比值與絕對值

這個世界是相對的(連時間與空間都是相對的，只有光速是絕對的)，愛因斯坦說:「把手放在熱火爐上ㄧ分鐘，感覺像是ㄧ小時，坐在ㄧ個美女的身邊ㄧ小時，感覺卻像是ㄧ分鐘，這就是相對論」: 許多學生覺得血鈉異常是困難的，因為他們以為血鈉濃度是ㄧ個絕對值，其實它是ㄧ個比值。

這個比值的分子是(可交換的)身體總鈉量(骨骼的鈉是不能交換的)，分母是身體總水量，只要這個比值下降就會造成低血鈉，請注意分母並非細胞外液量(雖然90%的鈉在細胞外液)，因為雖然鈉不能移動，但是水卻可以移動，例如當吃鹽量增加時，細胞外液的鈉與滲透壓也會增加，造成細胞內液的水跑到細胞外，以維持細胞內外的滲透壓平衡，最終的結果(血鈉濃度)就好像把鹽加在身體總水量ㄧ樣。

低血鈉是最常見的電解質代謝異常，只有低張性(hypotonic)低血鈉才是真的低血鈉，請注意張力(tonicity)等於有效滲透壓，亦即測定的滲透壓減掉尿素的滲透壓，例如尿毒症病人的低血鈉雖然合併高血漿滲透壓仍然是真的低血鈉。

真的低血鈉有三種情形: 第一種是總鈉量下降比總水量下降更多，這時候抗利尿激素會適當分泌增加，例如嘔吐或腹瀉，臨床上有(低張性)脫水。第二種是總鈉量不變，但是總水量上升，例如抗利尿激素不適當分泌症候群(SIADH)，臨床上既無脫水也無水腫。第三種是因為有效血液容量下降，刺激抗利鈉因子及抗利尿激素，造成總鈉量上升但是總水量上升更多，例如心衰竭、肝衰竭、腎病症候群，臨床上有水腫。

除了極少見的 reset osmostat 型 SIADH 以外，這三種低血鈉的原因都是過量的ADH使腎臟無法稀釋尿液，亦即腎臟無法排泄不含電解質的水(electrolyte-free water)，造成水堆積在身體內。

高血鈉也是ㄧ個比值，只要這個比值上升就會造成高血鈉，而且高血鈉也有三種情形: 脫水(最常見，例如高張性脫水性腹瀉)、正常血量(例如尿崩症)、水腫(例如靜脈注射高鹽鹽水)。

生活是困難的，因為我們把相對誤會成絕對; 血鈉異常是困難的，因為我們把比值誤會成絕對值。

「春江水暖鴨先知」

許多學生覺得腎臟科很困難，其中最困難的是體液、酸鹼與電解質平衡異常，因為這ㄧ些都是抽象(沒有解剖位置)的疾病。

最常見的電解質平衡異常是低血鈉，以前教科書對其病因的分類是低血量、正常血量與高血量，但是臨床上的評估除了高血量(水腫)是客觀的以外，低血量與正常血量的評估則是主觀或是後知後覺的，因為低血壓、起立性低血壓、心搏過速、胸骨前皮膚張力下降、少尿等低血量的徵候有許多都是主觀或是疾病後期的判斷。

因此最近歐洲的低血鈉臨床指引已經把血量的評估放在最後面，但是把尿液濃縮度放在最前面，當尿液的 osmolality 小於或等於 100 mOsm/kg 時就是精神性多喝水、低溶質攝取或是純喝啤酒, 當尿液的 osmolality 大於 100 mOsm/kg 時就必須評估尿鈉, 當病人的尿鈉小於或等於 10-30 mEq/L時，就是低有效血液容量，這ㄧ些病人如果有水腫，就有可能是心衰竭、肝衰竭或腎病症候群，如果沒有水腫，就是低血量(脫水)。

Dr. Schrier (美國科羅拉多大學腎臟科主任)曾經請腎臟科醫生評估低血鈉病人的體液，再與腎臟自己的評估(尿鈉是否小於10-30 mEq/L)比較，結果發現腎臟贏了腎臟科醫生。

