零件只是出現小問題,被植入之金屬零件周圍的組織將會發炎、腫脹,最終導致關節周圍的肌肉、肌腱、韌帶或骨骼受到破壞,那種疼痛和破壞力,恐怕還不如當初選擇不要放入植入物吧?個人的閱讀感覺是,明明還未確定安全,怎麼這些故事中充滿了災難性的故障?這可能是醫療史上常見的兩難,新科技往往充滿誘惑又存在危機,大凡顛覆了現狀,自然就不可能毫無爭議。那麼,如何進行風險評估和怎麼收拾善後?就需要先進的醫學專家或醫療政策管理者多加思量。這當中最麻煩的事,恐怕是每位醫師都有其專科之專業知識,但醫療、生物醫材則完全是另一門專業,醫師對醫材的理解和評估,恐怕除了看學術期刊、報告外,大部分可能仰賴醫材業者提供的資料。真實情況如何、誰來評估風險和後續的問題?病患有無被充分告知風險?這些複雜的問題,恐怕每天都在大型醫療院所內上演。

 

作者對上述這些複雜問題之分析,已超越一般醫療史著作的論述,而引領讀者思索更多現代醫學的實際面向。對照作者所言,在一八六五年之前,任何生病的人,即便是自己一人孤單地待著,都比被醫師「照顧」要來的好,顯見醫者很多時候在面對疾病時的無力感。一百多年後的問題,卻是我們付不起昂貴的醫療器材費用,由於現代醫療保險和醫療器材之批准、審核和補助,往往耗費龐大的資金,現代醫療的一大特色就是非常昂貴,因為更先進且安全的植入物、藥物都非常昂貴,這有時已非科學發展的本體,而是牽涉到複雜的社會、經濟和法律等層面的問題,本書也都有觸及,並誠實看待醫療器材政策的各種缺點。例如,作者點出了美國在植入物註冊方面的缺失,以及一些醫療器材製造商間的祕辛,可讓讀者更進入現代醫療的情境當中,值得一讀。凡走過顛簸的道路,必留下可貴的經驗,或許在閱讀歷史後,能更加吸取各式經驗之教訓,從本書中學習到歐美國家怎麼應對這些棘手的問題。

 

本書還能以醫師的視角,於行文中夾敘夾議,時而抒發自己的感想,時而分享自身或醫界的大小故事,所以讀來頗感趣味盎然,深具臨場感。歷史的有趣之處就在於,若以牛頓為例,今日讀者可以看到牛頓誕生之前時代之蒙昧、牛頓時代的發現與突破,以及現代,那牛頓所不知道的世界,而讀者們竟然就在這場醫學革命之中,穿越古今,讓想像力馳騁,豈不正是讀科技史、醫療史之趣味,願讀者也能享受這種傲世古今的暢快。本書提供了醫藥從業者一本充實人文素養與歷史基礎知識的媒介,符合一般大眾歷史的閱讀興趣與需求,那對於外科手術既害怕又感到好奇的讀者來說,本書絕對是一本饒富趣味又不失學術價值的著作。

 

內文試閱

第15章 心臟手術

 

一八九六年,英國著名外科醫師佩奇(Stephen Paget)聲稱:「心臟手術可能已經達到了自然界對所有手術所設定的極限;沒有新的方法,也沒有新的發現,能夠克服處理心臟傷口的難題」。

 

第一個植入式心臟裝置的故事是科學和醫學進步的典型過程:早期的結果令人失望,接著才對心甘情願的患者進行勇敢的探索,經過災難性的失敗、新興的研究,以及一小群研究人員幾乎病態般的決心,最終才取得勝利。

 

從一九五○年代開始,電子學幾十年來只用於心臟醫學。如今,植入式電子設備在普通外科、泌尿科、耳鼻喉科、神經外科、骨科甚至婦科中廣泛使用。他們植入的故事包括:改進的手術技術、先進的麻醉劑、抗生素、升級的合金科技和現代電子學的綜合,特別是電晶體的發展。

 

