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保健食品真的保健康嗎?以褐藻醣膠為例檢視「研究表示」表示了什麼

活躍星系核_96
・2019/11/06 ・5675字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

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  • 文/唐乃禹│國立中山大學,雙主修生物科學及機械與機電工程學系大五

從過去常聽說的魚油、銀杏、靈芝,到最近的紅龍素、龍骨精,近年來隨著天然活性萃取物的不斷開發,越來越多可能具有高度藥用價值的萃取物浮上檯面。這個商機當然不會被放過啦,這些年相關的健康食品或是保健食品不斷推陳出新。但是,這些「保健食品」,真的保健康嗎?

如何才能過得健康是現代人的焦慮,也造成保健食品「大發生」。圖/TeroVesalainen@Pixabay

忽然之間超健康?褐藻醣膠到底是什麼?

最近「褐藻醣膠」這個有點陌生的名詞開始不斷出現在新聞版面或是健康相關的媒體上,弄得大家似乎對褐藻醣膠熟悉了起來:

等宣傳相關產品好處的新聞,亦有少數資訊顯示其存在一定問題:

褐藻醣膠是什麼?

褐藻醣膠(Fucoidan)是一種具有多個硫化基的多醣體,平均分子量約為 20,000,主要的萃取方法為將褐藻類使用酸或是微波加熱來提取,以下皆稱為「萃取物」。

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褐藻醣膠的結構式。

對於褐藻醣膠相關的研究註1,最早在 1957 年由 Springer 等人提出,而後一直到 1980 年代才開始被廣泛的研究。而在台灣,對褐藻醣膠的網路討論主要是 2007 年才開始出現,可能和書籍《實證!癌症臨床醫生錄 逼迫癌細胞自殺–海藻 Fucoidan「褐藻糖膠」》在台灣出版有關係,而後續也有其他單位出版其他相關書籍。2009 年,褐藻醣膠相關產品開始出現,且也開始出現大量部落格以及論壇文章談及褐藻醣膠。當時常見不少過度誇張的用詞宣稱其效果,爾後直到 2010 年,出現第一起因違反健康食品管理法而開罰的案例。

2010 年以後褐藻醣膠相關的產品、討論及試用心得等網路聲量並沒有因此下降,而衛生局也不斷有開罰紀錄(請自行輸入「褐藻」),一直到 2018 年底才沒有新的開罰紀錄。而目前網路上查詢到的相關資料,其宣傳用詞相較之下保守許多,但仍時不時可以看到有越線疑慮的宣傳影片、文章或是新聞。

褐藻醣膠的網路熱度:藍色為褐藻醣膠、紅色為褐藻「糖」膠、黃色為其英文名 Fucoidan。圖/作者截圖,資料可詳見 Google trends

而根據目前研究資料顯示,褐藻醣膠可能具有以下的功能:

  1. 誘導腫瘤細胞凋亡:相關研究包括經由 MAPK 路徑 (Jin et al., 2010)、透過死亡訊號接受器及粒線體誘導細胞凋亡 (Kim et al., 2010)、經由 Caspase 路徑 (Yamasaki-Miyamoto et al., 2009)、經由 ERK p38 與 Pi3K/Akt 路徑(Hyun et al., 2009)
  2. 抑制癌處血管生成:抑制血管生成 (TGF↓(Yan, 2015 #20)、經由 HIF-1/VEGF(Chen et al., 2015)、NF-kB (Huang et al., 2015)、透過 miR-29b-DNMT3B-MTSS15 轉介 TGF(Yan et al., 2015)、透過PI3K/Akt/mToR 路徑 (Teng et al., 2015)、透過 JNK/C-jun/AP-1 路徑(N. Y. Lee et al., 2008)
  3. 增強傳統抗癌藥物效果:增強 Etoposide 對於 caspase 路徑的活化 (Philchenkov, 2007 #14)、使cyclophosphamide 的轉移性下降 (Alekseyenko, 2007)
  4. 增強免疫功能:提高自然殺手細胞的活性(Ale, 2011 #12)、提高 T 細胞的 NY-ESO-1 交互表現及提高T細胞藉由 NY-ESO-1 辨識癌細胞的毒性(Hu et al., 2010)。