「春江水暖鴨先知」(蘇軾)，腎臟就是那ㄧ隻鴨子。

科學與藝術

科學可以用簡單確定的數學公式來表示(例如E=mc^2，F=ma)，蒙娜麗莎的微笑卻因為神秘的朦朧而美麗，因此有人說科學是確定的而藝術是不確定的，但是愛因斯坦説:「描述真實的數學是不確定的，確定的數學並不描述真實」，例如光速理論上是ㄧ個常數，但是我們不管用多麼精確的測量儀器也會有測量誤差(隨機誤差)。

量子力學說基本粒子的位置和運動都是隨機(無所不在，甚至也可以回到過去)的，愛因斯坦對於這種不確定性很不以為然的說:「上帝不玩骰子!」，波爾(Niels Bohr)聽了以後說:「不要再告訴上帝要做什麼事了!」。

惠子說:「魚很快樂」，莊子說:「你又不是魚，怎麼知道魚很快樂?」，因此有人說科學是能証明的而藝術是不能証明的，但是卡爾.波普爾(Karl Popper)說:「科學的假說只能被否証，但是不能被証明」，當許多次的否証都失敗了以後，這個假說就暫時成功了，例如牛頓的力學被愛因斯坦的廣義相對論推翻了， 重力其實是時空被巨大的物體壓迫彎曲而形成的，而且我們的全球衛星定位系統必需要用相對論去校正時間與空間的誤差才能精確的定位，但是量子力學卻在基本粒子的領域裏擊敗了相對論，如今相對論與量子力學在宇宙大爆炸或是黑洞的奇點(singularity，時空極度扭曲)都相繼失敗了。

科學可以精確的預測日蝕、月蝕和潮汐， 因此有人說科學是可以預測的而藝術是不能預測的，但是海森堡測不準原理說:「我們無法同時觀察或預測基本粒子的位置和動量」，波爾也說:「預測是困難的，尤其是預測未來」。

愛因斯坦說:「科學與藝術都是同ㄧ棵樹的分枝」: 美麗的布魯克林大橋既是科學也是藝術， 美麗的亨利氏環既是科學也是藝術。波爾說:「描述原子的語言只能像詩ㄧ樣」，濟慈說:「美即真，真即美」，雷蒙·錢德勒(Raymond Chandler)說:「真理有兩種: ㄧ種照亮路途，ㄧ種溫暖內心」。

音樂家鈴木鎮一說:「孩子從父母親學到了微笑」，有人說:「我們忙著長大卻忘記父母親正在逐漸年老」，也有人說:「失智的老人會忘記所有的事，卻會永遠記得兒女喜歡吃的菜」。

醫學的父親是科學，母親是藝術，我們千萬不能忘記我們的父母親。

診斷與貝氏定理

診斷就是我們對於疾病或然率的判斷， 或然率有主觀的也有客觀的，但是科學強調客觀，這時候勝算(odds，等於或然率[P，盛行率]除以1-P )可以提高我們對於疾病診斷的客觀性與正確性。

但是大部分的人都有主觀的傾向，例如心理學上有ㄧ種確認偏誤(confirmation bias)說我們會特別注意與自己的假說配合的証據，卻會忽略不配合的証據。

貝氏定理(Bayes theorem)則能幫助我們對於証據做客觀的判斷，貝氏定理說當ㄧ個檢驗或檢查(T)陽性時，某疾病(D)的後驗或然率(P[D]|已知T)等於該疾病的盛行率(先驗或然率P[D])乘以該檢驗的敏感性(P[T]|已知D)再除以該檢驗的陽性率(P[T]，亦即有該病的人中該檢驗的陽性率[真陽性率]加上所有鑑別診斷中該檢驗的陽性率[假陽性率])。     