儘管在一九三○年代,處理腸胃道和肌肉骨骼問題的手術技術正在改善,但還是沒有人敢於對心臟進行手術。腦損傷、猝死和手術失敗的風險非常高,以至於外科手術在這領域根本站不住腳。一九三八年,波士頓兒童醫院的格羅斯(Robert Gross)對連接肺動脈和子宮主動脈的小動脈,進行了動脈導管結紮手術,幫助胎兒的血管繞過功能不佳的肺部――動脈導管原本應該在出生後的幾天內自發關閉,然而持續開放會使嬰兒逐漸衰弱。

 

一九四四年,約翰霍普金斯大學的布拉洛克(Alfred Blalock)為患有「法洛氏四重症」的兒童進行了姑息性治療,這是一種心臟疾病,患者的肺動脈瓣過於收緊而導致右心室塌陷,使得心臟在左右心室間出現空洞,且「主動脈跨坐在左心室與右心室間」同時清空左右心室,而不僅是左心室而已。簡單地說,心臟中的缺陷使得「法洛氏四重症」患者的血液無法充分換氧,進而導致了「藍嬰症」——氧氣無法正確交換,使孩子的皮膚發藍。為了治療,需將心肌壁隔開,那也代表必須進到心臟內部,但世界上沒有一位外科醫師能夠設想出一種在不殺死患者的情況下,「打開」心臟的方法。「法洛氏四重症」在當時被視為死刑,但布拉洛克的姑息性治療手術通過連接心臟外部的大血管,確實改善了患者的生活。

 

一九五二年九月二日,世界上第一場「開心手術」在明尼蘇達大學執行。劉易斯(F. John Lewis)對一位五歲女孩實施全身低溫和暫停血流的技術:將孩子放入裝滿冰水的水槽中,讓她的體溫冷卻到攝氏二十七度,並在手術打開胸部後,夾緊通向心臟的血管(流入停滯期),再迅速關閉心房之間的洞口。在恢復溫度之後,再等待孩子從手術中甦醒。超過五十名心室間有異常通道的兒童接受了這種療法,但對於體溫回暖時心律可能會無法正常化的擔憂,促使明尼蘇達州的外科醫師思考另一種方法來解鎖心臟。

 

費城傑斐遜醫學院的吉本醫師(Dr. John Gibbon)對劉易士的進步感到振奮,他於一九五三年使用一種人工裝置為血液供氧,矯正了一位十八歲少年的心臟缺陷。該人工裝置就是濾膜體外循環機,後來命名為梅約—吉本人工心肺(Mayo-Gibbon heart-lung machine);這種裝置既龐大又複雜且昂貴,但確實在初次應用中取得了成功。這台機器大約是熱狗攤的推車大小,通過一系列塑膠管連接到患者,用狄貝基管式幫浦推動血液進出患者的身體(稍後有更多細節)。患者不僅從世上第一個新式心肺繞道手術中活了下來,還度過了四十七年的餘生,最後於六十五歲去世。不幸的是,吉本的另外三名患者都死在手術室(或不久之後)。實驗室研究花了十九年時間,進行了無數次動物手術和無休止的研究,才得以開發這台機器;但一九五四年,他決定暫停所有心臟手術至少一年,同時試圖改善結果。對吉本醫師來說,這注定是一場慘敗。事實上,他再也沒有做過任何的心臟手術了。

 

明尼亞波里斯(Minneapolis,美國明尼蘇達州最大的城市)的外科醫師開始著手開發自己的人工心肺(進展甚微),甚至也是採用了生物性的療法。在一場一九五四年初舉辦的臨床醫師集體討論會上,一位年輕的外科醫師想到自己懷孕的妻子,便開始反思女人擁有將血流到子宮來供養胎兒的能力,於是「交叉循環」的想法就此誕生。研究小組以狗進行研究,將牠作為一台生物性的體外心血管循環機,藉以維持另一隻狗的生命。經過數十次實驗狗手術,利勒海醫師(Dr. Walton Lillehei)終於在明尼蘇達大學對一名一歲男童進行手術,並以他的父親當作「生物性體外循環機」。人們只能想像,有位母親看著自己的丈夫和孩子被推進手術室進行交叉循環手術,內心有多麼煎熬;又或者,父親冒著生命危險拯救幼子,是多麼英勇。當天,「對心臟手術普遍的抗拒,發生了巨大變化」,心臟不再是外科手術的禁地;即使這位年輕患者最終還是於十一天後死於肺炎。利勒海和他的團隊毫不氣餒,在接下來的一年內,又利用交叉循環的技術進行了四十五次手術,年幼患者每次都通過父母(冒著生命危險)來維持生命及治癒,有三分之二的患者在手術中倖存並順利出院。這項手術法得以治療重大的心臟缺陷,包括心房和心室缺陷(心室孔洞),甚至「法洛氏四重症」。而僅僅一年前,這些疾病都仍然是毫無希望的絕症。但經過一年的經驗累積與改良,在一九五五年(布拉洛克起初的藍嬰症手術後十年),利勒海醫師在美國外科協會的會議上發表了他第一位「法洛氏四重症」患者的數據,當時布拉洛克本人就在費城的聽眾席上。