除抗癌相關的功能之外還有抗氧化(清除ROS)、刺激免疫 (Zhang et al., 2015)、抗病毒 (J.-B. Lee et al., 2004) 及抗發炎(Park et al., 2017) 等,各式各樣方面的研究,顯示其可能是具有潛力的廣效活性萃取物。

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但是,有這些研究就表示廠商可以用「有抗癌療效」來宣傳這個「健康食品」嗎?我們先來弄清楚甚麼是健康食品。

來自大海的褐藻,內含神奇的保健成分……真的嗎?圖/by Kerstin Riemer@Pixabay

等等,健康食品 vs 保健食品到底甚麼?

根據衛生部食藥署的規定,要稱為「健康食品」是必須要經過衛生福利部申請查驗登記許可,並且通過衛生福利部所訂定的評估辦法,才可以聲稱產品是「健康食品」。而其他市面上聲稱產品是「營養保健食品」、「機能性食品」等使用相似名稱來讓民眾認知是「吃了會變健康」的食物,皆為「非」健康食品,雖然不是不健康的意思,但是表示這些食物並無政府單位的認證。

而在台灣衛生署食品藥物資料查詢中,只有一項和褐藻醣膠有關的產品通過健康食品認證,並無其他相關產品,因此在市面上多數的褐藻醣膠產品不得以健康食品方法宣傳及販賣。而且在在衛生局廣告裁罰資料庫中則可以看到非常多關於褐藻醣膠廣告用詞過於誇大而罰款的紀錄。而衛生局於 2017 年也罕見發出聲明表示褐藻醣膠目前並未經過藥物的科學檢驗。

但是有許多相關研究表示其對身體有好處,那不就表示褐藻醣膠是可以讓人更健康的產品嗎?

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呃,話不是這麼說的。

研究結果有效≠產品有效≠對你有效

要判斷研究結果究竟能不能表示該物質對人體是否有益處,我們可以從以下四點去思考:

一、實證醫學金字塔:這個研究在哪一階呢?

實證醫學金字塔,是醫療藥物相關從業人員在參考一個萃取物是否具有開發成藥物潛力的判斷方法。在越上層的文獻資料,通常越具有較多的資料累積、可信度以及學界共識,表示相關文獻所指出的概念是越有可能有效的。反之,若該萃取物的研究文獻僅有較下層的文獻,則表示目前學界對於這個萃取物的研究還剛在起步、難以有共識,甚至可能兩個都是相當厲害科學家會對這個萃取物有不同的觀點。

實證醫學金字塔(6s model) 圖/作者製圖

而目前針對褐藻醣膠相關的研究,則大多數處在最下階研究論文 (Studies) 的階段,也就是還在最基礎的研究階段,表示這些論文所指出的功效還待商確。

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二、研究方法結論差異:細節對結果的諸多影響

而除了相關論文的數量、品質之外,若仔細看相關論文,會發現不同研究者間會產生不同的結論。比方說對於褐藻醣膠於血管生成的作用,有些部分論文指出其具有使血管增生的效果,但是另外一部份的論文又指出其會導致抑制血管生成。而有其他研究者便針對這矛盾的現象加以研究 (Athukorala et al., 2006; Cong et al., 2016; Matsubara et al., 2005; Nishino et al., 1991),便發現由於實驗用的褐藻醣膠樣品不一,導致有不同的結果。其結果表明,使用較高分子量及較高硫酸化程度的褐藻醣膠會抑制生成,而使用較低分子量及較低硫酸化程度的褐藻醣膠則對於血管生成的影響不明顯甚至在組織培養實驗中有增生的效果。除了對血管代謝的影響外,同樣是褐藻醣膠的作用,還有對於免疫細胞的刺激作用受硫酸基和乙酰基的比例影響 (Choi et al., 2005),其抗病毒能力與分子量及硫酸化程度呈正相關 (Duarte et al., 2001) 等。