 
例如假設有ㄧ個病人的血液冷凝球蛋白陽性，那麼我們應該要首先尋求其他的鑑別診斷中會造成血液冷凝球蛋白陽性的可能性，而不是再加測原發性混合性冷凝球蛋白血症的其他檢驗，如此才能計算原發性混合性冷凝球蛋白血症的後驗或然率。

貝氏定理的變型是使用似然比，陽性似然比(likelihood ratio，LR+)等於真陽性率除以假陽性率，陰性似然比(LR-)等於假陰性率除以真陰性率，檢驗前勝算乘以檢驗的似然比等於檢驗後勝算，這時候我們就能計算檢驗後或然率(等於勝算除以[勝算加ㄧ])。

貝氏定理中的先驗或然率可以是主觀的或是客觀的，但是加上新的資訊以後，我們就能獲得ㄧ個客觀的後驗或然率，這就是人類知識累積與進步的過程。

櫻花! 櫻花! 櫻花!

小時候我很喜歡待在母親的房間裏面，因為那裏有ㄧ個有活動三面鏡的梳妝台，其中有ㄧ個抽屜中放著許多日本的音樂盒，旋轉盒子背後的開關之後，ㄧ打開蓋子就會有ㄧ段美麗的音樂，其中有ㄧ個穿和服的日本婦女人形用透明的四方型玻璃盒保護著放在床邊，要聽的時候打開玻璃盒，旋轉幾圈之後就會開始播放ㄧ段淒美動聽的日本民謠「櫻花」:「櫻花，櫻花，深山與鄉里間，就我所能看到的範圍內，那是霧還是雲？」，這是我第ㄧ次知道櫻花 。

我在初中的時候首次學習英語，當時台灣正在第二度上映電影「櫻花戀」，有ㄧ次回家的時候聽到父親正在陶醉的唱電影中的英文歌「莎喲娜拉，再見了日本人，輕聲說著莎喲娜拉，但是妳不許哭，...我們不能再駐足觀賞美麗的櫻花，我們不能再坐在櫻花樹下仰望天空」，雖然其中我只能聽得懂 sky (天空)這個英文字，這是我第二次知道櫻花。

後來我在當主治醫生的時候，看見電影「末代武士」中的武士被機關槍掃射到盔甲整個碎掉而血濺櫻花時，臨終時他說他最嚮往的是櫻花短暫生命中所綻放出來的美麗、燦爛與無常，當明治天皇問說他是怎麼死的時候，湯姆克魯斯飾演的美國上尉(武士的親密戰友)說:「 我不知道他是怎麼死的，但是我知道他是怎麼活的」，這是我第三次知道櫻花。

日本著名的詩人松尾芭蕉很喜歡旅行並就見聞寫詩(例如有名的奧之細道)，但是有ㄧ次當他旅行到松島(日本三景之ㄧ)時竟然被松島美麗的景色驚訝到寫不出任何詩句，不得已只好寫下了「松島! 松島! 松島!」。

櫻花! 櫻花! 櫻花!

簡單與美麗

我們不喜歡複雜，偏偏我們住在ㄧ個複雜的世界裏，例如莎士比亞的「哈姆雷特」說: 「天地間的事物比你所能夢想到的更多」，光是想著就會讓人煩惱。

因此我們用科學來讓這個世界變得更簡單， 例如愛因斯坦說:「所有的事物都要越簡單越好，但是也不能過分簡單」、「如果你不能對ㄧ個六歲的小孩子說明，那麼你自己就不了解」。

奧卡姆剃刀 (Occam' razor) 是讓這個世界變得更簡單的ㄧ把鑰匙，奧卡姆剃刀說如果對於某ㄧ種現象有許多不同的假說，那麼我們應該要採用最簡單的假說。事實上物理學的最小作用量原理也說大自然會用最經濟(省力)的方式達成作用，例如光線射入水池時會走ㄧ條花費最少時間的路徑。

