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北極圈內唯一!格陵蘭望遠鏡開張,連線「全球陣列計畫」把宇宙看得更清楚

活躍星系核_96
・2018/06/06 ・1721字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 513 ・六年級
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位在北極、杳無人蹤的格陵蘭冰原,因為大氣透明度高,是觀測宇宙的絕佳地點。

中央研究院天文及天文物理研究所與哈佛大學「哈佛-史密松天文物理中心」(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)的天文團隊,克服北極酷寒冰雪,於 2017 年起成功架設格陵蘭望遠鏡,並在今(2018)年 4 月,參與國際大型黑洞觀測計畫,未來可望為人類首次取得「超大質量黑洞」影像!

格陵蘭望遠鏡於格陵蘭空軍基地現況照片。相片提供/陳明堂。

克服低溫環境,在格陵蘭組裝毫米波電波望遠鏡

格陵蘭望遠鏡是目前唯一一座位於北極圈內的次毫米波天文觀測站。其本身是一個口徑 12 公尺的電波天線,並於 2011 年由美國國家科學基金會等單位授予現在的天文團隊。在中研院天文所主導下,將望遠鏡重新改裝以適應酷寒環境,並搬遷到格陵蘭。

它能與位於夏威夷的次毫米波陣列(簡稱為 SMA,中研院天文所與史密松中心的合作計畫)、James Clerk Maxwell Telescope(簡稱為 JCMT,由東亞天文臺運營,臺灣有參與),及位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(簡稱為 ALMA),形成一個接近地球直徑的陣列式望遠鏡

中研院天文所與臺灣「國家中山科學研究院」攜手合作,於 2016 年在格陵蘭當地開始組裝,使望遠鏡更能適應日後在格陵蘭冰層酷寒氣候運作,並裝設一具由天文所製作的接收機系統。

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  • 一起回顧由臺灣主導興建於格陵蘭的 GLT 望遠鏡完成組裝那天的縮時攝影吧。
中研院自製的86 GHz接收機。相片提供/韓之強。

目前望遠鏡位於格陵蘭美國空軍基地。未來預計安置於格陵蘭冰層最高點的「峰頂基地」,希望該地大氣中更低的水氣含量,能取得望遠鏡更佳解析力。格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院研究員陳明堂表示:

「在很短時間內,要在溫度經常低於攝氏零下 30 度的嚴峻環境中架好一座新望遠鏡,必須克服很多困難,而今它已成為北極唯一的次毫米波電波望遠鏡。」

與智利ALMA 同步觀測,格陵蘭正式開張!

天文所團隊在 2017 年 12 月開始格陵蘭望遠鏡的調校作業,並於當月第一次接收到來自太空的電波訊號。在 2018 年初,格陵蘭望遠鏡與智利的 ALMA 進行同步觀測。從這兩個相距將近一萬公里的地點,觀測同樣天文目標,並成功獲得其間的干涉條紋。

團隊中史密松天文中心(CfA)的科學家 Nimesh Patel 表示:「獲得干涉條紋表示我們對格陵蘭望遠鏡的諸多期待已經成真,一切符合計畫。」CfA 的格陵蘭望遠鏡資深專案經理 Timothy Norton 也表示:「我們現在可以宣佈,準備開始從格陵蘭探索宇宙了!感謝大家共同努力才有今天,令人興奮。」

於 EHT 連線演習期間,工作團隊在格陵蘭空軍基地的格陵蘭望遠鏡控制室內合照。由左至右:陳明堂(天文所)、Nimesh Patel(史密松天文臺)、劉冠宇(天文所/東亞天文臺)、淺田圭一(天文所)及西岡宏朗(天文所)。圖/中研院提供。圖/中研院提供。

加入「事件視界望遠鏡」全球陣列計畫

格陵蘭望遠鏡於 2018 年 4 月中加入「事件視界望遠鏡」(EHT)全球陣列計畫的觀測。此計畫目標是透過全球各地眾多電波望遠鏡相連,形成高影像解析度的全球陣列,觀測星系中的超大質量黑洞,並進一步驗證愛因斯坦的廣義相對論。

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格陵蘭望遠鏡加入 EHT 觀測後,與夏威夷的 SMA、JCMT、智利的 ALMA 及歐洲、南極等地的望遠鏡形成陣列,其影像解析能力比全世界最強的光學望遠鏡還高 1,000 倍,相當於從地球上清楚的看到月球上的一顆棒球。