如果兩類研究皆是正確的,那麼消費者要怎麼知道,自己究竟該吃高分子量的讓自己抑制血管生成好,還是要吃低分子量的讓自己的血管增生呢?而目前關於褐藻醣膠相關的不同研究還有許多不明朗之處,因此不能簡單的只拿出數篇論文,便宣稱相關產品具有某方面的療效。

同樣是實驗結果,怎樣做如何做都會有影響啊!圖/byDarko Stojanovic@Pixabay

三、實驗方法:同樣是「實驗證實」每種實驗方法差很大

而更重要的是,褐藻醣膠目前大多數的實驗方法多為活體 (in vivo) 試驗或是體外 (in vitro) 試驗。

活體試驗使用實驗動物來實驗,通常是指作為模式生物的實驗鼠,其相關實驗配套皆發展的相當完整。實驗鼠和人類一樣是屬於哺乳類動物,雖然可以認為在實驗鼠上的實驗結果可能可以推估到人類身上,但是人並不是實驗鼠,並不表示實際使用到人類身上就一定會和實驗鼠有一樣結果。

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而體外試驗則表示是在體外進行人體組織的組織培養實驗,盡可能模擬人類身體的情況來實驗試驗萃取物對於細胞組織的影響。和實驗鼠一樣,雖然其結果可以用來推估在人類身上的效果,但是在不論多高科技的實驗室下,也不可能真實的模擬出來人體的運作,所以其結果僅能用於評估這個萃取物是否具有開發潛力。

而有些廠商宣稱,他們已經有經過「人體實驗證實」了,難道就不能夠作為確實對人體有益的證據嗎?實際上,人體作為科學實驗的材料來說,本來就是一個很「不科學」的材料,因為人類無法被「飼養」在標準化的環境下,而且彼此間的生理功能差異極大。所以嚴謹的藥物實驗規範,如 FDA 藥物認證都會要求要先做完非常嚴謹的前期研究作業,並在人體實驗中非常緩慢的速度進行實驗,並逐漸擴大實驗數量,才能夠使用數量來忽略人體間的巨大差異。而這些認證所需要的數量是上千至上萬人在嚴格管控下,還能夠確實表現出藥物的功效才能稱得上是「有效」的藥物。而大多數廠商宣稱的「人體實驗證實」,是否具有如此嚴謹且經過大量實驗的研究報告呢?

保健食品時常宣稱「經研究證實」,但尷尬的是,研究結果有效≠產品有效≠對你有效圖/by Ajale@Pixabay

四、論文品質:同樣是國外期刊品質也有差異

雖然同樣都是發表在「外國期刊」上,但是各期刊的品質差異其實很大,有些期刊的審核非常嚴格,有些非常鬆散。研究並不嚴謹、品質並不高的論文,也是有可能被接受並且發表在「國際期刊」上。就像是考試的時候有人的考卷上考的是傅立葉方程式,但是有的人考卷上是 1+1,同樣通過考試,也要根據他考的考卷來判斷他的能力。

更何況,有非常多的「國際期刊」是只要給審稿費就可以通過的期刊。同樣是「期刊論文」,被認為審核方式有問題,刊登的論文品質不受到保證。

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保健食品,可能有效,也可能沒有效

那麼有沒有哪一種保健食品相關的研究,都沒有以上問題呢?有,但是對於這類食品,後續很可能不會停留在「保健食品」或是健康食品,而是會再進行更詳細的研究。甚至於研究出究竟是這種食物中的哪種化合物具有顯著的療效、如何讓這個化合物有效的在人體內作用,並將其有效成分萃取出來,使其具有更好更穩定並且有更多商業利益的產品,最後的產物,我們往往稱為「藥物」。

因此大多數的保健食品,除了營養補充的功能外,大多數都是還在研究其是否可以作為藥物的路上,既不代表其一定有效,也不代表其一定沒效。

既然不確定有沒有效……那多吃點水果好了。圖/by Susanne Jutzeler, suju-foto@Pixabay

雖然前面講了褐藻醣膠的壞話,但是其實還是有非常多有品質的相關研究顯示,褐藻醣膠具有作為輔助治療癌症等生理疾病問題的潛力,而且也有相關研究顯示 (Hwang et al., 2016) 只要別吃過量,對身體沒有太多害處。危險的是廠商不當的宣傳,導致民眾誤以為具有神奇的功效私下購買服用、延誤就醫。在褐藻醣膠(或其他「保健」成分)被研究的夠徹底前,在購買這類產品前,必須要認知到:

它是一個還在研究中的保健食品,可能有效,也可能沒有效──但是對荷包傷害效果很顯著

至於其他保健食品,所謂的研究顯示有效≠產品真的有效,而其他真很有效的產品成分,很可能都去做藥品了。註2

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備註

  1. 研究有分很多等級,這裡的研究指的是最基層的基礎研究
  2. 除了少數特殊補充品及營養補充品例外
  • 本篇大多資料來自 2019年 陳、唐、邱、薛、葉等人課堂報告所收集的資料,議題是由邱所提出,本文則為唐撰寫。

參考文獻

  1. Alekseyenko, T. V. Z., S Ya; Venediktova, A A; Zvyagintseva, T N; Kuznetsova, T A; Besednova, N N; Korolenko, T A. (2007). Antitumor and antimetastatic activity of fucoidan, a sulfated polysaccharide isolated from the Okhotsk sea Fucus evanescens brown alga. Bulletin of Experimental Biology and Medicine; New York, 143(6), 730-732.
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  13. Kim, E. J., Park, S. Y., Lee, J.-Y., & Park, J. H. Y. (2010). Fucoidan present in brown algae induces apoptosis of human colon cancer cells. BMC gastroenterology, 10(1), 96.
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  15. Lee, N. Y., Ermakova, S. P., Choi, H. K., Kusaykin, M. I., Shevchenko, N. M., Zvyagintseva, T. N., & Choi, H. S. (2008). Fucoidan from Laminaria cichorioides inhibits AP‐1 transactivation and cell transformation in the mouse epidermal JB6 cells. MolecularCarcinogenesis: Published in cooperation with the University of Texas MD Anderson Cancer Center, 47(8), 629-637.
  16. Li, B., Lu, F., Wei, X., & Zhao, R. (2008). Fucoidan: structure and bioactivity. Molecules, 13(8), 1671-1695.
  17. Li, K.-L., & Lin, Y.-C. (2018). PM2. 5 induced cardiac hypertrophy via CREB/GSK3b/SOS1 pathway and metabolomics alterations. Oncotarget, 9(56), 30748.
  18. Matsubara, K., Xue, C., Zhao, X., Mori, M., Sugawara, T., & Hirata, T. (2005). Effects of middle molecular weight fucoidans on in vitro and ex vivo angiogenesis of endothelial cells. International journal of molecular medicine, 15(4), 695-699.
  19. Nishino, T., Nagumo, T., Kiyohara, H., & Yamada, H. (1991). Structural characterization of a new anticoagulant fucan sulfate from the brown seaweed Ecklonia kurome. Carbohydrate Research, 211(1), 77-90. doi:https://doi.org/10.1016/0008-6215(91)84147-7
  20. Park, J.-H., Choi, S.-H., Park, S.-J., Lee, Y., Park, J., Song, P., . . . Song, C.-H. (2017). Promoting wound healing using low molecular weight Fucoidan in a full-thickness dermal excision rat model. Marine drugs, 15(4), 112.
  21. Teng, H., Yang, Y., Wei, H., Liu, Z., Liu, Z., Ma, Y., . . . Zou, X. (2015). Fucoidan suppresses hypoxia-induced lymphangiogenesis and lymphatic metastasis in mouse hepatocarcinoma. Marine drugs, 13(6), 3514-3530.
  22. Yamasaki-Miyamoto, Y., Yamasaki, M., Tachibana, H., & Yamada, K. (2009). Fucoidan induces apoptosis through activation of caspase-8 on human breast cancer MCF-7 cells. Journal of agricultural and food chemistry, 57(18), 8677-8682.
  23. Yan, M.-D., Yao, C.-J., Chow, J.-M., Chang, C.-L., Hwang, P.-A., Chuang, S.-E., . . . Lai, G.-M. (2015). Fucoidan elevates MicroRNA-29b to regulate DNMT3B-MTSS1 axis and inhibit EMT in human hepatocellular carcinoma cells. Marine drugs, 13(10), 6099-6116.
  24. Yang, C.-H., Tian, J.-J., Ko, W.-S., Shih, C.-J., & Chiou, Y.-L. (2019). Oligo-fucoidan improved unbalance the Th1/Th2 and Treg/Th17 ratios in asthmatic patients: An ex vivo study. Experimental and therapeutic medicine, 17(1), 3-10.
  25. Zhang, W., Oda, T., Yu, Q., & Jin, J.-O. (2015). Fucoidan from Macrocystis pyrifera has powerful immune-modulatory effects compared to three other fucoidans. Marine drugs, 13(3), 1084-1104.
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活躍星系核_96
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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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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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心絞痛不輕忽!可能造成猝死的冠狀動脈心臟病?冠狀動脈繞道手術是什麼?
careonline_96
・2024/06/07 ・2957字 ・閱讀時間約 6 分鐘