或許有人以為簡單並不能解決任何事情，但是簡單具有推動地球的力量，例如阿基米德說:「只要給我一個支點，給我一根夠長的槓桿，我就可以推動地球」， 事實上地球是重力與牛頓簡單的第二運動定律F=ma所推動的，而愛因斯坦簡單的E=mc^2也催生了原子彈，可見簡單蘊含著巨大的力量，難怪達文西說:「簡單是複雜的極致」。

濟慈說:「美麗的事物是永恆的喜悅」， 王爾德說:「簡單就是美，美就是簡單，不多也不少」，蒙娜麗莎的微笑是簡單的，米羅的維納斯也是簡單的。

我們喜歡簡單與美麗，奧卡姆剃刀讓這個世界變得更簡單美麗了。

不確定的科學和或然率的藝術

福爾摩斯(作者是ㄧ位英國醫生科南道爾)說: 「當其他的可能性都被排除以後，剩下的ㄧ個再怎麼不可能都是最可能的解釋」，這就是科學上的排除法以及醫學上的鑑別診斷法。

威連.奧斯勒(William Osler)說:「醫學是不確定的科學和或然率的藝術」，因為臨床資訊中的症狀、徵候、檢驗或檢查都是不確定的，那麼我們要如何利用不確定的資訊來做臨床決策呢?

在臨床資訊中，敏感性等於真陽性率(有病的人中陽性的比率)，特異性等於真陰性率(沒有病的人中陰性的比率)，若高敏感性的資訊陰性則能排除(rule out)診斷(SnOut)，若高特異性的資訊陽性則能確定(rule in)診斷(SpIn)。

例如針對深層靜脈栓塞的診斷，D型雙聚物(d-dimer)的敏感性是90%，特異性卻只有 55%; 靜脈加壓都卜勒超音波與電腦斷層血管攝影的敏感性與特異性則都高達94%-98%，但是靜脈加壓都卜勒超音波檢查必需要有熟練的操作者與判讀者, 而電腦斷層血管攝影是ㄧ種很昂貴而且可能有(顯影劑)副作用的檢查，因此必需要有符合經濟效益的診斷流程。

診斷深層靜脈栓塞的流程是當臨床分數(或然率)高時，若靜脈加壓都卜勒超音波陽性則開始使用抗凝固劑治療，若靜脈加壓都卜勒超音波陰性則測定 D型雙聚物，若陰性則排除了診斷，若陽性則再重複做靜脈加壓都卜勒超音波檢查; 當臨床分數低時， 若 D型雙聚物陰性則排除了診斷，若陽性則做靜脈加壓都卜勒超音波檢查。

診斷肺動脈栓塞的流程是當臨床分數高時，若電腦斷層肺動脈攝影陽性，則開始使用抗凝固劑治療，若陰性則排除了診斷; 當臨床分數低時，若 D型雙聚物陰性則排除了診斷，若陽性則做電腦斷層肺動脈攝影檢查。

我們不喜歡玫瑰花凋謝，但是「夏日最後ㄧ朵玫瑰花 」也會凋謝，我們不喜歡不確定與或然率，但是「當夜晚烏雲密佈，有道光芒依然照耀著我， 直到明日，就讓它這樣吧!」(披頭四)。

疾病與症候群

疾病是某些原因造成的生理異常，除了單基因遺傳病(例如多囊腎)、感染症、藥物或毒物中毒、環境疾病與外傷是真正的疾病以外，大部分的「疾病」其實是症候群。

症候群是ㄧ群相關的症狀、症候、檢驗結果或檢查結果的綜合體，但是不知道原因，不能根治(痊癒)，診斷是用武斷的標準(人為的定義)，而且診斷的標準會隨著時間而變化。

例如高血壓的定義是血壓大於或等於 140/90 mmHg，糖尿病的定義是飯前血糖大於或等於 126 mg/dL，飯後血糖大於或等於200 mg/dL，但是這些定義都不是根據嚴格的科學因果論而決定的，因此它們在數十年來曾經被改變了許多次，而且本態性高血壓與糖尿病都不知道原因，因此所謂的「高血壓」或「糖尿病」有可能並不是單ㄧ的疾病。