格陵蘭望遠鏡的計劃科學家、中研院天文所副研究員淺田圭一表示:

「格陵蘭望遠鏡是國際陣列的重要新成員,它使該陣列的電波天線間距離能拉得更遠,取得更高解析力。我們很榮幸格陵蘭望遠鏡能加入這個具有歷史意義的計畫。」

格陵蘭望遠鏡部分經費來自科技部(原國科會)補助臺灣參與「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)」北美的計畫。格陵蘭望遠鏡和智利的 ALMA 形成地球南北向的最長基線(約 1 萬公里),為 ALMA 在「特長基線」觀測工作,提供一個重要、獨特的超長基線。

  • 本文編修自中央研究院生物多樣性研究中心新聞稿,原文標題為〈在北極看見黑洞 格陵蘭望遠鏡開啟天文新頁〉
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活躍星系核_96
778 篇文章 ・ 127 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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地震之島的生存法則!921地震教育園區揭開台灣的防災祕密
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/20 ・4553字 ・閱讀時間約 9 分鐘

為什麼台灣會像坐在搖搖椅上,總是時不時地晃動?這個問題或許有些令人不安,但卻是我們生活在這片土地上的現實。根據氣象署統計,台灣每年有 40,000 次以上的地震,其中有感地震超過 1,000 次。2024年4月3日,花蓮的大地震發生後,台灣就經歷了超過 1,000 次餘震,這些數據被視覺化後形成的圖像,宛如台北101大樓般高聳穿雲,再次引發了全球對台灣地震頻繁性的關注。

地震發生後,許多外國媒體擔心半導體產業會受影響,但更讓他們稱奇的是,台灣竟然能在這麼大的地震之下,將傷害降到這麼低,並迅速恢復。不禁讓人想問,自從 25 年前的 921大地震以來,台灣經歷了哪些改變?哪些地方可能再發生大地震?如果只是遲早,我們該如何做好更萬全的準備?

要找到這些問題的答案,最合適的地點就在一座從地震遺跡中冒出的主題博物館:國立自然科學博物館的 921地震教育園區。

圖:跑道捕捉了地震的瞬間 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

下一個大地震在哪、何時?先聽斷層說了什麼

1999年9月21日凌晨1點47分,台灣發生了一場規模7.3的大地震,震央在南投縣集集鎮,全台 5 萬棟房子遭震垮,罹難人數超過 2,400 人。其中,台中霧峰光復國中校區因車籠埔斷層通過,地面隆起2.6公尺,多棟校舍損毀。政府決定在此設立921地震教育園區,保留這段震撼人心的歷史,並作為防災教育的重要基地。園區內兩處地震遺跡依特性設置為「車籠埔斷層保存館」和「地震工程教育館」。

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車籠埔斷層保存館建於原操場位置,為了保存地表破裂及巨大抬升,所以整體設計不採用樑柱結構,而是由82根長12公尺、寬2.4公尺、重約10噸的預鑄預力混凝板組成,外觀為曲線造型,技術難度極高,屬國內外首見,並榮獲多項建築獎。而地震工程教育館保留了原光復國中受損校舍,讓民眾親眼見證地震的驚人破壞力,進一步強調建築結構與安全的重要性。毀損教室旁設有由園區與「國家地震工程研究中心」共同策劃的展示館,透過互動展示,讓參觀者親手操作,學習地震工程相關知識。

國立自然科學博物館地質學組研究員蔣正興博士表示,面積上,台灣是一個狹長的小島,卻擁有高達近4000公尺的山脈,彰顯了板塊激烈擠壓、地質活動極為活躍的背景。回顧過去一百年的地震歷史,從1906年的梅山地震、1935年的新竹-台中地震,到1999年的921大地震,都發生在台灣西部,與西部的活動斷層有密切關聯,震源位於淺層,加上人口密度較高,因此對台灣西部造成了嚴重的災情。

而台灣東部是板塊劇烈擠壓的區域,地震震源分佈更廣。與西部相比,雖然東部地震更頻繁,但由於人口密度相對較低,災情相對較少。此外,台灣東北部和外海也是地震多發區,尤其是菲律賓海板塊往北隱沒至歐亞板塊的隱沒地震帶,至沖繩海槽向北延伸,甚至可能影響到台北下方,發生直下型地震,這種地震因震源位於城市正下方,危害特別大,加上台北市房屋非常老舊,若發生直下型地震,災情將非常嚴重。