 

一系列共十位患者,其中六人的預後相當良好,但有四人在手術後幾個小時內死亡。這種失敗率在今日是無法接受的,但在一九五五年無異於一場勝利。布拉洛克醫師在聽完利勒海的論文發表後評論道:「我原本以為,與保守的老外科醫師討論這篇論文是錯的。但我必須說,我從沒想過自己有一天會看到這種類型的手術。我要讚揚利勒海醫師和瓦爾科醫師(Dr. Varco),以及其同事的想像力、勇氣和行業精神。」偶爾在科學界中,於昏暗的會議中心進行的開創性展示,會讓在場所有同業都感受到這是偉大的時刻。就像航太工程師在火箭發射成功後,相互擁抱、揮動著旗子一般,費城那間房裡的外科醫師,想必也一起擦去喜悅的淚水,重新煥發出樂觀的活力。三十年後,利勒海醫師於一九八五年在胸腔外科醫師協會的會議上,介紹了這四十五名患者的長期結果。值得注意的是,二十七名心室隔膜缺陷患者中有十七人還活著,有鑑於他們不可能在沒有手術的情況下存活下來,這實在是個驚人的發現。庫利醫師(Dr. Denton Cooley)是偉大的外科醫師先驅,他在講臺上發言說:「利勒海醫師為胸腔外科醫師界史上最大的野餐活動,帶來了唯一的開罐器。」6雖然交叉循環心肺支持技術只被學界短暫應用一段時期,但它讓醫師取得進行開心手術的能力。到了一九五○年代末期,世界各地的外科醫師都受到這件原先認為不可能的事情所啟發……也許沒有什麼是不可能的。

 

利勒海和他的團隊證明了嚴重的心臟缺陷是可以治療的,重新點燃人們對改良人工機械心肺的追求。在梅約診所改裝的吉本人工心肺被認為成本太高,不適合實際使用,於是利勒海醫師求助他年輕的實驗室助理團隊來開發更好的機器。其中的首席工程師德沃爾(Richard DeWall),是一位剛畢業的醫學院學生,嚮往投入醫學研究和實驗室生活。從一塊什麼都沒有的石板開始,德沃爾組裝了「魯布.戈德堡式」的扭曲軟管、幫浦、針頭和氧氣罐,成為「醫學界的馬蓋先」。德沃爾使用聚乙烯軟管,而非易碎的玻璃管,因為它有比玻璃更便宜、血液反應更小的雙重優點。這些聚乙烯管則取自附近工廠原本用於抽蛋黃醬的工具,所以預算實際上也成了一個優勢,激發了聚合物革命的開放性。

 

德沃爾的氣泡式充氧器價格低廉、可重複使用,而且更重要的是……有效用。利勒海在一九五四年的試驗場上使用交叉循環技術時,已經表示開心手術是可能的,但直到一九五五年中,氣泡式體外循環機才成為開創性手術中維持生命的主要方法。今日,在西方世界的每家大醫院裡,體外循環機已成為外科醫師為心臟動手術時所使用的維生工具。至於繞道機發展的全部歷史,已超出本書範圍,但與任何設備的開發並沒有不同,它發生在各大洲,由自籌資金、動手設計的人開始,經過多次失敗後得以實現。有過一小段時期,只有明尼蘇達大學和九十英里外的梅約診所才能進行心臟手術。儘管手術本身很成功,但仍有一個關鍵問題:術後房室傳導完全阻斷。

