膝蓋中了一箭後當不成冒險家：為什麼膝蓋受傷不容易痊癒？

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

• 作者 / 白映俞 醫師
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《九招改善膝蓋痛（跟著3D動圖練）》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔

我們的膝蓋很辛苦，每天要承受著自身的重量，帶著我們走來走去。所以，患有膝關節痛的人口比例超級高！許多人都曾感覺膝蓋痛、膝蓋不舒服，而疼痛本身最容易讓人「一點都不想動」，畢竟大家都很怕在運動之後，又讓膝蓋變得更痛，說不定膝關節還會退化更嚴重。

可是，一直都不活動，關節會愈來愈僵硬，肌肉愈來愈無力，這時膝蓋的疼痛反而更嚴重。所以，反而我們應該規律地做些膝關節強化運動，利用低衝擊、且不會太困難的規律練習，加強膝蓋附近肌肉的肌力，才能支撐、穩定住膝關節。

當膝蓋周圍的肌力增加了、變強了，比較能吸收膝蓋於負重活動時接受到的衝擊，減少站著，走路，活動之間造成的關節磨損。總之，練習膝蓋附近的肌肉力量，可以打造一個穩定，有支撐性的膝關節，比較有機會能脫離久坐生活，走更長的路。最好的是，生活中可以不需要止痛藥。

這裡我們要訓練的最主要肌群，是大腿前側的股四頭肌，與大腿後側的火腿肌群。針對這兩大肌群，你可以再看看「膝蓋愈動愈痛 – 髕骨股骨疼痛症候群」與「後腿好緊快抽筋，你得認識「大腿後側火腿肉」」這兩篇了解更多。

另外，也要加強小腿肌肉和髖部的肌群。在過程中，不要趕著做任何動作，慢慢來，一樣一樣好好練習。在這樣的訓練過後，肌肉和關節是會感到比較痠痛一些。倘若你是在訓練的過程中，有尖刺般的不適，或是突然間的疼痛，情況就不對，最好先停下來，先找醫師診治評估膝蓋狀況。

坐姿抬腿

這個動作可以鍛鍊大腿前側的股四頭肌。請先坐在椅子上，膝蓋彎曲，腳底踏平於地面。以大腿前側發力，抬起整隻右腿，過程中維持膝蓋彎曲九十度。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

坐姿膝打直

鍛鍊大腿前側的股四頭肌。先坐在椅子上，膝蓋彎曲，腳底踏平於地面。慢慢靠著股四頭肌收緊，讓膝蓋打直，而使右腳腳底抬離地面，整隻腳平行地面，但不要讓膝關節有鎖住鎖死的感覺。過程中手可以自然垂放，也可以扶住椅子兩邊。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

坐姿直抬腿

這個動作也是鍛鍊大腿前側的股四頭肌。可以先坐在椅子上，或是坐在地墊上都可以。保持一腿伸直，一腿彎曲。然後以大腿前側股四頭肌收緊，將整隻腳直直地往上抬。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

坐姿墊腳勾腳

這個動作墊腳尖時鍛鍊小腿肌肉，勾腳的時候鍛鍊大腿後側的火腿肌群，同時也可以讓踝關節活動度變好。先坐在椅子上，膝蓋彎曲，腳底踏平於地面。腳跟勾起來，讓腳尖離開地板，感受大腿後側的肌肉收縮，停留一下，再改成墊腳尖。過程中雙手可以平放在大腿上方。可以兩腳同時練習，也可以一次練習單腳。

站姿墊單腳腳尖

這個動作可以鍛鍊小腿肌肉以及大腿後側的火腿肌群。站直身，兩腳約與肩同寬。勾起左腳讓左膝蓋彎曲約 90 度。手輕輕扶著椅背，讓右腳腳跟離地，墊起右腳腳尖，停留一下再放下右腳。過程中左腳維持勾起九十度的狀態。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。如果覺得單腳練習有困難，可以先練習雙腳著地的墊腳尖。