除了台北市,蔣正興博士指出在台灣西部,我們特別需要關注的就是彰化斷層的影響,該斷層曾於1848年發生巨大錯動。此外,我們也需要留意西南部的地震風險,如 1906 年的梅山地震。此兩條活動斷層距今皆已超過 100 年沒活動了。至於東部,因為存在眾多活動斷層,當然也需要持續注意。

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我們之所以擔心某些斷層,是因為這些區域可能已經累積了相當多的能量,一旦達到臨界點,就會釋放,進而引發地震。地質學家通常會沿著斷層挖掘,尋找過去地震的證據,如受構造擾動沉積物的變化,然後透過定年技術來確定地震發生的時間點,估算出斷層的地震週期,然而,這些數字的計算過程非常複雜,需要綜合大量數據。

挑戰在於,有些斷層的活動時間非常久遠,要找到活動證據並不容易。例如,1906年的梅山地震,即使不算久遠,但挖掘出相關斷層的具體位置仍然困難,更不用說那些數百年才活動一次的斷層,如台北的山腳斷層,因為上頭覆蓋了大量沉積物,要找到並研究這些斷層更加困難。

儘管我們很難預測哪個斷層會再次活動,我們仍然可以預先對這些構造做風險評估,從過往地震事件中找到應變之道。而 921 地震教育園區,就是那個可以發現應變之道的地方。

圖:北棟教室毀損區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

921 後的 25 年

在園區服務已 11 年的黃英哲擔任志工輔導員,常代表園區到各地進行地震防災宣導。他細數 921 之後,台灣進行的六大改革。制定災害防救法,取代了總統緊急命令。修訂了建築法規,推動斷層帶禁限建與傳統校舍建築改建。組建災難搜救隊伍,在面對未來災害時能更加自主應對。為保存文化資產,增設了歷史建築類別,確保具有保存價值的建築物得到妥善照料。

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最後,則是推行防災教育。黃英哲表示,除了在學校定期進行防災演練,提升防災意識外,更建立了921地震教育園區,不僅作為教育場所,也是跨部門合作的平台,例如與交通部氣象署、災害防救辦公室、教育部等單位合作,進行全面的防災教育。園區內保留了斷層線的舊址,讓遊客能夠直觀地了解地震的破壞力,最具可看性;然而除此之外,園區也是 921 地震相關文物和資料的重要儲存地,為未來的地震研究提供了寶貴的資源。

堪稱園區元老,在園區服務將近 19 年,主要負責日語解說工作的陳婉茹認為,園區最大的特色是保存了斷層造成的地景變化,如抬升的操場和毀壞的教室場景,讓造訪的每個人直觀地感受地震的威力,尤其是對於年輕的小朋友,即使他們沒有親身經歷過,也能透過這些真實的展示認識到地震帶來的危險與影響。

陳婉茹回憶,之前有爸媽帶著小學低年級的小朋友來參觀,原本小朋友並不認真聽講,到處跑來跑去,但當他看到隆起的操場,立刻大聲說這他在課本看過,後來便聚精會神地聽完 40 分鐘的解說。

圖:陳婉茹在第一線負責解說工作 / 圖片來源:921地震教育園區

除了每看必震撼的地景,園區也透過持續更新策展,邀請大家深入地震跟防災的各個面向。策展人黃惠瑛負責展示設計、活動規劃、教具設計等工作。她提到,去年推出的搜救犬特展和今年的「921震災啓示展」與她的個人經歷息息相關。921 大地震時的她還是一名台中女中的住宿生,當時她儘管驚恐,依舊背著腿軟的學姊下樓,讓她在策劃這些展覽時充滿了反思。

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在地震體驗平臺的設計中,黃惠瑛強調不僅要讓觀眾了解災害的破壞力,更希望觀眾能從中學到防災知識。她與設計師合作,一樓展示區採用了時光機的概念,運用輕鬆、童趣的風格,希望遊客保持積極心態。二樓的地震體驗平臺結合六軸震動臺和影片,讓遊客真實感受921地震的情境。她強調,這次展覽的目標是全民,設計上避免了血腥和悲傷的元素,旨在讓觀眾帶著正向的感受離開,並重視防災意識。

圖:地震體驗劇場 / 圖片來源:921地震教育園區

籌備今年展覽的最大挑戰是緊迫的時間。從五月開始,九月完成,為了迅速而有效地與設計師溝通,黃惠瑛使用了AI工具如ChatGPT與生成圖像工具,來加快與設計師溝通的過程。