「有位 50 多歲的男性糖尿病患者,因為重度冠狀動脈狹窄接受過多次心導管支架治療,但是冠狀動脈都反覆阻塞,且出現心臟衰竭的狀況,才終於決定接受冠狀動脈繞道手術。」林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授指出,「冠狀動脈繞道手術的原理就是使用病人自體血管繞過狹窄的位置,幫助心肌獲得充足的血液循環。」

由於患者有糖尿病,術後出現傷口併發症(包含感染)的風險較高,於是使用術後負壓傷口照護系統以期降低風險。陳紹緯教授說,術後負壓傷口照護系統能夠排除傷口積液,降低感染風險,幫助傷口癒合。在心臟外科團隊的照顧下,患者狀況穩定,於術後七天順利出院。

如今,心導管介入手術已相當進步,但是冠狀動脈繞道手術仍在治療冠狀動脈心臟病中扮演相當重要的角色。相較於接受心導管塗藥支架治療,糖尿病合併多條冠狀動脈阻塞的病患,在追蹤五年後,接受冠狀動脈繞道手術可有效降低死亡風險,並能大幅降低心肌梗塞的風險,因此建議優先採用冠狀動脈繞道手術 1

冠狀動脈是供應心肌氧氣與養分的血管,當冠狀動脈狹窄或阻塞便會造成冠狀動脈心臟病(冠心病)。陳紹緯教授解釋,如果冠狀動脈狹窄導致冠狀動脈血流量無法滿足心肌的需求,便會產生心絞痛;如果冠狀動脈突然阻塞,冠狀動脈血流中斷,心肌便會缺氧壞死,稱為心肌梗塞,狀況非常危急,患者可能猝死。

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很多原因可能造成冠狀動脈心臟病,危險因子包括:糖尿病、高血壓、高血脂、抽菸、體重過重、家族病史等。陳紹緯教授說,心絞痛發作時,症狀表現包括頭暈、胸悶、胸痛、壓迫感、呼吸急促等,疼痛會延伸至下巴、肩膀等處。

針對急性心肌梗塞、病人狀況很差時,建議緊急進行心導管介入治療。陳紹緯醫師說,因為作心導管打通血管的速度較快、侵入性較小,有機會搶救缺氧的心肌。針對穩定型心絞痛,也就是在身體活動或情緒激動的時候,冠狀動脈血流供應不足的患者,重度冠狀動脈狹窄病人採用冠狀動脈繞道手術能夠長期達到較佳的血管通暢度,減少心血管不良事件,降低死亡風險。陳紹緯教授說,如果三條冠狀動脈都阻塞或左主冠狀動脈狹窄,就會建議進行冠狀動脈繞道手術。包括前美國總統柯林頓、日本明仁天皇都曾經在最好的醫療團隊建議下接受冠狀動脈繞道手術。