接下來的四個動作也可以叫做「髖部四部曲」，其實就是往四個方向訓練髖部，記得，髖部的穩定對膝蓋也是非常重要的。所以，希望減少膝蓋痛的時候，我們也要花點時間鍛鍊臀中肌、臀小肌、縫匠肌、髂徑束等圍繞在髖部附近的肌肉群。各位可以再看看「增加膝蓋穩定度，臀中肌可以這樣練」這篇了解更多。

直腿外展

身體站直，兩腳距離約與肩同寬。右手扶著椅背，左腳打直往外側抬起，做外展的動作。感受髖部附近的肌肉收緊。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

直腿內收

身體站直，兩腳距離約與肩同寬。右手扶著椅背，左腳打直往內側收，這個動作比較沒有那麼直覺，活動幅度會小一點點。可以慢慢用心感覺。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

直腿前抬

身體站直，兩腳距離約與肩同寬。右手扶著椅背，左腳打直往前側抬起，記得要感覺大腿前側的收縮，而不是讓腳晃過來晃過去。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

直腿後抬

身體站直，兩腳距離約與肩同寬。右手扶著椅背，收縮臀部肌肉，左腳打直往後側抬起。連續練習 8-12 次之後再換腳練習。

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• 作者／許弘昌醫師
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《向膝蓋退化的切骨之痛說掰掰 新型人工膝關節讓你行走自如》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔

「我走不動了」家裡的老人是否也說過相似的話？中國醫學大學附設醫院人工關節中心許弘昌副院長表示，他可能不是走不動，而是膝關節退化痛得走不了。

膝關節為最常見的關節退化部位之一。許多膝蓋關節退化的患者在日常生活中經常面臨膝蓋疼痛的苦楚，無論是平日走路、蹲下撿東西、自椅子站起等簡單動作，患者都會經歷「切骨之痛」。所幸目前有新型的人工膝關節可作為置換選擇，除了材料優化，符合原始人體工學的特殊旋轉設計，讓骨頭跟骨頭更密合，行走自如好輕鬆。

「微恙彌珍」注意早期症狀，及早接受治療

中國醫學大學附設醫院人工關節中心許弘昌副院長表示，針對關節退化症狀輕微的患者，醫師會給予消炎藥、肌肉鬆弛劑等藥物輔以復健治療。不過當患者只能仰賴止痛藥抑制疼痛感時，即是較嚴重的情況，平日從椅子上站起來都可能困難重重。因此除了原有治療之外，許弘昌副院長也建議患者考慮進行手術進行「根本性治療」。

把握三大重點，提升術後滿意度

由於嚴重關節退化的患者無法藉由其他治療方式舒緩不適，為了不影響下半輩子的生活品質，建議可以手術方式治療，其中一種是人工膝關節全置換手術。許多患者對於關節全置換可能會有諸多疑慮，不過許弘昌副院長解釋，其實只要把握三大重點就能降低手術風險及提升術後滿意度。

三大重點包含：與醫師詳述膝關節疼痛的位置、疼痛時的動作；尋求經驗豐富能夠執行新型術式的骨科醫師開刀；使用特殊旋轉設計的人工膝關節，仔細挑選優質的材料及符合人體的設計。

手術科技日新月異，追求患者活動自如

在骨科醫師們與工程師們經年累月的努力下，現在的新式醫材愈來愈符合人體原本的結構，新增許多動態設計的巧思，例如利用特殊旋轉平台讓患者在更換人工膝關節之後也能靈活運用膝蓋，髕骨也變得更符合人體曲線角度、找到骨頭的最佳支點，大幅減少患者術後的不適感，也滿足人體運動的需求。

這些眾多設計巧思所追求的目標，便是讓患者術後活動時就像使用自己原有的膝關節一樣輕鬆自然。

多方衡量手術利弊，挑選最適合的治療方式

目前人工膝關節全置換手術可以選擇傳統開刀、機器人手臂或導航等方式，台灣骨科醫界也持續努力推動更好的治療選擇，極力減少術後疼痛、走路感覺卡卡的情況，希望造福更多患者。

