維繫生命的薄膜出狀況，心臟瓣膜有問題怎麼辦？

本文與 威力暘電子 合作，泛科學企劃執行。

想像一下，當你每天啟動汽車時，啟動的不再只是一台車，而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機，後果會有多嚴重？方向盤可能瞬間失靈，安全氣囊無法啟動，整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情，而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天，我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟，汽車的「大腦」—電子控制單元（ECU），是如何從單一功能，暴增至上百個獨立系統？而全球頂尖的工程師們，又為何正傾盡全力，試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化？

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代，當時的汽車工程師們面臨一項重要任務：如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力？「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現，關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間：火星塞的點火時機，也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內，這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一！引擎效率就能提升整整一成！這不僅意味著車子開起來更順暢，還能直接省下一成的油耗。那麼，要如何跨過這道門檻？答案就是：「電腦」的加入！

工程師們引入了「微控制器」（Microcontroller），你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法，在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內，精準計算出最佳的點火角度，並立刻執行。

從此，引擎的性能表現大躍進，油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元（ECU）的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」（Engine Control Unit）。

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功，在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像：「這 ECU 這麼好用，其他地方是不是也能用？」於是，ECU 的應用範圍不再僅限於點火，燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車，甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而，問題來了：這麼多「小電腦」，它們之間該如何有效溝通？

為了解決這個問題，1986 年，德國的博世（Bosch）公司推出了一項劃時代的發明：控制器區域網路（CAN Bus）。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上，就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是，CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如，煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息，絕對能搶先通過，避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題，但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線，並連接各種感測器和致動器。結果就是，一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里，總重量更高達 50 到 60 公斤，等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面，大量的 ECU 與錯綜複雜的線路，也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束，簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障，無疑讓人一個頭兩個大。

汽車電子革命：從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代，汽車電子架構迎來一場大改革，「分區架構（Zonal Architecture）」搭配「中央高效能運算（HPC）」逐漸成為主流。簡單來說，這就像在車內建立「地方政府＋中央政府」的管理系統。

可以想像，整輛車被劃分為幾個大型區域，像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙，就像數個「大都會」。每個區域控制單元（ZCU）就像「市政府」，負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合，並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理，就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台（HPC）擔任，統籌負責更複雜的運算任務，例如先進駕駛輔助系統（ADAS）所需的環境感知、物體辨識，或是車載娛樂系統、導航功能，甚至是未來自動駕駛的決策，通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中， 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子，便精準地切入了這個趨勢，致力於開發整合 ECU 與區域控制器（Domain Controller）功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢，威力暘提供的解決方案，就像是將好幾個「分區管理員」的職責，甚至一部分「超級大腦」的功能，都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力，可同時支援 ADAS 與車載娛樂，還能兼容多種通訊協定，大幅簡化車內網路架構。如此一來，車廠在追求輕量化和高效率的同時，也能顧及穩定性與安全性。

萬無一失的「汽車大腦」：威力暘的四大策略

然而，「做出來」與「做好」之間，還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯？具體來說，威力暘電子憑藉以下四大策略，築起其產品的可靠性與安全性：

1. AUTOSAR ： 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層（RTE）和基礎軟體層（BSW）。就像在玩「樂高積木」，ECU 開發者能靈活組合模組，專注在核心功能開發，從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
   
2. V-Model 開發流程：這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般，左側從上而下逐步執行，右側則由下而上層層檢驗，確保每個階段的安全要求都確實落實。
   
3. 基於模型的設計 MBD（Model-Based Design）： 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具，把整個 ECU 要控制的系統(如煞車)，用數學模型搭建起來，然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前，就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷，，並驗證安全機制是否有效。
   
4. Automotive SPICE (ASPICE) ： ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」，它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性，而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」，也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化，並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作，其能否正常運作，自然被視為最優先項目。為此，威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準：ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統（特別是 ECU）的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」，從概念、設計、測試到生產和報廢，都詳細規範了每個安全要求和驗證方法，唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略，威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準，才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而，ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡，「大腦」變得更集中、更強大後，汽車產業又迎來了新一波革命：「軟體定義汽車」（Software-Defined Vehicle, SDV）。

軟體定義汽車 SDV：你的愛車也能「升級」！

未來的汽車，會越來越像你手中的智慧型手機。過去，車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」，想升級？多半只能換車。但在軟體定義汽車（SDV）時代，汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」，能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA（Over-the-Air）技術，車廠能像推送 App 更新一樣，遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過，這種美好願景也將帶來全新的挑戰：資安風險。當汽車連上網路，就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭，輕則個資外洩，重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV，業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略，確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程，到安全認證，這些努力，讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新，也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力，威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota，以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈，更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴，以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈，並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產，驗證其流程與品質。

毫無疑問，未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷，交由電腦判斷，比交由人類駕駛還要安全的那一天，離我們不遠了。而人類的角色，將從操作者轉為監督者，負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全，人類甘願當一個「最弱兵器」，其實也不錯！