圖:黃惠瑛與設計師於文件中討論設計/ 圖片來源:921地震教育園區

蔣正興博士說,當初學界建議在此設立地震教育園區,其中一位重要推手是法國地質學家安朔葉。他曾在台灣指導十位台灣博士生,這些博士後來成為地質研究的中堅力量。1999年921大地震後,安朔葉教授立刻趕到台灣,認為光復國中是全球研究斷層和地震的最佳觀察點,建議必須保存。為紀念園區今年成立20週年,在斷層館的展示更新中,便特別強調安朔葉的貢獻與當時的操場圖。

此外,作為 20 週年的相關活動,今年九月也將與日本野島斷層保存館簽署合作備忘錄(MOU),強化合作並展示台日合作歷史。另一重頭戲則是向日本兵庫縣人與自然博物館主任研究員加藤茂弘致贈感謝狀,感謝他不遺餘力,長期協助園區斷層保存館的剖面展品保存工作。

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右圖:法國巴黎居禮大學安朔葉教授。左圖:兵庫縣立人與自然博物館主任研究員加藤茂弘
/ 圖片來源:921地震教育園區

前事不忘,後事之師

盡力保存斷層跟受創校舍,只因不想再重蹈覆徹。蔣正興博士表示,921地震發生在車籠埔斷層,其錯動形式成為全球地質研究的典範,尤其是在研究斷層帶災害方面。統計數據顯示,距離車籠埔斷層約100公尺內,住在上盤的罹難率約為1%,而下盤則約為0.6%。這說明住在斷層附近,特別是上盤,是非常危險的。由於台灣主要是逆斷層活動,這一數據清楚告訴我們,在上盤區域建設居住區應特別小心。

2018年花蓮米崙斷層地震就是一個例證。

在921地震後,政府在斷層帶兩側劃設了「地質敏感區」。因為斷層活動週期較長,全球大部分地區難以測試劃設敏感區的有效性,但台灣不同,斷層活動十分頻繁。例如 1951 年,米崙斷層造成縱谷地震,規模達 7.3,僅隔 67 年後,在 2018 年再次發生花蓮地震,這在全球是罕見的,也因此 2016 年劃設的地質敏感區,在 2018 年的地震中便發現,的確更容易發生地表破裂與建築受損,驗證了地質敏感區劃設的有效性。

圖:黃英哲表示曾來園區參訪的兒童寄來的問候信,是他認真工作的動力 / 圖片來源:921地震教育園區

在過去的20年裡,921地震教育園區不僅見證了台灣在防災教育上的進步,也承載著無數來訪者的情感與記憶。每一處地震遺跡,每一項展示,都在默默提醒我們,那段傷痛歷史並未走遠。然而,我們對抗自然的力量,並非源自恐懼,而是源自對生命的尊重與守護。當你走進這座園區,感受那因地震而隆起的操場,或是走過曾經遭受重創的教室,你會發現,這不僅僅是歷史的展示,更是我們每一個人的責任與使命。

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來吧,今年九月,走進921地震教育園區,一起在這裡找尋對未來的啓示,為台灣的下一代共同築起一個更堅固、更安全的家園。

圖:今年九月,走進921地震教育園區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

延伸閱讀:
高風險? 家踩「斷層帶、地質敏感區」買房留意
「我摸到台灣的心臟!」法國地質學家安朔葉讓「池上斷層」揚名國際
百年驚奇-霧峰九二一地震教育園區|天下雜誌

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受保護的內容: 愛因斯坦的光速魔術
賴昭正_96
・2024/10/05 ・74字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

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賴昭正_96
44 篇文章 ・ 57 位粉絲
成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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突破性抗癌療法!雙特異性抗體藥物打破淋巴癌不治魔咒
careonline_96
・2024/10/04 ・2367字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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圖/照護線上

「有位七十多歲的瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌(Diffuse large B-cell lymphoma,DLBCL)患者,接受第一線治療後一年多又復發,二線治療的效果也不佳。淋巴結腫大到壓迫靜脈,導致血液無法回流,兩隻腳腫得非常嚴重,偏偏當時患者的身體狀況又已無法承受更高強度的化療,情況十分不樂觀。」高雄醫學大學附設中和紀念醫院血液腫瘤內科蕭惠樺醫師回憶,「當時剛好有一款突破性機轉的新藥問世,與患者討論後決定試試,結果才打第一個療程,腫瘤就縮小一半,第二個療程後更是幾乎全消,很快速就將淋巴癌控制住!」

