Georg Haas – 被遺忘的血液透析先驅

1924 年，德國內科醫師 Georg Haas 將病人的血液引出體外，送進由玻璃圓筒與半透膜管組成的裝置，再讓血液回到病人體內。這次治療只有 15 分鐘，沒有挽救病人的生命，卻第一次證明：人體血液透析確實可以進行。

談到人工腎臟的歷史，許多人第一個想到的名字是荷蘭醫師 Willem Kolff。但早在 Kolff 製作旋轉鼓式人工腎臟將近 20 年前，Georg Haas 就已經在德國 Gießen 完成世界第一例人體血液透析。2024 年，距離世界第一例人體血液透析正好一百年，但完成這項突破的 Haas，仍是透析史上少有人熟悉的名字。[1]

從代謝研究走向「洗血」的構想

Georg Haas 於 1886 年 4 月 24 日出生於德國 Nürnberg。他先後在 Freiburg 與 München 攻讀醫學，1911 年在病理學家 Ludwig Aschoff 指導下完成博士論文，之後前往 Strasbourg，進入 Franz Hofmeister 的實驗室，從事生物化學、代謝與膠體化學研究。[2]

這段研究經歷，讓 Haas 熟悉了日後血液透析所依循的核心原理：小分子溶質可以穿過半透膜，血球與蛋白質等較大的成分則留在血液中。19 世紀中葉，蘇格蘭化學家 Thomas Graham 已用「dialysis」描述這類膜分離現象；然而，要把化學實驗室裡的原理變成可以接上活體循環的治療，還得克服膜材、血液凝固、血流與感染等一道道難關。

1914 年，Haas 進入 Gießen 大學醫學部工作。第一次世界大戰期間，他接觸到罹患「戰壕腎炎」（trench nephritis）及嚴重尿毒症的士兵。當時臨床能用的手段，不外乎放血、催汗或限制飲食，始終無法真正把累積在體內的尿毒物質清除出去。這些經驗促使他開始思考一個在當時十分大膽的問題：能不能把血液暫時引出體外，加以淨化，再送回病人體內？[2]

「從最初的構想到血液透析真正能夠實施，中間走過一條非常漫長的路。我甚至可以說，那是一段充滿苦難的歷程；幾乎每克服一個障礙，下一個障礙便立刻接踵而來。」
——Georg Haas，1928 年 [3]

從失敗的動物實驗開始

大約在 1914 到 1917 年間，Haas 開始以狗進行體外血液透析實驗。他先後測試過蘆葦管、動物腹膜、紙膜等材料，最後選用以 collodion（硝化纖維溶液）製成的半透膜管。它不是一般的硬管，而是一層薄而柔軟的膜套；血液在管內流動時，小分子物質可以穿過管壁，血球與蛋白質則留在管內。這種膜管可以依需要製成不同長度，也能滅菌，膜的通透性也較適合用於透析。[2]

真正棘手的，是如何防止血液在體外凝固。當時可取得的 hirudin（水蛭素）來自水蛭萃取物，純度不穩定，甚至可能引發嚴重毒性或類似過敏性休克的反應。抗凝血技術尚未成熟，使 Haas 的動物實驗屢屢受挫。

除了技術上的困難，戰時服役與戰後物資短缺，也讓這項研究一度中斷。[2,4]

1923 年，Heinrich Necheles 發表動物血液透析實驗後，Haas 隨即在《Klinische Wochenschrift》撰文回應。他指出自己早在 1915、1916 年便做過類似實驗，也直接點出 hirudin 的毒性，是把這個方法應用於人體的主要障礙。更重要的是，他已經提出：若技術問題能夠克服，體外透析或許能成為尿毒症病人在昏迷前後的救命治療。[5]

為人體透析打造的人工腎臟

要把動物實驗推進到人體，Haas 必須同時增加透析膜的面積，也要設法降低膜管破裂時的失血風險。於是，他把兩條細長的 collodion 膜管以 U 形玻璃接頭連成一組，再放入裝有透析液的長玻璃圓筒中。每個圓筒都是一個獨立的透析單元，多個單元可以串聯，依需要增加交換面積。血液在膜管內流動，透析液則包圍在管外；小分子物質可以穿過膜管進入透析液，血球與大部分蛋白質則留在血液中。這套可以組合、拆換的裝置，後來稱為「Kabinensystem」。[3,6]