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《二瓣式主動脈瓣加速主動脈瓣狹窄，及早治療避免猝死，心臟血管外科醫師圖文解析》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「醫師，心臟超音波檢查發現我的主動脈瓣只有兩瓣，但是我沒有症狀，這樣有關係嗎？」30 歲的李先生問。

「你的心臟超音波顯示已有重度主動脈瓣狹窄，且心臟功能已有退化現象」醫師翻開病歷說，「應該要及早開刀治療會比較好。」

「沒有症狀也要開刀嗎？」李先生問。

「是的。」醫師肯定地點點頭，「重度主動脈瓣狹窄有猝死風險，拖延只會更危險！」

正常的主動脈瓣是三片，但是約有 1% 至 2% 的人天生只有兩片，所以被稱做雙瓣式、兩瓣式或雙葉式主動脈瓣（bicuspid aortic valve）。林口長庚心臟外科教授陳紹緯醫師指出，由於瓣膜結構異常，容易形成主動脈瓣狹窄。

正常的瓣膜可以用到七、八十歲以上，所以大部分主動脈瓣狹窄的患者，都是老年人。陳紹緯醫師說，「兩瓣式主動脈瓣的患者會在較年輕時出現主動脈瓣狹窄，可能五、六十歲就需要治療。甚至曾經有遇過大約三十歲的患者便需要動手術更換主動脈瓣。」

使用超音波能夠確定診斷兩瓣式主動脈瓣，部分患者在小時候，醫師就會發現有這個狀況，陳紹緯醫師說，不過很多患者直到出現主動脈狹窄的狀況後，才確定診斷。

發現有兩瓣式主動脈瓣後，即使沒有明顯症狀，患者也要定期接受超音波檢查。陳紹緯醫師說，因為病情可能進展較快，而且不只有主動脈瓣，患者的主動脈可能會擴大，有較高的風險出現主動脈瘤或主動脈剝離。根據統計，大約 50% 的兩瓣式主動脈瓣患者會需要接受手術治療，而 20～30% 的病人會在 10～20 年間發展成主動脈瘤。

兩瓣式主動脈瓣患者在初期通常沒有症狀，直到主動脈瓣狹窄惡化才會出現胸悶、胸痛、心悸、呼吸困難等狀況。陳紹緯醫師說，患者在平躺時會比較喘，所以需要端坐呼吸；有時會昏厥、中風，甚至猝死。

針對主動脈瓣狹窄，現在的建議是不要等到症狀出現，因為是不可逆心臟結構性問題，一旦疾病進展到重度就得盡快進行手術治療。陳紹緯醫師說，最主要的檢查是心臟超音波，如果心臟超音波顯示為重度主動脈瓣狹窄，就建議接受治療。

「即使沒有任何症狀，也不可輕忽。因為主動脈瓣已經嚴重狹窄，便會有猝死的風險！」陳紹緯醫師說，「尤其是這些病人可能很年輕，拖延並沒有任何好處，只會愈來愈危險。」

根據目前的國際治療指引，兩瓣式主動脈瓣建議採用外科手術治療。陳紹緯醫師解釋，因為兩瓣式主動脈瓣的型態是橢圓形，而且鈣化會很厲害，所以用導管瓣膜治療的效果會比較差，中風比例也會比較高。除非患者拒絕手術，或是手術風險太高，才會使用導管瓣膜治療。

心臟血管外科醫師會把鈣化的主動脈瓣清除乾淨，然後換上一個人工瓣膜，未來若有問題可再使用導管瓣膜治療。如果有主動脈瘤問題，也建議於手術一併處理進行人工血管置換。陳紹緯醫師說，對於較年輕的患者，一般不太會建議在第一次就做導管瓣膜治療。

目前的手術方式可採用標準開胸手術，也可以選擇小傷口微創手術。陳紹緯醫師說，微創手術的傷口較小，術後疼痛較少，不過如果患者的主動脈或其它心血管疾病需一併處理，就會建議標準開胸手術，同時處理主動脈瓣及其它心血管問題。

人工主動脈瓣膜有機械瓣膜與生物瓣膜，陳紹緯醫師說，一般建議 50 歲以下使用機械瓣膜，65 歲以上使用生物瓣膜，介於 50 到 65 歲之間兩者皆可。生物瓣膜持續進步，耐用性也愈來愈好。術前可與和醫師詳細討論，選擇合適的人工瓣膜。

「此外，過去由於生物瓣膜退化後只能再次開胸手術，但由於經導管瓣膜置換術的進步，第一次使用的外科生物瓣膜若退化，在於未來有很大的機會使用導管瓣膜治療。」陳紹緯醫師說，「因為使用一、二十年後，生物瓣膜可能逐漸退化，而出現狹窄或閉鎖不全，屆時可以使用導管放入新的人工（生物）瓣膜，風險比較低，患者也會比較輕鬆。」