 

幾個世紀以來,比起心臟,科學家更著迷於人體的生物電概念。來自節律點的電脈衝,又被稱為天然的「心臟節律器」,與驅動心室收縮的房室結相交。你的大腦不會指示心臟進行收縮——心臟有自己的節拍器,一個內置的電動計時器,它有節奏地掃過心肌。把手放在胸前,你感覺到的輕微搏動就是心搏,意味著血液被輸送到全身。將手滑到脖子上,便可在氣管周圍感受到脈搏,有節奏的跳動是心臟瓣膜的回聲,它會規律地「啵」的一聲關閉,以回應心臟同步的肌肉收縮。當房室傳導完全阻斷時,心臟的電訊號傳導會發生問題,患者會有嚴重的心跳過緩(低心率)、低血壓和極度受損的心臟功能。本質上來說,患者的心肌幫浦是不協調且功能失調的,除非電訊號傳導正常,否則無法維持生命。明尼蘇達州外科團隊一直在研究心搏相關的急症,並用一項實驗室中很簡單的電力設備——「葛斯類比電刺激器」(Grass Stimulator)進行測試,希望能挽救兒童的生命。

 

在一九五七年一月的明尼亞波里斯,一名兒童在接受心臟手術修復心室隔膜缺陷後,房室傳導完全阻斷。明尼蘇達大學的一位生理學家建議心臟小組,使用他們實驗室開發的葛斯類比電刺激器,該機器會產生小電壓電荷,來刺激孩子心臟的收縮。直到今日,在生理學實驗室和課堂上,我們會使用刺激器將微小的電脈衝通過電線送入測試物件。為了讓青蛙的腿跳起來,生理學家將細小的電線插入腿部肌肉,然後連接到葛斯類比電刺激器上,並調整電壓和時間使肌肉收縮。在對狗進行初步測試後,利勒海的團隊希望刺激器能對患有房室傳導完全阻斷的兒童起作用。

 

一九五七年,當一個開心手術中的孩子房室傳導完全阻斷時,利勒海醫師和他的團隊在患者的心肌中插入一根絕緣線,將其連接到刺激器,並意識到他成功控制了心臟的跳動。通過轉動表盤,利勒海能夠增加心臟的跳動,這也是哈維(William Harvey)會有所垂涎的發明。雖然這代表著真正的成就,但一想到利用電流就能使生命復甦,還是令人難以置信。葛斯類比電刺激器大約是微波爐的大小,需要使用到交流插座和延長線。事實上,他們需要長達一百英尺的延長線從手術室延伸到恢復室,來進行設備接通和患者維生。想像一下,心臟團隊小心翼翼地從開心手術室將穿著術後手術衣的小孩推出來,麻醉師繼續監測無意識患者的呼吸(仍然插管),而外科醫師沿著走廊拉起橙色延長線,確保心臟以正確的速率跳動。

 

交流電源心臟刺激器是那些遭受房室傳導完全阻斷患者的生命線,但一九五七年十月三十一日發生了一場災難,當時明尼亞波里斯全市停電導致病房斷電,導致一名年輕患者死亡。失去這名患者一定重擊了利勒海,他為需要依靠插座才能運作而感到沮喪,於是請了當地的電氣工程師和電子顧問,研究如何將刺激器小型化以及製造電池供電裝置。利勒海發現大多數房室傳導完全阻斷的患者,在幾週內就會恢復自己的竇性心律,因此希望透過創新的發明,將患者與牆上的插座分離,並成為恢復正常心臟功能的橋梁。當利勒海遇見了年輕的工程師巴肯(Earl Bakken)時,一個醫學史上的偉大時刻來臨了。

 

第21章 賽柏格未來與電子人

 

如果生命是宇宙中最神聖的東西、如果「生命權是人類最基本的價值」,那麼死亡就是危害人類的罪過。一旦要開始延長人類壽命,醫療照護產業的影響層面將變得更加重大。如果我們注定要活上幾百年,我們是否會都更害怕創傷和無謂的死亡?在現代遭遇車禍而意外死亡是一回事,但在未來原本預期能夠活上好幾個世紀,卻也因車禍而死亡,又是另一回事了。最終,我們可能會更加畏懼死亡。