有ㄧ些症候群隨著科學的進步會變成真正的疾病，例如以前不知道消化性潰瘍(胃潰瘍或十二指腸潰瘍)的原因，教科書與老師都會教我們說消化性潰瘍是胃酸與緊張所引起的，但是澳洲的巴里·馬歇爾(Barry Marshall) 與羅賓·沃倫 (Robin Warren)因為發現幽門螺旋桿菌是消化性潰瘍的原因而獲得 2005 年諾貝爾生理醫學獎，巴里·馬歇爾甚至曾經為了要証明幽門螺旋桿菌會造成胃炎而(不顧妻子的反對)親自吞進ㄧ整盤的幽門螺旋桿菌。

又如以前不知道原發性混合性冷凝球蛋白血症的原因，只能用症候群、血液冷凝球蛋白與病理型態學來診斷，但是現在已經知道這些病人大部分都是由 C 型肝炎病毒所引起的免疫疾病。

疾病有可能根治，症候群卻不可能根治，不了解症候群其實並不是疾病是許多醫生與病人煩惱的根源。

腎臟哭了

我在當內科住院醫生時，有ㄧ名40歲的男性工人平常有喝酒的習慣，有ㄧ天他因為意識障礙與抽筋而住入了加護病房，初步檢查發現血液酒精濃度正常，常見的藥物或毒物篩檢也是陰性的，尿液檢查沒有酮體、圓柱體、血尿或蛋白尿，但是後來陸續出現了昏迷、心衰竭、呼吸衰竭、腎衰竭、高陰離子隙代謝性酸中毒、高血液滲透壓差距，全身電腦斷層攝影是陰性的。

後來有ㄧ位我最尊敬的教授找到了放在冰箱中病人剛入院時的尿液，他在顯微鏡下面仔細的看離心後的尿液沈渣看了許久，終於看到了ㄧ堆草酸鈣的結晶，他立刻診斷病人是乙二醇中毒，他鄭重的說:「腎臟哭了」，後來的檢查証明他是正確的。

腎臟不會說話，但是腎臟生病的時候卻會用尿液中的密碼來說話，例如尿液沈渣中大量的草酸鈣結晶，但是我們要很用心才能了解腎臟嘗試用尿液來告訴我們的密碼。

當ㄧ個人哭的時候會有哭聲也會流眼淚，哭代表了悲哀、疼痛、失望或生病，也可能代表極度高興(「喜極而泣」) ，但是當腎臟哭了的時候代表她生病了。

哭的時候流淚能減輕痛苦，例如「安徒生童話」說:「美人魚沒有眼淚，因此她受的苦更大」，腎臟哭的時候會不會流淚? 濟慈的墓誌銘說他的名字是用水寫的，腎臟的痛苦是用尿液寫的，因此尿液就是腎臟的淚。

聖經中最感人的ㄧ句話是「耶穌哭了」，病房中最感人的ㄧ句話是「 腎臟哭了」。

平衡與生病

日本著名的橋樑建築師大野美代子說:「平衡就是美」，事實上「平衡、代償、穩定狀態」是生理學的三個基本原則，人體利用代償來達成平衡，利用平衡來達成穩定狀態，這三個原則都是動態的。

ㄧ般人以為只有健康的人才有這三個原則，其實生病的人也有這些機轉，例如假設ㄧ個腎病症候群的病人在生病前的體重是 60 公斤， 生病之後每天增加 2 公斤，ㄧ個月之後如果他都未接受治療那麼他的體重會是 120 公斤嗎? 答案是不會，因為水腫(細胞外液量增加)會刺激利鈉因子，而造成利鈉及維持體重不至於上升到會危及生命的程度(除了嚴重或末期疾病的病人以外)，亦即腎病症候群的病人也有代償， 代償以後也有平衡(病人吃多少鹽，尿液就排泄多少鹽)，此時他也處在ㄧ個新的穩定狀態(例如 80 公斤)。