許弘昌副院長叮嚀，患者在術後要保持傷口乾燥，平日要好好珍惜新關節，適度地運動維持膝蓋肌力，若膝蓋不適一定要就醫檢查，讓日子走得長長久久。

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「我以前和你一樣是冒險家，直到我的膝蓋中了一箭。」

不只上古卷軸的NPC飽受膝蓋受傷之苦，也有很多運動員在膝蓋受傷後就只好黯然退場；膝蓋受傷為何不容易好呢？近期一項發表於《科學轉譯醫學期刊》（Science Translational Medicine）的研究透過檢測膝關節軟骨的膠原蛋白發現，我們的軟骨不會像骨頭一樣「打斷手骨掂鬥勇」，因為它無法再生和癒合。有意思的是，這項研究的方法居然跟核試爆有關！？

為何膝蓋容易中箭受傷：工作複雜壓力大

相較於身體其他關節，膝關節是最大而且最複雜的關節，也是人體承受重量最大的關節之一。髖關節將全身的重量傳到構成大腿骨的股骨，再由股骨將重量傳給構成小腿骨之一的脛骨，而膝關節就在之間連接著股骨以及脛骨，另外還有一塊俗稱膝蓋骨的髕骨，結構如下圖。其間還有位於股骨和脛骨相關節表面內由纖維軟骨所構成的半月板（meniscus），它的任務是在股骨改變位置時吸收震動力和確保關節面的形狀。另外為了不讓關節各部位的零件在活動時鳥獸散，膝關節還搭載了韌帶，其中包括了我們常聽到的十字韌帶。

不在水中又直立行走的我們，膝關節承受的壓力，絕對不亞於被女朋友問「如果我和你媽掉進水裡你要先救哪一個？」時瞬間所產生的壓力啊。膝關節也被認為是各種急慢性運動損傷的重災區，在運動時人體的膝關節處於半彎曲的狀態，膝關節承受的壓力比直立時大得多而且容易疲勞，也因為這時的韌帶呈現鬆弛狀態，關節的穩定度也大幅下降。所以當身體姿勢不正確、施力不當或外力撞擊時，就會很容易受傷。另外，膝部軟骨組織的長期磨損也會導致骨性關節炎（osteoarthritis）。

長時間處理著複雜工作又承受莫大壓力還被說是草莓族，膝蓋可能真的要躺著才會沒那麼容易中箭受傷。

「核爆定年法」：那些核彈和你的膝蓋有關係嗎？

如果你有一天跌倒，湖中女神浮出水面問「你受的傷是這個小腿開放性骨折還是這個膝蓋半月板撕裂傷？」時，請毫不猶豫且勇敢地選擇前者吧！為什麼呢？讓我們先從核試爆（Nuclear bomb testing）開始說起。

放射性碳定年法你我都不陌生，它也被稱為碳-14同位素（ carbon-14 isotope ）定年法；是利用自然中存在的碳-14同位素衰變的半衰期，來推斷測定的含碳有機物的年代。通常自然界中的碳-14來自於宇宙射線產生的高能中子與大氣中的氮原子相互作用而產生，反應如下圖。然後碳-14會加入碳循環，進入到各種生物體內，也因此能藉此測定古生物的生存年代。

然而一項特別的人類活動大大地改變了大氣中的碳-14含量：1950至1960年代核彈試爆使得大氣中的碳-14含量大增，直到1963年簽訂《部分禁止核試驗條約》後才逐漸下降。

理論上要用碳-14定年測定近代物質的年代不太容易，但因為核試驗讓大氣中的碳-14異常的上升，碳-14含量的數據可以統計成像下圖的「核彈曲線」（bomb curve），只要測量有機物的碳-14含量再和這個曲線當中的數據比對，就能定年出測量物產生的時間。如果測量的對象是會自我更新的組織，也可以利用這個方法算出生物的死亡時間。

聰明的你，一定開始皺眉發現案情並不單純，也靈光一閃想到這跟膝關節軟骨組織實驗的關聯了。

• 更多精彩的「核爆定年法」的案例和實驗，歡迎參考這兩篇文章：核弹测年法，再不用就没得用啦 / The Mushroom Cloud’s Silver Lining