這種模組化設計也提升了治療的安全性：若其中一個單元的膜管破裂，只需將該單元隔離並更換，不必放棄整套裝置，也能減少血液損失。為了讓血液順利通過較長的體外管路，Haas 後來又加入 Beck transfusion apparatus（Beck 輸血裝置）。這是一種簡單的機械式血液幫浦，可以推動血液前進，減輕心臟維持體外循環的負擔。[3]

1924 年：世界第一例人體血液透析

1924 年，Haas 在 Gießen 第一次將這套裝置用在一名尿毒症病人身上。治療在外科醫師 Fritz von der Hütten 協助下進行：血液從橈動脈引出，通過透析裝置後，再由肘部靜脈回輸，抗凝則使用較純化的 hirudin。[7,8]

這第一次治療只持續了 15 分鐘。Haas 當時最在意的，並不是要達到足夠的毒素清除量，而是先確認一件更根本的事：體外循環能否安全建立、血液能否順利回到病人體內。整個過程沒有發生明顯併發症，證明「在人體進行血液透析」不再只是理論構想。[7,8]

這次治療的確切日期，現有史料已無法確認。Gießen 的醫學史研究根據協助手術的 Fritz von der Hütten 之任職資料推算，治療應發生在 1924 年 10 月中旬以前，可能是在暑期非上課期間。[2,8]

1925 年，Haas 為另一名年輕尿毒症病人進行了 30 分鐘的治療；1926 年又完成四次。部分療程因 hirudin 引起寒顫、頭痛等不良反應而中止，膜管破裂與血流壓力變化也持續考驗這套系統。這些治療雖然短暫，卻讓 Haas 得以逐步改善管路、血液幫浦及安全監測。[8]

1927 年：heparin 改變了抗凝血條件

早期 hirudin 製劑的毒性，一直是 Haas 將透析安全用於人體的重要障礙。1927 年，他首次將 heparin（肝素）用於人體血液透析。動物實驗及後續人體使用顯示，heparin 能達到所需的抗凝血效果，也沒有出現早期 hirudin 製劑令人擔心的毒性反應。Haas 因此認為，將這項「血液洗滌」（Blutwaschung）更大規模地應用於人體，最關鍵的障礙已經排除。[3,8]

從 1924 年到 1928 年 5 月，Haas 一共完成了 11 次人體血液透析。這裡指的是 11 次治療，而非 11 位不同病人；其中至少有病人接受過重複治療。[1,8]

1928 年：短暫但可以觀察的臨床改善

1928 年的治療時間更長，Haas 也開始記錄病人在治療前後的變化。部分病人的噁心、嘔吐、頭痛、呼吸困難與高血壓曾一度改善，食慾與精神狀態也短暫好轉。[3]

他還觀察到，在管路內壓力的作用下，部分水分會從血液中移出。Haas 當時並未使用現代的「超過濾」（ultrafiltration）一詞，但後來的醫學史回顧認為，這正是血液側正壓造成超過濾的早期描述。[9,10]

不過，這些療程仍遠遠無法與現代透析相比。膜面積與血流量有限、治療時間不足、滅菌條件不成熟，而接受治療的病人通常又已處於非常嚴重的尿毒症階段。這些病人最終都沒有長期存活。這些早期治療雖未能挽救病人，卻不表示血液透析這條路走不通。真正的限制是，當時的膜材、抗凝血技術、血管通路與重症照護都還不成熟，尚無法把一項已證實可行的技術，轉變為能夠穩定挽救生命的治療。[1,8]

即使如此，Haas 在 1928 年的論文中仍抱持審慎的樂觀。他坦言技術仍需繼續改良，但也指出，部分病人的主觀感受與客觀狀態確實有所改善。雖然當時累積的病例與治療經驗仍然有限，他仍認為這項方法值得繼續發展。[3]