 

我們真能戰勝細菌嗎?這些微生物戰士可能是我們最嚴峻的挑戰,不過我們一旦真正利用了基因控制的力量,我們怎麼能打賭人類沒辦法消除這些威脅呢?也許對人類更大的威脅,將是星際太空船帶回在其他星球演化了數十億年的外星微生物。你一定覺得我瘋了。

 

可以想見在未來幾十年裡,將會展開一場三管齊下、用來對抗各種疑難雜症的戰爭,這三種方式分別是:生醫藥、植入物和基因治療。在基因治療的補救措施獲得更多改良之前,生醫藥(藥物學和營養學領域)將繼續在細胞層次上治療疾病。當這些都無效時,就會考慮植入某些裝置以治癒疾病。例如,人們直到一九二○年代純化出胰島素、以每日胰島素針劑來治療糖尿病之前,並不完全瞭解糖尿病。隨著胰島素幫浦的出現,針劑就變得不那麼重要了。雖然人們對植入的胰臟組織已進行深入的研究,期望能恢復患者自體胰島素的製造功能,但基因治療仍是最終極目標。對於糖尿病來說,從生醫藥、植入物和基因治療切入的戰爭依然存在,但在一個世紀後,應該沒有人會選擇用注射胰島素的方式治療糖尿病,而這將會是無可避免的趨勢。

 

你可以用以下問題來檢驗醫學未來學家的信念:如果你現在必須把全部資產投資到一家專門的醫療公司,然後接下來的一百年不能碰那筆錢,那麼你會把錢投資到哪裡?是製藥公司、人工關節製造商、基因研究的公司,還是研究生物電的公司?雖然我本身就是骨科醫師,但我實在無法想像一個世紀後人們還在置換關節。同樣道理,應該也不會有患者持續進行化療,因為屆時根本不會有人罹患癌症。因此,決定要投資在生物電研究或基因研究的公司,取決於你認為醫學的未來將著重在哪個領域。醫師將來是負責治療疾病,抑或是負責強化賽柏格新人類?

 

人類肯定會在一、二十年內使基因改造成為常態。有可能在一個世紀內(甚至更快),每個人都能擺脫遺傳的錯誤,甚至會成為強制性的措施,因為有染色體缺陷的人會因此被視為「罹病的」,到時已經無關個人志願的問題了。我預言,二十二世紀的人們反抗「基改」的力道,會讓使當今的反疫苗勢力看起來弱不禁風。

 

人類將成為最終極的基改生物。

 

屆時遺傳性疾病將成為過去,癌症逐漸消失,我們的下一代甚至可能因此而完全不需要修正他們的基因組。令人驚訝的是,有可能一整個世代的群體基因組都經過純化後,就不再需要更進一步的修正了,因為所有的配子將共用純化後的基因。嬰兒出生時將帶有「正常」的染色體,不受自體免疫性疾病、食物過敏、精神疾病、癌症和心臟病的威脅。當人們不再生病,我們的注意力都將轉向強化身體、精神和社會現實。我認為,這仍需要使用植入物,也就是腦機介面。

 

這就是為什麼我會把自己的百年資產,放在研究生物電植入物的公司上。

 

美國食藥局現今批准的大腦植入物,只能針對特定位置產生電場,但腦機介面將能對單一神經元進行記錄和刺激。埃瓦茨是第一位在實驗室動物身上測試「單一神經元」的研究者,如今的科學家正在開發記錄單一神經元的方法,希望能將神經元的訊號傳輸到機器上。

 

現在,腦機介面裝置仍然少見。耳蝸植入器(外部的感測裝置看起來像是結實的助聽器,有條通往內耳耳蝸深處的管線)就是一種腦機介面,它能接收訊號,並將聲波訊號轉為電子訊號,傳遞給聽覺神經通往耳蝸的分支。人工眼(在早期開發階段)在概念上就與人工耳蝸一樣,是用人工感覺裝置來處理感覺資訊,並將訊號傳向神經。