預防勝於治療：有些傷，時間久了也不會痊癒

現在，我們習得了「核彈定年法」的技能，來看看研究團隊接下來怎麼做：他們測量了1位捐贈大體和22位年齡在18~76歲，做過膝關節置換手術患者的膝關節軟骨裡膠原蛋白的碳-14含量（膠原蛋白是提供軟骨彈性和拉伸強度的蛋白質）。在這22名患者中，有一些是飽受關節炎所苦的患者，但也有一些是健康的膝關節；當然不是很殘忍的搶錢搶糧搶健康的人的膝關節，這些健康的膝關節是來自一些因為骨癌（bone tumors）而必須置換關節的患者。

研究人員取樣了膝關節中耗損最多的膝關節中央的軟骨，和膝關節邊緣承受的負荷較輕微的軟骨。如果組織仍會不停地生長代謝的話，舊的分子會被取代，因此測定出來的碳-14的量會是比較年輕的大氣水平；但如果分子是長時間保持穩定而沒有被置換，那碳-14的量應該就跟它被製作出來時的大氣水平相當。結果如何呢？

研究發現，受試者的膝蓋的膠原蛋白裡的碳-14含量，不論是健康或是不健康的膝關節，都相當於他們8~13歲時的大氣水平；這表示在成年後就沒有新的膠原蛋白生成。其中一名出生在1935年前的患者，他膝關節中的膠原蛋白裡幾乎沒有碳-14；相比之下，誕生於1950年代的患者膠原蛋白裡的碳-14同位素含量則大幅上升。

在一些過往的研究中有科學家觀察到骨性關節炎患者有膠原蛋白合成（collagen synthesis）的現象，這代表著關節可以嘗試自我修復；但在這次的研究中並沒有觀察到這樣的現象，即使是關節受到最多壓力的區域，研究團隊發現成人還是無法製造新的膠原蛋白。

造成這樣差異的解釋，科學家認為可能是過往的實驗只是間接測量膝關節的膠原蛋白代謝。雖然研究人員也有嘗試一些方法來誘導膝蓋軟骨再生，像是植入幹細胞或是將健康軟骨的薄片放到關節裡，但都沒有奏效。本研究的共同作者以及關節炎專家，哥本哈根大學的Michael Kjær說，「防止軟骨惡化可能是更直接有效的方法。」

北卡羅來納學校在大學教堂山分校（ University of North Carolina School of Medicine in Chapel Hill）沒有參與研究的軟骨生物學家Richard Loeser說，這項研究指出了保護軟骨的重要性。年輕的時候需要好好照顧你的關節，因為當你的軟骨一旦損傷，它可能無法自我修復，只能跟你說：「可是……瑞凡，受傷的膝蓋回不去了。」

參考資料：

• Why knee injuries often don’t heal. Science [Jul. 6, 2016]
• Katja M. Heinemeier et al., Radiocarbon dating reveals minimal collagen turnover in both healthy and osteoarthritic human cartilage. Science Translational Medicine  06 Jul 2016:Vol. 8, Issue 346, pp. 346ra90 DOI: 10.1126/scitranslmed.aad8335
• David Grimm, The Mushroom Cloud’s Silver Lining. Science  12 Sep 2008: Vol. 321, Issue 5895, pp. 1434-1437 DOI: 10.1126/science.321.5895.1434
• Catterall JB,Aspartic acid racemization reveals a high turnover state in knee compared with hip osteoarthritic cartilage.Osteoarthritis Cartilage. 2016 Feb;24(2):374-81. doi: 10.1016/j.joca.2015.09.003. Epub 2015 Sep 28.
• 《解剖學》，蔡仁祥編譯，權威圖書出版。
• 什麼是骨性關節炎？ niams.
• 什麼是膝部疾病 niams.
• “娜”时代结束：都是膝损伤惹的祸 果殼網 [2014-09-19]
• 膝盖中箭，卫兵难当 果殼網 [2012-02-01]
• 放射性碳定年法 Wikipedia.
• 核試驗 Wikipedia.