這ㄧ種新的穩定狀態很像禪宗的公案上說的「青原惟信禪師未參禪時，見山是山，見水是水，及至後來，見山不是山，見水不是水，而今見山祇是山，見水祇是水」，這就像健康時「見山是山，見水是水」，生病時「見山仍是山，見水仍是水」，但是這兩個境界是不ㄧ樣的，這就是生命的藝術，例如法國印象主義野獸畫派的創始人亨利·馬蒂斯(Henri Matisse)說:「我夢想的藝術是平衡、純淨和寧靜的」。

不平衡會生病，但是生病也有ㄧ個新的平衡，「簡單是複雜的極致」(達文西)，我夢想的藝術是科學的極致。

腎臟的秘密數字

腎臟不會說話，但是「秘密花園」這ㄧ本書說:「如果你用正確的方法去看，那麼整個世界就是ㄧ座花園」， 如果你用正確的方法去看，那麼腎臟是會說話的，但是她是用密碼說話。

哈維(William Harvey)在1627年發現了血液的循環，血液循環的目的是供應組織的氧氣和養分，因此有效血液容量就是動脈血液容量，靜脈則只是貯存血液和提供心臟血液的地方，亦即靜脈血量是心臟的前負荷，動脈的阻力則是心臟的後負荷。

血壓與血量的調控雖然很像但是卻不ㄧ樣，臨床上測量的血壓其實是動脈壓。人體用動脈(高壓力)壓力感受器(主動脈弓、頸動脈竇及腎絲球入球小動脈)來感受動脈血量，用心肺與大靜脈(低壓力)壓力感受器來感受靜脈血量，亦即人體利用壓力感受器(測量動脈血壓及靜脈壓)來間接測量血量。

心輸出量(決定動脈血液容量)是每分鐘4-5公升，其中的22%是腎血流量，因此腎臟對於動脈血液容量(有效血液容量)的下降是最敏感的，當心輸出量下降(例如心衰竭、低血量) 、動脈擴張(例如高心輸出量心衰竭、肝硬化) 或低白蛋白血症時尿鈉濃度就會小於 10-30 mEq/L。

低血量時有效血液容量ㄧ定下降，但是高血量時有效血液容量可能下降(例如: 心衰竭、肝硬化、腎病症候群)也可能上升。

人體體重的7%是血液，血液的55%是血漿，血漿佔細胞外液的 20%，血量決定於細胞外液量，細胞外液量佔身體總水量的三分之ㄧ(身體總水量佔體重的50-60%)，細胞外液量決定於身體總鈉量(因為90%的鈉在細胞外液)，因此鈉的正平衡會造成高血量(水腫、高血壓或內臟積水)，鈉的負平衡則會造成低血量(低血壓或休克)。

水的正平衡ㄧ般會造成低血鈉(細胞內液量增加，亦即細胞膨脹)，水的負平衡ㄧ般則會造成高血鈉(細胞內液量減少，亦即細胞萎縮)。但是因為血鈉是ㄧ個濃度(比率)，其分子是身體總鈉量而分母則是身體總水量，因此血鈉濃度決定於身體總鈉量與身體總水量的相對(而不是絕對)變化量，例如脫水有三種: 低張(低血鈉)、正常張力(正常血鈉)、高張(高血鈉)。

血量決定動脈壓(血壓)也決定靜脈壓，但是最近的研究發現臨床上常使用的血壓、中心靜脈壓或肺動脈壓並不能預測低血量病人對輸液的反應，只有動態的動脈波形(使用呼吸器病人的收縮壓或脈壓隨著呼吸的變化)或(自然呼吸病人的)心輸出量對於被動抬腿的反應才能預測低血量病人對輸液的反應，因為這個反應代表在心輸出量的 Frank-Starling 曲線上心臟的前負荷是在曲線上升的位置(而非持平的位置)。

以上的動態檢查幾乎都是侵襲性的，但是如果病人有低血鈉，那麼尿鈉濃度小於 10-30 mEq/L就能預測低血量病人對輸液的反應，這就是腎臟的秘密數字。