雙特異性抗體突破機轉,精準引導自身免疫T細胞打擊淋巴癌
圖/照護線上

瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌治療新利器:雙特異性抗體藥物扭轉復發命運

此款突破性機轉的新藥就是『雙特異性抗體藥物』 (Bispecific Antibody,BsAb)。蕭惠樺醫師表示,雙特異性抗體藥物是淋巴癌最新的治療利器,抗體能夠同時識別兩種抗原,一端能與免疫 T 細胞接合,另一端則能與病變的 B 細胞接合,藉此引導免疫 T 細胞直接攻擊病變 B 細胞,機轉十分創新。

雙特異性抗體藥物的出現,對瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌治療極具意義。蕭惠樺醫師解釋,瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌是源於淋巴球病變的惡性腫瘤,成人最常見的非何杰金氏淋巴癌,惡性度很高、病程進展快速,容易危及性命,許多患者確診時,就已經是第三期、第四期,必須盡快接受治療;而在第一線治療後,仍有四成多、近五成的患者,無法達成完全緩解或之後復發,且隨著治療越後線,緩解率越低,此時雙特異性抗體藥物就扮演扭轉命運的關鍵角色。

雙特異性抗體提升2倍以上完全緩解
圖/照護線上

精準引導自身免疫 T 細胞打擊淋巴癌病變 提升完全緩解率達 2 倍!

為何雙特異性抗體藥物對復發或難治型瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌會如此有效果呢?蕭惠樺醫師分析,首先是藥物設計,保持抗體專一性的同時,又能與兩個抗原分別結合,此為很具突破的想法和成果;再者是療效與副作用的平衡,藉由引導自身免疫T細胞攻擊病變淋巴癌細胞,除了讓毒殺更精準,大幅提升療效外,也不同於傳統化療好壞細胞皆殺,故可同時降低副作用,維持患者生活品質。

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談到雙特異性抗體藥物的臨床試驗數據,蕭惠樺醫師指出,最引人注目、同時也是對患者最重要的預後指標–完全緩解率的大幅提升。根據臨床試驗顯示,在原本的 CD20 單株抗體與化學治療外,再加上雙特異性抗體藥物,可將復發瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌的完全緩解率由 17.5% 提升到 40%,達兩倍以上,並顯著延長整體存活期。基於雙特異性抗體藥物對於復發或難治型瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌展現的優異療效結果,蕭惠樺醫師也進一步分析,認為雙特異性抗體藥物未來有很高機會成為瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌復發後的標準治療,也期盼可獲得我國健保給付,讓患者能在無經濟壓力下,接受最新的突破治療。

抗體藥物複合體ADC標靶與化療的突破性複合藥物
圖/照護線上

健保開放後線給付新選擇:抗體藥物複合體 ADC 精準毒殺淋巴癌

若患者有經濟上的考量,目前健保也已有開放給付另一款新機轉的選擇–抗體藥物複合體(antibody-drug conjugate, 簡稱 ADC 藥物)。蕭惠樺醫師表示,ADC 藥物是將單株抗體標靶與化療藥物結合,藉由抗體與淋巴癌細胞抗原接合,將化療藥物精準送達,直接毒殺淋巴癌細胞。這樣的機轉也能降低對正常細胞的影響,大幅減少患者不適。

根據研究,針對復發或難治型瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌患者,加入 ADC 藥物的治療組合,能提升超過 2 倍的完全緩解機會,增加整體存活率近 3 倍。蕭惠樺醫師提醒,目前 ADC 治療已納入瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌第三線健保給付,符合給付條件的患者,都有機會在醫師的協助下申請給付,病友們切記要多主動與醫師討論,把握用藥權益。

瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌治療貼心小提醒

瀰漫性大型 B 細胞淋巴癌復發後,第二線化療的副作用通常比第一線強,較容易產生噁心、嘔吐、血球降低等副作用,肝與腎功能也可能受到影響。蕭惠樺醫師說,如果患者的年紀較大、身體狀況較差,便可能無法承受高強度的化療。如今,雙特異性抗體、抗體複合體 ADC 藥物等重大突破治療問世,逐漸打破以往治療與復發的困境,因此鼓勵病友切勿放棄希望,抱持正向積極的心態,避免治療空窗期,才能及早控制病情,迎向淋巴癌治癒之路。

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