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一窺醫學的未來發展:治療 HIV 與癌症就在眼前?──《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2018/08/03 ・1643字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

人類將如何戰勝各式致命疾病?

過去幾十年來,從能抵抗細菌感染的抗生素,到不須動刀就能檢查患者體內的影像技術,醫學已為不少棘手病症提供了出色的解決之道。雖然我們難以預測接下來的醫學發展,但科學近來已為醫療的未來開啟了不少振奮人心的可能性。

醫學已不再侷限於生物學和藥物學;電腦學、工程學、奈米科技、量子物理學和其他眾多學科都已囊括其中,為存在已久的問題提供嶄新的解決方案。

在未來的醫院中,外科醫師可藉由擴增實境來觀察患者體內的狀況;隱形眼鏡能測量血糖值以監控糖尿病;義肢更能直接連上神經系統,讓患者單靠意念便可行動和感覺。此外,3D 列印機還能依照需求,打造出客製化的醫療工具,甚至是功能健全的替代器官。

我們正在研究如何重整免疫系統,好抵禦致命疾病;也已開始研發新技術,以求未來能隨時微調並改變人類的基因。科學界已能取用來自全球病患且迅速擴增的龐大數據;隨著我們對疾病的生物化學越來越瞭解,精準治療疾病的新療法或許不久後就能問世。

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終有一天,穿戴式科技和居家檢驗套組將能監測疾病的早期徵兆;醫療院所則能針對患者獨特的基因和生化特徵提供客製化的療程,並將副作用降到最低、痊癒的機會升至最大。

 

終結人類免疫缺乏症候群 HIV?

人類免疫缺乏病毒(HIV)會劫持免疫系統;HIV 在侵入該系統後,會將自身的遺傳密碼插入某細胞的基因體中,將該細胞變成一座病毒製造工廠,並喪失原有的正常功能;隨著越來越多的細胞淪陷,免疫系統的機能也會大幅降低,導致後天免疫缺乏症候群(AIDS,俗稱愛滋病)的產生。

現已能透過雞尾酒療法來阻止 HIV 的複製,通常可使血液中的病毒含量低到不具有傳染力。此外,目前也有新型藥物能防止母嬰傳染。儘管如此,並非所有人都有機會接受治療。

在未來,HIV 醫療的關鍵是能教導免疫系統以抗體包覆病毒,並將之中和的疫苗。理論上,這種疫苗不僅能預防感染,對於免疫系統中仍有一些 HIV 的人來說,還能防止疾病復發。

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這將是偌大的挑戰,畢竟 HIV 能透過變形來躲避偵測,免疫系統對這種病毒通常也沒有反應。然而,科學家能不斷地試驗各種新疫苗;隨著我們對 HIV 的認識更加深入,免疫系統的功能也因此益發強大,人類離成功對抗 HIV 的那天也就越來越近了。

圖/《知識大圖解》提供

HIV 能將自身的基因體嵌入特定免疫細胞(CD4)的基因體中,讓兩者永久結合。抗反轉錄病毒療法能阻止病毒繼續複製,但無法將之徹底清除,除非免疫細胞也一起被殺死。殺光患者體內免疫細胞的案例過去僅有一起:2007 年,有「柏林病患」之稱的布朗罹癌,且須接受骨髓移植;其體內帶有 HIV 的免疫細胞全被消滅,改由捐贈者的細胞替代。該捐贈者的細胞有基因突變(難以感染 HIV),布朗因此得以痊癒。不過,骨髓移植的風險很高,捐贈者也不多,並非治癒 HIV 的可行方法。

癌症可被治癒嗎?