2021 美國/歐洲心臟科學會冠心病治療指引(2021 ACC/AHA Guideline for Coronary Artery Revascularization)特別建議下列族群應優先採取冠狀動脈繞道手術而不建議心導管支架手術,包括:糖尿病患者合併多條血管阻塞、複雜性多條或左主冠狀動脈阻塞(SYNTAX score 大於 33 分)、左心室功能不全(收縮分率小於 50 %)、多條血管合併多條血管狹窄、不適合抗血小板藥物、或無法負擔新型塗藥支架的病人。

不可輕忽的傷口併發症

冠狀動脈繞道手術是相當成熟的心臟手術,開胸手術不代表是落後的治療,針對病情複雜而嚴重的病人,反而有最好的效果。經驗豐富的醫療團隊都會特別留意,盡可能降低心臟衰竭、中風、出血等併發症的風險。陳紹緯教授說,冠狀動脈繞道手術因是針對複雜性冠狀動脈疾病的病人,因此除了在病情較單純且病灶適合的病人可以採用微創小傷口的方式,目前大多數還是要開胸、及多處傷口拿血管,因此術後的傷口照護相當重要。因為冠狀動脈心臟病患常常都有糖尿病,傷口癒合較慢且容易感染,出現傷口併發症的風險較高。

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「倘若出現傷口併發症,可能進展為敗血症,甚至會導致死亡。」陳紹緯教授說,「特別是胸骨,萬一遭到感染,死亡率也會比較高。」

為了減少傷口併發症,必須多管齊下。陳紹緯教授說,包括把血糖控制穩定、使用預防性抗生素、術前手術部位的清潔、採用術後負壓傷口照護系統等來一起降低傷口併發症產生的風險。

傷口併發症的發生常跟傷口內的積液有關,因為傷口在縫合之後,仍會滲出組織液,而積蓄在傷口內的組織液可能滋生細菌,漸漸導致化膿、蜂窩性組織炎、甚至菌血症。陳紹緯教授說,術後負壓傷口照護系統的做法是在縫合傷口後,覆蓋特殊的敷料,然後連接一個能夠抽吸的小型主機,讓傷口維持負壓的狀態。

術後負壓傷口照護系統能夠有效排除傷口積液,降低感染風險,並幫助保持皮膚乾燥,避免傷口旁皮膚浸潤。陳紹緯教授說,維持負壓的狀態也可以幫助拉近縫合的傷口,減少側邊張力,並增加傷口附近的血流量,刺激肉芽組織生長,從而增加傷口癒合機率。在黏貼完成後,術後負壓傷口照護系統可以連續保護傷口 5 至 7 天,減少換藥頻率與不適。

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糖尿病、體重過重、年紀較大、慢性腎臟病、長期使用類固醇患者等,都是出現傷口併發症的高危險群,接受手術前,可以和醫師討論如何事先做好預防措施,以降低傷口感染的風險。

筆記重點整理

  • 如果冠狀動脈狹窄導致冠狀動脈血流量無法滿足心肌的需求,便會產生心絞痛;如果冠狀動脈突然阻塞,冠狀動脈血流中斷,心肌便會缺氧壞死,稱為心肌梗塞,患者可能猝死。
  • 如果三條冠狀動脈或左主冠狀動脈都嚴重狹窄,建議進行冠狀動脈繞道手術。
  • 相較於接受心導管塗藥支架治療,糖尿病合併多條冠狀動脈阻塞的病患,在長期追蹤後,接受冠狀動脈繞道手術可有效死亡風險,並能大幅降低心肌梗塞的風險,因此建議優先採用冠狀動脈繞道手術 。
  • 因為冠狀動脈心臟病患常常都有糖尿病,傷口癒合較慢且容易感染,出現傷口併發症的風險較高。因此,把血糖控制穩定、使用負壓傷口照護系統皆有助於降低傷口感染的風險。

註解

  1. Head SJ, Milojevic M, Daemen J, et al. Mortality after coronary artery bypass grafting versus percutaneous coronary intervention with stenting for coronary artery disease: a pooled analysis of individual patient data [published correction appears in Lancet. 2018 Aug 11;392(10146):476]. Lancet. 2018;391(10124):939-948. doi:10.1016/S0140-6736(18)30423-9 ↩︎

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