貼心小提醒

兩瓣式主動脈瓣是先天性疾病，主動脈瓣的退化速度較快，而在年輕的時候便出現主動脈瓣狹窄。因為主動脈瓣打不開，患者可能昏厥、中風、甚至猝死。

如果知道自己是兩瓣式主動脈瓣，請務必定期追蹤。陳紹緯醫師說，如果心臟超音波已發現重度主動脈瓣狹窄，即使沒有症狀，也要接受手術治療！

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80 多歲的張阿姨進行心臟超音波檢查，發現瓣膜開口已狹隘至 0.6 公分，卻因無感到症狀而拒絕手術治療，後續追蹤至狹隘處小於 0.4 公分時，才聽從醫師建議進行人工瓣膜置換，張阿姨術後體能躍進，才驚覺過往爬一樓就必須休息的狀況，其實就是發生瓣膜狹隘而未自覺。

臺大醫院心臟血管外科紀乃新醫師表示，一般 70 歲以上長者，若主動脈瓣膜開口面積接近 1 平方公分或者以下，每年恐會持續狹窄約 0.1 公分，而開口面積狹窄至 1 平方公分以下，建議應介入治療，但台灣的銀髮患者忍耐度高、病識感較不足，很多患者暈倒後才願意治療，而錯失黃金的心臟治療期。

主動脈瓣膜狹窄症狀勿輕忽，嚴重者存活僅一年

瓣膜像是心臟裡的門及開關，當心臟收縮時，瓣膜會打開，讓血液朝著主動脈方向前進，而瓣膜的葉片非常柔軟、像紙一樣薄；隨著年紀增長，瓣膜鈣化就會增厚，造成狹窄，是高齡者常見的退化性疾病，平均發生在 80 到 90 歲。

輕度的瓣膜狹窄，理論上可以和平共處，但當瓣膜開口面積小於 1 平方公分時，定義為嚴重的主動脈瓣膜狹窄，主要症狀有四種：第一種就是完全沒症狀，但存活率也會比正常人低， 需透過定期檢查追蹤發現疾病。

第二種症狀是胸痛、胸悶，出現時間很短暫，多半發生於固定運動量之後，只要休息 2、3 分鐘就改善，造成許多人常忽略此現象，而這類患者若不接受治療存活率約剩 5 年左右，進行治療就會改善。

第三種症狀是暈倒，主動脈瓣膜狹窄時，心臟壓縮出去的血量會變少，而壓力也會增加，所以狹窄到某個程度，就可能發生猝死或是暈倒，這也表示存活率可能剩 2 至 3 年。最後一種就是心臟衰竭，這類患者身體運動功能下降、心臟功能也退步，存活率可能只剩 1 至 2 年。

紀乃新醫師提醒，病症跟存活率息息相關，一旦出現，請盡快就醫檢查。

心臟瓣膜手術複雜度高，術式應首重安全性

心臟手術首重「安全性」，其次是「有效性」，根據患者不同狀況選擇術式，能讓患者之後的 10 年、20 年或是更久時間都功能正常。確定能達到安全有效的目標，醫師進而才考慮第三點：減少疼痛或縮短恢復期。

紀乃新醫師說明，傳統開胸手術因醫師視野較全面，是治療心臟最安全的術式，所有經過成熟訓練的心臟外科醫師都能施行，而小傷口手術（上胸腔切開術、右前側開胸術等）或微創手術，具備讓病人出血量較少、疼痛減少、住院時間縮短、較快恢復正常生活的優點，但從另一角度想，這類手術更需要有純熟技術的團隊，擁有完善器材的院所才能評估及施行。

個人化醫療評估，選擇最適合瓣膜材質

瓣膜分為機械瓣膜跟組織瓣膜兩大類；機械瓣膜又稱金屬瓣膜，是由醫療級碳纖維及金屬製作而成，最大好處是使用年限長、再開刀機會低，但須終生服用抗凝血劑，以預防血栓形成。一般建議 50 歲以下的患者應需考量耐久性、優先可選用機械瓣膜。

組織瓣膜又稱生物瓣膜，通常是從豬的主動脈瓣膜或牛的心包膜取得，退化的速度主要是根據患者的年紀，以及不同生物瓣膜的製程有關，越年輕、代謝越快，使用強度越大，導致退化速度較快，但患者不必長期或終身服用抗凝血劑、可以有較高的生活品質，一般建議 60 歲以上患者優先考慮使用。

紀乃新醫師補充，目前也有較新的乾式瓣膜選擇，臨床實驗顯示，較傳統生物瓣膜耐用年限更久。且若患者未來需進行二次手術時，過往第二個瓣膜會受限於第一個瓣膜的框架，新瓣膜需選擇更小尺寸，對於年長者風險較高。但新型乾式瓣膜，具可擴張的支架設計，便於進行瓣膜再置換手術，二次手術可僅透過經導管術式置放新瓣膜，幫助較無法再次承受開胸手術風險之病人。

紀乃新醫師再次提醒，大部分做完主動脈瓣膜手術的病人，體能狀況都會可以有明顯改善，若有前述症狀者切勿輕忽、更勿視為老化應有的症狀，應盡快就醫找出病因，透過積極治療，能恢復生活品質、享受自由自在的行動力！

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