圖/《知識大圖解》提供

癌症是種古老的疾病,在埃及木乃伊(甚至是恐龍化石)上都曾發現腫瘤。當掌管生長和修復的基因出錯時,就會引起癌症;癌細胞會不斷複製,新生的腫瘤細胞進而剝離,在體內各處游移,並不斷增生。

若及早發現癌症,便可將之治癒,只要移除腫瘤,癌症也會隨之消失。然而,癌症一旦轉移,就較難治療,且擴散得越嚴重,存活率也就越低。因此,最好能在癌症發生之前就加以預防。疫苗也許能用來訓練免疫系統辨識癌細胞;血液或呼氣試驗或許能檢測出最初期的癌症跡象。然而,年歲越長,罹癌率就越高;因此,隨著人類的壽命越來越長,癌症發生率也節節攀升。

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針對確定罹癌的病患,目前已有數種療法正在研發。未來人們或許能重新訓練並強化免疫系統,也可能接受專門用於感染並消滅腫瘤的基因工程病毒療法,甚至可能調整腫瘤細胞內的基因開關,以終止腫瘤的成長。

 

 

本文為節錄版,完整報導請見 《How It Works 知識大圖解》 2017 年 12 月號第 39 期

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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打破小細胞肺癌復發魔咒!PD-L1免疫合併化療讓存活率翻倍,健保給付條件一次看
careonline_96
・2026/05/12 ・1905字 ・閱讀時間約 3 分鐘

擴散期小細胞肺癌第一線健保治療首選:PD-L1免疫抑制劑合併化療存活率翻倍有望!專科醫師圖文解析

小細胞肺癌惡性高且復發快。如今「PD-L1免疫合併化療」打破治療瓶頸,有效阻斷腫瘤逃逸,讓患者五年存活率翻倍!健保已將其納入一線給付,助病友延長壽命並兼顧生活品質。

「過往小細胞肺癌患者往往在第一線化療結束後,兩、三個月就面臨猛烈復發,高達三分之二的病人活不過一年,身為醫師不禁常感覺束手無策之憾。」三軍總醫院內科部胸腔內科主任蔡鎮良醫師表示,「如今,在PD-L1免疫抑制劑問世後,越來越多小細胞肺癌病友能跨過『存活一年』的門檻,且在進入維持治療後,得以卸下化療的沉重負擔,單用PD-L1免疫抑制劑也有機會穩定控制疾病,重拾美好的日常生活。」

肺癌主要分為小細胞與非小細胞兩大類,其中與抽菸高度相關的小細胞肺癌雖罹病比例逐年下降,僅佔約7-8%,但因其細胞分裂增殖與擴散極快,即使進行低劑量電腦斷層(LDCT)也不一定能早期揪出疾病。小細胞肺癌患者多數確診時已無法進行手術,過往近六成存活期少於一年,能活超過五年者僅約6%,被視為惡性度極高的癌症。

蔡鎮良醫師指出,小細胞肺癌預後極差的關鍵點在於「復發快速」。雖然初期對化學治療反應率高,但極易產生抗藥性;一旦復發,僅剩少數患者對化療仍有反應,也沒有其他有效藥物選擇,導致治療陷入難以突破的瓶頸。

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破解小細胞肺癌的「免死金牌」:PD-L1免疫抑制劑破壞腫瘤免疫逃逸!

所幸,醫學迎來了近二十年來極為重要的進展–PD-L1免疫抑制劑。蔡鎮良醫師說,醫學界發現小細胞肺癌腫瘤會利用PD-1與PD-L1的結合機制,躲避免疫系統的追殺,就宛如拿著「免死金牌」般。PD-L1免疫抑制劑能精準阻斷這項結合,破解腫瘤的免疫逃逸機制,讓免疫系統重新主動攻擊癌細胞。

PD-L1免疫抑制劑破解小細胞肺癌的「免死金牌」

顯著降低死亡風險!PD-L1免疫抑制劑合併化療受國際治療指引肯定

研究證實,PD-L1免疫抑制劑合併化學治療可顯著改善無惡化存活期,降低死亡風險。蔡鎮良醫師分享診間觀察,過往能存活過一年的患者很少,如今可說過半數都有機會可存活超過一年;最新的延續性追蹤更顯示,試驗組的五年存活率從過往的6%成功翻倍達12%,為患者帶來了長達五年的長期生存效益。目前PD-L1免疫抑制劑合併化療,已被國際權威癌症治療指引NCCN列入擴散期小細胞肺癌的第一線治療首選。