 

與替代感覺器官的耳蝸和視網膜的植入物相反,未來(甚至)更先進的植入物將是「神經介面」裝置,電子訊號既能輸入(感覺),也能輸出(向外的訊號)。有一天,這些交流會來自大腦某塊很小的特定區塊,而神經介面科技將提供雙向溝通的管道。

 

你知道脊髓是一條帶有十億條細小神經的管道,但你有想過為什麼脊髓一旦受傷就不能修復嗎?過去曾作為一名手外科隨叫隨到的住院醫師,我常常要面臨艱難的挑戰——要在某人自殺未遂後重建他的手腕結構。有些絕望的患者用刀割斷自己的手腕,切斷總共九條肌腱、兩條動脈和正中神經。所謂的「義大利麵手腕」極具挑戰性,因為要正確地將肌腱重新連接到原有的手指肌肉上(是的,手指肌肉位在前臂),是很困難的事情。外科醫師必須費盡心力地整理雜亂無章的肌腱並正確配對,只要弄錯任何一對,都有可能毀了手部的功能。

 

如果連配對這些結構就已經是外科手術的難題,脊髓的十幾億神經元又該如何修復?這就是為什麼椎體骨折合併脊髓損傷的患者應該要先固定骨頭,而不是先「修復神經」。更何況,這些神經軸突的直徑只有蜘蛛絲的四分之一寬。

 

或者,因為我們已經知道大腦皮質上運動區和感覺區的確切位置,未來很有可能透過像家庭大裝修的時刻,進行全身性的重新佈線,以解決脊髓損傷問題。科學家正在開發一種能感知我們大腦意圖的特殊感覺設備,稱為BioMEM(微機電系統);BioMEM可以繞過脊髓,直接和周邊神經連接。這些微型化的神經探針「整合了放大電路、多路複用、尖峰檢測、無線充電和雙向無線數據的傳輸機制」,並且「成為一種輔具,能用在許多使人衰弱的神經系統疾病上」。

 

隨著奈米科技和電子設備微型化的持續進步,BioMEM正在改變醫學的樣貌。也隨著手術的侵入性變得越來越低,治療破壞性脊髓損傷的願景不再只是幻想。

 

醫學現代化的故事通常從畏懼疾病開始,然後從相對輕症的疾病下手,最終才開始關注生活上的種種不便。就像臉部整形手術,一開始最先注意到的是那些奇形怪狀的缺陷,例如因梅毒失去鼻子,到後來則轉為追求美學及文化品味的外科手術。

 

未來肯定也會按照脊髓損傷、中風、腦腫瘤、腦性麻痺和癲癇發作的路線,依序在大腦中使用BioMEM,最終才會過渡到早期癡呆症、強迫症、中度抑鬱症和失智症等危害較小的疾病。我敢大膽預測,這些疾病在下一個世代都會以某種類型的大腦植入物,透過調節神經功能而予以治療。

 

但接下來呢?談到大腦,我們會不會從關注疾病發展到關注殘疾,最終甚至發展出超能力?我覺得會。

 

就像本書所提到的,美國每年約有二千萬次的植入物手術。我們多數的醫療費用都與各種醫材有關,但慢性病的住院治療每年也至少花費了數千億美元。如果有了基改科技,毫無疑問地,許多慢性病(和癌症)都將被消滅,進而促使人類更專注於實現「更快、更高、更強」(Citius, Altius, and Fortius)的奧林匹亞精神。

 

我們的賽柏格未來又會存在何種限制呢?一旦我們治好慢性病,人們將無可避免地想將自己的身心能力發揮到極致,這將導致所有人在某種程度上變為機器。這並不是說,每個人都會接受開腦手術植入BioMEM(雖然這很可能發生),但或許在用機械改變人類物理大腦的未知過程中,也會改變原有人類的心智。

 

這對於多數人可能是一個毛骨悚然的想法。我們是否願意活在一個人人都有一部分是人造自我的世界裡?

 

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詳細資料 |

書籍代號:2REY0013

商品條碼EAN:9786269613793

ISBN:9786269613793

印刷:單色

頁數:288

裝訂:平裝

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