為什麼研究沒有繼續？

1928 年之後，Haas 沒有再進行人體血液透析。至於他為何停下腳步，他本人並未留下明確說明。從當時的技術條件與臨床環境來看，這項研究若要繼續推進，確實面臨許多困難。[1,2,8]

其中包括：

1. 血管通路無法長期重複使用。 每次治療都需要重新處理血管；當時距離 Scribner shunt 與動靜脈瘻管的出現，還有數十年。
2. 裝置的透析效率有限。 治療時間不夠長、清除量不足，膜管與玻璃系統也容易發生故障。
3. 抗凝血與感染風險仍高。 Heparin 改善了體外管路的凝血問題，卻無法同時解決無菌操作、材料相容性與重症照護等限制。
4. 接受治療的病人通常已經非常危急。 短暫的症狀改善，很難扭轉嚴重尿毒症及其他器官問題。

除此之外，Haas 當時還肩負 Gießen 大學醫學門診部的臨床與行政工作，並將許多心力投入結核病的早期發現與糖尿病照護。這些職務是否直接促使他停止透析研究，目前無法確定；但他的工作重心逐漸轉移，確實是理解這段歷史時不能忽略的背景。[1,2,8]

至於同儕的態度，後來的醫學史家曾提出另一種解釋：這項新療法在當時受到的冷淡與懷疑，可能削弱了 Haas 繼續研究的動力。不過，這個說法來自後人的推論與未經證實的轉述，並非 Haas 本人留下的說明，因此只能視為一種可能，不能當作研究中止的確切原因。[9,11]

Haas 與 Kolff：不是互相取代，而是技術接力

1940 年代，荷蘭醫師 Willem Kolff 改用當時較容易取得的 cellophane（玻璃紙，一種再生纖維素薄膜）製成長管，研製出旋轉鼓式人工腎臟。1945 年，一名急性腎損傷病人在接受長時間透析後存活，人工腎臟也因此從實驗性裝置，走向能夠真正挽救生命的臨床治療。[8]

Haas 與 Kolff 的貢獻，不是彼此競爭，而是前後接續。Haas 首先將一套完整的體外血液透析系統用於病人，證明人體血液透析在技術上確實可行；Kolff 則利用新的膜材、更大的交換面積與更長的治療時間，提高透析效率，讓人工腎臟從可行的實驗性裝置，進一步成為能夠挽救生命的治療工具。若只追問「誰才是真正的發明者」，反而會忽略醫療技術如何一步步成熟：有人跨出第一步，也有人在前人的基礎上，讓它真正成為可以救人的治療。[8–10]

1952 年，Haas 在《Deutsche Medizinische Wochenschrift》發表一篇題為〈論人工腎臟〉的短篇綜述與評論。他回顧 Gießen 團隊早期的人體透析工作，也討論 Kolff、Alwall 等人後來的技術改良與人工腎臟的臨床用途。[12] 他特別肯定 cellophane 膜材帶來的進步，認為新的材料與裝置讓人工腎臟更容易操作，也更適合臨床使用。這篇文章既為 Haas 的先驅工作留下紀錄，也呈現人工腎臟如何在後來者手中繼續發展。

百年後，Haas 的構想仍在延續

Haas 使用的玻璃圓筒、collodion 膜管與 hirudin 早已退出臨床，但他當年必須解決的問題，至今仍是血液透析的核心：如何讓血液安全地離開身體、避免在體外凝固、跨越半透膜移除溶質與水分，最後再把血液安全送回病人體內。

今天的透析器內有數千根中空纖維，整套血液透析系統還包括精密的血液幫浦、壓力監測、空氣偵測與水處理設備。器材早已今非昔比，但半透膜、擴散、體外循環與抗凝血等核心概念，都可以在 Haas 的裝置中看見雛形。

Georg Haas 於 1971 年 12 月 6 日在 Gießen 去世。在他有生之年，血液透析已經從早期實驗逐漸成為能夠挽救生命的治療；但他在 1924 年踏出的第一步，仍有無可取代的意義：他證明人的血液可以離開身體，在體外接受淨化，再安全地回到體內。這項嘗試，也讓「藉由體外血液淨化裝置，暫時替代腎臟部分功能」的構想，第一次真正走到病床旁。[1,8]

參考文獻

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