PD-L1免疫抑制劑合併化療

免疫治療分階段:維持期可免除化療或搭配新型化療兼顧療效與生活品質

小細胞肺癌免疫合併化療可分為前、後兩治療階段:

  • 第一階段(起始治療):前4到6個療程會同步使用化學治療與PD-L1免疫抑制劑。因化學治療較易導致白血球低下,預防感染是保命關鍵。
  • 第二階段(維持治療):進入維持治療期後,視情況患者可完全移除化學治療,或是亦可PD-L1免疫抑制劑合併來自於海洋生物衍生物的新機轉化療藥物,為已接受過含鉑化療又復發的小細胞肺癌患者,提供了有效且副作用較低的治療選擇,成為維持治療的首選組合。

在整體治療期間,病友務必落實健康生活,並且「絕對要戒菸」,同時維持充足營養,確保有足夠體力應付療程。PD-L1免疫抑制劑的安全性較高,但仍需配合常規監測甲狀腺、血糖等數值,若出現症狀如皮疹、腹瀉等,請及時向醫師反應。

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維持期可免除化療或搭配新型化療 兼顧療效與生活品質

蔡鎮良醫師說,目前台灣健保針對擴散期小細胞肺癌患者,將PD-L1免疫抑制劑合併標準化療納入第一線給付,至今已滿兩年;給付條件雖限定於「無腦部轉移」,但若經濟許可或有私人保險時,仍建議腦轉移病友自費使用,因為從臨床實際療效來看,PD-L1免疫抑制劑合併化療對腦轉移病患也有效果,長遠也呼籲健保可積極考慮放寬限制,以盡可能嘉惠更多有需要的病友。

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為什麼大腸直腸癌要做基因檢測?外科醫師用5個問題說清楚
careonline_96
・2026/01/20 ・2301字 ・閱讀時間約 4 分鐘

大腸直腸癌必知5問,基因檢測、標靶治療、手術方式解析,外科醫師圖文懶人包

近期,有位拍攝過多支知名鄉土劇的男星,雖然不菸不酒且有每日運動習慣,卻公開自己罹患大腸直腸癌的消息,引起各界一陣譁然。

臺中榮民總醫院外科部大腸直腸外科林志安主治醫師提醒,大腸直腸癌的發生率不容小覷,但今日在政策支持下,符合資格者即可進行免費糞便潛血檢查;臨床上也有多元的標靶藥物,幫助延長存活期、爭取治癒。舉例而言,沒有RAS突變的癌友,即有望透過抗EGFR單株抗體標靶藥物,提升疾病控制、延長存活時間,更有機會快速縮小腫瘤,增加手術切除、拚治癒的機會。同時,考量到第三期、第四期的患者癌細胞已經有所轉移,也應該在醫囑下積極檢查骨轉移,避免因為骨轉移而生活、治療規劃受衝擊。

知己知彼才能百戰百勝,為此,林志安醫師特別彙整患者與家屬對大腸直腸癌的常見5大問題,幫助大家輕鬆攻略大腸直腸癌關鍵資訊。

第一問:大腸直腸癌有哪些症狀?要做哪些檢查?

林志安醫師表示,大腸直腸癌常見的症狀包含:貧血、血便、排便習慣改變(包括腹瀉、便秘)、裡急後重(一直覺得想排便,但又排不太出來)、糞便形狀改變(大便變細)、體重減輕、疲倦等。然而,這些症狀並不明顯,等到症狀加劇後再求醫,可能已屬晚期大腸直腸癌。

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「大腸直腸癌大多從『瘜肉』慢慢演變而來,如果能夠及早切除瘜肉,便有望減輕大腸直腸癌的衝擊。」林志安醫師鼓勵,「根據我國的數據,每2年進行1次糞便潛血篩檢可降低40%大腸癌死亡率。因此,國民健康署補助45至74歲民眾,及40至44歲具家族史民眾,每2年1次免費的糞便潛血檢查。若檢查結果為陽性,代表大腸直腸中可能存有腫瘤或是息肉,需要進一步進行大腸鏡檢查,以及早確認是否具有大腸直腸癌風險。」

大腸直腸癌篩檢

第二問:各期別的大腸直腸癌要怎麼治療?預後如何?可以活多久?

林志安醫師彙整大腸直腸癌的五年存活率以及各期別的主力治療:

  • 第一期、第二期:五年存活期率為8至9成。以手術切除腫瘤為主,術後通常不需化療,只需規律追蹤,避免復發。
  • 第三期:五年存活率約為7成5。因為癌細胞已轉移到區域淋巴結,所以除了手術切除腫瘤與淋巴結以外,仍建議再加上術後輔助性化學治療,以消滅可能殘存於體內的腫瘤細胞,此舉約可降低20%的復發風險。
  • 第四期:此階段的預後差異較大,而是否可以手術切除腫瘤,是預後重要指標。患者若可透過標靶藥物、化療先將腫瘤消除或縮小,再接續手術,五年存活率有機會達到50至60%。若無法手術切除,存活期可能會低於2成。

第三問:第四期大腸直腸癌如何治療?基因檢測要做哪些項目?有哪些治療選擇?

第四期大腸直腸癌的治療,除了化學治療以外,大多需要使用標靶藥物,因為標靶藥物是針對突變基因精準出擊,故治療前一定要確認患者的基因型。林志安醫師表示,目前臨床上重要的基因檢測,包括:RAS基因(含KRAS、NRAS)、BRAF基因、微衛星不穩定(MSI)。這三類檢測約可涵蓋8至9成可以使用對應標靶或免疫治療藥物的患者。

林志安醫師舉例說明,若經基因檢查確認RAS野生型(即基因未突變)的患者,可接續使用抗EGFR單株抗體標靶藥物。根據研究指出,其有望幫助患者穩定控制大腸直腸癌10至13個月,爭取30個月以上的存活時間。除此之外,超過8成的患者腫瘤會明顯縮小;其中,近2成的患者有望手術切除腫瘤,有望將5年存活期提升至約65%,甚至還有爭取治癒的機會。

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大腸直腸癌基因檢測

第四問:大腸直腸癌有哪些手術選擇?達文西機械手臂的優勢是什麼?

目前大腸直腸癌的手術方式,包括:傳統開腹手術、腹腔鏡手術、達文西機械手臂手術。林志安醫師解釋,腹腔鏡手術與達文西機械手臂手術屬於微創手術,傷口較小、術後疼痛較少、恢復期較短、住院天數較短,且長期預後與傳統開腹手術相當。其中,因為達文西機械手臂手術相當靈活,對直腸狹窄空間特別有優勢,根據研究,在直腸癌的局部復發率上優於腹腔鏡手術。

第五問:大腸直腸癌患者腰酸背痛?骨轉移是什麼?

第四期大腸直腸癌患者,因為癌細胞可能轉移到全身,因此,除了治療原發腫瘤,也要積極提防癌症骨轉移。林志安醫師說,骨轉移初期,可能只會有腰痠背痛、骨骼疼痛的症狀,但若放任病程惡化,可能會發生病理性骨折、甚至癱瘓,患者不僅活動受限、嚴重影響生活品質;還可能因為疼痛而吃不好、睡不好,會使營養狀態變差、體力下降,而無法接受化學治療或標靶藥物的治療。因此,除了原發癌症的治療以外,也應該按照醫囑積極進行骨轉移治療。

大腸直腸癌提防骨轉移

參考資料:

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